Protel 99 SE制板Multisim 8仿真電路

1 引言
    利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(Electronic Design Automa-tion)軟件設(shè)計(jì)電子電路是當(dāng)今電子設(shè)計(jì)的主流方法。目前國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的EDA 工具有Multisim，Protel．Matlab，Spice，MaxplusⅡ等。其中，Protel 99 SE是運(yùn)行于Windows環(huán)境的一款電路設(shè)計(jì)軟件，主要南原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、PLD(Programmable Logic Device)設(shè)計(jì)、電路仿真等多個(gè)組件組成。而Multisim 8是一款專門用于電路仿真和設(shè)計(jì)的軟件，具有易學(xué)易用、界面友好、仿真功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。
    在分析使用Multisim 8仿真功能和Protel 99 SE印制板設(shè)計(jì)功能的基礎(chǔ)上，提出一種采用Multisim 8和Protel 99 SE相結(jié)合的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，該方法先采用Multisim 8設(shè)計(jì)電路原理圖、仿真調(diào)試并生成網(wǎng)絡(luò)表文件，再采用Protel 99 SE調(diào)用網(wǎng)絡(luò)表文件并進(jìn)行相應(yīng)修改，最后進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。

2 Multisim 8和Protel 99 SE
    Multisim 8仿真分析包含19種仿真分析方法、功能強(qiáng)大的虛擬儀器和規(guī)模龐大的仿真器件庫，可以設(shè)計(jì)仿真模擬電路、數(shù)字電路、繼電器和PLC(Programmable Logic Controller)控制電路等多種電子電路。
    Multisim 8提供多種電路仿真引擎，包括Xspice、VHDL、Verilog以及這3種方式相結(jié)合的仿真引擎。制作PCB板的電路較適合采用Xspice仿真引擎；而復(fù)雜的數(shù)字電路一般則使用VHDL和Verilog仿真引擎。Multisim 8提包括直流工作點(diǎn)分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、靈敏度分析、溫度掃描分析、蒙特卡羅分析和傳遞函數(shù)分析等電路分析方法，可幫助設(shè)計(jì)人員分析電路性能。Multisim 8提供種類齊全的虛擬測(cè)試儀器，以幫助設(shè)計(jì)人員了解電路運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)果。主要包括：常用的數(shù)字萬用表、信號(hào)發(fā)生器、雙通道示波器、直流電源，以及不常用的波特圖示儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀、失真度測(cè)量?jī)x、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。Multisim 8還提供龐大的元器件庫和功能強(qiáng)大的元器件編輯器，用戶可修改Master庫中元件的參數(shù)。也可創(chuàng)建新的元器件模型。Multisim 8提供的元件分為虛擬元件和實(shí)際元件兩類，虛擬元件是非標(biāo)準(zhǔn)化的元件，其參數(shù)可任意設(shè)置；而實(shí)際元件符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。Multisim 8進(jìn)行仿真分析的步驟如圖1所示。圖2為Protel 99 SE制版的主要流程。

3 應(yīng)用實(shí)例
    通過設(shè)計(jì)典型的RC文氏電橋電路來介紹Protel 99 SE制板Multisim 8仿真電路的基本流程與方法。
3．1 用Multisim 8中繪制仿真電路
    用Multisim 8設(shè)計(jì)一路可產(chǎn)生100 Hz、0～500 mV(有效值)的正弦信號(hào)電路。啟動(dòng)Multisim 8，在其設(shè)計(jì)窗口中建立如圖3所示的仿真電路。

3．2 Multisim 8電路仿真與分析
    運(yùn)行仿真電路，通過虛擬萬用表和示波器觀察輸出結(jié)果。若結(jié)果不符合設(shè)計(jì)要求，則需修改電路再進(jìn)行仿真，直至輸出正確為止。圖4為文氏電橋輸出的正弦波信號(hào)，從圖4中可看出(通過游標(biāo)1和游標(biāo)2的讀數(shù))，該正弦波的周期為9．949 ms，從而得出頻率為1 000／9．949=100．5 Hz，通過探針測(cè)得該信號(hào)有效值為269 mV，符合設(shè)計(jì)要求。

3．3 Multisim 8輸出網(wǎng)絡(luò)表
    Multisim 8中執(zhí)行菜單Transfer/Transfer to other PCB Lay-out，在彈出的對(duì)話框中文件保存類型選擇Protel PCB(*．net)，文件名為“文氏電橋．net”，點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，完成網(wǎng)絡(luò)表輸出。
3．4 Protel 99 SE輸入網(wǎng)絡(luò)表并修改
    啟動(dòng)Protel 99 SE，新建設(shè)計(jì)庫文件，庫文件命名為“文氏電橋．ddb”，打開其Documents文件夾，執(zhí)行File／Import命令。對(duì)話框中找到 Multisim 8輸出的網(wǎng)絡(luò)表文件“文氏電橋．net”并打開，該網(wǎng)絡(luò)表盡管是Protel格式，但其元件描述的封裝仍為Multisin 8形式，需將其轉(zhuǎn)換為Protel形式的元件封裝描述，具體轉(zhuǎn)換過程如表1所示。

    將網(wǎng)絡(luò)表按表1修改后保存，其中三端穩(wěn)壓器的封裝TO-220未作修改，由于Multisim 8仿真圖中選用的變壓器為虛擬器件，其封裝需在Protel中自制。
3．5 加載修改后的網(wǎng)絡(luò)表并設(shè)計(jì)PCB
    在“文氏電橋”設(shè)計(jì)庫中新建PCB文檔，命名為“文氏電橋．PCB”，然后按照前面所述的PCB設(shè)計(jì)流程開始PCB設(shè)計(jì)。其中，布局為手動(dòng)布局，主要布線規(guī)則為：布線為手動(dòng)布線，布線層面為單面布線，布線一般線寬為20 mil，電源與接地線40 mil。最后再增加必要的安裝孔和輸入輸出端，圖5為最終的PCB布線圖，根據(jù)該布線圖制作印刷電路板，并進(jìn)行實(shí)物安裝與調(diào)試。

4 結(jié)束語
    Multisim 8和Protel 99都是常用的EDA設(shè)計(jì)工具。其中，Multisim 8具有強(qiáng)大的電路仿真設(shè)計(jì)功能，Protel 99是應(yīng)用普遍的PCB設(shè)計(jì)軟件。本文通過一電路實(shí)例介紹從Multisim 8電路仿真到Protel99制版的基本流程與方法，也給出一種結(jié)合這兩種EDA 工具軟件的電子電路設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，該電路設(shè)計(jì)方法效率高且簡(jiǎn)單實(shí)用，具有一定的應(yīng)用前景。