Multisim和Altium Designer在電子設計實驗中的應用

田薇

摘 要 在電子線路設計實驗中，電子工程設計人員都要用到Multisim和Altium Designer軟件。通過雙音報警器的實例說明了Multisim11進行仿真分析和Altium Designer制板的具體方法，介紹了Altium Designer制板和Multisim仿真的接口技術。通過在電子課程設計性實驗教學中Multisim虛擬仿真和Altium Designer制板的應用，提高了教學效果。

關鍵詞 Multisim Altium Designer 電子設計實驗

0 引言

在職業(yè)教育教學中，電子設計實驗是教學的重要組成部分，通過實踐操作幫助學生更好地理解和掌握電子技術方面的專業(yè)知識和理論，提高學生動手能力和實驗技能水平，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。但在實際教學進行電子電路設計實驗時，因為實驗設備的限制、電子元器件的缺乏和教學時間限制，總會出現(xiàn)一些問題，比如儀器儀表損壞、電路設計不完整、元器件燒毀等，導致教學達不到預定的目標，也不能完成既定的教學任務。

在我院電子信息工程技術專業(yè)電子設計課程中，開展相關電子設計綜合實驗實訓，綜合運用了模擬電子技術、數(shù)字電子技術、電子測量技術、電路設計與制板等課程的知識。通過Multisim、Altium Designer等軟件加上電路板制作，加深學生對電路設計、電子技術、電路板設計等方面知識的理解，提高其實踐動手能力。

本文通過雙音報警器電路的設計與實現(xiàn)，經(jīng)過方案設計、虛擬仿真、電路制圖、印制板設計與焊接等環(huán)節(jié)的整個過程，介紹了由Multisim11電路仿真到Altium Designer電路制板的工作流程以及Altium Designer和Multisim電路的接口技術。在電子設計實驗中，若將兩者軟件結合使用，能收到很好的效果。

1 Multisim 11和Altium Designer介紹

電子電路仿真軟件MUltisim 11是一個集成電子電路原理設計、電路運行和測試功能于一體的軟件。它能夠讓學生在計算機中選擇所需的電子元器件，進行電路連接，完成電子電路的設計，并提供了齊全的儀器儀表比如萬用表、示波器、直流電源、邏輯分析儀等進行仿真運行和測量。該軟件功能強大，幾乎可以完成所有的電子電路設計實驗，還可以輸出Protel格式的網(wǎng)絡表文件，將網(wǎng)絡表文件發(fā)送到Altium Designer中進行電路板設計。

Altium Designer是在Protel軟件基礎上發(fā)展而來的集成化的電路板設計平臺，用戶可通過該軟件進行電路原理圖的設計、PCB的制作，也可以進行電路的仿真運行。

2 “Multisim 仿真設計、Altium Designer制板、實物制作”的應用

整個電子設計實驗中，主要步驟：（ 1）根據(jù)設計要求，擬定電路設計方案；（2）選定所需元器件，在Multisim仿真軟件中進行連接；（3）仿真運行，調整電路元器件參數(shù)，反復調整，得到最終電子線路設計圖；（4）生成網(wǎng)絡表文件，在Altium Designer軟件中打開，設計PCB線路；（5）選擇實物元器件，進行焊接安裝；6）實際電路測試與驗證。

2.1 設計要求和工作原理

下面以雙音報警器電路為例，試用Multisim仿真軟件對該電路進行設計和制作。為了更能引起人的注意，報警器經(jīng)常設計為雙音交替，如救護車的警笛聲。使用兩個555振蕩電路就能實現(xiàn)這種雙音交替振蕩，IC2為振蕩電路，其控制端受IC1振蕩電路輸出的控制。當IC1輸出為高電位時，IC2控制端電位高于（2/3）VCC，此時振蕩頻率約為600Hz。而當IC1輸出為低電位時，IC2控制端電位低于（2/3）VCC，此時振蕩頻率約為1000Hz，IC1振蕩頻率為1Hz，這樣揚聲器就會產(chǎn)生每秒交替一次的雙音交替的報警聲。

2.2 創(chuàng)建仿真電原理圖

如圖1所示為雙音報警器電路圖。在Multisim軟件中，在元件工具欄中進行元器件的選擇，將元件放置到設計區(qū)域，用導線連接，注意電源和地的放置。放置過程中可進行元件參數(shù)的修改，比如電阻、電容值的改變。在電路中放置示波器儀器以便進行電路仿真運行。整體上，創(chuàng)建仿真電路原理圖步驟為：新建原理圖文件；選擇和放置元器件；元件連接；放置測量儀器儀表。

2.3 運行仿真，觀察結果

點擊Multisim工具欄上的仿真運行開關，對雙音報警器電路進行仿真運行。然后雙擊虛擬示波器XSC1，打開信號波形圖，如圖2。可以調節(jié)通道的刻度和時基，使顯示的波形更清晰合適，便于觀察。

2.4 生成網(wǎng)絡表文件

為了制作PCB板，將仿真電路圖里的示波器刪除，增加兩個插座，用來提供5V電源和接揚聲器，如圖3所示。然后在Multisim 11環(huán)境中選擇“轉換/轉換到其他PCB軟件”命令，選擇文件保存類型為Protel（*.net），取名為“雙音報警器.net”保存為可兼容于Protel軟件的網(wǎng)絡表文件。但是由于Multisim在繪制原理圖時元件封裝與我們所用不一樣，因此，需要對輸出的網(wǎng)絡表進行修改。555芯片的封裝改為DIP-8，電阻和插座封裝為AXIAL-0.4，極性電容的封裝為RB7.6-15，其他電容為RAD-0.3。

2.5 PCB 設計

打開Altium Designer軟件，新建一個PCB格式文件，設計電路板規(guī)格大小，打開前述的“雙音報警器.net”網(wǎng)絡表文件，可看到PCB中有了相應的元器件，并相互間有飛線連接。在此基礎上，調整元器件的位置，設計線寬后使用導線進行布線，生成PCB圖，如圖4。注意，電源和地線要適當加寬。

2.6 電路焊接，測試結果

在條件允許的情況下，按照Altium Designer的PCB印制板圖，使用雕刻機進行電路板刻板，選擇對應的元器件進行焊接或使用洞洞板裝配元器件進行焊接，并接入電源和揚聲器，觀察測試結果。

3 結束語

在電子設計課程中，對于電子設計實驗教學環(huán)節(jié)，采用Multisim進行電路仿真設計、Altium Designer進行PCB制板、選擇元器件焊接進行實物制作，能讓課堂變得更加生動活潑，讓學生更好地運用所學的知識，培養(yǎng)學生的實際動手能力和創(chuàng)新能力，大大提高電子設計課程的教學效果，提高職業(yè)教育人才培養(yǎng)質量。

參考文獻

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