前 言
NI Multisim 14 仿真软件最早可追溯到 20 世纪 90 年代加拿大 IIT 公司研发的EWB 4.0 电路仿真软件,EWB 4.0 是以 Windows 为基础的电子电路仿真软件,适合于模拟电路、数字电路。从 EWB 诞生之日起就显示出旺盛的生命力和实用价值,工程师无须深入学习 SPICE 技术,就可以使用该软件交互式搭建电路图、仿真和分析电路性能。随后该软件先后升级到 EWB 5.0、Multisim 2001、Multisim 7 和 Multisim 8 等,特别是 IIT 公司归属到美国 NI 公司后,将虚拟仪器技术(LabVIEW)融入 Multisim 电路仿真软件中,克服了原Multisim 软件不能采集实际数据的缺陷,给 Multisim 仿真软件注入了新鲜血液,使其特色更加鲜明。学生可以在学习完理论知识后,在课堂上利用 Multisim 软件仿真分析电路的性能,加深对电路原理和特性的理解,最后用仿真结果去指导真实实验,这极大地提高了学生学习的积极性,真正做到变被动接受为主动学习。学生还可以利用 NI 公司的便携式数据采集器(NI myDAQ)、口袋仪器(Analog Design 2)等自带的虚拟仪表,如函数信号发生器、字产生器、示波器、万用表和逻辑分析仪等 10 多个虚拟仪表,用于电类课程教学和学生课外创新实践中,实现在传统课堂外基础理论验证、专业原理仿真和复杂工程项目开发。学生甚至可以利用 LabVIEW 自行设计虚拟仪表,应用于 Multisim 仿真软件中,极大地发挥主观能动性。目前,最新版本是 2019 年 5 月发布的 NI Multisim 14.2.0,支持多DigilentFPGA 型号板卡的数字逻辑设计,具有全新的 MPLAB 应用程序,用户可以在Multisim.com上免费地进行电路仿真、分析、存储和共享。
本书作者都是长期工作在高等院校电类课程的一线教师,长期在电类课程教学中运用EWB、Multisim 仿真软件,在传统课堂上仿真分析电路的原理和性能,在实验室内用仿真结果去指导真实实验,在课外作业中让学生仿真分析电路的性能,在工程教育创新活动中利用 Multisim 仿真软件设计电路、分析电路性能,用虚拟仪表(LabVIEW)去测试真实电路,取得了良好的教学成果。
全书分为 3 篇,共 16 章。第 1~4 章为上篇,简要介绍 NI Multisim 14 电路仿真软件的常用操作,侧重于软件自身携带的虚拟仪表和电路分析方法的叙述。通过一个实际案例,体验 NI Multisim 14 选取元件、建立电路、分析电路性能和利用虚拟仪表测试电路的全过 程。第 5~10 章为中篇,主要介绍 NI Multisim 14 在电类课程中的应用,如电路分析、模拟电子线路、数字电路、高频电子线路、单片机和电力电子等课程,侧重于相关课程典型电路的仿真分析和相关工程应用案例。第 11~16 章为下篇,主要介绍 NI Multisim 14 在其他技术中的开发应用,主要有 NI Multisim 14 与 NI LabVIEW 的联合开发应用、PLD 开发应用、FPGA(Basys 3 实验板)开发应用、工程实验室虚拟仪器套件(NI ELVIS)开发应用、基于 NI Multisim 14 的学生数据采集设备(NI myDAQ)开发应用以及口袋实验仪器 (Analog Design 2)开发应用等。
本书第 12、13、14、15、16 章由熊伟编写,第 3、6、7、10 章由侯传教编写,第 1、2、5、11 章由梁青编写,第 4、8、9 章由孟涛编写,全书由熊伟统稿。
本书由西安邮电大学阴亚芳、张新,空军工程大学王宽仁、吴晓丽、赵雪岩等老师审阅了部分章节内容,并提出了大量宝贵意见,在此表示衷心感谢。
本书在编写过程中,参考了大量图书和网站,皆已列入书后的参考文献,在此对这些资料的作者表示衷心的感谢。
编写工作得到李甫成先生的大力支持,提供了 NI Multisim 14 仿真软件、NI ELVISNI、myDAQ 和 FPGA(Basys 3 实验板)等硬件平台以及技术上的大力支持,在此表示感谢。同时也感谢美国 Digilent(迪芝伦)科技有限公司赵波先生,提供了口袋实验仪器(Analog Design 2)和 Vivado 设计套件等大量有关软件资料。西安邮电大学徐昕宇、王超等研究生也参与部分内容的编写,同时还得到西安邮电大学、空军工程大学和欧亚学院各级领导和同仁的大力支持和帮助,在此表示感谢。
本书中涉及的元件符号由于软件原因,保留了原有符号,以便于和软件保持一致。
为方便读者学习,本书提供各章的应用案例,可到清华大学出版社网站(http://www.tup. tsinghua.edu.cn/index.html)下载。
由于编者水平有限,本书涉及知识广,而时间有限,因此书中难免存在不妥之处,敬请读者批评指正。
编者