在NIMultisim中創(chuàng)建自定義元器件

1、在NI Multisim中創(chuàng)建自定義元器件  概覽：NI Multisim 與 NI Ultiboard為設(shè)計(jì)、仿真和布局完整的印制電路板（PCB）提供了一個(gè)集成的平臺(tái)。高度靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序，使得為自定義原理圖符號(hào)添加新的SPICE仿真模型變得十分方便，該原理圖符號(hào)可用于將精確的封裝轉(zhuǎn)換為布局。在NI Multisim中創(chuàng)建自定義元器件與在NI Ultiboard中創(chuàng)建自定義元器件為您提供了關(guān)于如何直觀、快速地學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建您自己的自定義元器件的信息資源。引言:本指南是關(guān)于在NI Multisim 與 NI Ultiboard上創(chuàng)建元器件的系列文章的第一篇。本指南旨在闡述您如何可以

2、在Multisim中創(chuàng)建您自己的用于仿真和/或印制電路板（PCB）布局的元器件。您將可以創(chuàng)建元器件并驗(yàn)證其操作。元器件向?qū)怯糜趧?chuàng)建自定義元器件的主要工具，它引導(dǎo)您完成創(chuàng)建一個(gè)新元器件所需要的所有步驟。元器件細(xì)節(jié)包括符號(hào)與可選的管腳、模型和管封裝信息。某元器件創(chuàng)建過(guò)程包括以下步驟：· 輸入元器件信息 · 選擇封裝與元器件配置 · 選擇和/或編輯元器件符號(hào) · 設(shè)置管腳參數(shù) · 將符號(hào)管腳映射至封裝管腳 · 選擇仿真模型 · 將符號(hào)管腳映射至模型管腳 · 將其保存于數(shù)據(jù)庫(kù) 該指南逐步引導(dǎo)您完成創(chuàng)建一個(gè)與仿真和PCB布

3、局兼容的元器件的過(guò)程。為完整起見，您將學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建一個(gè)有2個(gè)部件的高級(jí)元器件。您將創(chuàng)建一個(gè)具有兩個(gè)原理圖符號(hào)、兩個(gè)模型但只有一個(gè)封裝的部件。許多元器件可以更方便地被創(chuàng)建，在大多數(shù)情況下這里列出的步驟并不是全部必需的。Multisim也支持用戶創(chuàng)建僅用于仿真或僅用于布局的元器件。元器件創(chuàng)建系列文章的第二部分名為在NI Ultiboard中創(chuàng)建自定義元器件，簡(jiǎn)述了如何構(gòu)建一個(gè)用于布局的自定義Ultiboard焊盤圖形。該焊盤圖形由手工創(chuàng)建，以便精確定義表面貼裝元件（SMD）的形狀、尺寸和大小。該封裝可添加至Multisim數(shù)據(jù)庫(kù)以定義一個(gè)自定義元器件。單部件元器件與多部件元器件一個(gè)單部件元器件是指

4、每個(gè)芯片上僅具有單個(gè)元件的元器件。而一個(gè)多部件元器件是一個(gè)在每個(gè)芯片上具有多個(gè)門或元件的元器件。多部件元器件的例子包括邏輯門或運(yùn)算放大器。A到Z遞增的字母列舉了多部件元器件內(nèi)的設(shè)備。Texas Instruments® THS7001便是多部件元器件的一個(gè)例子。THS7001的可編程增益放大器(PGA)和獨(dú)立的前置放大器級(jí)是封裝在單個(gè)集成電路（IC）中的，兩個(gè)元件共享電源和參考電壓線路。您將在該指南中學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建這一元器件。僅用于仿真的元器件僅用于仿真的元器件，其設(shè)計(jì)在于幫助驗(yàn)證設(shè)計(jì)，這些元器件并不會(huì)轉(zhuǎn)換為電路板布局。它們不具有封裝信息，而其符號(hào)在Multisim或Multicap環(huán)

5、境中默認(rèn)設(shè)置為黑色以方便識(shí)別。僅用于仿真的元器件的一個(gè)范例便是一個(gè)理想電壓源。僅用于布局的元器件僅用于布局的元器件無(wú)法用于仿真。它們不具有相關(guān)的SPICE、VHDL或行為模型。當(dāng)與電路并行連接時(shí)，它們并不影響仿真。當(dāng)串行連接時(shí)，它們將創(chuàng)建一個(gè)開環(huán)電路。僅用于布局的元器件在Multisim或Multicap環(huán)境中設(shè)置為綠色。僅用于布局的元器件的一個(gè)范例便是一個(gè)連接器。在NI Multisim中創(chuàng)建一個(gè)TexasInstruments® THS7001元器件THS7001是一個(gè)帶有獨(dú)立前置放大器級(jí)的可編程增益放大器（PGA）?？删幊淘鲆嫱ㄟ^(guò)三個(gè)TTL兼容的輸入進(jìn)行數(shù)字控制。下面的附錄A包

6、含有THS7001的數(shù)據(jù)表供參考。 步驟一：輸入初始元器件信息從Multisim主菜單中選擇工具»元器件向?qū)?，啟?dòng)元器件向?qū)?。通過(guò)這一窗口，輸入初始元器件信息（圖1）。選擇元器件類型和用途（仿真、布局或兩者兼具）。完成時(shí)選擇下一步>。  圖1-THS7001元器件信息   步驟二：輸入封裝信息a) 選擇封裝以便為該元器件選擇一種封裝。 注意：在創(chuàng)建一個(gè)僅用于仿真的元器件時(shí)，封裝信息欄被置成灰色。  圖2-選擇一種管腳（第1步（共2步） b.) TSSOP20 from the M

7、aster Database. Choose Select when done.選擇制造商數(shù)據(jù)表所列出的封裝。針對(duì)THS7001，從主數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇TSSOP20。完成時(shí)點(diǎn)擊選擇。 注意：如果知道封裝的名稱，您也可以在封裝類型欄內(nèi)直接輸入該名稱。  圖3-選擇一種封裝（第2步（共2步）c.)定義元器件各部件的名稱及其管腳數(shù)目。此例中，該元器件包括兩個(gè)部件：A為前置放大器部件，B為可編程增益放大器部件。注意1：在創(chuàng)建多部件元器件時(shí)，管腳的數(shù)目必須與將用于該部件符號(hào)的管腳數(shù)目相匹配，而不是與封裝的管腳數(shù)目相匹配。注意2：對(duì)于THS7001，需要為這兩個(gè)部件的符號(hào)添加接地

8、管腳和關(guān)閉節(jié)能選項(xiàng)的管腳。完成時(shí)選擇下一步。  圖4-定義多部件的第1步（共2步）  圖5-定義一個(gè)多部件的第2步（共2步）  注意：如需了解如何在NI Ultiboard中創(chuàng)建一個(gè)自定義封裝，請(qǐng)查閱在NI Ultiboard中創(chuàng)建自定義元器件。 步驟三：輸入符號(hào)信息在定義部件、選擇封裝之后，就要為每個(gè)部件指定符號(hào)信息。您可以通過(guò)在符號(hào)編輯器（選擇編輯）中對(duì)符號(hào)進(jìn)行編輯或者從數(shù)據(jù)庫(kù)中拷貝現(xiàn)有符號(hào)（選擇從DB拷貝），完成符號(hào)指定。在創(chuàng)建自定義部件時(shí)，為縮短開發(fā)時(shí)間，建議您在可能的情況下從數(shù)據(jù)庫(kù)中拷貝現(xiàn)有符號(hào)。您也可以將符號(hào)文件

9、加載到符號(hào)編輯器中。本指南中THS7001涉及的符號(hào)是作為文件被包括進(jìn)來(lái)的。 a.)為前置放大器設(shè)備加載符號(hào)：選擇編輯以打開符號(hào)編輯器。一旦加載符號(hào)編輯器之后，選擇文件»打開并找到保存指南文件的地方。選擇preamp.sym。所加載的符號(hào)如下面的圖6所示。注意1：除了常見的關(guān)閉管腳和接地管腳，其他管腳的名稱均帶有前綴“PA”這樣便于區(qū)分前置放大器部分的管腳名稱和可編程增益放大器部分的管腳名稱。注意2：為確保共享管腳能夠在獲取環(huán)境中正確工作，它們必須在不同部分具有相同的名稱。此外，在步驟4中它們必須被分配給COM（公共）部分。   圖6-前置放大

10、器符號(hào) 選擇符號(hào)編輯器。如詢問(wèn)是否保存，選擇“是”。前置放大器符號(hào)現(xiàn)在將被顯示在預(yù)覽框中。如果您打算與世界各地的同事共享這一元器件，那么同時(shí)為該設(shè)備創(chuàng)建ANSI和DIN符號(hào)是個(gè)不錯(cuò)的選擇。僅須簡(jiǎn)單地選中拷貝至，然后選擇唯一可見的選項(xiàng)Section A (ANSI) or Section A (DIN)。b.)為PGA加載符號(hào)。選擇設(shè)備B并選擇編輯以啟動(dòng)符號(hào)編輯器。 選中文件»打開并找到保存指南文件的地方，選擇preamp.sym。所得到的符號(hào)如下面的圖7所示。   圖7-可編程增益放大器符號(hào)  關(guān)閉符號(hào)編輯器。如詢

11、問(wèn)是否保存，選擇“是”。注意：如果此時(shí)Multisim窗口未在此出現(xiàn)，按附錄B中的故障排除部分所列出的說(shuō)明操作。PGA符號(hào)顯示在預(yù)覽框中。如果您打算與世界各地的同事共享這一元器件，同時(shí)為該設(shè)備創(chuàng)建ANSI和DIN符號(hào)是個(gè)不錯(cuò)的選擇。僅須簡(jiǎn)單地選中拷貝至，然后選擇唯一可見的選項(xiàng)Section A (ANSI) or Section A (DIN)。完成時(shí)選擇下一步。  步驟四：設(shè)置管腳參數(shù)該元器件的所有管腳在步驟4中列出，并如下面的圖8所示。Multisim在運(yùn)行電氣規(guī)則校驗(yàn)時(shí)會(huì)使用管腳參數(shù)。在為數(shù)字元器件選擇正確的管腳驅(qū)動(dòng)器時(shí)同樣需要管腳參數(shù)。您也可以在這一步驟中給元器件添

12、加隱藏管腳。所謂隱藏管腳是指那些不出現(xiàn)在符號(hào)中、但可以被模型和/或封裝使用的管腳。圖8-管腳參數(shù)   a.)完成如下面表1所示的管腳表格。 表1-THS7001管腳參數(shù)  完成時(shí)選擇下一步。  步驟五：設(shè)置符號(hào)與布局封裝間的映射信息在步驟5中，實(shí)現(xiàn)可視符號(hào)管腳和隱藏管腳與PCB封裝間的映射。圖9-符號(hào)與管腳間的映射  a.)利用數(shù)據(jù)表作為參考完成如下面表2所示的映射信息。注意：管腳17為SHDN和PA_SHDN共享，管腳1為DGND和PA_GND共享。 表2-符號(hào)與封裝間的映射

13、0;完成時(shí)選擇下一步。注意1：屬于同一個(gè)管腳互換組的管腳可以在電路板布局中被自動(dòng)互換，以最大化布線效率。通常，芯片會(huì)具備幾個(gè)接地管腳。將這些管腳分配給一個(gè)管腳互換組，Ultiboard PCB布局工具將給網(wǎng)絡(luò)表做注解，以改進(jìn)該電路板的物理布局。注意2：此外，一些芯片會(huì)具有多個(gè)同一類型的元件（74HC00包含4個(gè)完全相同的數(shù)字NAND門）。為改進(jìn)布線，這些門可以被分配至同一個(gè)門互換組。THS7001的PCB封裝中沒(méi)有兩個(gè)管腳是重復(fù)的。相應(yīng)地，也沒(méi)有兩個(gè)完全相同的門。因此，管腳與門的互換信息保持空白。  步驟六：選擇仿真模型在創(chuàng)建一個(gè)用于仿真的元器件時(shí)，您必須提供每個(gè)部件的仿真

14、模型。您可以利用如下四種方式獲取或創(chuàng)建新的模型： 從制造商網(wǎng)站或其他來(lái)源下載一個(gè)SPICE模型手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)支電路或原始模型使用Multisim Model Maker或者編輯一個(gè)現(xiàn)有模型Multisim提供了Model Maker，可以根據(jù)其產(chǎn)品手冊(cè)數(shù)據(jù)值為若干種類的元器件創(chuàng)建SPICE模型。Model Maker可用于運(yùn)算放大器、雙極結(jié)晶體管、二極管、波導(dǎo)以及許多其他元器件。關(guān)于各種Model Maker的更多信息，敬請(qǐng)查閱Multisim幫助文件。對(duì)于THS7001，您將使用制造商提供的SPICE兼容模型，前置放大器和PGA部分有不同的模型可使用。注意：創(chuàng)建一個(gè)僅用于布局的部件時(shí)

15、，無(wú)須完成步驟6和步驟7。a.)   .選中A部分頁(yè)面，選擇從文件加載。找到包含指南文件的文件夾，點(diǎn)中sloj028.cir并選擇打開。用于前置放大器的SPICE模型將被加載并顯示在A部分的頁(yè)面中（如下圖所示）。 圖10-用于THS7001前置放大器級(jí)的SPICE模型  b.)   選擇B部分頁(yè)面，并選中從文件加載以加載用于PGA級(jí)的SPICE模型。找到包含指南文件的文件夾，點(diǎn)中sloj029.cir并選擇打開。該SPICE模型顯示在元器件向?qū)Р襟E6的B部分頁(yè)面中。 圖11-用于THS7001 PHA級(jí)的SPICE

16、模型 完成時(shí)選擇下一步。  步驟七：實(shí)現(xiàn)符號(hào)管腳至模型節(jié)點(diǎn)的映射必須將符號(hào)管腳映射至SPICE模型節(jié)點(diǎn)，以確保Multisim可以正確仿真該元器件。對(duì)于所有的支電路或宏模型，模型節(jié)點(diǎn)一般都在SPICE模型的頭文件中有說(shuō)明。其中一行聲明該模型為一個(gè)支電路模型，后面跟著列出要與外部電路連接的模型節(jié)點(diǎn)的模型名稱。對(duì)于THS7001，放大前置的模型節(jié)點(diǎn)和PGA的模型節(jié)點(diǎn)分別在sloj028.cir和sloj029.cir中列出?，F(xiàn)在我們來(lái)分析一下前置放大器的頭文件和.SUBCKT行：  您現(xiàn)在必須將符號(hào)管腳名稱映射至模型節(jié)點(diǎn)。應(yīng)特別注意模型節(jié)點(diǎn)的順序。

17、 a.)完成前置放大器部分A的管腳映射表，如下面表3所示。   表3-用于前置放大器的符號(hào)至模型節(jié)點(diǎn)的映射  b.)點(diǎn)擊B部分的頁(yè)面，并完成PGA 部分B的管腳映射表，如下面表4所示。   表4-用于PGA的符號(hào)至模型節(jié)點(diǎn)的映射 完成時(shí)選擇下一步  步驟八：將元器件保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中一旦完成所有前述步驟，將元器件保存至公有數(shù)據(jù)庫(kù)或用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。a.) 選擇您希望保存元器件的數(shù)據(jù)庫(kù)、組和族。如果所選擇的組中當(dāng)前沒(méi)有族，通過(guò)選擇添加族創(chuàng)建一個(gè)新的族。b.)選擇完成以完成該元器件的創(chuàng)建。 注意：您可以通過(guò)從Multisim主菜單中選Tools » Database » Database Manager，在數(shù)據(jù)庫(kù)管理器中自定義一個(gè)新族的圖標(biāo)。  圖12-將元器件保存至數(shù)據(jù)庫(kù) 創(chuàng)建成功！  步驟九：測(cè)試Multisim中的新元器件在完成元器件的創(chuàng)建和保存之后，該元器件便可以在Multisim中使用。為測(cè)試