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摘要：Multisim8是一款优秀仿真软件，使用该软件可对电路进行各种参数分析。我们在享受其便利的同时，也遇到因缺少元器件导致电路仿真无法进行的阻力。解决此问题的方法就是为元件建立仿真模型并新建或扩充已有的元器件库。在不熟悉Spice编程原理的情况下，我们可通过相关网址查找到元件厂商提供的元件模型，利用模型导入的方法来建立需要的新元件。通过对新元件应用电路的仿真分析，新元件完全符合要求。在此基础上，使用元件的导入与导出功能还可对新元件进行文件备份并实现新元件在不同用户间的资源共享。
关键词：仿真；难题；元件；模型；导入；应用；导出
中图分类号：TP331文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)09-11749-04
The Import and Application of A Component Model Based on Multisim8
ZHANG Qun
(Leshan Vocational and Technical College, Leshan 614000, China)
Abstract: The Multisim8 is an excellent simulation software, which can carry on the different parametrics analysizing to the electric circuit. We enjoy such a convenience and advantage that the software supplies, at the same time, we encounter the obstruction that the electric circuit simulation can not be underway for the short of the component. To resolving the problem means building component modeles and building or strengthening the existing components database. If we are not familiar withknowledge of the Spice’s programming rule, we may look for the component model which supplyd by the component manufacturer by means of the correlation net address. We can build a new component by the way of importing the component model. By means of the electric circuit simulation analysis to the new component, the new component accords with the demand completely. On this base, emploing the meritorous service of importing component and exporting component, the file backup of the new component is able to carried on and the resource sharing between different consumers is achieved.
Key words: simulation; difficult problem; component; model; import; Application; export
Multisim8是加拿大IIT公司于2005年推出的新款仿真软件，早期版本为EWB5.0，在版本更新换代中更名为Multisim ，有多重、万能仿真之意。使用该软件可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及部分微机接口电路等；还可以对被仿真电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。由于不需要真实电路环境的介入，因此花费少、效率高，而且结果快捷、准确、形象。因此，该技术被许多高校引入到电子电路实验的辅助教学中。
Multisim8较之于低版本的软件来说，功能强大了，元件更多了，但随着电子技术的飞速发展，新元件不断涌现，软件本身提供的元件始终无法适应用户的需求，新元件如何进行仿真和模拟这是一个难题。由于Multisim8以标准的XSPICE/SPICE3f5为内核，库元件用SPICE格式进行描述，在不熟悉Spice编程原理的情况下，进行元器件Spice模型编辑非常困难，而大部分的元件厂商已提供了相应的仿真模型，因此我们可利用现有的模型快速高效地在Multisim软件中建立新元件。本文以Maxim公司的MAX4374为例说明新元件模型导入的方法及应用。
1 模型的获得
通过Maxim公司的网址http://www.maxim-ic.com可以查找到电流监测/保护器MAX的宏模型和其封装形式（有μMAX和SO两种封装，文中取SO形式），得到其管脚排列如图1所示。在型号MAX4374后缀有T、F、H三种，分别表示集成块内部电流检测放大器的固定增益为20、50、100。本文选取MAX4374T的宏模型并打开，内有两段以ENDS结束的内容，前一段内容“* MAX4374T MACROMODEL……* Connections *1 = VCC *2 = OUT* 3 = CIN1* 4 = CIN2 * 5 = GND * 6 = RESET\* 7 = COUT2 * 8 = COUT1 * 9 = RS- * 10 = RS …….ENDS”为模型的版本号、元件内部结构、模型的10个节点与原理图符号引脚关系的说明，后一段内容“.SUBCKT MAX4374T_S…….ENDS”才是仿真所需的模型。比较仿真模型的节点所表示的符号引脚与MAX4374管脚排列可知，两者并不是同一个概念。复制并在WORD文档中粘贴后一段内容，以文本格式保存，如MAX4374T.txt。
2 利用模型导入方法建立新元件
执行Tools菜单下Component Wizard命令，会弹出元件创建向导对话框（因篇幅原因，文中只给出关键步骤的对话框），从对话框可以看出元器件的创建一共需要8个步骤。第一步需要在对话框中输入元件名称MAX4374T、元件类型以及具体的产品系列等信息。若创建的元件还要用来制作PCB电路板，则在该对话框下部的3个单选项中选择第一个功能“for both simulatin and layout”。
在向导第二步的对话框中需要输入元件封装信息。通过Select a Footprint按钮进入选择封装的对话框，单击其中的ADD按钮进入添加元件封装的对话框，选取用户数据库及贴装形式，输入制造商名称、封装SO14及外观管脚数14，确定后回封装选取的对话框单击Select按钮返回向导第二步，选择单部件元件（该集成块中具有同一功能的元件只有一个），输入单个功能部件原理图符号的引脚数为10（若是多功能部件时，该引脚数仍然只针对单个功能部件的符号）。
第三步：在输入符号信息的对话框中单击Edit按钮，进入符号编辑器窗口，在上部分绘图窗口利用工具拖动矩形的一角来改变原理图符号外形大小，并将管脚拖到所需位置，然后在工作区下方的表单中编辑管脚的名称、字体、数字等属性。编辑原理图符号时可考虑绘制原理图电路美观的需要，不必照应元件封装管脚的实际位置。编辑完毕后保存并关闭当前窗口，这时原对话框中的图形符号已变为编辑后的图形符号。
第四步：在设置符号与布局关系的制图信息的对话框（见图2）中，参照集成电路MAX4374的管脚排列，编辑原理图符号与外观引脚的关系，如符号引脚的COUT2端对应元件封装的10管脚，然后再单击ADD按钮增加器件封装的4个空脚。该步操作与PCB制作有关，若将图形符号与外观引脚关系编辑错误，则用该元件生成的电路板不能正常工作。
第七步：在原理图符号与仿真模型的绘图信息设置对话框（见图4）中，定义原理图符号引脚与内部的模型节点之间的对应关系，如符号引脚CIN1对应仿真模型的节点3，二者之间的关系不能随意确定，必须按照仿真模型程序中的要求来设置（参考本文“模型的获得”），否则仿真结果会发生错误。
第八步：定义新创建的元器件在Multisim 8中的存放位置。
至此，利用模型导入的方法已完成新元件的建立。
3 新建元器件的应用
3.1 元件结构及管脚功能
在通过Maxim公司的网址http://www.maxim-ic.com获取模型信息的同时,从其PDF资料可知MAX4374为一电流检测器，其内部结构及功能如图5所示，该元件由三部分组成：电流检测放大器、电压比较器及基准电压源。图中R3、R6是两个比较器上拉电阻。R1、R2及R4、R5均是确定电流上限的分压电阻，RSENSE是电流检测电阻，流过负载电流时产生电压VSENSE，VSENSE最大值为170mV。管脚RS 和RS-即为外部检测电阻连接端；而管脚OUT为电压输出端，VOUT=VSENSE×AV,AV为电流检测器的固定增益，MAX4374T全量程检测电压的增益为20V/V；管脚CIN1为比较器1的同相输入端，该端电位小于反相端0.6V的基准电压时比较器1输出低电压，否则输出高电平；COUT1为比较器1的开漏输出端，为高电平时输出锁存；管脚CIN2为比较器2的同相输入端，其反相端接0.6V基准电压；COUT2为比较器2的开漏输出端，输出不锁存；RESET为复位输入端，复位输入高电平大于2V,复位输入低电平小于0.8V，复位脉宽典型值15μS,低电平时对比较器1在锁存状态给予复位；该器件的电源电压输入端VCC可从2.7到28V。
3.2 新元件的应用电路
进入Multisim8的编辑环境绘制好由新元件MAX4374T组成的过电流保护电路,如图6所示。负载的输入电压Vin与器件的工作电压VCC合用同一个5V电压（两者可相互独立），负载以一可调电阻取代以便产生电路可能发生的过电流,P沟道功率MOSFET用来保护负载过流。电路中VOUT= VSENSE×AV=20VSENSE，当负载电流达到1.5A时，VSENSE为0.15V，VOUT=3V，因而VCIN1= VOUT R2/（R1 R2）= VOUT/5=0.6V，与比较器1反相端基准电压相等，这样，该电路中设置的负载电流最大值为1.5A。接通仿真开关后观察电路中电压表与电流表读数可知,在负载电流小于1.5A时，因VOUT输出电压经R1、R2分压，其电压小于0.6V，比较器输出端COUT1输出低电平0.026V，此时VT1导通，负载得电。一旦负载电流超过设定的最大值1.5A，使VOUT输出的分压大于0.6V，比较器COUT1端输出高电平4.851V，此时VT1截止，负载失电,流过负载漏电流仅有1.823μA， VOUT输出的分压也降为0.876 mV。但由于比较器1输出高电平处于锁存状态，VT1保持截止（图6中所示电压表、电流表读数即为过电流时的锁存状态）。待过流故障排除后，按一下复位开关J1后才能重新启动。仿真结果验证了新元件MAX4374T在电路中的工作与其功能一致。
4 新元件的导入与导出
Multisim 8具有元件的导入与导出功能。在Tools菜单下数据管理器的对话框中选择将要导出的元件，单击Export按钮根据提示即可完成元件的导出工作，文件格式为.prz；单击Import按钮并找到要导入的文件即可完成元件的导入工作。利用元件的导入与导出功能不仅可达到新元件文件备份的目的，还可实现用户间的资源共享，以提高工作效率。
5 结束语
Multisim8是一个优秀的虚拟仿真软件，可对电路进行各种参数分析。在提供多种虚拟仪表的同时，其元器件库还提供了数千种电路元器件供实验选用。若我们欲仿真的电路中有软件本身库中没有的元器件时，即使我们不熟悉Spice编程原理，我们也可利用元件厂商提供的仿真模型来新建或扩充已有的元器件库，使仿真能顺利进行。在此基础上，还可使用元件的导入与导出功能对新元件进行文件备份以及新元件在不同用户间的资源共享。
参考文献：
[1] 王冠华,王伊娜. Multisim8电路设计及应用[M]. 北京:国防工业出版社,2006.
[2] 杨欣,王玉凤,刘湘黔. 电路设计与仿真[M]. 北京:清华大学出版社,2006.
[3] 任德齐,陈松. 电子设计自动化技术[M]. 北京:电子工业出版社,2002.
关键词：仿真；难题；元件；模型；导入；应用；导出
中图分类号：TP331文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)09-11749-04
The Import and Application of A Component Model Based on Multisim8
ZHANG Qun
(Leshan Vocational and Technical College, Leshan 614000, China)
Abstract: The Multisim8 is an excellent simulation software, which can carry on the different parametrics analysizing to the electric circuit. We enjoy such a convenience and advantage that the software supplies, at the same time, we encounter the obstruction that the electric circuit simulation can not be underway for the short of the component. To resolving the problem means building component modeles and building or strengthening the existing components database. If we are not familiar withknowledge of the Spice’s programming rule, we may look for the component model which supplyd by the component manufacturer by means of the correlation net address. We can build a new component by the way of importing the component model. By means of the electric circuit simulation analysis to the new component, the new component accords with the demand completely. On this base, emploing the meritorous service of importing component and exporting component, the file backup of the new component is able to carried on and the resource sharing between different consumers is achieved.
Key words: simulation; difficult problem; component; model; import; Application; export
Multisim8是加拿大IIT公司于2005年推出的新款仿真软件，早期版本为EWB5.0，在版本更新换代中更名为Multisim ，有多重、万能仿真之意。使用该软件可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及部分微机接口电路等；还可以对被仿真电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。由于不需要真实电路环境的介入，因此花费少、效率高，而且结果快捷、准确、形象。因此，该技术被许多高校引入到电子电路实验的辅助教学中。
Multisim8较之于低版本的软件来说，功能强大了，元件更多了，但随着电子技术的飞速发展，新元件不断涌现，软件本身提供的元件始终无法适应用户的需求，新元件如何进行仿真和模拟这是一个难题。由于Multisim8以标准的XSPICE/SPICE3f5为内核，库元件用SPICE格式进行描述，在不熟悉Spice编程原理的情况下，进行元器件Spice模型编辑非常困难，而大部分的元件厂商已提供了相应的仿真模型，因此我们可利用现有的模型快速高效地在Multisim软件中建立新元件。本文以Maxim公司的MAX4374为例说明新元件模型导入的方法及应用。
1 模型的获得
通过Maxim公司的网址http://www.maxim-ic.com可以查找到电流监测/保护器MAX的宏模型和其封装形式（有μMAX和SO两种封装，文中取SO形式），得到其管脚排列如图1所示。在型号MAX4374后缀有T、F、H三种，分别表示集成块内部电流检测放大器的固定增益为20、50、100。本文选取MAX4374T的宏模型并打开，内有两段以ENDS结束的内容，前一段内容“* MAX4374T MACROMODEL……* Connections *1 = VCC *2 = OUT* 3 = CIN1* 4 = CIN2 * 5 = GND * 6 = RESET\* 7 = COUT2 * 8 = COUT1 * 9 = RS- * 10 = RS …….ENDS”为模型的版本号、元件内部结构、模型的10个节点与原理图符号引脚关系的说明，后一段内容“.SUBCKT MAX4374T_S…….ENDS”才是仿真所需的模型。比较仿真模型的节点所表示的符号引脚与MAX4374管脚排列可知，两者并不是同一个概念。复制并在WORD文档中粘贴后一段内容，以文本格式保存，如MAX4374T.txt。
2 利用模型导入方法建立新元件
执行Tools菜单下Component Wizard命令，会弹出元件创建向导对话框（因篇幅原因，文中只给出关键步骤的对话框），从对话框可以看出元器件的创建一共需要8个步骤。第一步需要在对话框中输入元件名称MAX4374T、元件类型以及具体的产品系列等信息。若创建的元件还要用来制作PCB电路板，则在该对话框下部的3个单选项中选择第一个功能“for both simulatin and layout”。
在向导第二步的对话框中需要输入元件封装信息。通过Select a Footprint按钮进入选择封装的对话框，单击其中的ADD按钮进入添加元件封装的对话框，选取用户数据库及贴装形式，输入制造商名称、封装SO14及外观管脚数14，确定后回封装选取的对话框单击Select按钮返回向导第二步，选择单部件元件（该集成块中具有同一功能的元件只有一个），输入单个功能部件原理图符号的引脚数为10（若是多功能部件时，该引脚数仍然只针对单个功能部件的符号）。
第三步：在输入符号信息的对话框中单击Edit按钮，进入符号编辑器窗口，在上部分绘图窗口利用
第四步：在设置符号与布局关系的制图信息的对话框（见图2）中，参照集成电路MAX4374的管脚排列，编辑原理图符号与外观引脚的关系，如符号引脚的COUT2端对应元件封装的10管脚，然后再单击ADD按钮增加器件封装的4个空脚。该步操作与PCB制作有关，若将图形符号与外观引脚关系编辑错误，则用该元件生成的电路板不能正常工作。
第七步：在原理图符号与仿真模型的绘图信息设置对话框（见图4）中，定义原理图符号引脚与内部的模型节点之间的对应关系，如符号引脚CIN1对应仿真模型的节点3，二者之间的关系不能随意确定，必须按照仿真模型程序中的要求来设置（参考本文“模型的获得”），否则仿真结果会发生错误。
第八步：定义新创建的元器件在Multisim 8中的存放位置。
至此，利用模型导入的方法已完成新元件的建立。
3 新建元器件的应用
3.1 元件结构及管脚功能
在通过Maxim公司的网址http://www.maxim-ic.com获取模型信息的同时,从其PDF资料可知MAX4374为一电流检测器，其内部结构及功能如图5所示，该元件由三部分组成：电流检测放大器、电压比较器及基准电压源。图中R3、R6是两个比较器上拉电阻。R1、R2及R4、R5均是确定电流上限的分压电阻，RSENSE是电流检测电阻，流过负载电流时产生电压VSENSE，VSENSE最大值为170mV。管脚RS 和RS-即为外部检测电阻连接端；而管脚OUT为电压输出端，VOUT=VSENSE×AV,AV为电流检测器的固定增益，MAX4374T全量程检测电压的增益为20V/V；管脚CIN1为比较器1的同相输入端，该端电位小于反相端0.6V的基准电压时比较器1输出低电压，否则输出高电平；COUT1为比较器1的开漏输出端，为高电平时输出锁存；管脚CIN2为比较器2的同相输入端，其反相端接0.6V基准电压；COUT2为比较器2的开漏输出端，输出不锁存；RESET为复位输入端，复位输入高电平大于2V,复位输入低电平小于0.8V，复位脉宽典型值15μS,低电平时对比较器1在锁存状态给予复位；该器件的电源电压输入端VCC可从2.7到28V。
3.2 新元件的应用电路
进入Multisim8的编辑环境绘制好由新元件MAX4374T组成的过电流保护电路,如图6所示。负载的输入电压Vin与器件的工作电压VCC合用同一个5V电压（两者可相互独立），负载以一可调电阻取代以便产生电路可能发生的过电流,P沟道功率MOSFET用来保护负载过流。电路中VOUT= VSENSE×AV=20VSENSE，当负载电流达到1.5A时，VSENSE为0.15V，VOUT=3V，因而VCIN1= VOUT R2/（R1 R2）= VOUT/5=0.6V，与比较器1反相端基准电压相等，这样，该电路中设置的负载电流最大值为1.5A。接通仿真开关后观察电路中电压表与电流表读数可知,在负载电流小于1.5A时，因VOUT输出电压经R1、R2分压，其电压小于0.6V，比较器输出端COUT1输出低电平0.026V，此时VT1导通，负载得电。一旦负载电流超过设定的最大值1.5A，使VOUT输出的分压大于0.6V，比较器COUT1端输出高电平4.851V，此时VT1截止，负载失电,流过负载漏电流仅有1.823μA， VOUT输出的分压也降为0.876 mV。但由于比较器1输出高电平处于锁存状态，VT1保持截止（图6中所示电压表、电流表读数即为过电流时的锁存状态）。待过流故障排除后，按一下复位开关J1后才能重新启动。仿真结果验证了新元件MAX4374T在电路中的工作与其功能一致。
4 新元件的导入与导出
Multisim 8具有元件的导入与导出功能。在Tools菜单下数据管理器的对话框中选择将要导出的元件，单击Export按钮根据提示即可完成元件的导出工作，文件格式为.prz；单击Import按钮并找到要导入的文件即可完成元件的导入工作。利用元件的导入与导出功能不仅可达到新元件文件备份的目的，还可实现用户间的资源共享，以提高工作效率。
5 结束语
Multisim8是一个优秀的虚拟仿真软件，可对电路进行各种参数分析。在提供多种虚拟仪表的同时，其元器件库还提供了数千种电路元器件供实验选用。若我们欲仿真的电路中有软件本身库中没有的元器件时，即使我们不熟悉Spice编程原理，我们也可利用元件厂商提供的仿真模型来新建或扩充已有的元器件库，使仿真能顺利进行。在此基础上，还可使用元件的导入与导出功能对新元件进行文件备份以及新元件在不同用户间的资源共享。
参考文献：
[1] 王冠华,王伊娜. Multisim8电路设计及应用[M]. 北京:国防工业出版社,2006.
[2] 杨欣,王玉凤,刘湘黔. 电路设计与仿真[M]. 北京:清华大学出版社,2006.
[3] 任德齐,陈松. 电子设计自动化技术[M]. 北京:电子工业出版社,2002.