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概覽
目錄
- 引言
- 步驟一：輸入初始元器件信息
- 步驟二：輸入封裝信息
- 步驟三：輸入符號信息
- 步驟四：設置管腳參數
- 步驟五：設置符號與布局封裝間的映射信息
- 步驟六：選擇仿真模型
- 步驟七：實現符號管腳至模型節點的映射
- 步驟八：將元器件保存到數據庫中
- 步驟九：測試Multisim中的新元器件
NI Multisim 與 NI Ultiboard為設計、仿真和布局完整的印制電路板（PCB）提供了一個集成的平台。高度靈活的數據庫管理程序，使得為自定義原理圖符號添加新的SPICE仿真模型變得十分方便，該原理圖符號可用於將精確的封裝轉換為布局。
1. 引言
本指南是關於在NI Multisim 與 NI Ultiboard上創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在Multisim中創建您自己的用於仿真和/或印制電路板（PCB）布局的元器件。您將可以創建元器件並驗證其操作。元器件向導是用於創建自定義元器件的主要工具，它引導您完成創建一個新元器件所需要的所有步驟。元器件細節包括符號與可選的管腳、模型和管封裝信息。某元器件創建過程包括以下步驟：
- 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
- 設置管腳參數
- 將符號管腳映射至封裝管腳
- 選擇仿真模型
- 將符號管腳映射至模型管腳
- 將其保存於數據庫
該指南逐步引導您完成創建一個與仿真和PCB布局兼容的元器件的過程。為完整起見，您將學習如何創建一個有2個部件的高級元器件。您將創建一個具有兩個原理圖符號、兩個模型但只有一個封裝的部件。許多元器件可以更方便地被創建，在大多數情況下這里列出的步驟並不是全部必需的。Multisim也支持用戶創建僅用於仿真或僅用於布局的元器件。
元器件創建系列文章的第二部分——名為《在NI Ultiboard中創建自定義元器件》，簡述了如何構建一個用於布局的自定義Ultiboard焊盤圖形。該焊盤圖形由手工創建，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數據庫以定義一個自定義元器件。
單部件元器件與多部件元器件
一個單部件元器件是指每個芯片上僅具有單個元件的元器件。而一個多部件元器件是一個在每個芯片上具有多個門或元件的元器件。多部件元器件的例子包括邏輯門或運算放大器。A到Z遞增的字母列舉了多部件元器件內的設備。
Texas Instruments® THS7001便是多部件元器件的一個例子。THS7001的可編程增益放大器(PGA)和獨立的前置放大器級是封裝在單個集成電路（IC）中的，兩個元件共享電源和參考電壓線路。您將在該指南中學習如何創建這一元器件。
僅用於仿真的元器件
僅用於仿真的元器件，其設計在於幫助驗證設計，這些元器件並不會轉換為電路板布局。它們不具有封裝信息，而其符號在Multisim或Multicap環境中默認設置為黑色以方便識別。僅用於仿真的元器件的一個范例便是一個理想電壓源。
僅用於布局的元器件
僅用於布局的元器件無法用於仿真。它們不具有相關的SPICE、VHDL或行為模型。當與電路並行連接時，它們並不影響仿真。當串行連接時，它們將創建一個開環電路。僅用於布局的元器件在Multisim或Multicap環境中設置為綠色。僅用於布局的元器件的一個范例便是一個連接器。
在NI Multisim中創建一個TexasInstruments® THS7001元器件
THS7001是一個帶有獨立前置放大器級的可編程增益放大器（PGA）。可編程增益通過三個TTL兼容的輸入進行數字控制。下面的附錄A包含有THS7001的數據表供參考。
2. 步驟一：輸入初始元器件信息
從Multisim主菜單中選擇工具»元器件向導，啟動元器件向導。
通過這一窗口，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）。
完成時選擇下一步>。
圖1-THS7001元器件信息
3. 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：在創建一個僅用於仿真的元器件時，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 Master Database. Choose Select when done.選擇制造商數據表所列出的封裝。針對THS7001，從主數據庫中選擇TSSOP20。完成時點擊選擇。
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目。此例中，該元器件包括兩個部件：A為前置放大器部件，B為可編程增益放大器部件。
注意1：在創建多部件元器件時，管腳的數目必須與將用於該部件符號的管腳數目相匹配，而不是與封裝的管腳數目相匹配。
注意2：對於THS7001，需要為這兩個部件的符號添加接地管腳和關閉節能選項的管腳。
完成時選擇下一步。
圖4-定義多部件的第1步（共2步）。
圖5-定義一個多部件的第2步（共2步）
注意：如需了解如何在NI Ultiboard中創建一個自定義封裝，請查閱《在NI Ultiboard中創建自定義元器件》。
4. 步驟三：輸入符號信息
在定義部件、選擇封裝之后，就要為每個部件指定符號信息。您可以通過在符號編輯器（選擇編輯）中對符號進行編輯或者從數據庫中拷貝現有符號（選擇從DB拷貝），完成符號指定。在創建自定義部件時，為縮短開發時間，建議您在可能的情況下從數據庫中拷貝現有符號。您也可以將符號文件加載到符號編輯器中。本指南中THS7001涉及的符號是作為文件被包括進來的。
a.)為前置放大器設備加載符號：
選擇編輯以打開符號編輯器。
一旦加載符號編輯器之后，選擇文件»打開並找到保存指南文件的地方。選擇preamp.sym。所加載的符號如下面的圖6所示。
注意1：除了常見的關閉管腳和接地管腳，其他管腳的名稱均帶有前綴“PA”這樣便於區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-前置放大器符號
選擇符號編輯器。如詢問是否保存，選擇“是”。
前置放大器符號現在將被顯示在預覽框中。如果您打算與世界各地的同事共享這一元器件，那么同時為該設備創建ANSI和DIN符號是個不錯的選擇。僅須簡單地選中拷貝至…，然后選擇唯一可見的選項Section A (ANSI) or Section A (DIN)。
b.)為PGA加載符號。
選擇設備B並選擇編輯以啟動符號編輯器。
選中文件»打開並找到保存指南文件的地方，選擇preamp.sym。所得到的符號如下面的圖7所示。
圖7-可編程增益放大器符號
關閉符號編輯器。如詢問是否保存，選擇“是”。
注意：如果此時Multisim窗口未在此出現，按附錄B中的故障排除部分所列出的說明操作。
PGA符號顯示在預覽框中。如果您打算與世界各地的同事共享這一元器件，同時為該設備創建ANSI和DIN符號是個不錯的選擇。僅須簡單地選中拷貝至…，然后選擇唯一可見的選項Section A (ANSI) or Section A (DIN)。
完成時選擇下一步。
5. 步驟四：設置管腳參數
該元器件的所有管腳在步驟4中列出，並如下面的圖8所示。Multisim在運行電氣規則校驗時會使用管腳參數。在為數字元器件選擇正確的管腳驅動器時同樣需要管腳參數。您也可以在這一步驟中給元器件添加隱藏管腳。所謂隱藏管腳是指那些不出現在符號中、但可以被模型和/或封裝使用的管腳。
圖8-管腳參數
a.)完成如下面表1所示的管腳表格。
表1-THS7001管腳參數
完成時選擇下一步。
6. 步驟五：設置符號與布局封裝間的映射信息
在步驟5中，實現可視符號管腳和隱藏管腳與PCB封裝間的映射。
圖9-符號與管腳間的映射
a.)利用數據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-符號與封裝間的映射
完成時選擇下一步。
注意1：屬於同一個管腳互換組的管腳可以在電路板布局中被自動互換，以最大化布線效率。通常，芯片會具備幾個接地管腳。將這些管腳分配給一個管腳互換組，Ultiboard PCB布局工具將給網絡表做注解，以改進該電路板的物理布局。
注意2：此外，一些芯片會具有多個同一類型的元件（74HC00包含4個完全相同的數字NAND門）。為改進布線，這些門可以被分配至同一個門互換組。
THS7001的PCB封裝中沒有兩個管腳是重復的。相應地，也沒有兩個完全相同的門。因此，管腳與門的互換信息保持空白。
7. 步驟六：選擇仿真模型
在創建一個用於仿真的元器件時，您必須提供每個部件的仿真模型。您可以利用如下四種方式獲取或創建新的模型：
· 從制造商網站或其他來源下載一個SPICE模型
· 手動創建一個支電路或原始模型
· 使用Multisim Model Maker
· 或者編輯一個現有模型
Multisim提供了Model Maker，可以根據其產品手冊數據值為若干種類的元器件創建SPICE模型。Model Maker可用於運算放大器、雙極結晶體管、二極管、波導以及許多其他元器件。關於各種Model Maker的更多信息，敬請查閱Multisim幫助文件。
對於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：創建一個僅用於布局的部件時，無須完成步驟6和步驟7。
a.) .選中A部分頁面，選擇從文件加載。找到包含指南文件的文件夾，點中sloj028.cir並選擇打開。用於前置放大器的SPICE模型將被加載並顯示在A部分的頁面中（如下圖所示）。
圖10-用於THS7001前置放大器級的SPICE模型
b.) 選擇B部分頁面，並選中從文件加載以加載用於PGA級的SPICE模型。找到包含指南文件的文件夾，點中sloj029.cir並選擇打開。該SPICE模型顯示在元器件向導步驟6的B部分頁面中。
圖11-用於THS7001 PHA級的SPICE模型
完成時選擇下一步。
8. 步驟七：實現符號管腳至模型節點的映射
必須將符號管腳映射至SPICE模型節點，以確保Multisim可以正確仿真該元器件。
對於所有的支電路或宏模型，模型節點一般都在SPICE模型的頭文件中有說明。其中一行聲明該模型為一個支電路模型，后面跟着列出要與外部電路連接的模型節點的模型名稱。
對於THS7001，放大前置的模型節點和PGA的模型節點分別在sloj028.cir和sloj029.cir中列出。
現在我們來分析一下前置放大器的頭文件和.SUBCKT行：
您現在必須將符號管腳名稱映射至模型節點。應特別注意模型節點的順序。
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-用於前置放大器的符號至模型節點的映射
b.)點擊B部分的頁面，並完成PGA 部分B的管腳映射表，如下面表4所示。
表4-用於PGA的符號至模型節點的映射
完成時選擇下一步
9. 步驟八：將元器件保存到數據庫中
一旦完成所有前述步驟，將元器件保存至公有數據庫或用戶數據庫。
a.) 選擇您希望保存元器件的數據庫、組和族。如果所選擇的組中當前沒有族，通過選擇添加族創建一個新的族。
b.)選擇完成以完成該元器件的創建。
注意：您可以通過從Multisim主菜單中選Tools » Database » Database Manager，在數據庫管理器中自定義一個新族的圖標。
圖12-將元器件保存至數據庫
創建成功！！
10. 步驟九：測試Multisim中的新元器件
在完成元器件的創建和保存之后，該元器件便可以在Multisim中使用。為測試這一元器件，使用包含在該指南中的THS7001 Tester.ms9文件。利用U2a和U2b分別替換您的新元器件的部分A和部分B。若要替換一個元器件，雙擊該元器件，然后選擇替換。然后找到保存元器件的數據庫位置，並選中。選擇相應部分。
下面的圖13至圖16描述了測試電路所期望的響應。
圖13-測試電路前置放大器的波特響應
圖14-增益設置為“111”的PGA的波特響應
圖15-前置放大器的時域響應
圖16-增益設置為“111”的PGA的時域響應