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知識和理論，提高學生動手能力和實驗技能水平，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力和創新能力。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，經過方案設計、虛擬仿真、電路制圖、印制板設計與焊接等環節的整個過程，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格式的網絡表文件，將網絡表文件發送到Altium Designer中進行電路板設計。

Altium Designer是在Protel軟件基礎上發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，反復調整，得到最終電子線路設計圖；（4）生成網絡表文件，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，這樣揚聲器就會產生每秒交替一次的雙音交替的報警聲。

2.2 創建仿真電原理圖

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，設計電路板規格大小，打開前述的“雙音報警器.net”網絡表文件，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節，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，培養學生的實際動手能力和創新能力，大大提高電子設計課程的教學效果，提高職業教育人才培養質量。

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