電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)第2章 Multisim仿真電路

第2章Multisim2001仿真電路2.1Multisim2001仿真電路的創(chuàng)立2.2Multisim2001虛擬儀器的使用2.3常用電路仿真分析2.1Multisim2001仿真電路的創(chuàng)立

2.1.1Multisim2001根本界面

單擊任務(wù)欄上的【開(kāi)始】→【程序】→【Multisim2001程序組】→【Multisim2001】，進(jìn)入Multisim2001主窗口，如圖2.1所示。從圖中可以看到，在窗口界面中主要包含了以下幾個(gè)局部：電路工作區(qū)、菜單欄、主要工具欄、元器件庫(kù)欄和儀表工具欄等。圖2.1Multisim2001主窗口

1．電路工作區(qū)

電路工作區(qū)用于搭接仿真電路和顯示仿真分析結(jié)果，用戶的大量工作在此窗口上完成。2．菜單欄

菜單欄如圖2.2所示，包含了9個(gè)菜單項(xiàng)：

?File：文件菜單，主要用于管理所創(chuàng)立的電路文件，包含Open、New、Save和Print等。

?Edit：編輯菜單，包含一些最根本的編輯操作命令，如Cut、Copy、Paste和Undo等命令。

View：視圖菜單，包括調(diào)整窗口視圖的命令，用于添加或去除工具條、元件庫(kù)欄、狀態(tài)欄，在窗口界面中顯示網(wǎng)格，以提高在電路搭接時(shí)元件相互位置的準(zhǔn)確度；放大或縮小視圖的尺寸以及設(shè)置各種顯示元素等。Place：放置菜單，通過(guò)放置菜單中的各項(xiàng)命令，可在窗口中放置節(jié)點(diǎn)、元件、總線、輸入/輸出端、文本和子電路等對(duì)象。

Simulate：仿真菜單，提供了仿真所需的各種設(shè)備及方法。

Transfer：導(dǎo)出菜單，可將所搭接的電路及分析結(jié)果傳輸給其他應(yīng)用程序，如PCB和MathCAD、Excel等。

Tools：設(shè)計(jì)工具菜單，用于創(chuàng)立、編輯、復(fù)制、刪除元件，可管理、更新元件庫(kù)等。

Option：選項(xiàng)菜單，可對(duì)程序的運(yùn)行和界面進(jìn)行設(shè)置。

Help：幫助菜單，提供幫助文件，按下鍵盤上的F1鍵也可以獲得幫助。圖2.2菜單欄3．工具欄

工具欄分為系統(tǒng)工具欄和設(shè)計(jì)工具欄兩局部，位于菜單欄的下方，如圖2.3所示。圖2.3工具欄(1)系統(tǒng)工具欄(System)：各個(gè)按鈕的名稱及其功能與Windows根本相同，如圖2.4所示。圖2.4系統(tǒng)工具欄名稱(2)設(shè)計(jì)工具欄(Designs)：共有9個(gè)按鈕，各按鈕的名稱及功能如表2.1所示。

4．元器件庫(kù)欄

元器件庫(kù)提供了用戶在電路仿真中所用到的所有元件，元器件庫(kù)欄有兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即ANSI(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))和DIN(歐洲標(biāo)準(zhǔn))，每種標(biāo)準(zhǔn)采用不同的圖形符號(hào)表示，如圖2.5所示。圖2.5元器件庫(kù)

5．儀表工具欄

儀表工具欄提供了11種仿真測(cè)試儀器，如圖2.6所示。圖2.6儀表工具欄2.1.2電路仿真的根本操作

1．用戶界面的定制

創(chuàng)立一個(gè)電路之前，可根據(jù)具體電路的要求和用戶的習(xí)慣設(shè)置一個(gè)特定的用戶界面。設(shè)置用戶界面有兩種形式：一種是針對(duì)當(dāng)前界面的設(shè)置，另一種是對(duì)界面進(jìn)行長(zhǎng)期的設(shè)置。

(1)針對(duì)當(dāng)前界面的設(shè)置只需在電路窗口處單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中進(jìn)行設(shè)置，它可以設(shè)置柵格、頁(yè)邊距和標(biāo)題欄的顯示狀態(tài)以及顏色、字體、線寬和電路的顯示狀態(tài)等，如圖2.7所示。但該設(shè)置僅對(duì)當(dāng)前的電路有效，新建電路不能保存該設(shè)置。圖2.7當(dāng)前界面的設(shè)置(2)對(duì)界面進(jìn)行長(zhǎng)期設(shè)置可以通過(guò)執(zhí)行菜單【Option】→【Preferences】項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在根本界面上執(zhí)行菜單【Option】→【Preferences】，即出現(xiàn)Preferences對(duì)話框，如圖2.8所示。圖2.8Preferences對(duì)話框該對(duì)話框有6個(gè)選項(xiàng)，根本包括了電路界面中所有的設(shè)置。

①ComponentBin：如圖2.8所示，共有3個(gè)區(qū)：

Symbolstandard區(qū)：設(shè)置元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，其中有DIN(歐洲標(biāo)準(zhǔn))和ANSI(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))兩種標(biāo)準(zhǔn)。選擇不同的符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在元器件庫(kù)中以不同的符號(hào)表示，其中DIN標(biāo)準(zhǔn)比較接近我國(guó)國(guó)標(biāo)符號(hào)。

Componenttoolbarfunctionality區(qū)：設(shè)置元件箱的翻開(kāi)和顯示方式。

Placecomponentmode區(qū)：選擇放置元件的方式。

②Circuit：設(shè)置電路圖選項(xiàng)，如圖2.9所示。圖2.9Circuit選項(xiàng)卡Show區(qū)：設(shè)置元器件標(biāo)號(hào)、參考編號(hào)、節(jié)點(diǎn)號(hào)、標(biāo)稱值、元件屬性和調(diào)整元件的標(biāo)識(shí)符等。

Color區(qū)：用于設(shè)置電路圖顏色，在下拉列表框中可以選擇4種固定配色方案或Custom(定制)，中選擇Custom時(shí)，可自行進(jìn)行電路圖背景、連接線、元器件顏色的設(shè)置。

③Workspace：對(duì)電路顯示窗口圖紙進(jìn)行設(shè)置，如圖2.10所示。圖2.10Workspace選項(xiàng)卡Show區(qū)：設(shè)置窗口圖紙格式，可設(shè)置電路圖柵格、頁(yè)邊緣和標(biāo)題欄顯示狀態(tài)，即Showgrid(顯示柵格)、Showpagebounds(顯示頁(yè)邊緣)和Showtitleblockandborder(顯示標(biāo)題欄)，點(diǎn)擊復(fù)選框后打“〞選中該項(xiàng)。

Sheetsize和Customsize區(qū)：設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)圖紙大小和自定義圖紙大小；Inches(英寸)和Centimeters(厘米)用于設(shè)置單位制；Orientation用來(lái)設(shè)置圖紙放置方向(Portrait為縱向圖紙，Landscape為橫向圖紙)。

Zoomlevel區(qū)：設(shè)置窗口圖紙的縮放比例，僅有4種可選擇的比例(200%、100%、66%和33%)，不能設(shè)置任意比例。④Font：設(shè)置元件的標(biāo)識(shí)和參數(shù)值、節(jié)點(diǎn)、引腳名稱、原理圖文本和元器件屬性等，如圖2.11所示。設(shè)置方法與Windows操作系統(tǒng)相似。圖2.11Font選項(xiàng)卡⑤Wiring：設(shè)置電路導(dǎo)線的寬度與連線方式，如圖2.12

所示。圖2.12Wiring選項(xiàng)卡⑥Miscellaneous：設(shè)置電路的備份、存盤路徑、數(shù)字仿真速度及PCB接地方式等，如圖2.13所示。選中Auto-backup可以設(shè)置自動(dòng)備份時(shí)間。圖2.13Miscellaneous選項(xiàng)卡定制好用戶界面后，就可以創(chuàng)立一個(gè)具體的電路了。下面以圖2.14所示電路圖為例，介紹電路的創(chuàng)立過(guò)程。圖2.14舉例電路2．選擇和放置元器件

1)選取電阻、電容、電感等根本元件

單擊按鈕即可拉出電阻元件庫(kù)，如圖2.15所示。圖2.15電阻元件庫(kù)在Multisim中，許多元件模型是根據(jù)實(shí)際存在的元器件參數(shù)設(shè)計(jì)的，與實(shí)際元件相對(duì)應(yīng)，且仿真結(jié)果準(zhǔn)確可靠，此類元件為實(shí)際元件。而理想元件是指元件的大局部模型參數(shù)是該類元件的典型值，局部模型參數(shù)可由用戶根據(jù)需要自行確定的元件。由于多數(shù)情況下選取理想元件的速度要比實(shí)際元件快得多，因此常用理想元件，本例中也采用理想元件。在電阻元件庫(kù)中找到所需要的理想元件(如理想電阻)，單擊該元件，此時(shí)在電路工作區(qū)中的光標(biāo)上帶有一個(gè)懸浮的電阻，移動(dòng)光標(biāo)到適宜的位置后，再次單擊鼠標(biāo)，理想電阻就放置于工作區(qū)中，如圖2.16所示。圖2.16元器件的放置雙擊要設(shè)置參數(shù)的元件，翻開(kāi)元件屬性設(shè)置對(duì)話框(如圖2.17所示)，可以進(jìn)行元器件標(biāo)號(hào)(Label)、顯示方式(Display)、標(biāo)稱值(Value)、故障模擬(Fault)等設(shè)置。圖2.17元器件屬性設(shè)置對(duì)話框(1)設(shè)置元件標(biāo)稱值：?jiǎn)螕魣D2.17中的Value選項(xiàng)卡，在Resistance欄中鍵入元件的標(biāo)稱值即可。理想元件的標(biāo)稱值可以任意設(shè)置，注意標(biāo)稱值的單位。如果想將此元件改為實(shí)際元件，可以單擊【Replace】按鈕進(jìn)行修改。

(2)設(shè)置元器件標(biāo)號(hào)：?jiǎn)螕鬖abel選項(xiàng)卡，彈出圖2.18所示的對(duì)話框。Label(標(biāo)號(hào))可以由用戶根據(jù)電路自行設(shè)定，ReferenceID(參考編號(hào))由系統(tǒng)自動(dòng)定義，而且必須是唯一的，一般情況下不要修改參考編號(hào)。圖2.18元器件標(biāo)號(hào)設(shè)置對(duì)話框2)放置多功能單元的元件

下面以TTL元件7400N為例進(jìn)行說(shuō)明。7400N共有4個(gè)與非門，在元器件庫(kù)中選中該元件時(shí)，將彈出元器件瀏覽對(duì)話框，選擇所需的元件7400N，單擊【OK】按鈕，屏幕上彈出選擇功能單元菜單，如圖2.19所示。從中選擇功能單元A(或B、C、D)后即完成放置7400N的第1個(gè)與非門，元件的標(biāo)號(hào)自動(dòng)設(shè)置為U1A，表示選擇的是第一個(gè)功能單元，此時(shí)可以繼續(xù)選擇放置功能單元B、C、D；假設(shè)要取消放置狀態(tài)，可以單擊【Cancel】按鈕。圖2.19放置7400的功能單元A3)元器件的修改與調(diào)整

為了使元件符合圖中的要求，有時(shí)需要移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、刪除元件，改變?cè)娘@示顏色等，這時(shí)，可用鼠標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)操作或用鼠標(biāo)右擊元件，然后在彈出菜單中選擇相應(yīng)的操作，如圖2.20所示。圖2.20元器件調(diào)整快捷菜單在工作區(qū)中放置一只電位器，雙擊該電位器，工作區(qū)彈出如圖2.21所示的電位器控制鍵設(shè)置窗口。元件“key=x〞中的“x〞為控制鍵，一般修改為所需的字母，本例為“a〞，按鍵一般不能重復(fù)，以免多個(gè)元件同時(shí)受控于同一個(gè)按鍵。圖2.21電位器控制鍵設(shè)置窗口圖中的Key用于設(shè)置控制鍵，Decrease表示遞減，Increase表示遞增，圖中設(shè)置為按“a〞減小阻值，按“A〞增大阻值，大小寫變換可以通過(guò)鍵盤上的<shift>鍵進(jìn)行，控制鍵可以自行改變；Increment欄用于設(shè)置每次調(diào)整的百分比，圖中設(shè)置為5%。

調(diào)整好的元件布局圖如圖2.22所示。圖2.22調(diào)整后的元件布局圖3．線路連接

在Multisim中線路的連接非常方便，一般有如下兩種連接方法：

(1)元件之間的連接。將鼠標(biāo)指針移近所要連接的元件引腳一端，鼠標(biāo)指針自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)椤皑?，點(diǎn)擊并拖動(dòng)指針至另一元件的引腳，再次出現(xiàn)“〞時(shí)點(diǎn)擊，系統(tǒng)即自動(dòng)連接兩個(gè)引腳之間的線路，如圖2.23所示。圖2.23自動(dòng)連線方式示意圖(2)元件與線路的中間連接。從元件引腳開(kāi)始，指針指向該引腳并點(diǎn)擊，然后拖向所要連接的線路上再點(diǎn)擊，此時(shí)系統(tǒng)不但自動(dòng)連接兩個(gè)點(diǎn)，同時(shí)在所連接的線路上的交叉點(diǎn)上自動(dòng)放置一個(gè)接點(diǎn)。

如果兩條線只是交叉而過(guò)，那么不會(huì)產(chǎn)生連接點(diǎn)，即兩條交叉線并不相連接。

連接好的電路如圖2.24所示。圖2.24連線完畢的電路

4．元件故障設(shè)置

在進(jìn)行電路分析時(shí)，有時(shí)需要觀察元件故障時(shí)的電路變化，Multisim2001提供了元件故障模擬功能。雙擊要設(shè)置故障的元件，屏幕彈出如圖2.25所示元件特性對(duì)話框，選擇

Fault可進(jìn)行元器件的故障模擬設(shè)置。圖2.25元件故障設(shè)置

5．文件的存盤與退出

文件存盤與退出的步驟如下：

(1)存盤：執(zhí)行菜單【File】→【Save】保存當(dāng)前電路。如果是第一次進(jìn)行文件存盤，屏幕會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，如圖2.26所示。此時(shí)可選擇驅(qū)動(dòng)器和路徑，輸入文件名，系統(tǒng)自動(dòng)給定文件格式為*.msm，單擊【保存】按鈕即可存盤。圖2.26保存文件對(duì)話框(2)更名保存：執(zhí)行菜單【File】→【SaveAs】，用新的文件名保存當(dāng)前的電路圖，原有文件名中的電路不會(huì)發(fā)生變化。

(3)關(guān)閉文件：執(zhí)行菜單【File】→【Close】關(guān)閉當(dāng)前的電路圖。假設(shè)當(dāng)前文件的電路已進(jìn)行過(guò)修改，并且尚未保存，那么系統(tǒng)在關(guān)閉前將提示是否保存。

(4)退出編輯：執(zhí)行菜單【File】→【Exit】關(guān)閉所有翻開(kāi)的電路窗口，并退出Multisim2001系統(tǒng)。假設(shè)修改的電路尚未保存，那么系統(tǒng)退出前會(huì)提示是否保存。2.1.3子電路的使用

1.總線的繪制

使用總線的步驟如下：

(1)執(zhí)行菜單【Place】→【Bus】，單擊鼠標(biāo)左鍵可定義總線起點(diǎn)，移動(dòng)光標(biāo)到要拐彎的地方后單擊鼠標(biāo)左鍵可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折，在最后的位置雙擊鼠標(biāo)左鍵即可結(jié)束該總線的放置，放置后的總線系統(tǒng)被自動(dòng)取名為Bus。(2)雙擊總線，屏幕彈出總線屬性對(duì)話框，可以在ReferenceID欄中修改總線名稱。由于Multisim2001中所有總線都是以BUS自動(dòng)命名的，所以用戶必須修改總線名稱，否那么所有總線都是連接在一起的。

(3)連接分支線路(即引腳與總線之間的連線)，系統(tǒng)彈出定義總線分支的編號(hào)對(duì)話框，如圖2.27所示，此時(shí)應(yīng)定義總線分支編號(hào)，具有相同總線分支編號(hào)的連接在電氣上是相連的。圖2.27總線與總線分支的連接2．子電路的創(chuàng)立

為了便于與外電路連接，子電路必須添加輸入/輸出端口，創(chuàng)立子電路的過(guò)程如下。

(1)繪制子電路的電路圖。

(2)選擇菜單【Place】→【PlaceInput】/【Output】可在電路的輸入/輸出端放置輸入/輸出端口，并進(jìn)行命名和線路連接，如圖2.28所示。圖2.28子電路ADC3．子電路的添加

添加子電路的步驟如下：

(1)選中需要作為子電路的電路圖，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的對(duì)話框中選擇Copy，將其復(fù)制到剪貼板上。

(2)執(zhí)行菜單【Place】→【ReplacebySubcircuit】(用子電路取代原電路)，屏幕彈出圖2.29所示的子電路命名對(duì)話框，在框中輸入子電路名稱(注意不能使用中文命名)，單擊【OK】按鈕保存子電路。此時(shí)光標(biāo)上帶有一個(gè)懸浮的子電路符號(hào)顯示在電路工作窗口中，在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)將該子電路符號(hào)放置在電路上，該子電路將代替原電路中的相應(yīng)局部電路。如圖2.30所示，子電路的連接方法與一般元件相同。圖2.29子電路的命名圖2.30子電路框圖

4．子電路的編輯

雙擊子電路圖標(biāo)，出現(xiàn)圖2.31所示的對(duì)話框，其中ReferenceID欄可以修改子電路圖標(biāo)參考編號(hào)，點(diǎn)擊【EditSubcircuit】按鈕進(jìn)入子電路編輯窗口，此時(shí)可以對(duì)子電路進(jìn)行編輯修改。圖2.31子電路編輯對(duì)話框5．子電路的調(diào)用

一般情況下為了保存已設(shè)計(jì)好的子電路，可以專門設(shè)置一個(gè)用于保存子電路的電路圖，將子電路均放置其中，其他電路中需要調(diào)用已有的子電路時(shí)，可以從該電路中采用復(fù)制、粘貼的方法解決。

用同樣的方法創(chuàng)立一個(gè)子電路IDAC，如圖2.32所示。圖2.32子電路IDAC

6．主電路

繪制主電路圖如圖2.33所示。圖2.33主電路圖7．文字描述

(1)添加文字說(shuō)明。執(zhí)行菜單【Place】→【PlaceText】，在工作區(qū)中需要放置文字說(shuō)明的地方單擊，即可輸入文字，單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束輸入。

(2)添加電路描述。在仿真電路中有時(shí)需要對(duì)電路的功能及元器件參數(shù)作描述，以便使用者了解電路功能。

執(zhí)行菜單【Place】→【PlaceTextDescriptionBox】，屏幕彈出放置電路描述窗口，在窗口內(nèi)輸入描述文字后，單擊【OK】按鈕，保存內(nèi)容并關(guān)閉窗口，如圖2.34所示。電路描述是對(duì)電路的詳細(xì)說(shuō)明，它隨電路一起保存，用戶可以隨時(shí)翻開(kāi)并加以修改。單擊【Print】按鈕可以打印輸出電路描述。圖2.34文字描述窗口(3)電路圖標(biāo)題欄的內(nèi)容設(shè)置。電路標(biāo)題欄位于電路圖的右下角，一般用于填寫圖紙的設(shè)計(jì)信息。

執(zhí)行菜單【Options】→【ModifyTitleBlock】可設(shè)置標(biāo)題欄的內(nèi)容，屏幕彈出標(biāo)題欄對(duì)話框，其中Title用于設(shè)置圖紙的名稱，Description用于說(shuō)明該圖的具體內(nèi)容，Designed用于填寫設(shè)計(jì)者，Checked用于填寫檢查者，Approved用于填寫批準(zhǔn)者，設(shè)置好的對(duì)話框如圖2.35所示。圖2.35標(biāo)題欄內(nèi)容設(shè)置上機(jī)操作

操作1Multisim2001根本操作練習(xí)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)熟練掌握Multisim2001的根本操作。

(2)練習(xí)搭接簡(jiǎn)單的電路圖。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

搭接如圖2.36所示的單管放大電路。圖2.36單管放大電路操作2子電路的使用練習(xí)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)熟練掌握子電路的繪制方法。

(2)進(jìn)一步熟悉線路的連接。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

繪制如圖2.37所示的阻容耦合放大電路，并將其設(shè)計(jì)成子電路，其中V1為電路1，V2為電路2。圖2.37阻容耦合放大電路課后練習(xí)

1.理想元器件與實(shí)際元器件有什么區(qū)別？如何放置理想元器件？

2.線路連接時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？

3.如何改變電位器的阻值？

4.如何使用總線電路繪制電路圖？應(yīng)注意哪些問(wèn)題？

5.如何添加電路描述？

6.如何設(shè)置電路標(biāo)題欄？2.2Multisim2001虛擬儀器的使用

2.2.1儀器儀表的根本操作

儀器存放在儀器庫(kù)欄，執(zhí)行菜單欄中的【View】→【Toolbars】→【Instrument】可設(shè)置儀器庫(kù)欄為顯示狀態(tài)，如圖2.38所示?；蛟诠ぞ邫谥邪匆韵聢D標(biāo)使之為顯示狀態(tài)。從儀器庫(kù)欄中選擇并單擊相應(yīng)的圖標(biāo)，此時(shí)光標(biāo)上有一個(gè)懸浮的儀器圖標(biāo)，移動(dòng)光標(biāo)到適當(dāng)位置后單擊可放置該儀器。圖2.38儀表工具欄的顯示2.2.2常用儀器的使用

1．?dāng)?shù)字萬(wàn)用表(Multimeter)

數(shù)字萬(wàn)用表是一種多用途的常用儀器，它能完成交/直流電壓、交/直流電流、電阻的測(cè)量及顯示，也可用分貝形式顯示電壓和電流(可自動(dòng)調(diào)整量程)。在儀器庫(kù)欄中單擊圖標(biāo)可調(diào)出數(shù)字萬(wàn)用表，圖2.39所示為數(shù)字萬(wàn)用表的圖標(biāo)和面板圖。圖2.39數(shù)字萬(wàn)用表的圖標(biāo)和面板圖1)數(shù)字萬(wàn)用表的參數(shù)測(cè)試

單擊面板上的【Set】(參數(shù)設(shè)置)按鈕，屏幕彈出如圖2.40所示的對(duì)話框，根據(jù)實(shí)際要求設(shè)置電壓擋、電流擋的內(nèi)阻及電阻擋的電流值等參數(shù)。圖2.40數(shù)字萬(wàn)用表內(nèi)部參數(shù)設(shè)置2)數(shù)字萬(wàn)用表的測(cè)量

(1)電壓電流的測(cè)量。面板上的【V】按鈕或【A】按鈕將萬(wàn)用表設(shè)置為測(cè)量電壓或電流，測(cè)量電壓時(shí)萬(wàn)用表與被測(cè)電路并聯(lián)，測(cè)量電流時(shí)萬(wàn)用表被串接在被測(cè)電路中。

根據(jù)測(cè)量的信號(hào)是交流還是直流選擇萬(wàn)用表的測(cè)量方式。通過(guò)面板上的【～】按鈕或【－】按鈕來(lái)切換。

(2)電阻的測(cè)量。測(cè)量某電路的電阻時(shí)，需將萬(wàn)用表兩表筆與被測(cè)電路并聯(lián)，選擇面板上的【W(wǎng)】按鈕，啟動(dòng)電路后，在面板上就可以讀出測(cè)量的阻值。3)應(yīng)用舉例

用萬(wàn)用表測(cè)量圖2.41所示電路的電流I1、I2和R4兩端的

電壓。圖2.41萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流示意圖

2．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(FunctionGenerator)

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是用來(lái)產(chǎn)生正弦波、三角波和方波信號(hào)的儀器，其輸出波形的頻率、幅度、直流偏置電壓及占空比等參數(shù)均可以調(diào)節(jié)，修改時(shí)可直接在面板上設(shè)置。

圖2.42所示為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的圖標(biāo)和面板圖，其中幅度參數(shù)是指信號(hào)波形的峰值電壓，占空比參數(shù)主要用于三角波和方波的波形調(diào)整，上升沿/下降沿時(shí)間參數(shù)主要用于方波的波形調(diào)整。圖2.42函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的圖標(biāo)和面板圖函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有3個(gè)輸出端：即“＋〞端、“Common〞端和“－〞端，通常它與電路的連接有兩種方式。

(1)單極性連接方式。將“Common〞端子與公共地GND連接，“＋〞端或“－〞端與電路的輸入端相連，這種方式適用于普通的電路。

(2)雙極性連接方式。將“＋〞端與電路輸入中的“＋〞端相連，將“－〞端與電路輸入中的“－〞端相連，這種方式一般用于信號(hào)源與差分輸入的電路相連，如差分放大器、運(yùn)算放大器等。

3．示波器(Oscilloscope)

示波器是用來(lái)觀察信號(hào)波形并測(cè)量信號(hào)幅度、頻率及周期等參數(shù)的儀器，是電子實(shí)驗(yàn)中使用最為頻繁的儀器之一。系統(tǒng)提供了數(shù)字式存儲(chǔ)示波器，可以觀察到瞬間變化的波形。圖2.43所示為示波器的圖標(biāo)和面板圖。圖2.43示波器的圖標(biāo)和面板圖1)掃描時(shí)基選擇(Timebase區(qū))

Timebase區(qū)包含以下選項(xiàng)：

Scale(掃描時(shí)間)表示X軸方向的每一刻度代表的時(shí)間，點(diǎn)擊該欄后將自動(dòng)出現(xiàn)刻度翻轉(zhuǎn)列表，上下翻轉(zhuǎn)可選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)值，修改其設(shè)置可使示波器上顯示的波形的寬窄發(fā)生變化。低頻信號(hào)周期較大，當(dāng)測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)，設(shè)置時(shí)間要大些；高頻信號(hào)周期較小，當(dāng)測(cè)量高頻信號(hào)時(shí)，設(shè)置時(shí)間要小些，這樣測(cè)量和觀察時(shí)比較方便。

?Xposition(X位移)表示X軸方向時(shí)間基線的起始位置，修改其設(shè)置可使時(shí)間基線左右移動(dòng)，即波形左右移動(dòng)。

?Y/T表示Y軸顯示A、B通道的輸入信號(hào)波形，X軸方向顯示時(shí)間基線，并設(shè)置時(shí)間進(jìn)行掃描。當(dāng)顯示隨時(shí)間變化的信號(hào)波形時(shí)，常采用此種方式。

?Add表示Y軸顯示A、B通道的信號(hào)迭加波形，X軸方向顯示時(shí)間基線。

?B/A表示將A通道信號(hào)作為X軸掃描信號(hào)，將B通道信號(hào)施加在Y軸上顯示。選項(xiàng)A/B與此相反。2)輸入通道設(shè)置(Channel區(qū))

示波器有兩個(gè)完全相同的輸入通道A和B。

Scale(伏/度選擇)用于設(shè)置Y軸方向每格的電壓值。

Yposition(Y位移)用于表示Y軸方向時(shí)間基線的起始位置。

輸入耦合方式有三種：“AC〞表示交流耦合；“0〞表示接地，可用于確定零電平在屏幕上的基準(zhǔn)位置；“DC〞表示直流耦合。

其中B通道中的按鈕在單獨(dú)使用時(shí)，顯示B通道的反相波形，假設(shè)與時(shí)基調(diào)節(jié)中的Add一起使用，那么顯示A、B通道的A-B迭加波形。3)觸發(fā)方式設(shè)置(Trigger區(qū))

?Edge用于選擇上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)。

?Level用于選擇觸發(fā)電平的大小。

觸發(fā)方式有六種選擇：“Auto〞表示自動(dòng)觸發(fā)方式；“Norm〞為常態(tài)觸發(fā)方式；“A〞或“B〞表示將A通道或B通道的輸入信號(hào)作為時(shí)基掃描的觸發(fā)信號(hào)；“Ext〞為外觸發(fā)，是指用示波器圖標(biāo)上觸發(fā)端子連接的信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)；“Sing〞為單次觸發(fā)方式，一般情況下使用“Auto〞方式。4)應(yīng)用舉例

用示波器觀察圖2.44所示的單管放大電路的輸入、輸出

波形。

雙擊示波器圖標(biāo)，參數(shù)設(shè)置如圖2.44所示，運(yùn)行仿真開(kāi)關(guān)，即可得到輸入、輸出波形。圖2.44單管放大電路4．字信號(hào)發(fā)生器(WordGenerator)

字信號(hào)發(fā)生器是一個(gè)最多能夠產(chǎn)生32位同步邏輯信號(hào)的儀器，可以用來(lái)對(duì)數(shù)字邏輯電路進(jìn)行測(cè)試，實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字鼓勵(lì)源編輯器，其圖標(biāo)和面板圖如圖2.45所示。圖2.45字信號(hào)發(fā)生器的圖標(biāo)和面板圖1)設(shè)置字信號(hào)地址(Address區(qū))

Address區(qū)包含以下選項(xiàng)：

Edit欄：顯示當(dāng)前編輯的字信號(hào)地址。

Current欄：顯示當(dāng)前輸出的字信號(hào)地址。

Initial欄：設(shè)定輸出字信號(hào)的首地址。

Final欄：設(shè)定輸出字信號(hào)的末地址。2)字信號(hào)輸出方式設(shè)置(Controls區(qū))

Controls區(qū)包含以下選項(xiàng)：

Cycle欄：表示字信號(hào)在設(shè)置的首地址開(kāi)始到末地址連續(xù)逐條不斷循環(huán)地輸出字信號(hào)。

Burst欄：表示字信號(hào)是從首地址開(kāi)始至末地址連續(xù)逐條單循環(huán)地輸出字信號(hào)。

Step欄：表示單步輸出，即每單擊一次鼠標(biāo)輸出一條字信號(hào)。

Breakpoint欄：表示中斷點(diǎn)的設(shè)置。在Burst和Cycle狀態(tài)下可設(shè)置中斷點(diǎn)，通過(guò)光標(biāo)選中某一地址的字信號(hào)后，單擊【Breakpoint】實(shí)現(xiàn)，設(shè)置為中斷點(diǎn)的字信號(hào)在顯示區(qū)中以*號(hào)顯示，當(dāng)運(yùn)行至該地址時(shí)輸出暫停，單擊【Burst】或【Cycle】那么恢復(fù)輸出。Pattern欄：表示輸出模式的設(shè)置。單擊【Pattern】按鈕，屏幕彈出如圖2.46所示的對(duì)話框。該對(duì)話框用來(lái)自定義字信號(hào)輸出模型和字信號(hào)文件的操作，其中：

Clearbuffer復(fù)選框用于設(shè)置是否去除字信號(hào)編輯區(qū)的內(nèi)容；Open復(fù)選框用于翻開(kāi)存有字信號(hào)內(nèi)容的字信號(hào)文件，文件的擴(kuò)展名為“.dp〞，選中后單擊【Accept】按鈕進(jìn)行操作；Save復(fù)選框用于保存字信號(hào)的內(nèi)容，文件的擴(kuò)展名為“.dp〞；UpCounter設(shè)置輸出遞增編碼的字信號(hào)；DownCounter設(shè)置輸出遞減編碼的字信號(hào)；ShiftRight設(shè)置輸出右移編碼字信號(hào)；ShiftLeft設(shè)置輸出左移編碼字信號(hào)。圖2.46模式設(shè)置對(duì)話框3)觸發(fā)方式(Trigger區(qū))

觸發(fā)方式有兩種：Internal(內(nèi)部)和External(外部)。中選擇內(nèi)部觸發(fā)方式時(shí)，字信號(hào)的輸出直接受輸出方式按鈕(Step、Burst、Cycle)控制；中選擇外部觸發(fā)方式時(shí)，必須接入外觸發(fā)脈沖信號(hào)，而且要定義“上升沿〞或“下降沿〞觸發(fā)，然后單擊輸出方式按鈕，待觸發(fā)脈沖到時(shí)才啟動(dòng)輸出。為了保持同步，往往用DataReady端(數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒)指示。4)輸出頻率設(shè)置(Frequency區(qū))

Frequency區(qū)用于設(shè)置字信號(hào)輸出頻率，在Burst和Cycle狀態(tài)下輸出的快慢由設(shè)定的輸出頻率決定。

5)字信號(hào)的編輯(Edit區(qū))

編輯字信號(hào)時(shí)，在顯示區(qū)中用鼠標(biāo)選擇編輯位置，當(dāng)前編輯的地址可以在Address區(qū)的Edit欄中看出，然后在字信號(hào)模型編輯區(qū)的Hex欄中以16進(jìn)制數(shù)輸入數(shù)據(jù)；或在ASCII欄以ASCII碼輸入數(shù)據(jù)；或在Binary欄以二進(jìn)制數(shù)輸入數(shù)據(jù)，顯示區(qū)中的相應(yīng)位置將顯示已設(shè)定的字信號(hào)模型。

5．邏輯分析儀(LogicAnalyzer)

邏輯分析儀可以同時(shí)觀察多路邏輯信號(hào)波形，適用于邏輯信號(hào)高速采集和準(zhǔn)確的時(shí)序分析，是分析和設(shè)計(jì)大規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)的有力工具。系統(tǒng)提供的分析儀可以同步記錄和顯示16路邏輯信號(hào)，其圖標(biāo)和面板圖如圖2.47所示。圖2.47邏輯分析儀的圖標(biāo)和面板圖1)時(shí)鐘控制設(shè)置(Clock區(qū))

Clock區(qū)包含：

Clocks/Div欄：設(shè)置顯示窗上每個(gè)水平刻度顯示的時(shí)鐘脈沖數(shù)。

Set欄：設(shè)置時(shí)鐘脈沖，單擊【Set】按鈕，彈出如圖2.48所示的對(duì)話框，它可以對(duì)波形采集的控制時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置。圖2.48時(shí)鐘脈沖設(shè)置對(duì)話框2)觸發(fā)模式設(shè)置(Trigger區(qū))

單擊【Set】按鈕彈出如圖2.49所示的對(duì)話框，它可以進(jìn)行觸發(fā)模式設(shè)置。圖2.49觸發(fā)模式設(shè)置對(duì)話框3)應(yīng)用舉例

利用字信號(hào)發(fā)生器和邏輯分析儀分析如圖2.50所示的邏輯電路。圖2.50邏輯電路字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生0000～000F的字信號(hào)，輸出頻率為100?Hz，通過(guò)邏輯分析儀觀察輸入端和輸出端之間的邏輯關(guān)系。

圖2.51所示為字信號(hào)發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置和邏輯分析儀觀測(cè)的輸入、輸出波形。滿足邏輯關(guān)系。圖2.51參數(shù)設(shè)置和輸出波形

6．邏輯轉(zhuǎn)換儀(LogicConverter)

邏輯轉(zhuǎn)換儀是Multisim軟件中特有的虛擬儀器，實(shí)際工作中不存在與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備。它能完成邏輯表達(dá)式、真值表和邏輯電路三者之間的相互轉(zhuǎn)換，為邏輯電路的設(shè)計(jì)與仿真帶來(lái)了方便，圖2.52所示為邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)和面板圖。圖2.52邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)和面板圖1)邏輯電路轉(zhuǎn)換真值表

(1)繪制邏輯電路。

(2)將邏輯電路的輸入端連到邏輯轉(zhuǎn)換儀的輸入端，將邏輯電路的輸出端連到邏輯轉(zhuǎn)換儀的輸出端。

(3)單擊電路轉(zhuǎn)換真值表按鈕，系統(tǒng)自行轉(zhuǎn)換并在真值表區(qū)列出該電路的真值表，如圖2.53所示。圖2.53轉(zhuǎn)換電路和真值表2)真值表轉(zhuǎn)換邏輯表達(dá)式

(1)根據(jù)輸入端的個(gè)數(shù)用鼠標(biāo)單擊邏輯轉(zhuǎn)換儀面板頂部輸入端的小圓圈，選定輸入信號(hào)(由A到H)。

(2)選定輸入信號(hào)后，真值表區(qū)將自動(dòng)出現(xiàn)輸入信號(hào)的所有組合，而真值表區(qū)右端輸出列全部顯示為“?〞。

(3)用鼠標(biāo)單擊“?〞，可以在“0〞、“1〞、“X〞之間切換，根據(jù)實(shí)際要求修改真值表的輸出值為0、1和X(不定)。(4)單擊真值表轉(zhuǎn)換邏輯表達(dá)式按鈕，在面板底部邏輯表達(dá)式欄出現(xiàn)相應(yīng)的邏輯表達(dá)式，表達(dá)式中的“?‘?〞表示邏輯變量“非〞，如A’表示。

(5)單擊真值表轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)化的邏輯表達(dá)式??

按鈕，可獲得簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式。3)其他轉(zhuǎn)換

在邏輯轉(zhuǎn)換儀底部邏輯表達(dá)式欄內(nèi)輸入表達(dá)式(“與-非〞式及“或-非〞式均可)，然后單擊表達(dá)式轉(zhuǎn)換真值表

按鈕，得到相應(yīng)的真值表。

單擊表達(dá)式轉(zhuǎn)換門電路按鈕，那么得到相應(yīng)的邏輯電路圖。

單擊表達(dá)式轉(zhuǎn)換與非電路按鈕，得到由與非門構(gòu)成的電路。

轉(zhuǎn)換后的邏輯門電路將出現(xiàn)在電路工作區(qū)并處于選中狀態(tài)，可以進(jìn)行移動(dòng)或刪除操作。2.2.3其他常用指示器件

Multisim2001的指示器件庫(kù)(Indicators)中提供了電壓表和電流表，電壓探測(cè)器、燈泡、條形光柱、數(shù)碼管等，如圖2.54所示。圖2.54指示器件庫(kù)

1．電壓表(Voltmeter)和電流表(Ammeter)

圖2.55所示為電壓、電流表圖標(biāo)和電壓表參數(shù)設(shè)置屬性框，雙擊電壓表或電流表，屏幕彈出儀表設(shè)置對(duì)話框，單擊Value選項(xiàng)卡設(shè)置儀表參數(shù)。圖2.55(b)中的Resistance欄用于設(shè)置內(nèi)阻，一般為提高測(cè)量精度，電壓表的內(nèi)阻要設(shè)置大一些，電流表的內(nèi)阻要設(shè)置小一些；Mode下拉列表框用于選擇交流(AC)、直流(DC)工作方式。圖2.55電壓、電流表圖標(biāo)和電壓表參數(shù)設(shè)置屬性框

2．電壓探測(cè)器、燈泡、條形光柱

從圖2.56中可以看出，電壓探測(cè)器的門限電壓為2.5?V，加在探測(cè)器上的電壓為12?V，故探測(cè)器發(fā)光；燈泡的功率為100?W，額定電壓為100?V，加在兩端的電壓是120?V的交流電壓，故燈泡兩邊亮，且閃爍；條形光柱上加了8?V的電壓，其中10個(gè)LED管中有6個(gè)點(diǎn)亮，指示當(dāng)前的電平狀態(tài)。圖2.56指示器件的應(yīng)用

3．?dāng)?shù)碼管

指示器件庫(kù)中的數(shù)碼管有兩類，即七段數(shù)碼管(SEVEN_SEG_DISPLAY或SEVEN_SEG_COM_K)和帶譯碼的8421數(shù)碼管(DCD_HEX)，其圖標(biāo)如圖2.57所示。圖2.57數(shù)碼管圖標(biāo)2.2.4運(yùn)行仿真電路

1．仿真電路的啟動(dòng)

電路連接完成后，此時(shí)電路并未工作，用鼠標(biāo)單擊主窗口右上角的啟動(dòng)按鈕，或選擇菜單【Simulation】→【Run】，系統(tǒng)啟動(dòng)仿真軟件，電路才開(kāi)始真正地工作。電路啟動(dòng)后，自動(dòng)將分析結(jié)果顯示在各儀器儀表上。如果有錯(cuò)誤，在仿真過(guò)程中會(huì)自動(dòng)彈出窗口，顯示電路仿真結(jié)果和仿真中出現(xiàn)的問(wèn)題。

執(zhí)行菜單【View】→【ShowGrapher】(顯示分析圖)，系統(tǒng)將在分析圖窗口中顯示仿真結(jié)果。

2．仿真電路的暫停

如果要暫停當(dāng)前的仿真操作，單擊主窗口右上角的暫停按鈕，或選擇菜單【Simulation】→【Pause】。一般在用示波器、邏輯分析儀等觀測(cè)波形時(shí)，為了測(cè)量和讀數(shù)方便準(zhǔn)確，執(zhí)行暫停操作凍結(jié)波形后，再進(jìn)行測(cè)量和讀數(shù)。3．仿真電路的停止

如果要停止當(dāng)前的仿真操作，可單擊主窗口右上角的停止按鈕，停止仿真操作。假設(shè)需要對(duì)電路中的元器件、儀器等參數(shù)進(jìn)行修改，或進(jìn)行其他操作時(shí)，一般要在系統(tǒng)已處于停止仿真狀態(tài)下進(jìn)行。

4．仿真分析儀器的參數(shù)設(shè)置

示波器、邏輯分析儀等儀器在進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)必須先設(shè)置儀器參數(shù)。執(zhí)行菜單【Simulation】→【DefaultInstrumentSetting】，屏幕彈出如圖2.58所示的默認(rèn)儀器設(shè)置對(duì)話框。圖2.58默認(rèn)儀器參數(shù)設(shè)置上機(jī)操作

操作1單管共發(fā)射極放大電路的測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)熟練掌握電壓表、信號(hào)源、示波器的使用方法。

(2)初步掌握單管共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

1．靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置

搭接圖2.59所示的單管共發(fā)射極放大電路，其中電阻R和開(kāi)關(guān)J1用于輸入電阻的測(cè)量，開(kāi)關(guān)J2用于輸出電阻的測(cè)量。

接通電源，設(shè)置輸入信號(hào)Ui為0，調(diào)節(jié)電位器Rp的阻值，使三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)電流Ic=1?mA。圖2.59單管共發(fā)射極放大電路2．放大電路增益的測(cè)量

(1)在輸入端參加頻率為1?kHz、幅度為14.1421?mV(有效值為10mV)的正弦信號(hào)，閉合開(kāi)關(guān)J1來(lái)短路電阻R，閉合開(kāi)關(guān)J2來(lái)接入負(fù)載電阻RL，用交流電壓表測(cè)量放大電路的輸出電壓Uo，計(jì)算電路增益。即輸入電壓Ui=__________；輸出電壓Uo=_________；放大電路增益=____________。

(2)用示波器觀察放大電路的波形，調(diào)節(jié)儀器面板的參數(shù)設(shè)置，觀察最正確波形，畫出輸入、輸出波形。記錄輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的峰值，計(jì)算電路增益。3．輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量

1)測(cè)量輸入電阻

測(cè)量輸入電阻時(shí)，要使用輔助電阻R斷開(kāi)開(kāi)關(guān)J1，用交流電壓表測(cè)量信號(hào)源的電壓值Us，再測(cè)量放大電路的凈輸入電壓Ui，那么輸入電阻R，即信號(hào)源電壓Us=_____；輸入電壓Ui=____________；那么Ri=_____________。2)測(cè)量輸出電阻

根據(jù)輸出電阻計(jì)算方法，信號(hào)源短路，將負(fù)載開(kāi)路，即閉合開(kāi)關(guān)J1，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)J2，用交流電壓表測(cè)量此時(shí)的輸出電壓Uo1，然后將開(kāi)關(guān)J2閉合，接入負(fù)載，測(cè)量此時(shí)的輸出電壓Uo2，那么輸出電阻，即不接負(fù)載時(shí)的輸出電壓Uo1=__________；接入負(fù)載時(shí)的輸出電壓Uo2=___________；那么輸出電阻Ro=___________。操作2譯碼顯示電路的測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)熟練掌握字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和數(shù)碼管的使用方法。

(2)熟悉譯碼顯示電路的工作原理。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

搭接如圖2.60所示的譯碼顯示電路，根據(jù)顯示的要求不同，通常有BCD顯示譯碼器和十六進(jìn)制的顯示譯碼器。常用的顯示譯碼器有7488、4511等，本例用的顯示譯碼器為4511。

4511是一種BCD譯碼驅(qū)動(dòng)器，DA～DD為十六進(jìn)制輸入端，OA～OG為七段譯碼輸出。

(1)設(shè)置字信號(hào)發(fā)生器輸出的遞增編碼，產(chǎn)生0001～000F的字信號(hào)，輸出頻率為100?Hz，運(yùn)行電路，觀察數(shù)碼管U2、U3的變化。

(2)以單步(Step)輸出方式運(yùn)行電路，觀察電路運(yùn)行結(jié)果和邏輯分析儀的波形，并記錄。

(3)根據(jù)字段信息和以上兩個(gè)步驟的測(cè)試，將結(jié)果填入表2.2中。圖2.60譯碼顯示電路操作3四人表決電路的測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)熟練掌握邏輯分析儀的使用方法。

(2)初步學(xué)會(huì)使用邏輯分析儀進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)依據(jù)“四人表決電路〞的設(shè)計(jì)原理，在邏輯分析儀中設(shè)置真值表。即由A、B、C、D四人組成投票表決電路，當(dāng)總票數(shù)到達(dá)3票或3票以上時(shí)，結(jié)果為通過(guò)，否那么為未通過(guò)。

在電路工作區(qū)調(diào)入邏輯轉(zhuǎn)換儀，雙擊圖標(biāo)翻開(kāi)面板，選擇A、B、C、D4個(gè)輸入端。依據(jù)設(shè)計(jì)原理輸入真值表，如圖2.61所示。圖2.61設(shè)置真值表(2)單擊按鈕，生成簡(jiǎn)化的電路表達(dá)式為：Y=ACD+ABD+ABC+BCD。

(3)單擊按鈕，根據(jù)表達(dá)式Y(jié)=ACD+

ABD+ABC+BCD生成門電路。

(4)在生成的門電路中添加投票按鍵A、B、C、D和結(jié)果指示燈Y。如圖2.62所示為設(shè)計(jì)好的參考電路。

(5)啟動(dòng)電路，根據(jù)真值表輸入按鍵組合，觀察輸出結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。圖2.62參考電路課后練習(xí)

1.用交流電壓表測(cè)出的電壓值與示波器測(cè)出的電壓值有何區(qū)別？為什么？

2.在字信號(hào)發(fā)生器中，字信號(hào)編碼的設(shè)置有幾種方式？如何操作？

3.如何從邏輯分析儀中獲得字信號(hào)的編碼信息？

4.如何通過(guò)邏輯轉(zhuǎn)換儀實(shí)現(xiàn)真值表、邏輯表達(dá)式和邏輯電路之間的轉(zhuǎn)換？

5.七段數(shù)碼管與8421碼數(shù)碼管有何區(qū)別？

6.如何準(zhǔn)確地從雙蹤示波器中讀數(shù)？2.3常用電路仿真分析

2.3.1仿真分析的根本操作

1．設(shè)置顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)

在電路工作區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇【Show...】子菜單，屏幕彈出如圖2.63所示的菜單，選中ShowNodeName復(fù)選框，電路中將顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)。圖2.63節(jié)點(diǎn)編號(hào)的顯示設(shè)置圖2.64所示為設(shè)置顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)后的單管放大電路，輸出節(jié)點(diǎn)為4。圖2.64顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)的單管放大電路2．仿真分析的參數(shù)設(shè)置

1)常用分析選項(xiàng)

不同分析方法的對(duì)話框內(nèi)容不同，但選項(xiàng)卡的主要內(nèi)容根本相同，主要如下：

AnalysisParameters：用于設(shè)置特定分析方法參數(shù)。直流工作點(diǎn)分析沒(méi)有此項(xiàng)選擇。

OutputVariables：用于設(shè)置電路分析的輸出變量，各種分析方法的輸出變量設(shè)置方法根本相同。

MiscellaneousOptions：用于設(shè)置分析參數(shù)。

Summary：顯示電路仿真過(guò)程中的所有分析方法，一般選默認(rèn)。2)輸出變量設(shè)置

在電路分析前，先選擇好電路的輸出變量。執(zhí)行菜單【Simulation】→【Analyses】選中某種分析方法后，屏幕彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，圖2.65所示為ACAnalysis(交流分析)的對(duì)話框，選擇OutputVariable選項(xiàng)卡設(shè)置輸出變量，并設(shè)置輸出節(jié)點(diǎn)為4。(1)輸出變量類型。在對(duì)話框Variablesincircuit的下拉列表框中有4個(gè)選項(xiàng)：

Voltage(節(jié)點(diǎn)電壓)：在顯示區(qū)中顯示為節(jié)點(diǎn)編號(hào)。

Current(支路電流)：在顯示區(qū)中顯示方式如“vv1#branch〞，它表示元器件參考編號(hào)為V1所在支路。

VoltageandCurrent(電壓和電流)：在顯示區(qū)中顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)和支路電流。

AllVariables(所有變量)：顯示包含數(shù)字元器件在內(nèi)的變量。其中數(shù)字元器件變量顯示如“du1:a〞、“du1:y〞等?！癲u1:a〞表示數(shù)字元器件U1的第一個(gè)輸入端，其他輸入端依次按英語(yǔ)字母順序設(shè)置，“du1:y〞表示數(shù)字元器件U1的輸出端。圖2.65輸出變量的設(shè)置(2)選擇輸出變量。用鼠標(biāo)單擊選擇顯示區(qū)內(nèi)電路中的變量，然后單擊【Plotduringsimulation】(仿真輸出)按鈕，那么選擇的變量顯示在右邊方框內(nèi)。

(3)移去輸出變量。在右邊方框中選中要移走的輸出變量，單擊【Remove】按鈕移去變量。

3．分析結(jié)果的顯示

1)分析顯示圖的窗口界面

分析顯示圖用于顯示仿真分析結(jié)果和一些儀器的波形。執(zhí)行仿真分析，系統(tǒng)自動(dòng)彈出分析圖，顯示分析結(jié)果；啟動(dòng)電路后，儀器中的波形也將顯示在分析圖中。圖2.66所示為單管放大電路的分析結(jié)果，其中TransientAnalysis#1為瞬態(tài)分析的分析結(jié)果，Oscilloscope–XSC1為示波器中的分析結(jié)果。圖2.66中還有顯示圖工具按鈕，單擊這些按鈕可以對(duì)顯示圖進(jìn)行操作。圖2.66顯示圖窗口界面2)顯示圖圖形工具

用鼠標(biāo)單擊圖形顯示區(qū)中的任意位置，可以激活顯示圖圖形工具。

(1)單擊可以觸發(fā)顯示柵格，便于讀數(shù)；單擊可以顯示當(dāng)前波形對(duì)應(yīng)的圖例顏色，以便區(qū)別不同的波形，如圖2.66所示。

(2)單擊屏幕會(huì)彈出一個(gè)設(shè)置顯示圖特性的對(duì)話框，在該對(duì)話框內(nèi)可以進(jìn)行標(biāo)題設(shè)置，柵格、坐標(biāo)及波形曲線的顏色、粗細(xì)設(shè)置，多路數(shù)據(jù)顯示設(shè)置等。

(3)單擊觸發(fā)讀數(shù)軸，屏幕出現(xiàn)波形的讀數(shù)，此時(shí)拖動(dòng)讀數(shù)軸可以讀出所需的數(shù)值，如圖2.67所示。在數(shù)據(jù)區(qū)中，X為橫坐標(biāo)，Y為縱坐標(biāo)，dx=x2-x1，dy=y2-y1。圖2.67波形讀數(shù)2.3.2常用分析方法

1．直流工作點(diǎn)分析(DCOperationPointAnalysis)

本例以單管放大電路為例來(lái)說(shuō)明直流工作點(diǎn)分析的步驟。

(1)創(chuàng)立電路。創(chuàng)立單管放大電路，并顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)，如圖2.64所示。

(2)執(zhí)行菜單【Simulation】→【Analyses】→【DCOperationPoint】，屏幕彈出分析設(shè)置對(duì)話框，在其中選擇輸出變量，節(jié)點(diǎn)1、3、5分別對(duì)應(yīng)三極管的三個(gè)極b、c、e，分析時(shí)將這三個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為輸出變量，同時(shí)將兩個(gè)支路電流也作為輸出變量，如圖2.68所示。在直流工作點(diǎn)分析中無(wú)需將輸入的交流電壓置零。圖2.68設(shè)置直流工作點(diǎn)分析的輸出變量(3)單擊【Simulate】按鈕，開(kāi)始進(jìn)行電路仿真。

執(zhí)行仿真后，系統(tǒng)自動(dòng)將電路中所選擇的節(jié)點(diǎn)和支路電流數(shù)值顯示在分析顯示圖中，如圖2.69所示。根據(jù)分析結(jié)果可得出三極管b、c、e3個(gè)極的電壓分別為811.68946?mV、131.16215mV和4.22082?V。圖2.69仿真分析結(jié)果2．交流分析(ACAnalysis)

本例以單調(diào)諧放大電路為例來(lái)說(shuō)明交流分析的步驟。

(1)創(chuàng)立分析電路，如圖2.70所示。圖2.70單調(diào)諧放大電路(2)設(shè)置節(jié)點(diǎn)編號(hào)為顯示狀態(tài)。

(3)執(zhí)行菜單【Simulation】→【Analyses】→【ACAnalysis】，彈出如圖2.71所示的對(duì)話框，單擊AnalysisParameter選項(xiàng)卡設(shè)置分析參數(shù)，對(duì)話框的具體內(nèi)容如表2.3所示。圖中設(shè)置的頻率范圍為150～250?kHz，掃描方式為L(zhǎng)inear，掃描點(diǎn)數(shù)為200，垂直標(biāo)尺采用Linear。圖2.71交流分析參數(shù)設(shè)置(4)單擊Outputvariable(輸出變量)選項(xiàng)卡，設(shè)置電路的分析節(jié)點(diǎn)，本例中分析節(jié)點(diǎn)設(shè)置為4。

(5)單擊【Simulate】，對(duì)話框中顯示節(jié)點(diǎn)的頻率特性曲線如圖2.72所示，圖中有幅頻特性和相頻特性兩種頻率特性曲線。

(6)讀取測(cè)量數(shù)據(jù)。圖2.72所示的頻率特性曲線中，拖動(dòng)讀數(shù)軸可讀出所需數(shù)值，從圖中可知數(shù)軸1、2均位于峰值電壓的0.707倍的位置，故x1與x2的差值dx即為該電路的帶寬，從圖中可以讀出該電路的帶寬為7.5377?kHz。圖2.72測(cè)量結(jié)果3．瞬態(tài)分析(TransientAnalysis)

仍以單管放大電路為例來(lái)說(shuō)明瞬態(tài)分析的步驟。

(1)創(chuàng)立單管放大電路，參見(jiàn)圖2.64。

(2)執(zhí)行菜單命令【Simulation】→【Analysis】→【TransientAnalysis】，屏幕彈出一個(gè)對(duì)話框，如圖2.73所示。該對(duì)話框包括4個(gè)選項(xiàng)卡，除了AnalysisParameters以外，其他3個(gè)選項(xiàng)卡的設(shè)置與直流工作點(diǎn)分析中的設(shè)置相同。

點(diǎn)擊AnalysisParameters項(xiàng)，對(duì)話框的具體內(nèi)容如表2.4

所示。圖2.73瞬態(tài)分析的參數(shù)設(shè)置(3)根據(jù)需要設(shè)置好分析參數(shù)。圖中分析參數(shù)的主要設(shè)置為：初始條件由系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置；起始時(shí)間為0?s；終點(diǎn)時(shí)間為0.003?s；最大時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置為自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)間步長(zhǎng)。

(4)設(shè)置Outputvariable為節(jié)點(diǎn)4。

(5)單擊【Simulate】按鈕，屏幕彈出分析顯示圖，顯示被分析節(jié)點(diǎn)的瞬態(tài)波形。圖2.74所示為節(jié)點(diǎn)4的瞬態(tài)分析圖。可以從觸發(fā)讀數(shù)軸中讀出信號(hào)的周期和幅度，波形與示波器上的波形一致。圖2.74瞬態(tài)分析結(jié)果4．傅立葉分析(FourierAnalysis)

以二極管混頻電路為例來(lái)說(shuō)明傅立葉分析的步驟。

(1)創(chuàng)立電路。二極管混頻電路如圖2.75所示，兩輸入的交流信號(hào)頻率分別為1?kHz和5?kHz，根據(jù)混頻原理，二極管的輸出主要有4個(gè)頻率信號(hào)，即原信號(hào)(1?kHz和5?kHz)、差頻分量(4?kHz)及和頻分量(6?kHz)，由于二極管混頻曲線的非線性，其混頻輸出還有其他諧波分量，但幅度很小。在混頻輸出端參加選頻網(wǎng)絡(luò)，可以獲得所需頻率的信號(hào)。圖2.75二極管混頻電路(2)執(zhí)行菜單【Simulation】→【Analyses】→【FourierAnalysis】，屏幕彈出對(duì)話框，選中AnalysisParameter選項(xiàng)卡(如圖2.76所示)，對(duì)話框的具體內(nèi)容如表2.5所示?；l設(shè)置為1000?Hz，諧波數(shù)設(shè)置為8，采樣停止時(shí)間通過(guò)單擊【Estimate】(估計(jì))按鈕自動(dòng)產(chǎn)生。圖2.76傅立葉分析參數(shù)設(shè)置(3)選擇要分析的輸出變量為節(jié)點(diǎn)2。

(4)單擊【Simulate】獲得被分析節(jié)點(diǎn)的傅立葉變換圖，如圖2.77所示。從圖中可以看出原信號(hào)的頻譜幅度較大，和頻信號(hào)和差頻信號(hào)幅度稍小，其他諧波分量幅度很小。圖2.77傅立葉分析結(jié)果5．參數(shù)掃描分析(ParameterSweepAnalysis)

仍以單管放大電路為例來(lái)說(shuō)明瞬態(tài)分析的步驟。

(1)創(chuàng)立電路。創(chuàng)立單管放大電路，參見(jiàn)圖2.64。

(2)執(zhí)行菜單【Simulation】→【Analysis】→【ParameterSweep】，屏幕彈出對(duì)話框，選中AnalysisParameters選項(xiàng)卡，如圖2.78所示，單擊【More】彈出分析類型設(shè)置對(duì)話框，具體內(nèi)容見(jiàn)表2.6。圖2.78模型參數(shù)分析設(shè)置(3)觀察三極管的?b

值發(fā)生變化時(shí)對(duì)輸出波形的影響；對(duì)單管放大電路進(jìn)行參數(shù)掃描分析；確定掃描參數(shù)為ModelParameter(模型參數(shù))；選擇分析元件為三極管。參數(shù)設(shè)置和分析結(jié)果如圖2.79所示。圖2.79單管放大電路的參數(shù)分析設(shè)置和掃描分析結(jié)果2.3.3Multisim2001后處理功能

1．后處理器的使用

Multisim2001提供的后處理器(Postprocesser)是專門用來(lái)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)學(xué)處理的工具，它不僅能對(duì)仿真所得的曲線和數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)處理(如平方、開(kāi)方、取絕對(duì)值等)，還能夠?qū)Χ鄠€(gè)曲線和數(shù)據(jù)彼此之間進(jìn)行運(yùn)算處理，處理的結(jié)果仍以曲線或數(shù)據(jù)表形式顯示出來(lái)。

以簡(jiǎn)單的RC電路為例介紹后處理器的使用方法。

(1)創(chuàng)立如圖2.80所示的RC電路。圖2.80簡(jiǎn)單RC電路(2)啟動(dòng)仿真分析中的“瞬態(tài)分析〞功能對(duì)電路進(jìn)行瞬態(tài)分析。輸出變量為節(jié)點(diǎn)1、2；初始條件設(shè)置為系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置；起始時(shí)間為0?s，終點(diǎn)時(shí)間為0.04?s；最大時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置為自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)間步長(zhǎng)。

從圖2.81中可以看出，超前的曲線為節(jié)點(diǎn)2的電壓V1(即信號(hào)源)，滯后的曲線為節(jié)點(diǎn)1的電壓(即電容兩端的電壓)，顯然電阻兩端的電壓從圖中無(wú)法直接獲得。圖2.81瞬態(tài)分析曲線(3)執(zhí)行菜單【Simulate】→【Postprocesser】，或單擊設(shè)計(jì)工具欄上的后處理器圖標(biāo)，啟動(dòng)后處理器，在AnalysisResults區(qū)中已經(jīng)存在前面瞬態(tài)分析的結(jié)果，單擊【TransientAnalysis(Tran01)】，將其分析變量送到AnalysisVariables區(qū)中，如圖2.82所示。圖2.82后處理器對(duì)話框(4)在Tracetoplot區(qū)中進(jìn)行以下操作：

①建立新的后處理分析頁(yè)和曲線頁(yè)。單擊【NewPage】按鈕，彈出PageName對(duì)話框，輸入“簡(jiǎn)單RC電路分析〞，單擊【OK】建立新的分析頁(yè)。單擊【NewGraph】按鈕，彈出GraphName對(duì)話框，輸入“R1兩端電壓波形〞，單擊【OK】建立新的曲線頁(yè)。

②建立后處理的輸出方式v(1)-v(2)。在AnalysisVariables區(qū)中雙擊變量v(1)，將其放到Tracetoplot區(qū)中的函數(shù)方程式欄中；然后在Availablefunctions區(qū)中雙擊運(yùn)算符號(hào)“-〞，將其放置在變量v(1)后面；最后采用同樣的方法將變量v(2)放置在減號(hào)后面，完成方程式v(1)-v(2)。③設(shè)定待分析的曲線。單擊【AddTrace】按鈕，將函數(shù)方程式移入下方的待分析欄中。

為了曲線分析方便，同時(shí)也將v(1)和v(2)一起移入下方的待分析欄中，方法同上，設(shè)置后的結(jié)果如圖2.83所示。圖2.83分析變量的設(shè)定(5)觀察后處理波形。單擊【Draw】按鈕可獲得如圖2.84所示的曲線，從圖中可以看出電阻上電壓波形的特點(diǎn)。圖2.84后處理波形輸出2．與其他EDA軟件的轉(zhuǎn)換

1)轉(zhuǎn)換成PCB網(wǎng)絡(luò)表

Multisim2001軟件可以將電路圖轉(zhuǎn)換成以下幾種PCB排版軟件的網(wǎng)絡(luò)表文件。

UltimatePCB(*.PLC；*.NET)、Layol(*.CMP；*.NET)、MultisimPCB(*.PLC；*.NET)、ORCADPCB(*.NET)、TangoPCB(*.NET)、EaglePCB(*.SCR)、ProtelPCB(*.NET)、PadsPCB(*.NET)、P-CADPCB(*.NET)。執(zhí)行菜單【T