浅谈几款电子电路仿真软件优缺点比较及应用

廖先元

(重庆铁路运输高级技工学校 重庆 400037)

电子信息类专业及电气控制类专业教师掌握一种电路仿真软件的熟练使用，对教学、电路设计起到十分重要的作用，职业教育中，教师掌握一种仿真软件的操作，便能如同带学生到实验室参加实验一样，同时有些仿真软件提供了真实的仪器、仪表，能够促进学生掌握电路分析、电子线路相关波形分析、数字电路输入、输出逻辑关系，对教学可起到事半功倍的效果[1]。

目前，市场上出现的电路仿真软件较多，各自具有许多优点，它们的诸多优点可总结如下：

1.电子电路仿真软件一般都有海量而齐全的电子元器件库和先进的虚拟仪器、仪表，方便使用者随时调用，十分方便仿真电路和测试电路工作状态。

2.仿真电路的连接简单快捷智能化，不需焊接，使用仪器调试不用担心损坏及接线错误，参数设置错了，可重新再来，能够大大减少设计时间及节约成本，缩短电路开发周期。

3.电子电路仿真软件可进行多种准确而复杂的电路分析，节省时间，减少运算量。

随着电子电路仿真技术的不断发展，许多公司推出了各种功能先进、性能强劲的仿真软件。既然它们能百家争鸣，那么肯定是在某些方面各有优劣的。

下面就针对几款主流电子电路仿真软件的优缺点进行比较。

一、Multisim

图1 电流串联负反馈电路分析

在模电、数电的复杂电路虚拟仿真方面，Multisim是当之无愧首选仿真软件之一。它提供了形象极其真实的虚拟仪器，操作界面直观，与Windwos或Office操作界面十分相似，便于使用者操作，调用相关元器件及仪器仪表，同时它有专业的界面和分类，强大而复杂的功能，对数据的计算方面极其准确。我指导学生参加电子竞赛的时候，直接引导学生使作此款软件，尤其是做模拟电子方向的题目。Multisim不仅支持MCU，还支持汇编语言和C语言为单片机注入程序，并有与之配套的制版软件NI Ultiboard10，可以从电路设计到制板layout一条龙服务。

Multisim的缺点是，软件过于庞大，对MCU的支持不足，制板等附加功能比不上其他的专门的软件，后升级的Multisim增了许多功能，如新型的基于原理图的可编程设计、更加丰富的元器件库，元器件库包含了世界主流制造商提供的超过16000种元器件、提供更加丰富实用的电路分析方法、更强的模拟仿真功能，新增了AC单频分析（Single Frequency AC Analysis）功能、强大的LabView自定义仪器等，让此款软件功能更加强大，使用起来更得心应手[2]。

上图中就是用Multisim7.0实现对串联负反馈电路进行分析，观察引入负馈和不引入负馈对电路放大倍数Au幅度大小的影响。

图2 Multisim提供的仪表工具栏

为便于分析电路，Multisim提供了数字万用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、瓦特表、逻辑转换仪、失真分析仪、网络分析仪和频谱分析仪，方便使用者根据电路要求进行调用。

二、Tina

图3 十进制计数器电路仿真

Tina的界面简单直观，元器件不算多，但是分类很好，而且TI公司的元器件最齐全。在比赛时经常用到TI公司的元器件，当在Multisim找不到对应的器件时，我们就会用到Tina来仿真。

Tina的缺点是，功能相对较少，对TI公司之外的元器件支持较少。

三、Proteus

图4 示计数器仿真实例分析

Proteus是一款集电路仿真、PCB设计、单片机仿真于一体的软件，它不仅含有大量的基于真实环境的元器件，支持众多主流的单片机型号及通用外设模型，还能提供最优秀的实时显示效果，它的动态仿真是基于帧和动画的，因此，提供更好的视觉效果。Proteus支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试。

Proteus的缺点是，对电路的数据计算方面不足。

四、Cadence

图5 PCB板仿真

Cadence收购并整合了Pspice的功能，涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件仿真建模等。Cadence是对复杂EDA设计的首选。

Cadence的缺点是，操作较为复杂，比较适合复杂板的开发。

五、Matlab仿真工具包Simulink

图6 通信系统仿真框图

目前，大型科学计算与仿真软件Matlab已经配备了电力系统工具包，这使得Matlab可以用于电力电子仿真，同时配备有数字信号处理（DSP Blocks）工具包、定点处理（Fix Point Blocks）工具包、通信系统（Comm）工具包。PowerSystem的仿真是基于Matlab的Simuilnk图形环境，因而使用起来与PSpiee一样方便。Simulink是Matlab软件包中最重要的功能模块之一，是交互式、模块化的建模和仿真的动态分析系统。在电力电子领域，通常利用Simulink建立电力电子装置的简化模型（如基频模型）并连接成系统，即可直接进行控制器的设计和仿真。Simulink对C语言代码提供了很好的支持，而且既可以工作在交互式图形环境下，也可以工作在Matlab指令语言模式的批处理模式下。

Matlab是基于理想化功率元器件和功能模块的仿真工具。Matlab的强大数学运算功能，使得PowerSystem的控制功能非常卓越，尤其是利用其他相关的工具包，电路可以实现极为细致控制而不需花费很大的精力。使用Matlab的另外好处是：其数据处理十分有效、精细，运行速度较快；其数据的格式兼容性十分好，便于数据的后处理与分析，尤其是控制特性的研究分析。

Matlab的Simulink缺点：目前的PowerSystem是基于一般电路元件的模型以及数学模块（例如传递函数）来进行仿真的，与实际元件的参数有差别，仿真的结果与实际电路有一定距离，其结果的参考意义主要体现在电路的总体与系统上。其中的开关和控制单元大量使用了理想元件，其中的开关控制器只要直接与开关相连即可，不用考虑电平移动。基本忽略了对实际开关的暂态过程描述。总而言之，Matlab是对理想模型的仿真，不能考虑非理性状态下的情况[4]。

六、Altium Designer

图7 PCB板电路实例仿真分析

Altium Designer除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程设计人员能将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起[3]。

Altium Designer主要用于原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑，也是电赛必备软件。

Altium Designer 的缺点是对复杂板的设计不及Cadence。

以上就是针对Multisim、Tina、Proteus、Matlab、Altium Designer四种电路设计仿真软件的分析比较，根据不同用途及开发电路的复杂程度，针对具体情况不一样，结合自己的专业领域选取不同的仿真软件，节省电路开发时间，提高工作效率。