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Protel 99 SE制板Multisim 8仿真电路
摘要: 在分析使用Multisim 8仿真功能和Protel 99 SE印制板设计功能的基础上,提出一种采用Multisim 8和Protel 99 SE相结合的电子产品设计方法,该方法先采用Multisim 8设计电路原理图、仿真调试并生成网络表文件,再采用Protel 99 SE调用网络表文件并进行相应修改,最后进行PCB设计。
Abstract:
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  1 引言

  利用电子设计自动化EDA(Electronic Design Automa-tion)软件设计电子电路是当今电子设计的主流方法。目前国内应用较为广泛的EDA 工具有MultisimProtel.Matlab,Spice,MaxplusⅡ等。其中,Protel 99 SE是运行于Windows环境的一款电路设计软件,主要南原理图设计、PCB设计、PLD(Programmable Logic Device)设计、电路仿真等多个组件组成。而Multisim 8是一款专门用于电路仿真和设计的软件,具有易学易用、界面友好、仿真功能强大等优点。

  在分析使用Multisim 8仿真功能和Protel 99 SE印制板设计功能的基础上,提出一种采用Multisim 8和Protel 99 SE相结合的电子产品设计方法,该方法先采用Multisim 8设计电路原理图、仿真调试并生成网络表文件,再采用Protel 99 SE调用网络表文件并进行相应修改,最后进行PCB设计。

  2 Multisim 8和Protel 99 SE

  Multisim 8仿真分析包含19种仿真分析方法、功能强大的虚拟仪器和规模庞大的仿真器件库,可以设计仿真模拟电路、数字电路、继电器和PLC(Programmable Logic Controller)控制电路等多种电子电路。

  Multisim 8提供多种电路仿真引擎,包括Xspice、VHDL、Verilog以及这3种方式相结合的仿真引擎。制作PCB板的电路较适合采用Xspice仿真引擎;而复杂的数字电路一般则使用VHDL和Verilog仿真引擎。Multisim 8提包括直流工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、灵敏度分析、温度扫描分析、蒙特卡罗分析和传递函数分析等电路分析方法,可帮助设计人员分析电路性能。Multisim 8提供种类齐全的虚拟测试仪器,以帮助设计人员了解电路运行状态和结果。主要包括:常用的数字万用表、信号发生器、双通道示波器、直流电源,以及不常用的波特图示仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度测量仪、频谱分析仪和网络分析仪等。Multisim 8还提供庞大的元器件库和功能强大的元器件编辑器,用户可修改Master库中元件的参数。也可创建新的元器件模型。Multisim 8提供的元件分为虚拟元件和实际元件两类,虚拟元件是非标准化的元件,其参数可任意设置;而实际元件符合实际标准。Multisim 8进行仿真分析的步骤如图1所示。图2为Protel 99 SE制版的主要流程。

Multisim 8进行仿真分析的步骤

  3 应用实例

  通过设计典型的RC文氏电桥电路来介绍Protel 99 SE制板Multisim 8仿真电路的基本流程与方法。

  3.1 用Multisim 8中绘制仿真电路

  用Multisim 8设计一路可产生100 Hz、0~500 mV(有效值)的正弦信号电路。启动Multisim 8,在其设计窗口中建立如图3所示的仿真电路。

仿真电路

  3.2 Multisim 8电路仿真与分析

  运行仿真电路,通过虚拟万用表和示波器观察输出结果。若结果不符合设计要求,则需修改电路再进行仿真,直至输出正确为止。图4为文氏电桥输出的正弦波信号,从图4中可看出(通过游标1和游标2的读数),该正弦波的周期为9.949 ms,从而得出频率为1 000/9.949=100.5 Hz,通过探针测得该信号有效值为269 mV,符合设计要求。

文氏电桥输出的正弦波信号

  3.3 Multisim 8输出网络表

  Multisim 8中执行菜单Transfer/Transfer to other PCB Lay-out,在弹出的对话框中文件保存类型选择Protel PCB(*.net),文件名为“文氏电桥.net”,点击确认按钮,完成网络表输出。

  3.4 Protel 99 SE输入网络表并修改

   启动Protel 99 SE,新建设计库文件,库文件命名为“文氏电桥.ddb”,打开其Documents文件夹,执行File/Import命令。对话框中找到 Multisim 8输出的网络表文件“文氏电桥.net”并打开,该网络表尽管是Protel格式,但其元件描述的封装仍为Multisin 8形式,需将其转换为Protel形式的元件封装描述,具体转换过程如表1所示。

具体转换过程

  将网络表按表1修改后保存,其中三端稳压器的封装TO-220未作修改,由于Multisim 8仿真图中选用的变压器为虚拟器件,其封装需在Protel中自制。

  3.5 加载修改后的网络表并设计PCB

  在“文氏电桥”设计库中新建PCB文档,命名为“文氏电桥.PCB”,然后按照前面所述的PCB设计流程开始PCB设计。其中,布局为手动布局,主要布线规则为:布线为手动布线,布线层面为单面布线,布线一般线宽为20 mil,电源与接地线40 mil。最后再增加必要的安装孔和输入输出端,图5为最终的PCB布线图,根据该布线图制作印刷电路板,并进行实物安装与调试。

最终的PCB布线图

 

  4 结束语

  Multisim 8和Protel 99都是常用的EDA设计工具。其中,Multisim 8具有强大的电路仿真设计功能,Protel 99是应用普遍的PCB设计软件。本文通过一电路实例介绍从Multisim 8电路仿真到Protel99制版的基本流程与方法,也给出一种结合这两种EDA 工具软件的电子电路设计方法,实现两者优势互补,该电路设计方法效率高且简单实用,具有一定的应用前景。