電子設計改革中Multisim仿真軟件的應用分析

摘 要：在常規(guī)電子設計中，由于工作環(huán)境限制，存在著許多問題和缺陷，因此，急需對電子設計進行改革創(chuàng)新。本文結(jié)合實例分析，對Multisim仿真軟件在電子設計改革中的應用進行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：電子設計；Multisim仿真軟件；應用

1前言

Multisim仿真軟件是一種面向電子電路的仿真軟件，功能相當強大，可以實現(xiàn)電路分析和仿真試驗，而且能夠解決傳統(tǒng)電子設計中存在的問題，為用戶提供可靠虛擬環(huán)境，用戶可以在計算機上完成電路構(gòu)建到結(jié)果輸出全過程，通過模擬真實環(huán)境來保證實驗結(jié)果準確可靠。在進行電路圖繪制時，Multisim仿真軟件能夠?qū)㈦娐分写嬖诘母黝愲娮悠骷蛯嶒瀮x器以圖表形式顯示出來，無論是選擇還是使用都非常方便，甚至用戶也可以根據(jù)自身需求，對元器件進行構(gòu)建和擴展。將Multisim仿真軟件應用到電路設計中，能夠為電路調(diào)試提供便利，而且效率高、成本低，可以極大地縮短電路研發(fā)周期。

2Multisim仿真軟件在電子設計改革中的應用

通過案例分析，對Multisim仿真軟件在電路試驗中應用情況進行研究。

案例1：反相輸出全波精密整流電路設計。

基于半波精密整流電路，增加加法器，確保信號輸入極性電壓可以不經(jīng)過整流直接輸入加法器中，與整流電路輸出電壓疊加，就可以構(gòu)建出全波精密整流電路，具體如圖1所示。

結(jié)合電路圖分析，若輸入電壓ui為正半周，運算放大器U1輸出電壓U01<0，則D1導通，D2截止，運算放大器U1呈現(xiàn)為半波精密整流電路，依照相應公式對輸出電壓進行計算，則存在：[u01=-R1R2u1]。

加法器輸出電壓為：[u0=-R7R6ui-R7R4u01=（R7R1R2R4-R7R6）ui]。

若輸入電壓ui為負半周，運算放大器U1輸出電壓U01>0，則D1截止，D2導通，此時半波精密整理電路輸出電壓u01為0，則加法器輸出電壓為：[u0=-R7R6ui]（ui<0）。

假定存在R1=R2=R6=R7=2R4，則通過仿真測試發(fā)現(xiàn)，理論上，全波整流電路輸出電壓均值為U0=0.9U1，這里U1表示輸入電壓ui有效期。輸出端測試表讀取的電壓為輸出電壓均值。

案例2：觸摸式延時開關(guān)設計。

在日常生活中，延時開關(guān)常被用于樓梯燈、過道燈等設備的控制，可以為人們提供方便，同時也避免了電能浪費問題。圖2為一個多功能延時開關(guān)電路，電路中，555定時器與C1、C2以及R2共同構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

一般情況下，開關(guān)斷開，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)端與高電平相接，輸出端則與低電平相接，本身相對穩(wěn)定，三極管為截止態(tài)，繼電器保持斷開，燈泡熄滅。如果有人按下觸摸開關(guān)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)端TRI接地，觸發(fā)器轉(zhuǎn)變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)，輸出端接高電平，使得三極管變更為導通狀態(tài)，繼電器吸合，帶動觸點閉合，電路暢通，燈泡發(fā)光。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器維持暫穩(wěn)態(tài)的時間主要由C1和R2決定，存在t=1.1C1R2。暫穩(wěn)態(tài)維持一定時間后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器會自動恢復到穩(wěn)態(tài)，繼電器再次斷開，電流中斷燈泡熄滅。

案例3：四路搶答器電路。

Multisim仿真軟件得到的四路搶答器電路如圖3所示。

在電路中，主要構(gòu)件為555定時器、4D觸發(fā)器74LS20、與非門74LS175等。S1到S4全部是搶答器按鈕，采用動合型開關(guān)，將開關(guān)按下后呈閉合狀態(tài)，松開則恢復到初始斷開狀態(tài)。74LS175同樣屬于4D觸發(fā)器，內(nèi)部存在四個獨立D觸發(fā)器，輸入端依次為D1到D4，每一個輸入端對應兩個輸出端，分別從Q1、Q1′到Q4、Q4′。D觸發(fā)器時鐘端為CLK，清除端則為CLR，若CLR為零，則Q1到Q4立即歸零。四路搶答器在工作時，CLR會保持高電平，此時555定時器功能為多諧振蕩器，能夠提供時鐘脈沖信號，驅(qū)動D觸發(fā)器動作。

當四路搶答器處于工作狀態(tài)時，如果無人按下?lián)尨鹌靼粹o，則輸入端D1到D4全部為低電平，不僅如此，555定時器的時鐘脈沖作用同樣使得Q1到Q4為低電平，與非門74LS175輸出低電平，此時，發(fā)光二極管熄滅，蜂鳴器保持安靜。而如果有人搶答，按下S1按鈕，則D1會在瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑?55定時器引發(fā)時鐘脈沖作用，使得Q1表現(xiàn)為高電平，與之對應的二極管會由于通電而點亮，同時Q1′=0，4D觸發(fā)器74LS20輸出高電平，蜂鳴器發(fā)出尖銳鳴叫。之后經(jīng)74LS00反相后數(shù)值為0，可以鎖定555定時器時鐘脈沖信號，而輸出端并不會伴隨著輸入端出現(xiàn)電平變化，換言之，Q1始終保持高電平狀態(tài)，以確保S1能夠成功搶答。在第一次搶答結(jié)束，第二次搶答開始前，主持人按下清除按鈕，使得輸出端復位，為下一次搶答做好準備。

3結(jié)語

總而言之，在電子設計改革中，應用Multisim仿真軟件搭建虛擬仿真平臺，可以實現(xiàn)對各類電路的輕松構(gòu)建，也可以完成電路仿真和測試工作，與實際試驗相比，不僅投資更少，維護更加簡單，而且可以得到準確直觀的結(jié)果，對于教學水平提高有著良好的推動作用，應該得到足夠重視。

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作者簡介：

葉建波（1964.11—），男，漢族，浙江寧波人，教授，從事電子設計與仿真、自動化、電子電路設計、電子工藝技術(shù)等研究。endprint