Multisim模拟电路仿真

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在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。

Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。

IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。

1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。

IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、 Multisim7、 Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。

下面以Multisim10为例介绍其基本操作。图1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。

图1-1 Multisim10用户界面

菜单栏与Windows应用程序相似，如图1-2所示。

图1-2 Multisim菜单栏

其中，Options菜单下的Global Preferences和Sheet Properties可进行个性化界面设置，Multisim10提供两套电气元器件符号标准：

ANSI：美国国家标准学会，美国标准，默认为该标准，本章采用默认设置；

DIN：德国国家标准学会，欧洲标准，与中国符号标准一致。

工具栏是标准的Windows应用程序风格。

标准工具栏：

标准工具栏

视图工具栏：

视图工具栏

图1-3是主工具栏及按钮名称，图1-4是元器件工具栏及按钮名称，图1-5是虚拟仪器工具栏及仪器名称。

图1-3 Multisim主工具栏

图1-4 Multisim元器件工具栏

图1-5 Multisim虚拟仪器工具栏

项目管理器位于Multisim10工作界面的左半部分，电路以分层的形式展示，主要用于层次电路的显示，3个标签为：

Hierarchy：对不同电路的分层显示，单击“新建”按钮将生成Circuit2电路；

Visibility：设置是否显示电路的各种参数标识，如集成电路的引脚名；

Project View：显示同一电路的不同页。

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《三极管应用分析精粹》基本定稿，Multisim仿真不完全手册

大家好，我是jackielong

公众号已经有一段时间没有发布新文章了，很多粉丝询问今后是否会继续更新，这个问题几乎不需要回复，因为答案是肯定的。目前本人正在全力撰写《三极管应用分析精粹》（以下简称“三极管”），这可以说是一项极具挑战性的系统工程，正所谓：好钢用在刀刃上，所以没有太多剩余的精力弄一些小文章，在此表示抱歉（毕竟来这就是为了学习，好吧，假定是这样）。

不少热心的粉丝也非常关心图书的撰写进度，在此表示感谢，这里发布一下目前状态：《三极管》基本上已经定稿了，相关例程（仿真电路）也已经准备妥当，插图也基本都绘制完毕，眼下正忙于后续的进一步完善中，包括对相关参考文献的最后一次细读（以避免遗漏重要的知识点，到目前为止，写作时虽然零散地参考了一些文献，但主要还是按照自己的思路），遣词造句的优化，理论计算方面的内容进行再次梳理验算，绘图或标记风格的统一化等等。另外，还要请朋友帮助核一下，避免出现别字、语病以及一些低级错误，这些错误在《电容应用分析精粹》（以下简称“电容”）中是存在的，在此表示非常抱歉，也正因为如此，我才对《三极管》进行了更为严谨的处理。

也有不少粉丝在催，说等不及了，这我能理解，经典图书任谁都会争先恐后地去拜读（哈哈，没错，经典，我不是开玩笑！！！），但还是那句话：写书真的不能急！我要为我写的书负责！我宁愿粉丝保持焦急的心情在无止境地期待着，也不愿看到读者拿到新书后脑门透出哪怕一丝的凉意，然后受了刺激后发疯似的逢人便宣传：写这么烂的书也好意思出版，坚决不要买，谁买我就代表月亮揍谁。要知道，曾几何时，我也在心中无数次地呐喊着：我要写好书、经典书，black magic book,我要为科学技术普及到千家万户的光辉事业添砖加瓦，我要为全人类谋求福祉……STOP！简单的说，面子问题！

撰写图书绝对是一件非常枯燥的事情，《三极管》约20万字，基本上囊括了《模拟电子技术》中与三极管有关的内容，但我可以负责任地告诉你：阅读起来真的不会太难，甚至会很轻松，这还真应了一句话：看的人很爽，做的人可不一定（严肃表情）。我不敢保证《电容》能成为诸位心目中的经典，但《三极管》确实很有潜力可以做到，它的主要特色如下：

1、以主题为单位： 购买过《电容》的读者都会知道，我写的书只有章而没有下一级分节（用章节目这种方式写书实在是太没格调了，不要说出去），并且习惯使用“第一人称”着手行文，这非常有利于对主题进行更为深入浅出地系统探讨。很明显，写作难度方面也会上一个台阶，因为我得通过提出一系列巧妙的问题承上启下贯穿始终才能形成完整的一章，然而带来的好处是，尽管有些章节的字数甚至逾万（像写论文一样），但是思路的独特会让你发现一切都很自然，这很大程度上归功于对主题的切入角度、叙述方式以及反复对某些内容讲解次序的调整，不要小看这些能起到画龙点睛效果的小技巧。虽然埋头苦思地探索最合理的教学过程难免会有些副作用（例如失眠），然而这样做是值得的。

另外，在讲解主题时始终遵循的原则是：如果讲不清楚，宁可不写也不要凑数！在我阅读过的技术类图书中，很多图书有这样一个毛病：什么都讲，但都是浅尝辄止，你会发现好像知道了点什么，但好像又无法真正理解它在讲什么，至少你没有办法应用起来！简单的说，你没有顿悟到源头上的“为什么”。或许你还在想：我恐怕得再找几本书对照着阅读才能看得明白。恭喜你！中奖了。

我写的书虽然也有点什么都讲的感觉，但经过主题划分后会非常条理，在力求把知识讲透彻的同时更讲求书意的顺畅（没错，得像写小说一样，必须的呀），例如，有源负载、功放、频率响应、高频传输线、噪声、非线性失真、史密斯圆图、高频放大电路中的阻抗匹配，这样做的目的只有一个：如果要了解三极管某方面的知识点，通过《三极管》就基本上能够掌握源头层面的内容，不需要去参考其它图书（当然，这可能也是我从数本书中总结过来的），而你再去阅读其它图书对应的内容也不会吃力，或者反过来，你要是想不跳着阅读其它经典书，参考一下《三极管》吧，是不是难以置信？我可以回答你：这绝对不会是错觉。

2、它也是一本关于Multisim仿真分析的不完全手册。 很多人对仿真都停留在“知其然而不知其所以然”的层面，不少“肤浅”的教程只是这样一个思路：把仿真对话框中的参数挨个机械地介绍一下（其实就是Multisim帮助文档翻译过来的），然后告诉这里或那里设置一下(却不告诉你为什么要这样，可是这一点却最关键)。虽然结果是出来了，但是却并不是很了解这样做的目的，一旦出了问题(有时候你照着做都会出错)，根本就找不出原因在哪里，正应了那句话：不以原理为基础的仿真都是耍流氓。

不管你信或不信，有时候，哪怕仿真分析中某个小小的选项，它的背后可能就隐藏着很多你并不了解但却非常重要的知识点。我们不讨论怎么样去调元器件或拉线什么的，这样的书可以说是烂大街了，而是更多的结合相关主题将仿真融入进去，使用仿真分析方法来应证理论分析结果的同时也会引出一些与三极管相关的重要概念，这对于深入理解与应用三极管具有很大的价值，而不是简单地去阐述怎么样去仿真。

3、深度挖掘概念、数据、方法之间的关联。 虽然本书的内容很系统，该讲的基本都涉及了，但重点还在于关注很多同类图书中叙述不详或一笔带过的问题。传统教材最大的问题在于脱离实践，很多概念表达相当晦涩，对于初次接触三极管的读者可以说非常不友好，（对于懂的人来说）表达无疑是正确的，但由于缺少诸多关键背景知识（或知识点之间的关键枢纽）导致读者获益并不多，甚至引发“教材无用”的负面评价。

例如，为什么教材上有时用gm有时用hfe呢？使用gm的必要性在哪里呢？为什么较大的集电极电流能使三极管的频率特性变好呢？为什么说共基放大电路适合于高频宽带放大电路呢？为什么说有源负载能够提升放大电路的性能？对于单端输入单端出的差分放大电路，共模信号是什么？差模信号又是什么？它又是怎么样抑制共模信号的呢？等等等等

4、理论与实践的真正结合： 学习三极管的目的在于应用，所以本书始终把重点放在对工程师进行放大电路设计有着非凡意义的数据手册，但为了使三极管的整个讲解过程不那么枯燥，我们把相关的参数合理地分散在了全书，在适当的时候也会结合仿真模型来应证理论分析的结果，这非常有助于读者透彻理解三极管各种参数及其对放大电路性能的影响。

例如，为什么三极管的发射结反向击穿电压那么小？为什么通常VCBO总是会大于VCEO呢？怎么样通过数据手册为功率器件选择散热片呢？你可以从数据手册中推断出厂家测试耗散功率的环境吗？什么是三极管的噪声系数？如何根据数据手册设计低噪声放大电路呢？Cob是怎么样影响高频特性的呢？哪些参数会影响三极管电流源电路的恒流特性呢？td,tr,ts,tf是什么？它们之间有什么关系？它们影响电路哪方面的性能呢？rbb.Cbc又是什么东东？

5、独特的行文思路： 我很早就已经提过，独特的思路不仅仅体现在某段或某章节，还有整本书的讲解思路，当我在讲三国演义，或在打篮球，或在卖场对客户进行技术支持，或不自量力跟铃木雅臣比较写作水平等等时候，请务必相信，我真的是一个对写作非常认真的人。

实际上，写一本好书是非常困难的，尤其是在力求使用区别于传统教材的全新思路时，灵感非常重要，这个东西可不是你整天坐在电脑前打字就能出来的，所以我经常在整理一半没思路之后就出去走走……所以说，写书真的不能急。

例如，我们在谈到非线性失真时，首先会非常巧妙地引导出傅立叶变换，使用手工对某些波形的谐波进行分析后，再利用傅立叶分析的仿真结果对照手工计算的数据，这样我们很明确也很直观地明白傅立叶分析的数据到底是什么，最后还会使用另一种谐波仿真分析，并探讨两种分析方式之间的数据对应关系。这样的行文思路充斥着整本图书，对于简单的静态工作点或交流参数（电压放大倍数与输入输出电阻）分析是这样，对于各种电路的频率响应、温度特性、谐波、噪声也是如此，你一定会有“原来是这样”的感觉，而且绝对不止一个。

6、图文并茂： 这也许不算是特点，却是我个人对写作的要求。我绝不希望撰写的图书出现连续数页都只有文字的现象，因为我不愿意看到读者掉入枯燥的陷阱（尽管无图并不代表枯燥）。如果真的是这样，那肯定是写作方法有待改进。对于写作，我是一个追求完美的人，图当然要画，而且要画得漂亮；仿真电路要整理得很干净，在占用较小篇幅的前提下尽量美观；网络节点尽量统一（例如5表示输出信号节点，3表示信号源节点）；仿真波形也要统一标记风格；输出波形宽度会设置为2像素（默认为1像素）等等，或许你会认为这是强迫症，但一个人理应把自己感兴趣的事情做到极致，不是吗？

说实话，迄今为止还没有看到哪怕一本令我感到惊艳的图书，我指的是那种以独特思路撰写且形象易懂的技术类图书（不是说图越多越好，这样理解就太肤浅了），但不是说好书没有，只不过更多所谓的经典书籍阅读起来可能会很枯燥，经典虽然可期，上乘之作却未必（至少我以为），我可能啃得下，但很多读者却不一定熬得下去，真的是相当无聊。例如,霍罗威茨的《电子学》（The art of electronics）被誉为哈佛大学经典教材，但我却并不认为是优秀的，尤其当你想系统学习某一方面知识时（例如三极管），它甚至都不能算是合格的（请原谅我这么说，不信你可以去啃啃看），毕竟《电子学》是作者根据讲稿改编的，课堂与图书的表现手法会有很大的不一样，然而如果只是参考或查阅一些知识点还是很有帮助的，因为涉及的知识面很宽，而且有些内容也讲到了点子上。

总之，我觉得惊艳的图书应该是大众都看得懂，看得轻松，且内容并不肤浅的。如果一本书只是写给懂的人去看的，那就没有出版的必要。有位购买过《电容》的读者是这么评价的（好像是某宝上）：写得太简单了。如果我把看似复杂的内容写得太简单也是一种错的话，那就让我错到底吧！《三极管》越到后面内容会越深。例如，我们会详细讨论史密斯圆图的来源，并使用它为高频放大电路设计匹配网络；我们会详细讨论非线性失真相关的傅里叶变换理论及谐波分析，并通过仿真结果阐述两者的关系；我们会对各种噪声进行详细阐述，并使用仿真验证手工计算结果；我们还会讨论高频应用中的传输线理论，并涉及一些高速高频PCB设计方面的知识；书中虽然也有一些数学理论知识，但这只是一种巧妙的过渡，并且以一种令你惊艳的方式登场的。简单的说，你不必有任何负担！

让我们拭目以待！