電子設(shè)計(jì)改革中Multisim仿真軟件的應(yīng)用分析

摘 要：在常規(guī)電子設(shè)計(jì)中，由于工作環(huán)境限制，存在著許多問(wèn)題和缺陷，因此，急需對(duì)電子設(shè)計(jì)進(jìn)行改革創(chuàng)新。本文結(jié)合實(shí)例分析，對(duì)Multisim仿真軟件在電子設(shè)計(jì)改革中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)；Multisim仿真軟件；應(yīng)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(dāng)強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)電路分析和仿真試驗(yàn)，而且能夠解決傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，為用戶提供可靠虛擬環(huán)境，用戶可以在計(jì)算機(jī)上完成電路構(gòu)建到結(jié)果輸出全過(guò)程，通過(guò)模擬真實(shí)環(huán)境來(lái)保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。在進(jìn)行電路圖繪制時(shí)，Multisim仿真軟件能夠?qū)㈦娐分写嬖诘母黝愲娮悠骷蛯?shí)驗(yàn)儀器以圖表形式顯示出來(lái)，無(wú)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(duì)元器件進(jìn)行構(gòu)建和擴(kuò)展。將Multisim仿真軟件應(yīng)用到電路設(shè)計(jì)中，能夠?yàn)殡娐氛{(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(shè)計(jì)改革中的應(yīng)用

通過(guò)案例分析，對(duì)Multisim仿真軟件在電路試驗(yàn)中應(yīng)用情況進(jìn)行研究。

案例1：反相輸出全波精密整流電路設(shè)計(jì)。

基于半波精密整流電路，增加加法器，確保信號(hào)輸入極性電壓可以不經(jīng)過(guò)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(yùn)算放大器U1輸出電壓U01<0，則D1導(dǎo)通，D2截止，運(yùn)算放大器U1呈現(xiàn)為半波精密整流電路，依照相應(yīng)公式對(duì)輸出電壓進(jìn)行計(jì)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(fù)半周，運(yùn)算放大器U1輸出電壓U01>0，則D1截止，D2導(dǎo)通，此時(shí)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(guò)仿真測(cè)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(cè)試表讀取的電壓為輸出電壓均值。

案例2：觸摸式延時(shí)開關(guān)設(shè)計(jì)。

在日常生活中，延時(shí)開關(guān)常被用于樓梯燈、過(guò)道燈等設(shè)備的控制，可以為人們提供方便，同時(shí)也避免了電能浪費(fèi)問(wèn)題。圖2為一個(gè)多功能延時(shí)開關(guān)電路，電路中，555定時(shí)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(duì)穩(wěn)定，三極管為截止態(tài)，繼電器保持?jǐn)嚅_，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(dǎo)通狀態(tài)，繼電器吸合，帶動(dòng)觸點(diǎn)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(shí)間主要由C1和R2決定，存在t=1.1C1R2。暫穩(wěn)態(tài)維持一定時(shí)間后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器會(huì)自動(dòng)恢復(fù)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(shí)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(dòng)合型開關(guān)，將開關(guān)按下后呈閉合狀態(tài)，松開則恢復(fù)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(gè)獨(dú)立D觸發(fā)器，輸入端依次為D1到D4，每一個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)兩個(gè)輸出端，分別從Q1、Q1′到Q4、Q4′。D觸發(fā)器時(shí)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(shí)，CLR會(huì)保持高電平，此時(shí)555定時(shí)器功能為多諧振蕩器，能夠提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)D觸發(fā)器動(dòng)作。

當(dāng)四路搶答器處于工作狀態(tài)時(shí)，如果無(wú)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(shí)器的時(shí)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(shí)，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(huì)在瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑?55定時(shí)器引發(fā)時(shí)鐘脈沖作用，使得Q1表現(xiàn)為高電平，與之對(duì)應(yīng)的二極管會(huì)由于通電而點(diǎn)亮，同時(shí)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(shí)器時(shí)鐘脈沖信號(hào)，而輸出端并不會(huì)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(fù)位，為下一次搶答做好準(zhǔn)備。

3結(jié)語(yǔ)

總而言之，在電子設(shè)計(jì)改革中，應(yīng)用Multisim仿真軟件搭建虛擬仿真平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類電路的輕松構(gòu)建，也可以完成電路仿真和測(cè)試工作，與實(shí)際試驗(yàn)相比，不僅投資更少，維護(hù)更加簡(jiǎn)單，而且可以得到準(zhǔn)確直觀的結(jié)果，對(duì)于教學(xué)水平提高有著良好的推動(dòng)作用，應(yīng)該得到足夠重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]桂丹.Multisim仿真在電子技術(shù)應(yīng)用中的探索[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，（3）：83-85.

[2]楊斌.Multisim仿真在電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].電子制作，2016，（8）：15.

[3]梁麗.Multisim仿真軟件在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2015，（10）：35-37.

作者簡(jiǎn)介：

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