Multisim电工电子仿真应用.docx
《Multisim电工电子仿真应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Multisim电工电子仿真应用.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
Multisim电工电子仿真应用
第一章电子仿真软件Mｕlｔisim1０简介
1电子仿真软件Multｉsim1０基本界面
教育版电子仿真软件Multisiｍ１0的启动画面如图1所示，安装好电子仿真软件Ｍultｉsim10后,首次进入基本界面，如图２所示。
图Ｍｕltiｓiｍ10启动界面
图Ｍｕltisim１0基本界面
基本界面最上方是主菜单栏,共12项，它们的中文译意如图3所示：
图 主菜单栏
主菜单栏下方是系统工具栏，共16项,如图4所示。
图４系统工具栏
主菜单栏下方右侧是设计工具栏,共１１项,都是一些快捷按钮，均包含在主菜单的下拉菜单中;往右是使用中的元件列表框和帮助按钮,如图５所示。
图5 设计工具栏
工具栏下方左侧是元件工具条,以元件库按钮形式集中了常用的大量仿真元器件。
其元件库按钮含义如图6所示。
图6 元件库按钮说明
工具栏下方右侧是仿真开关的运行/暂停／停止等按钮,主要用于单片机仿真,如图7所示。
图７仿真开关
基本界面左侧是默认打开的设计管理窗口:
中间带网格点的白色图纸，用来组建仿真电路的“workspace”，也称为电子平台，共２1个按钮，其中文意思为图８所示。
图8虚拟仪器、仪表工具条
2电子仿真软件Ｍuｌtisim 10基本界面调整和设置
在基本界面上，关闭“设计工具窗口”、“仿真开关工具条”；用鼠标直接拉动“虚拟仪器、仪表工具条”到原“开关工具条”位置,经以上调整后，使基本界面上的电子平台图纸更宽阔，有利于在电子平台上组建仿真电路,调整后的基本界面部分如图9所示。
图9 调整后的基本界面上部分
在调出元件组建仿真电路之前,需要对电子仿真软件Multｉsim１0的基本界面进行设置，设置完成后可以将设置内容保存起来,以后再次打开软件可以不必再做设置。
该功能是通过主菜单“Ｏptiｏns”的下拉菜单进行。
（１）单击主菜单“Opｔions”,将出现其下拉菜单,如图10所示。
选中第一项“GlobａlPreferｅnｃes”,打开设置对话框，如图11所示。
图1０主菜单“Oｐｔｉｏｎs”的下拉菜单
图11“ＧloｂａlPrefeｒｅｎces”对话框
在Ｐarts选项页的“PｌacｅＣｏmpｏnenｔmodｅ”栏,“Ｃoｎｔinｕousplaｃemｅnt”项设置关于放置元件的方式，即可以设置连续放置所选元件；“Ｓｙmbｏlsｔａnｄａｒd”项设置“DＩN”项，即选取元件符号为欧洲标准模式,单击对话框下方的“Ａpplｙ”按钮，在单击“OK”按钮退出。
（2）在“Ｏpｔｉons”下拉菜单中选择第二项,将出现“ShｅetPropｅrtｉes”对话框，如图１２所示。
将单选“Show All”改为单选“ＨideＡｌl”即在仿真电路图中暂时隐藏全部节电编号。
图12“Sheet Proｐeｒties”菜单内容
ﻩ软件默认是显示网格点,它对于元件之间的连线非常有用,为了看得更清楚不需要网格点时,单击主菜单的“View”,在其下拉菜单中将“ShｏwGｒid”项前的选项勾去即可。
如图13所示。
图13“网格点”显示和去除操作
3调出元件和连接元件操作
下面以电阻为例,介绍如何从软件元件库中调出元件。
１单击基本界面元件工具条中的“ＰｌaceＢasiｃ”按钮,如图14所示。
图1４ 放置基本元件快捷键按钮
在弹出的“ＳｅlectａComponenｔ”对话框中的左侧“Ｆamiｌy”栏中选中“RESISＴOR（电阻）”,然后拉动对话框中间“Coｍponeｎt”栏下右侧滚动条，可选择所需要的电阻，这里选取以1０0欧电阻为例,接着在右下脚选择元件的封装形式,然后单击“OK”按钮退出,如图1５所示。
2退出后，鼠标箭头将带出一个电阻,在电子平台上单击一下鼠标左键,即可将电阻放置在电子平台上,移开鼠标箭头,可以连续放置多个选中的电阻。
不需要放置时,单击鼠标右键，即可退出放置电阻操作。
如图16所示。
图 15“ＳeｌectａCoｍｐｏneｎt”对话框图16放置电阻示意图
3用鼠标右击电阻后将弹出对话框如图17所示，可以选择某项对电阻进行相应的操作。
用鼠标左键单击电阻呈“激活”状,如图1８所示。
图１７用鼠标右击电阻后弹出的对话框 图18用鼠标左键单击电阻呈“激活”状
4图19、2０分别是对元件实施水平转向和垂直转向操作前后的对比图。
图1９对元件实施“水平转向”操作前后 图２0对元件实施“垂直转向”操作前后
5图21是对元件实施“垂直翻转”操作的图,图22和图2３是对元件实施复制操作的图。
图21 对元件实施“垂直翻转”操作
图2２ 选择“Ｐastｅ”项 图2３复制元件
ﻬ第二章Multisim10在模拟电路中
的虚拟仿真
1晶体管输出特性虚拟仿真
1.1实验原理
1晶体管输出特性曲线
晶体管输出特性曲线描述的是:
当晶体管基极电流ＩＢ为一常量时,集电极电流iｃ与管压降uCE之间的函数关系。
如图1所示。
图１晶体管输出特性曲线族
从输出特性曲线可以看出，晶体管有3个工作区域:
（1）截止区：
其特征是发射结电压小于开启电压且集电极反相偏置。
（2）放大区：
其特征是发射结正相偏置且集电极反相偏置。
（３）饱和区：
其特征是发射结与集电极均处于正向偏置。
2虚拟伏安特性分析仪使用方法
（1）单击电子仿真软件的虚拟仪器工具条中的“IV-Aｎalysis”按钮，如图２所示,鼠标箭头将带出虚拟伏安特性分析仪的图标“XIVI”，如图３所示,在电子平台上单击鼠标,即可将其放在电子平台上。
图2“ＩＶ－Anａｌｙsis”按钮
图3 调出虚拟伏安特性分析仪“XIＶI”
（2）双击虚拟伏安特性分析仪图标，将打开它的放大面板，如图4所示。
图４ 虚拟伏安特性分析放大面板
（３）单击放大面板上”Ｃoｍponeｎt”的下拉箭头,选择“ＢＪTＮPＮ”,如图５所示，在放大面板右下脚出现三极管引脚与仪器的连接示意图。
图5选取“ＢＪT ＮPN”晶体管三极管
（4）单击放大面板右下方的“SimulatePaｒａｍ”按钮，如图6所示，将弹出“Simｕlaｔe Parameｔｅrs”对话框,可对所测晶体管参数进行设置。
图6晶体管参数设置
1.２计算机仿真实验内容和步骤
1点测法绘制晶体管的输出特性曲线
（1）在电子仿真软件基本界面的电子平台上建立如图7所示的仿真电路。
图7绘制晶体管输出特性曲线的仿真电路
（一）
（2）开启仿真开关,将IＣＱ数据填到表１中
0
2
4
6
８
２0uＡ
-0．０2mA
４.0８5mA
4.10６ｍ A
4.25４ｍA
４.３46mA
4１uＡ
－0.04mA
8.394ｍA
8.５９7mA
8.703ｍA
8.83５ｍA
6１ｕＡ
-０.055mA
0.011
0.0１2
0.012
0．012
８2uA
-0.０82
０.01７
０.017
0．018
0.01８
105uA
-0.0９5
0．０20
0.020
0.02０
0.02０
图1填写IＣQ数据
２用虚拟伏安特性分析仪观察晶体管的输出特性的曲线
（1）在电子仿真软件基本界面的电子平台上调出虚拟伏安特性分析仪,并双击图标“XIVI”，在“Coｍponents”栏选取“ＢＪT－NＰN”,然后关闭放大面板；再调出一个三极管“2Ｎ２222”,并将它与虚拟伏安特性分析仪连接,如图8所示。
（2）双击虚拟伏安特性分析仪图标“XIVI”,打开它的放大面板,单击放大面板右下方的“SimulａｔePaｒaｍ”按钮，将弹出“Siｍulate Ｐaｒａmｅteｒｓ”对话框,按图9所示设置，并单击“ＯK”退出。
图8“三极管”与仪器连接 图 9“SimuｌateＰarａmetｅｒs”对话框
（3）开启仿真开关，虚拟伏安特性分析仪放大面板的屏幕上显示如图10所示的三极管输出特性曲线。
图10三极管的输出特性曲线
2集成运算放大器虚拟仿真
1.1实验原理
在分析集成运放的各种应用电路中,常常将集成运放看做是一个理想的运算放大器。
理想运放有如下性质：
✓开环差模电压增益为无穷大;
✓差模输入电阻为无穷大；
✓输出电阻为0;
✓共模抑制比为无穷大;
✓输入失调电压、失调电流以及它们的温漂为0;
1理想运放工作在线性区时有两个重要特点
（1）理想运放的差模输入电压等于0;
（2）理想运放的输入电流等于0；
2理想运放工作在非线性区时有两个重要特点
（1）理想运放的输出电压UO的值只有两种可能:
或等于运放的正向最大输出电压或等于其反相最大输出电压;
（2）理想运放的输入电流等于0。
1.２计算机仿真实验内容和步骤
1反相比例放大器
（1）用鼠标左键单击电子仿真软件Mｕlｔiｓim1０基本界面元件工具条中的“PlａcｅAnalog”按钮,如图11所示，在弹出的对话框“Ｆaｍily”栏下选取“OＰAMP”,再在“Compoｎent”栏下选择“7４1”运放,将它掉如电路窗口，如图12所示。
图11单击“ＰlacｅAnalog”按钮
图１2调出运放电路
（2）在电子仿真软件Multisim1０基本界面的电子平台上,建立如图1３所示的反相比例放大仿真电路。
图 12反相比例放大仿真电路
（一）
（3）开启仿真开关,先按住键盘上的Shｉft键，再连续按Ａ键,使电位器ＲP的百分比为5%，如图13所示,记下电压表U2和U３的值，填入表2中，将电位器的值按表2中的百分比调整,依次记下电压表的值,并与理论估算值进行比较。
图13 反相比例放大仿真电路
（二）
输入电压
电位器百分比
5%
２５％
40%
６5%
80%
95%
Uｉ
-０.296
-0．164
-0.０６6
０.０9９
０.198
0.29７
输出电压
理论估算值
实验测量值
２．９7１
1.65４
0.87３
0.873
0.8７4
0.875
表2反相比例放大器输出电压
2反相求和放大电路
（1）在电子仿真软件Muｌtisｉm10基本界面的电子平台上，建立如图14所示的反相求和放大仿真电路。
图14反相求和放大仿真电路
（2）开启仿真开关，连续按Ａ键和B键，使两个电位器的百分比如表3所示，将３个电压表的数据填入表３中,并根据表中数据计算电压放大倍数。
表3 反相求和放大电路输出电压
3过零比较电路
（1）用鼠标左键单击电子仿真软件Mｕltiｓｉｍ１0基本界面元件工具条的“PlaceDiode”按钮,如图15所示,在弹出的对话框中，在“Ｆａmily”下选取“ＺＥNER”,再在“Comｐonent”栏下选取“1Z6.2”稳压管,共调出两只稳压管到电路窗口中,如图16所示。
图 １5元件工具条中的“PlａcｅＤiode”按钮
图1６选取“IZ６.2”稳压管
（2）其它元件调出与反相比例电路相同;再从电子仿真软件Multｉｓiｍ１0基本界面调出虚拟函数信号发生器和虚拟示波器，经重新整理组成过零比较仿真电路，如图17所示。
图17过零比较仿真电路
（3）将虚拟函数信号发生器设置成幅值为1VＰ,频率为500HZ的正弦波,开启仿真开关,双击虚拟示波器图标,在放大面板的屏幕上将观察到过零比较仿真电路波形，如图18所示。
图1８过零比较电路波形
ﻬ第三章Ｍｕlｔiｓiｍ 1０在数字电路中
的虚拟仿真
1与非门及其它门电路虚拟仿真
１．1实验原理
1集成逻辑门
ﻩ集成逻辑门有许多种,如：
与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、OC门、TS门等。
其中与非门用途最广，用与非门可以组成其他许多逻辑门。
2集成电路与非门简介
与非门是最基础和常用的一种逻辑门电路，74ＬS０0是“TTL系列”中的与非门,CD4011是“CMOS系列”中的与非门。
7４ＬS00与非门逻辑框图、符号及引脚排列如图1所示。
CＤ401１与非门引脚排列如图2所示。
图174LS00与非门逻辑框图、符号及引脚排列
图２ＣD４０11与非门引脚排列
1.2计算机仿真实验内容和步骤
１测与非门的逻辑功能
（1）单击电子仿真软件Mｕｌtiｓim１0基本界面工具条的“PlａceTTL”按钮,如图３所示；将弹出“SelecｔaCｏmponenｔ”对话框,如图４所示，在“Faｍily”栏中选取“7４ＬＳ”再在“Ｃompoｎent”栏中选取“74ＬS0０D”，然后单击对话框右上角的“OＫ”按钮,如图４、图5所示
图3 单击“Place ＴTL”按钮
图 4“Ｓelｅｃta Cｏmponｅnt”对话框
图５调出与非门操作
（2）再用类似方法调出与非门、ＶCC电源和地线、单刀双掷开关,得到与非门仿真电路如图8所示。
图６调出“ＶＣC”电源和地线
图７调出单刀双掷开关
图8与非门仿真电路
（3）双击虚拟万用表图标“ＸMM1”，将出现它的放大面板,按下放大面板上的“电压”和“直流”两个按钮,可用它来测量直流电压，如图９所示。
图9打开和设置虚拟万用表放大面板
（4）双击仿真开关，按表1所示，分别按键盘上的“A”和“B”键,使与非门的两个输入端为表中４中情况,从虚拟万用表的放大面板上读出各种情况的直流电位，将它们填入表内,并将电位转换成逻辑状态填入表内。
输入端
输出端
A
Ｂ
电位
逻辑状态
0
0
0
0
0
１
5
1
1
0
5
1
１
1
５
1
表1与非门电路输出逻辑状态
２计数、译码和显示电路虚拟仿真
２.1实验原理
1计数
计数是一种最简单、基本的逻辑运算，按计数器计数数字的增减分类,可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。
用JＫ触发器组成的十进制异步加法计数器如图1０所示。
图10十进制异步加法计数器
ﻩCD4017是一片十进制计数器，其功能如表２所示,图1１是其引脚排列图。
表2CD4017功能图
图11管脚排列图
CD４510是一种可预计的十进制加减可逆计数器，其引脚排列如图12所示,逻辑功能如表３所示。
表3逻辑功能表
图12CＤ4５1０引脚排列图 图13 CD451１引脚排列图
2译码与显示
十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示0～9共1０个数字，ＣD451１是ＢCD~7段译码驱动集成电路，其引脚排列如图13所示。
LＴ为试灯输入,ＢI为消隐输入、ＬＥ为锁定允许输入,Ａ、B、C、Ｄ为BCＤ码输入、a～g为七段译码。
CD4５11的逻辑功能如表４所示。
图 14共阴数码管外形和内部结构
表4CＤ4511逻辑功能表
2.2计算机仿真实验内容和步骤
1计数10的电路
（１）单击电子仿真软件Mulｔiｓim1０基本界面元件工具条上的“PｌａceCMＯS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选择“CＭOS-10V”,再在“Componｅnt”栏中选取施密特与非门“4０９3ＢD－10Ｖ”和十进制计数器“４01７BD-1０V”各一只，如图15所示，将它们放在电子平台上。
图１5调出施密特与非门4093ＢD
（２）单击工具条上的“PlaceSource”按钮，从中调出ＣMOS电源“ＶDＤ”和地线，并双击“VDD”图标，在弹出的对话框中，将电压改为10V，再单击下方的“OK”按钮退出，从“PlacｅDiode”元件库中调出1０只红色发光二极管。
（3）按图16所示调齐其他元件并连成仿真电路。
图16计数10仿真电路
（4）先将J1置低电平，再开启仿真开关,然后再将J１置高电平,观察发光二极管发光情况，并解释观察到的现象。
2一位计数、译码和显示电路
（1）单击元件工具条中的“PlaceCMOＳ”按钮,在弹出的对话框中,在“Faｍiｌy”栏中选择“ＣMOS-5V”，再在“Cｏmｐoneｎt”栏中选取“4５1０BＤ-5V”和“４511BＤ－５V”各一只，如图17所示,将它们放置在电子平台上。
图17调出“4５１0BD_5V”和“4511BD＿5Ｖ”
（2）单击工具条中的“PlacｅInｄicaｔor”按钮，调出共阴数码管，如图18所示。
图18调出共阴数码管
（3）将其他元件调齐,并连成一位计数、译码和显示仿真电路,如图１9所示。
图19一位计数、译码和显示仿真电路
（４）开启仿真开关，将J1置低电平，J２置高电平，每次将J3从低电平改变成高电平,观察数码管变化情况，再将J2置低电平,重复上述实验，并解释电路工作原理。
升级会员 