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1、第十章 数字电路的软件仿真Multisim 10的应用 10.1 概述 10.2 基本操作方法本章小结10.3 实验电路生成方法 10.4 数字电路仿真 10.5 仿真模式设置 10.6 模拟电路仿真学习目标 了解EDA软件的功能 了解构建仿真电路的基本过程 了解虚拟设备与仿真 Multisim10具有以下主要特点：1集成化、一体化的人性设计环境 2界面友好、操作简单 3真实的仿真平台 4分析方法多而强 5. 可以跨平台作业10.1.1 功能与特点10.1 概述10.1.2 运行环境要求名 称 最 小 配 置 推 荐 配 置 操作系统Windows NT4 /SP6 / XPWindows X
2、P处理器Inter Pentium III AMD K6Pentium IV AMD K7 内存256MB RAM 512 MB RAM光驱CD-ROMCD-ROM 显示分辨率8006001024768硬盘空间余量720MB1GB如果计算机系统配置较低，则Multisim10启动较慢，但运行以后就正常了， 但如果内存偏小，图形仿真时要经常清理Grapher View中Pages（缓存）， 否则计算机很容易Down机的。10.1.3 汉化方法Multisim10 目前没有官方的汉化版本，有一 些不是很专业的汉化软件，由于汉化软件并 非专业，翻译的内容不是很准确，因此汉化 后软件菜单与实际内容会有
3、一定的差异，建 议用原版软件，同时安装一个可以在线翻译 的程序，借助于在线翻译软件，可以大致了 解专业词汇，还可以熟悉一下专业英语。10.2 基本操作方法10.2.1 工作界面构成10.2.2 软件菜单10.2.1 工作界面电路描述框元器件菜单基本工具栏主菜单 图形注解工具仿真仪表栏“在用器件”列表在用电路列表器件列表察看电路窗口运行开关运行状态栏运行时间 状态10.2.2 软件菜单File 文件管理操作 Edit 文件编辑 View 工作区域状态显示 Place 元器件操作 MCU 微处理器 Simulate 仿真方式选择Transfer 文件格式转换 Tools 各种工具 Report 电
4、路状态列表 Options 软件设置选项 Windows 视窗 Help 帮助1. 主菜单： 包含软件所有操作和功能菜单项目及功能2. 主元器件菜单：(Components) 元器件放置菜单 电源基本元件二极管 三极管模拟器件混合器件显示器件TTLCMOS多种数字器件电源器件外围设备RF器件MCU 总线其它器件电机子电路主元器件每一项菜单都是个类别，其中 有许多同类型器件可供选择。3. 仪器仪表菜单：(Instruments) 虚拟仪器汇总 VIABGTABCDGTINOUT123CQT1FRTXOXXOO0161531A BTektronix1234TGPAgilentAgilentP1P2
5、 TINTHDAgilent万 用 表信 号 发 生 器双 踪 示 波 器四 踪 示 波 器波 特 仪频 率 计字符信号发生器逻 辑 分 析 仪阶 梯 仪逻 辑 转 换 仪失 真 分 析 仪频 谱 分 析 仪网 络 分 析 仪安捷 伦信 号发 生器安 捷 伦 万 用 表信 号 测 量 探 头安捷伦示波器LabVIEW 仪器TEK示波器电 流 互 感 器功 率 表10-5 仪器仪表菜单介绍4. 主菜单各栏目 文件管理 文件管理主要是 对软件新建、调 用等软件基本工 作项目的管理。与大多软件一样，程序内部有许多仿真 样例可供参考，建议首次使用者，首先 调用样例进行参考模拟。这样将会事半功倍。打开示
6、范文件 文件编辑 排序旋转电路(元件) 属性查看修改 电路(元件) 属性印制板 （PCB）电路图幅连接线字体可视性放置元器件 放置(子)电路 放置图形 放置注解 剪切 复制 粘贴 删除 选择所有 标注无连接 清除错误标志 以子电路粘贴 以分层块替代 以子电路替代 字体 属性鼠 标 右 键 菜 单 电路查看 工 具 栏 栏 目 内 容查看图形仿真结果：Grapher View图形记录仪记录下的示波器仿真图形 元器件 (PLACE)放置菜单 元器件放置有几种方法：从器件放置菜单中选择对应项后再选定器件型号；从软件快捷项（工具栏中共有12项与元器件有关项）中直接选取。节点从Place菜单项放置器件、
7、节点、连接线从Components等快捷菜单选取、放置器件各类元器件汇总MCU绘图工具虚拟器件电源器件晶体管信号源测量元件混合器件基本器件特定器件二极管模拟 器件 MCU编辑菜单 无MCU元器件MCU格式编译MCU窗口显示行号跳转to 超越到 跳出 到光标设置断点 取消断点暂停MCU选取菜单 电路仿真运行菜单 后处理分析仪器缺省初始值 初始条件 分析手段 (仿真)开始时间 (仿真)结束时间 设置最大时间步长 最大时间步长 自动调整时间步长 其它选项 设置初始时间步长 初始时间步长 估算最大时间步长分析选项 设为缺省值电路仿真菜单设置 电路转换 转换到Ultiboard 10转换到Ultiboa
8、rd 9输出至PCB注释到Ultiboard 10注释到Ultiboard 9及以前版本从Ultiboard 写回注释高亮Ultiboard 选项输出电路网络表转换 工具箱 电路参数列表 网络清单 参数设置选项 新建窗口 关闭窗口 关闭所有 层叠窗口 水平排列 垂直排列在线电路名称 窗口设置菜单 帮助菜单 10.3 实验电路生成方法10.3.1 选择元器件：（Select a Component）元器件搜索菜单器件搜索 器件详情 器件模型数据库类型 元器件名称 元器件符号 操作方式元 器 件 组 别元 器 件 系 列10.3.2 设置电源、信号源、接地端Miltisim10有多种电源、信号源、
9、受控信号源 ，接地有模拟地 、数字地 ，如果一 个仿真电路中没有一个参考的接地端（0节点 ），电路将无法进入模拟、仿真运行状态。 连接在接地端的网络（Net Name）缺省值都 是0（节点）。10.3.3 元器件之间连接Multisim10元器件引脚连接线是自动产生的，当鼠标箭头在 器件引脚(或某一节点)的上方附近时，会自动出现一个小十 字节点标记，按动鼠标左键连接线就产生了，将引线拖至另 外一个引脚处出现同样一个小十字节点标记时，再次按动鼠 标左键就可以连接上了。如果要得到折线，就必须在连接线 直角处拖动引线产生折线，如下图所示圆圈处为拖动点。 拖动前拖动后在空白处，快速点击鼠标左键两次就是
10、节点； 用快捷键Ctrl+J，然后点击鼠标左键一次，也 可放置一节点； 用Ctrl+T，可以在空白处添加文字； 用Ctrl+T，可以打开元器件放置菜单； 用Ctrl+R，可旋转器件； 用Alt+X， 可依水平翻转器件； 用Alt+Y， 可以垂直翻转器件快捷键的使用10.3.4修改器件属性和参数采用原理图设置 显示标签 显示器件值 显示初始值 显示误差 显示参考名称 显示属性 显示管脚号 显示管脚名 显示变量 按系统显示管脚名 按系统显示管脚号重置文本 位置信息 标签 显示 值 故障 管脚 变量 用户区域所属器件原来位置移动后位置器件型号器件参数显示数值调整过程移动过程 移动后 移动前元器件参数
11、数值显示位置的修改是为了图面 个性化显示的需要，也为了图面清晰整洁。提取器件逻辑符号， 获取器件方法简要说明所 有 器 件功 能 表功 能 表 说 明本 器 件10.3.5 电路规则检查错 误 标 记 点错 误 提 示如果程序运行出现故障，可以在Tools菜单项中运 行Electrical Rules Check，得到错误标记和提示。10.3.6 选择测试仪器仪表万 用 表信 号 源功 率 表二 踪 示 波 器四 踪 示 波 器波 特 仪频 率 计字 符 发 生 器逻 辑 分 析 仪逻 辑 转 换 仪阶 梯 仪失 真 分 析 仪频 谱 仪网 络 分 析 仪安 捷 伦 信 号 源安 捷 伦 万
12、用 表安 捷 伦 示 波 器泰 克 示 波 器测 量 探 头LabView 仪 表电 流 探 头要取得电路仿真结果，就需要选择合适的测试仪器仪 表，以获取仿真的结果，从仪器仪表中得到的仿真的结果 基本与实际测试结果一致。 如：TEK示波器、安捷伦仪器都是仿照实际设备设计的 ，如果想熟练掌握、运用这些仪器设备，最好找一本相关 设备的说明书，在运用中才能得心应手。 10.4 数字电路仿真10.4.1数字电路仿真的基本要求（1）要熟悉器件 使用Multisim10对数字逻辑电路进行分析与设 计，必须要掌握几点： 对已知器件可以直接调用，再按照原理图搭 建电路后再进行分析和设计；对不熟悉的器件应该从帮
13、助菜单或器件属性 修改界面的“Info”选项进入，查找器件的功能和使 用方法，参照图10-31，或查找其它相关资料。（2）选择、设置合适的信号源用信号源、振荡电路均可产生连续的数字信号，也可用 开关、或对信号源、振荡电路设置产生控制脉冲信号。频率、 占空比等动态参数设置对于仿真结果起很大的作用。 正负脉冲信号源设置界面正脉冲幅值 负脉冲幅值 偏移电压 占空比 频率/周期 上升时间 下降时间 延时/延时率 有效占空比替换三种综合信号发生器虚拟综合信号发生器安捷伦信号发生器LabView信号发生器(3)获取仿真结果形式：直流工作点电路参数值图形有数码和波形两种谐波分析数据以文字方式为主数据、图形数
14、字脉冲专用测试仪频率计， 包含脉冲的许多参数指标。TEK四通道示波器。与实际示波器 使用方法相似，可以参阅TEK同类 型任意一款数字示波器的使用说明 书，就可以大致了解TEK示波器使 用方法了。Agilent示波器。使用方法与TEK 示波器大同小异，唯一的区别是： Agilent示波器是MSO数模混用 示波器。有16个逻辑通道，2个模 拟通道。TEK示波器Agilent示波器10.4.2 组合逻辑电路的仿真（1）逻辑函数的化简 前面章节我们学过逻辑函数的化简，公式法和卡 诺图法。公式法可以对任意变量函数化简，但是化简 难度较大，卡诺图则对 4 变量以下逻辑函数的化简比 较方便，但是 4 变量以
15、上的逻辑函数的化简则难度加 大了。在Multiism 10 中，逻辑函数的的化简就显得非 常的轻松，因为它有一个很实用的逻辑转换仪。逻辑转换仪可以实现逻辑函数的化简，以及函数 几种表达式之间相互的转换。下面介绍逻辑转换仪的使用：逻辑转换仪图10-45 逻辑转换仪界面逻辑函数表达式输入/或化简后输出输入变量输出变量逻辑图真值表 真值表最小项表达式 真值表最简表达式 表达式真值表 表达式逻辑图 表达式与非逻辑图逻辑函数化简过程公式法逻辑变量输入端输入逻辑函数A+C+D先点击A|B10|1再点击10|1 A|B最终化简结果化 简在此“ ”表示逻辑非逻辑函数化简过程逻辑图函数式点击 A|B，就可以得到
16、化简的逻辑函数分别将逻辑图中 输入 输出 接在逻辑转换仪上；集成组合逻辑器件也可以用 逻辑转换仪得到函数表达式变量输出变量输入（3）真值表函数表达式直接将真值表填入逻辑转换仪，表示约束项（4）组合逻辑电路的分析与设计已知函数表达式，逻辑转换仪可以直接给出逻辑图任意门实现与非门实现组合逻辑电路逻辑测试“总线”应用BUS1 74LS138输入波形BUS1 74LS148输出波形BUS2 74LS148输出波形在组合逻辑测试电路中，为了简化逻辑图，在图中设 立了BUS1、BUS2两个总线，将相关的测试点接入总 线，这样逻辑图中就减少了逻辑连线。总线上可以挂 接任意连接点。仿真电路中每一根导线都有一个网络（Net Nam
