Multisim14仿真設(shè)計(jì)流程

1、精選文檔Multisim 14仿真設(shè)計(jì)流程用一個(gè)案例（模擬小信號(hào)放大及數(shù)字計(jì)數(shù)電路）來(lái)演示 Multisim 仿真大體流程，這個(gè)案例來(lái)自 Multisim 軟件自帶 Samples，Multsim 也有對(duì)應(yīng)的入門(mén)文檔（Getting Started）。只要用戶(hù)安裝了 Multsim 軟件，就會(huì)有這樣的一個(gè)工程在軟件里，這樣就不需要再四處搜尋案例來(lái)學(xué)習(xí)。執(zhí)行菜單【File】【Open samples】即可彈出“打開(kāi)文件”對(duì)話(huà)框，從中找到“Getting Started” 下的“Getting Started Final”（Final 為最終完成的仿真文件）打開(kāi)即可。此案例的難度與簡(jiǎn)單度都不高，由

2、于過(guò)于簡(jiǎn)單的電路會(huì)讓 Multisim 仿真初學(xué)者精力過(guò)于分散，難以從宏觀上把握 Multisim 電路仿真設(shè)計(jì)流程。在這個(gè)案例中，我們對(duì)于 Multisim 軟件的使用操作（如調(diào)用元器件、連接元器件、編輯參數(shù)、運(yùn)行仿真）都會(huì)做盡量具體的描述，以期達(dá)到盡快讓新手生疏 Multisim 目的，這也是為更簡(jiǎn)要闡述后續(xù)案例打基礎(chǔ)。本書(shū)在行文時(shí)描述的 Multisim 步驟操作，均使用菜單方式，事實(shí)上，大多數(shù)操作可以直接使用工具欄上的快捷按鈕，讀者可自行生疏，執(zhí)行的結(jié)果與菜單操作都是全都的1 電路原理我們將要完成的仿真電路如下圖所示：2一切不以原理為基礎(chǔ)的仿真都是耍流氓，所以這里我們簡(jiǎn)要闡述一下原理：

3、以 U4-741 運(yùn)算放大器為核心構(gòu)成的同相比例放大器，對(duì)來(lái)自 V1 的溝通信號(hào)進(jìn)行放大（其中，R4 為可調(diào)電阻，可對(duì)放大倍數(shù)進(jìn)行調(diào)整）。放大后的信號(hào)，一路送入示波器進(jìn)行觀測(cè)，另一路作為時(shí)鐘脈沖信號(hào)送入 U2-74LS190N（可預(yù)置同步 BCD 十進(jìn)制加減法計(jì)數(shù)器）進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果輸出為十進(jìn)制，經(jīng) U3-74LS47N（BCD-七段數(shù)碼管譯碼器）譯碼后驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)字顯示。另外 U2-74LS190N 配置為加法器，同時(shí)將行波時(shí)鐘輸出第 13 腳（RCO）驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。左下區(qū)域有兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)進(jìn)行計(jì)數(shù)把握，S1 接到 U2 的第 4 腳（CTEN）計(jì)數(shù)使能把握引腳，低有效，當(dāng) S

4、1 切換到接地（GND）時(shí)，計(jì)數(shù)才開(kāi)頭，否則計(jì)數(shù)停止；S2 接到 U2 的第 11 腳（LOAD），也是低有效，當(dāng) S2 切換到接地（GND）時(shí)，就把預(yù)置數(shù)（ABCD）賦給（QAQBQCQD），這里電路配置的（ABCD）都是接地（GND），因此相當(dāng)于 S2 開(kāi)關(guān)為清零功能。右上區(qū)域還有三個(gè)旁路電路，左側(cè)的插座與仿真沒(méi)有關(guān)系。1.1 新建仿真文件1、首先我們打開(kāi) Multsim 軟件，如下圖所示，默認(rèn)有一個(gè)名為 Design1 的空白文件已經(jīng)打開(kāi)在工作臺(tái)（WorkSpace）中。2、這個(gè)名為“Design1”的文件是沒(méi)有保存的，我們先將其保存起來(lái)，并將其重新命名。執(zhí)行菜單【 File】【Save

5、 as】即可彈出如下圖所示的“另存為”對(duì)話(huà)框，選擇合適的路徑，并將其命名為“MyGettingStarted”，最終點(diǎn)擊“保存”即可33、此時(shí)的主界面應(yīng)如下圖所示：可以看到之前為“Design1”的地方都已經(jīng)被我們剛剛?cè)〉拿Q(chēng)“MyGettingStarted”替換掉了41.2 放置元器件仿真文件新建完成后，下一步應(yīng)當(dāng)將電路相關(guān)的元器件從器件庫(kù)中調(diào)出來(lái)，這個(gè)案例涉及的器件有點(diǎn)多，請(qǐng)讀者急躁點(diǎn)。下表為本電路中全部元器件在庫(kù)中的位置，生疏 Multisim 軟件的讀者可以直接依據(jù)表中信息進(jìn)行查找并調(diào)出相應(yīng)的元器件。標(biāo)識(shí)符與元器件組系列（RefDes and Component）（Grop）（Fam

6、ily）LED1 LED_blueDiodesLEDVCCGND - DGNDSourcesPOWER_SOURCESGRROUNDU1-SEVEN_SEG_DECIMAL_IndicatorsHEX_DISPLAYCOM_A_BLUEU2 74LS190NTTL74LSU3 74LS47NR1- 200BasicRESISTORR2 8Line_IsolatedBasicRPACKR3 1kBasicRESISTORR4 50kBasicRESISTORS1,S2 - SPDTBasicSWITCHU4 - 741AnalogOPAMPV1 AC_VOLTAGESourcesSIGNAL_V

7、OLTAGE_SOURCESC1 1uFC2 10nFBasicCAP_ELECTROLITC3 100uFJ1 HDR1X4ConnectorsHEADERS_TEST假如是 Multisim 軟件新手，可以一步步往下閱讀：1、執(zhí)行菜單【Place】【Component】即可打開(kāi)“選擇元器件”（Select a Component）對(duì)話(huà)框。首先 如 下 圖 所 示 選 擇 “ Indicators ” 組 下 “ HEX_DISPLAY ” 系 列 中 的“SEVEN_SEG_DECIMAL_COM_A_BLUE”，再點(diǎn)擊 OK 按鈕即可。52、此時(shí)元器件在光標(biāo)上呈現(xiàn)為虛線等待用戶(hù)確定放置的

8、位置。在此過(guò)程中，假如元器件有必要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或鏡像等操作，可以使用通用的【Ctrl+R】、【Ctrl+X】、【Ctrl+Y】等快捷鍵3、將光標(biāo)移動(dòng)到工作臺(tái)的合適位置，再左鍵點(diǎn)擊即可放置此元器件，可以看到，此元器件的標(biāo)識(shí)符是 U1。4、我們連續(xù)放置“計(jì)數(shù)器電路”的其它元器件，如下圖所示：6789排阻默認(rèn)值為 1k 歐姆，我們雙擊排阻元器件，即可彈出如下所示的對(duì)話(huà)框，將 Value 值改為 180 即可105、放置元器件的挨次不同時(shí)，元器件標(biāo)記符可能有所不同，但這不會(huì)對(duì)仿真產(chǎn)生影響。完成后應(yīng)如下圖所示VCCVCC5.0V5.0VLED1R1200R2U2U3CAU1A B C D E F G H15

9、AQA37AOA1312112BQBBOB106211CQCCOC97610DQDDOD9OE4315CTENLTOF11514LOADRBIOG5134U/DRCOBI/RBO1214MAX/MINCLK74LS47N74LS190NGND1806、放置計(jì)數(shù)把握部分的元器件如下圖所示VCC115.0VS1Key = SpaceS2Key = SpaceGND7、放置“模擬運(yùn)算放大器”部分的元器件如下圖所示：12VCC5.0V751327414V1R30.2Vpk1kHz 1k0°13U46R450k50 %Key=A8、放置“旁路電容”部分的元器件如下圖所示：14VCCVCC5.0

10、V5.0VC1C2C31µF10nF100µFGND9、放置“插座”部分的元器件如下圖所示：15VCCJ15.0VHDR1X4GND1.3 連接電路全部的元器件都有用來(lái)連接其它元器件或儀器的引腳，與其它原理圖或 PCB 設(shè)計(jì)工具不同的是，連接操作不需要特殊的工具，只要你的光標(biāo)放在元器件的某個(gè)引腳上方，光標(biāo)就會(huì)變成十字準(zhǔn)線，再點(diǎn)擊-移動(dòng)-點(diǎn)擊操作即可完成引腳的連接操作了。1、將光標(biāo)移動(dòng)到電阻 R2 的下側(cè)引腳上，此時(shí)間標(biāo)將會(huì)變成上圖所示的十字準(zhǔn)線，點(diǎn)擊后（放開(kāi)）即有一根線粘在十字準(zhǔn)線上，再移到 U2 的第 13 腳上再點(diǎn)擊一下，此兩個(gè)引腳之間的連接即完成了，如下圖所示：R22

11、00U215AQA312BQB106CQC97DQD4 CTEN11 LOAD5 U/DRCO 1314 CLKMAX/MIN 1274LS190N162、同理，將其它部分連接好，連接好后的“數(shù)字計(jì)數(shù)器”部分如下圖所示：VCCVCC5.0V5.0VLED1CAU1R1A B C D E F G H200R2U2U315AQA37AOA1312112BQBBOB106211CQCCOC97610DQDDOD94OE315CTENLTOF11514LOADRBIOG5134U/DRCOBI/RBO1214MAX/MINCLK74LS47N74LS190NGND1803、最終連接好的電路如下圖所示：

12、VCCVCC5.0VJ15.0V7513HDR1X42GND7414V1R3.2Vpk1k1kHz0°VCC5.0VS1Key = SpaceS2Key = SpaceGNDVCCVCCU45.0V5.0VC1C2C361µF10nF100µFGNDR450k 50 %VCCVCCKey=A5.0V5.0VLED1CAU1R1A B C D E F G H200R2U2U315AQA37AOA1312112BQBBOB106211CQCCOC97610DQDDOD9OE4315CTENLTOF11514LOADRBIOG5134U/DRCOBI/RBO1214MA

13、X/MINCLK74LS47N74LS190NGND1801.4 仿真電路設(shè)計(jì)仿真可以提前發(fā)覺(jué)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，節(jié)省時(shí)間與成本。這里我們首先對(duì)上步中的電路進(jìn)行完善工作。171、設(shè)置單刀雙擲開(kāi)關(guān) S1、S2 切換的快捷鍵。這一步并不是必需的，在電路仿真進(jìn)行時(shí)，你可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊開(kāi)關(guān)進(jìn)行位置的切換，也可以提前設(shè)置好快捷鍵。雙擊 S1，在彈出的如下對(duì)話(huà)框中 Value 頁(yè)表項(xiàng)設(shè)置 Key for toggle 值，表示按下此按鍵時(shí)，此開(kāi)關(guān)將進(jìn)行切換2、同理，將 S2 設(shè)置切換按鍵為“L”，此時(shí)應(yīng)如下圖所示：3、添加示波器觀看信號(hào)。執(zhí)行【Simulate】【Instruments】【Oscilloscope

14、】即可添加示虛擬示波器，與放置其元器件一樣，再如下圖所示連接兩個(gè)通道的信號(hào)即可：184、一切都已經(jīng)預(yù)備就緒，執(zhí)行菜單【Simulate】【Run】即可開(kāi)啟電路的仿真了。雙擊上一步中添加的示波器，即可彈出如下圖所示的窗口我們將其做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如下圖所示：19其中，紅色是 AC 溝通信號(hào)源，峰峰值 200mV，頻率為 1KHz，藍(lán)色為直流輸出，但是很明顯，已經(jīng)消滅飽和失真與截止失真了。留意：下面我們對(duì)電路圖進(jìn)行了一些修改，并不是為了說(shuō)明 Samples 是錯(cuò)誤的，而是通過(guò)仿真結(jié)果找出后續(xù)其它應(yīng)用可能遇到的問(wèn)題，從而達(dá)到進(jìn)一步理解 Multisim 仿真的目的。波峰被削去了，是由于放大倍數(shù)過(guò)大，導(dǎo)致

15、輸出飽和。我們將可調(diào)電阻 R4 調(diào)小，再觀看一下輸出，可以看到波峰已經(jīng)正常了20波谷被削去了，是由于沒(méi)有運(yùn)放直流偏置，有兩種方法可以解決：第一種，將 V1 溝通信號(hào)源的電壓偏置設(shè)置為 2.5V，同時(shí)將 100uF 電容與 R3 串聯(lián)；21其次，我們可以用三個(gè)分壓電阻與一個(gè) 10uF 隔離電容設(shè)置運(yùn)放的直流中點(diǎn)偏置，同樣，我們也必需將 100uF 電容與 R3 串聯(lián)，如下所示：C510µFV1.2Vpk1kHz0°R5VCC22k5.0VR7751100k32741R6422kR31kC4100µFU46R450k15 %Key=A兩種方法的結(jié)果都是一樣的，如下圖所示：225、下面進(jìn)行 AC 掃描分析。也就是溝通小信號(hào)分