電子設計改革中Multisim仿真軟件的應用分析

摘 要：在常規電子設計中，由于工作環境限制，存在著許多問題和缺陷，因此，急需對電子設計進行改革創新。本文結合實例分析，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，可以實現電路分析和仿真試驗，而且能夠解決傳統電子設計中存在的問題，為用戶提供可靠虛擬環境，用戶可以在計算機上完成電路構建到結果輸出全過程，通過模擬真實環境來保證實驗結果準確可靠。在進行電路圖繪制時，Multisim仿真軟件能夠將電路中存在的各類電子器件和實驗儀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自身需求，對元器件進行構建和擴展。將Multisim仿真軟件應用到電路設計中，能夠為電路調試提供便利，而且效率高、成本低，可以極大地縮短電路研發周期。

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，就可以構建出全波精密整流電路，具體如圖1所示。

結合電路圖分析，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，則通過仿真測試發現，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：觸摸式延時開關設計。

在日常生活中，延時開關常被用于樓梯燈、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電路，電路中，555定時器與C1、C2以及R2共同構成了單穩態觸發器。

一般情況下，開關斷開，單穩態觸發器觸發端與高電平相接，輸出端則與低電平相接，本身相對穩定，三極管為截止態，繼電器保持斷開，燈泡熄滅。如果有人按下觸摸開關，單穩態觸發器觸發端TRI接地，觸發器轉變為暫穩態，輸出端接高電平，使得三極管變更為導通狀態，繼電器吸合，帶動觸點閉合，電路暢通，燈泡發光。單穩態觸發器維持暫穩態的時間主要由C1和R2決定，存在t=1.1C1R2。暫穩態維持一定時間后，單穩態觸發器會自動恢復到穩態，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，主要構件為555定時器、4D觸發器74LS20、與非門74LS175等。S1到S4全部是搶答器按鈕，采用動合型開關，將開關按下后呈閉合狀態，松開則恢復到初始斷開狀態。74LS175同樣屬于4D觸發器，內部存在四個獨立D觸發器，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，驅動D觸發器動作。

當四路搶答器處于工作狀態時，如果無人按下搶答器按鈕，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會在瞬間轉變為高電平，555定時器引發時鐘脈沖作用，使得Q1表現為高電平，與之對應的二極管會由于通電而點亮，同時Q1′=0，4D觸發器74LS20輸出高電平，蜂鳴器發出尖銳鳴叫。之后經74LS00反相后數值為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電平變化，換言之，Q1始終保持高電平狀態，以確保S1能夠成功搶答。在第一次搶答結束，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，可以實現對各類電路的輕松構建，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、電子工藝技術等研究。endprint