Multisim和Altium,Designer在电子设计实验中的应用
摘 要 在电子线路设计实验中，电子工程设计人员都要用到Multisim和Altium Designer软件。通过双音报警器的实例说明了Multisim11进行仿真分析和Altium Designer制板的具体方法，介绍了Altium Designer制板和Multisim仿真的接口技术。通过在电子课程设计性实验教学中Multisim虚拟仿真和Altium Designer制板的应用，提高了教学效果。
关键词 Multisim Altium Designer 电子设计实验
0 引言
在职业教育教学中，电子设计实验是教学的重要组成部分，通过实践操作帮助学生更好地理解和掌握电子技术方面的专业知识和理论，提高学生动手能力和实验技能水平，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力和创新能力。但在实际教学进行电子电路设计实验时，因为实验设备的限制、电子元器件的缺乏和教学时间限制，总会出现一些问题，比如仪器仪表损坏、电路设计不完整、元器件烧毁等，导致教学达不到预定的目标，也不能完成既定的教学任务。
在我院电子信息工程技术专业电子设计课程中，开展相关电子设计综合实验实训，综合运用了模拟电子技术、数字电子技术、电子测量技术、电路设计与制板等课程的知识。通过Multisim、Altium Designer等软件加上电路板制作，加深学生对电路设计、电子技术、电路板设计等方面知识的理解，提高其实践动手能力。
本文通过双音报警器电路的设计与实现，经过方案设计、虚拟仿真、电路制图、印制板设计与焊接等环节的整个过程，介绍了由Multisim11电路仿真到Altium Designer电路制板的工作流程以及Altium Designer和Multisim电路的接口技术。在电子设计实验中，若将两者软件结合使用，能收到很好的效果。
1 Multisim 11和Altium Designer介绍
电子电路仿真软件MUltisim 11是一个集成电子电路原理设计、电路运行和测试功能于一体的软件。它能够让学生在计算机中选择所需的电子元器件，进行电路连接，完成电子电路的设计，并提供了齐全的仪器仪表比如万用表、示波器、直流电源、逻辑分析仪等进行仿真运行和测量。该软件功能强大，几乎可以完成所有的电子电路设计实验，还可以输出Protel格式的网络表文件，将网络表文件发送到Altium Designer中进行电路板设计。
Altium Designer是在Protel软件基础上发展而来的集成化的电路板设计平台，用户可通过该软件进行电路原理图的设计、PCB的制作，也可以进行电路的仿真运行。
2 “Multisim 仿真设计、Altium Designer制板、实物制作”的应用
整个电子设计实验中，主要步骤：（ 1）根据设计要求，拟定电路设计方案；（2）选定所需元器件，在Multisim仿真软件中进行连接；（3）仿真运行，调整电路元器件参数，反复调整，得到最终电子线路设计图；（4）生成网络表文件，在Altium Designer软件中打开，设计PCB线路；（5）选择实物元器件，进行焊接安装；6）实际电路测试与验证。
2.1 设计要求和工作原理
下面以双音报警器电路为例，试用Multisim仿真软件对该电路进行设计和制作。为了更能引起人的注意，报警器经常设计为双音交替，如救护车的警笛声。使用两个555振荡电路就能实现这种双音交替振荡，IC2为振荡电路，其控制端受IC1振荡电路输出的控制。当IC1输出为高电位时，IC2控制端电位高于（2/3）VCC，此时振荡频率约为600Hz。而当IC1输出为低电位时，IC2控制端电位低于（2/3）VCC，此时振荡频率约为1000Hz，IC1振荡频率为1Hz，这样扬声器就会产生每秒交替一次的双音交替的报警声。
2.2 创建仿真电原理图
如图1所示为双音报警器电路图。在Multisim软件中，在元件工具栏中进行元器件的选择，将元件放置到设计区域，用导线连接，注意电源和地的放置。放置过程中可进行元件参数的修改，比如电阻、电容值的改变。在电路中放置示波器仪器以便进行电路仿真运行。整体上，创建仿真电路原理图步骤为：新建原理图文件；选择和放置元器件；元件连接；放置测量仪器仪表。
2.3 运行仿真，观察结果
点击Multisim工具栏上的仿真运行开关，对双音报警器电路进行仿真运行。然后双击虚拟示波器XSC1，打开信号波形图，如图2。可以调节通道的刻度和时基，使显示的波形更清晰合适，便于观察。
2.4 生成网络表文件
为了制作PCB板，将仿真电路图里的示波器删除，增加两个插座，用来提供5V电源和接扬声器，如图3所示。然后在Multisim 11环境中选择“转换/转换到其他PCB软件”命令，选择文件保存类型为Protel（*.net），取名为“双音报警器.net”保存为可兼容于Protel软件的网络表文件。但是由于Multisim在绘制原理图时元件封装与我们所用不一样，因此，需要对输出的网络表进行修改。555芯片的封装改为DIP-8，电阻和插座封装为AXIAL-0.4，极性电容的封装为RB7.6-15，其他电容为RAD-0.3。
2.5 PCB 设计
打开Altium Designer软件，新建一个PCB格式文件，设计电路板规格大小，打开前述的“双音报警器.net”网络表文件，可看到PCB中有了相应的元器件，并相互间有飞线连接。在此基础上，调整元器件的位置，设计线宽后使用导线进行布线，生成PCB图，如图4。注意，电源和地线要适当加宽。
2.6 电路焊接，测试结果
在条件允许的情况下，按照Altium Designer的PCB印制板图，使用雕刻机进行电路板刻板，选择对应的元器件进行焊接或使用洞洞板装配元器件进行焊接，并接入电源和扬声器，观察测试结果。
3 结束语
在电子设计课程中，对于电子设计实验教学环节，采用Multisim进行电路仿真设计、Altium Designer进行PCB制板、选择元器件焊接进行实物制作，能让课堂变得更加生动活泼，让学生更好地运用所学的知识，培养学生的实际动手能力和创新能力，大大提高电子设计课程的教学效果，提高职业教育人才培养质量。
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