Multisim-10的應(yīng)用數(shù)字電路仿真ppt課件

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—Multisim 10的應(yīng)用,10.1 概述,,,,10.2 基本操作方法,本章小結(jié),,10.3 實(shí)驗(yàn)電路生成方法,,,,10.4 數(shù)字電路仿真,10.5 仿真模式設(shè)置,10.6 模擬電路仿真,1,學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解EDA軟件的功能 了解構(gòu)建仿真電路的基本過程 了解虛擬設(shè)備與仿真,2,Multisim10具有以下主要特點(diǎn)：,1．集成化、一體化的人性設(shè)計(jì)環(huán)境,2．界面友好、操作簡(jiǎn)單,3．真實(shí)的仿真平臺(tái),4．分析方法多而強(qiáng),5. 可以跨平臺(tái)作業(yè),10.1.1 功能與特點(diǎn),10.1 概述,,3,,10.1.2 運(yùn)行環(huán)境要求,如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置較低，則Multisim10啟動(dòng)較慢，但運(yùn)行以后就正常了， 但如果內(nèi)存偏小，圖形仿真時(shí)要經(jīng)常清理Grapher View中Pages（緩存）， 否則計(jì)算機(jī)很容易Down機(jī)的。,4,10.1.3 漢化方法,Multisim10 目前沒有官方的漢化版本，有一些不是很專業(yè)的漢化軟件，由于漢化軟件并非專業(yè)，翻譯的內(nèi)容不是很準(zhǔn)確，因此漢化后軟件菜單與實(shí)際內(nèi)容會(huì)有一定的差異，建議用原版軟件，同時(shí)安裝一個(gè)可以在線翻譯的程序，借助于在線翻譯軟件，可以大致了解專業(yè)詞匯，還可以熟悉一下專業(yè)英語。,5,10.2 基本操作方法,,10.2.1 工作界面構(gòu)成,10.2.2 軟件菜單,6,10.2.1 工作界面,7,,10.2.2 軟件菜單,1. 主菜單： 包含軟件所有操作和功能,菜單項(xiàng)目及功能,8,,2. 主元器件菜單：(Components) 元器件放置菜單,主元器件每一項(xiàng)菜單都是個(gè)類別，其中有許多同類型器件可供選擇。,9,3. 儀器儀表菜單：(Instruments) 虛擬儀器匯總,,10-5 儀器儀表菜單介紹,10,4. 主菜單各欄目,⑴ 文件管理,文件管理主要是 對(duì)軟件新建、調(diào) 用等軟件基本工 作項(xiàng)目的管理。,11,與大多軟件一樣，程序內(nèi)部有許多仿真 樣例可供參考，建議首次使用者，首先 調(diào)用樣例進(jìn)行參考模擬。 這樣將會(huì)事半功倍。,打開示范文件,12,⑵ 文件編輯,,13,電路(元件) 屬性查看修改,14,鼠標(biāo)右鍵菜單,15,⑶ 電路查看,,16,查看圖形仿真結(jié)果：Grapher View,17,⑷ 元器件 (PLACE)放置菜單,元器件放置有幾種方法：,１．從器件放置菜單中選擇對(duì)應(yīng)項(xiàng)后再選 定器件型號(hào)；,２．從軟件快捷項(xiàng)（工具欄中共有12項(xiàng)與 元器件有關(guān)項(xiàng)）中直接選取。,18,節(jié)點(diǎn),從Place菜單項(xiàng)放置器件、節(jié)點(diǎn)、連接線…,,19,從Components等快捷菜單選取、放置器件,各類元器件匯總,MCU,繪圖工具,虛擬器件,電源器件,晶體管,信號(hào)源,測(cè)量元件,混合器件,基本器件,特定器件,二極管,20,⑸ MCU編輯菜單,MCU選取菜單,21,⑹ 電路仿真運(yùn)行菜單,后處理,,22,電路仿真菜單設(shè)置,23,⑺ 電路轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換到Ultiboard 10,轉(zhuǎn)換到Ultiboard 9,輸出至PCB,注釋到Ultiboard 10,注釋到Ultiboard 9及以前版本,從Ultiboard 寫回注釋,高亮Ultiboard 選項(xiàng),輸出電路網(wǎng)絡(luò)表,,,,,,,,,24,⑻ 工具箱,,,,,,,,,,,,,,,,25,⑼ 電路參數(shù)列表,網(wǎng)絡(luò)清單,26,⑽ 參數(shù)設(shè)置選項(xiàng),27,⑾ 窗口設(shè)置菜單,,28,⑿ 幫助菜單,,29,10.3 實(shí)驗(yàn)電路生成方法,10.3.1 選擇元器件：（Select a Component）,元器件搜索菜單,30,10.3.2 設(shè)置電源、信號(hào)源、接地端,Miltisim10有多種電源、信號(hào)源、受控信號(hào)源，接地有模擬地 、數(shù)字地 ，如果一個(gè)仿真電路中沒有一個(gè)參考的接地端（0節(jié)點(diǎn)），電路將無法進(jìn)入模擬、仿真運(yùn)行狀態(tài)。連接在接地端的網(wǎng)絡(luò)（Net Name）缺省值都是0（節(jié)點(diǎn)）。,31,10.3.3 元器件之間連接,Multisim10元器件引腳連接線是自動(dòng)產(chǎn)生的，當(dāng)鼠標(biāo)箭頭在器件引腳(或某一節(jié)點(diǎn))的上方附近時(shí)，會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)一個(gè)小十字節(jié)點(diǎn)標(biāo)記，按動(dòng)鼠標(biāo)左鍵連接線就產(chǎn)生了，將引線拖至另外一個(gè)引腳處出現(xiàn)同樣一個(gè)小十字節(jié)點(diǎn)標(biāo)記時(shí)，再次按動(dòng)鼠標(biāo)左鍵就可以連接上了。如果要得到折線，就必須在連接線直角處拖動(dòng)引線產(chǎn)生折線，如下圖所示圓圈處為拖動(dòng)點(diǎn)。,32,在空白處，快速點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵兩次就是節(jié)點(diǎn)； 用快捷鍵Ctrl+J，然后點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵一次，也 可放置一節(jié)點(diǎn)； 用Ctrl+T，可以在空白處添加文字； 用Ctrl+T，可以打開元器件放置菜單； 用Ctrl+R，可旋轉(zhuǎn)器件； 用Alt+X， 可依水平翻轉(zhuǎn)器件； 用Alt+Y， 可以垂直翻轉(zhuǎn)器件…,快捷鍵的使用,33,10.3.4修改器件屬性和參數(shù),34,器件參數(shù)顯示數(shù)值調(diào)整過程,元器件參數(shù)數(shù)值顯示位置的修改是為了圖面 個(gè)性化顯示的需要，也為了圖面清晰整潔。,35,提取器件邏輯符號(hào)， 獲取器件方法簡(jiǎn)要說明,,36,10.3.5 電路規(guī)則檢查,如果程序運(yùn)行出現(xiàn)故障，可以在Tools菜單項(xiàng)中運(yùn)行Electrical Rules Check，得到錯(cuò)誤標(biāo)記和提示。,,,37,10.3.6 選擇測(cè)試儀器儀表,要取得電路仿真結(jié)果，就需要選擇合適的測(cè)試儀器儀表，以獲取仿真的結(jié)果，從儀器儀表中得到的仿真的結(jié)果基本與實(shí)際測(cè)試結(jié)果一致。,如：TEK示波器、安捷倫儀器都是仿照實(shí)際設(shè)備設(shè)計(jì)的，如果想熟練掌握、運(yùn)用這些儀器設(shè)備，最好找一本相關(guān)設(shè)備的說明書，在運(yùn)用中才能得心應(yīng)手。,38,10.4 數(shù)字電路仿真,10.4.1數(shù)字電路仿真的基本要求,（1）要熟悉器件,使用Multisim10對(duì)數(shù)字邏輯電路進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，必須要掌握幾點(diǎn)：,對(duì)已知器件可以直接調(diào)用，再按照原理圖搭建電路后再進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)； 對(duì)不熟悉的器件應(yīng)該從幫助菜單或器件屬性修改界面的“Info”選項(xiàng)進(jìn)入，查找器件的功能和使用方法，參照?qǐng)D10-31，或查找其它相關(guān)資料。,39,,（2）選擇、設(shè)置合適的信號(hào)源,用信號(hào)源、振蕩電路均可產(chǎn)生連續(xù)的數(shù)字信號(hào)，也可用 開關(guān)、或?qū)π盘?hào)源、振蕩電路設(shè)置產(chǎn)生控制脈沖信號(hào)。頻率、 占空比等動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)置對(duì)于仿真結(jié)果起很大的作用。,40,正負(fù)脈沖信號(hào)源設(shè)置界面,41,,三種綜合信號(hào)發(fā)生器,42,,(3)獲取仿真結(jié)果形式：,直流工作點(diǎn),電路參數(shù)值,圖形有數(shù)碼和波形兩種,諧波分析,數(shù)據(jù)以文字方式為主,數(shù)據(jù)、圖形,43,數(shù)字脈沖專用測(cè)試儀－頻率計(jì)， 包含脈沖的許多參數(shù)指標(biāo)。,44,TEK四通道示波器。與實(shí)際示波器使用方法相似，可以參閱TEK同類型任意一款數(shù)字示波器的使用說明書，就可以大致了解TEK示波器使用方法了。,Agilent示波器。使用方法與TEK 示波器大同小異，唯一的區(qū)別是： Agilent示波器是MSO－數(shù)?；煊?示波器。有16個(gè)邏輯通道，2個(gè)模 擬通道。,TEK示波器,Agilent示波器,45,10.4.2 組合邏輯電路的仿真,（1）邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn),前面章節(jié)我們學(xué)過邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)，公式法和卡 諾圖法。公式法可以對(duì)任意變量函數(shù)化簡(jiǎn)，但是化簡(jiǎn) 難度較大，卡諾圖則對(duì) 4 變量以下邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)比 較方便，但是 4 變量以上的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)則難度加 大了。在Multiism 10 中，邏輯函數(shù)的的化簡(jiǎn)就顯得非 常的輕松，因?yàn)樗幸粋€(gè)很實(shí)用的邏輯轉(zhuǎn)換儀。 邏輯轉(zhuǎn)換儀可以實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)，以及函數(shù) 幾種表達(dá)式之間相互的轉(zhuǎn)換。,下面介紹邏輯轉(zhuǎn)換儀的使用：,46,邏輯轉(zhuǎn)換儀,圖10-45 邏輯轉(zhuǎn)換儀界面,輸入變量,47,,,邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)過程－公式法,邏輯變量輸入端,,,A+C’+D’,化簡(jiǎn),在此“‘ ”表示邏輯非,48,,邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)過程－邏輯圖→函數(shù)式,①分別將邏輯圖中 輸入 輸出 接在邏輯轉(zhuǎn)換儀上；,,,,49,,集成組合邏輯器件也可以用 邏輯轉(zhuǎn)換儀得到函數(shù)表達(dá)式,50,（3）真值表→函數(shù)表達(dá)式,,,,51,,,（4）組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì),已知函數(shù)表達(dá)式，邏輯轉(zhuǎn)換儀可以直接給出邏輯圖,52,,組合邏輯電路邏輯測(cè)試－“總線”應(yīng)用,,,,,,53,BUS1 74LS138輸入波形 BUS1 74LS148輸出波形 BUS2 74LS148輸出波形,在組合邏輯測(cè)試電路中，為了簡(jiǎn)化邏輯圖，在圖中設(shè) 立了BUS1、BUS2兩個(gè)總線，將相關(guān)的測(cè)試點(diǎn)接入總 線，這樣邏輯圖中就減少了邏輯連線。總線上可以掛 接任意連接點(diǎn)。,仿真電路中每一根導(dǎo)線都有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（Net Name） 標(biāo)號(hào)，只要網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)號(hào)相同，導(dǎo)線就連接在一起。,54,10.4.3 時(shí)序邏輯電路的仿真,對(duì)時(shí)序電路的仿真，首先必須熟悉器件的功能及其 特點(diǎn)，功能表的使用方法見圖 10-31 說明。下面以 實(shí)例說明：,【例10-1】用兩種方式分別設(shè)計(jì)一個(gè)可以用BCD 顯示器直接顯示的24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,以74××290和74××161為例實(shí)現(xiàn),74××290－二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 74××161－四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。,55,如果不熟悉器件，可以在器件屬性信息欄（Info）上 搜尋器件的功能表及簡(jiǎn)要說明，如果說英文說明可能 理解有一點(diǎn)困難，但是功能表應(yīng)不難理解。,功能說明,功能表,56,,圖中虛線框表示的是當(dāng)計(jì)數(shù)到(24)D或(00100100)B 時(shí)產(chǎn)生置“0”（異步復(fù)位）信號(hào)的地方。,脈沖輸入,0~23就是 24進(jìn)制,用74LS290構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器,57,,,74LS161是4位二進(jìn)制 計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為 0~15，我們?cè)O(shè)計(jì)目標(biāo) 是BCD碼顯示的24進(jìn) 制計(jì)數(shù)器，個(gè)位顯示 0~9，十位顯示0~2。,58,,【例10-2】 分析圖10-58時(shí)序邏輯電路邏輯功能,59,,10個(gè)CP,,分析過程：先畫出邏輯圖，然后仿真，再讀取數(shù)據(jù)。,十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,圖10-59 狀態(tài)變量輸出波形,60,10.5 仿真模式設(shè)置,10.5.1 仿真啟動(dòng)與停止,啟 暫 停 動(dòng) 停 止,啟/ 停 暫停,MCU運(yùn)行、編輯操作,,快捷鍵： F5－運(yùn)行/停止,帶MCU控制功能仿真開關(guān),Multisim 10 運(yùn)行/停止 可以用菜單，也可以用快捷鍵。,普通開關(guān),61,10.5.2 仿真模式 與仿真參數(shù)設(shè)置,所有仿真模式：,,62,1. 直流工作點(diǎn)分析界面,設(shè)置完成后按仿真（Simulate),,電路的靜態(tài)工作點(diǎn)DC分析，對(duì)于模擬電路分析十分重要，不僅電路運(yùn)行需要設(shè)置，而且可以通過DC分析求出電路的靜態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)。,靜態(tài)參數(shù)指： 輸入為零 電容開路、 電感短路。,63,內(nèi)部參數(shù)設(shè)置,內(nèi)部參數(shù)設(shè)置界面,內(nèi)部參數(shù)設(shè)置匯總,分析結(jié)果,直流工作點(diǎn)設(shè)置、分析過程,64,2. 交流分析,分析電路在小信號(hào)作用下的頻率響應(yīng)。,3. 瞬態(tài)分析,分析電路在時(shí)域范圍內(nèi)某一期間的響應(yīng)。,4. 傅立葉分析,分析節(jié)點(diǎn)上信號(hào)的各次諧波含量（能量分布）。,5. 噪聲分析,分析電路中的器件或電路本身的噪聲大小。,65,,圖10-67,交流分析運(yùn)行、設(shè)置界面,66,6. 噪聲系數(shù)分析,通過一個(gè)噪聲系數(shù)來描述電路中的器件或電路 本身的噪聲大小。,7. 失真分析,分析某個(gè)節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)線性、非線性失真 。,8. 直流掃描分析,分析電路的靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)隨電源變化的情況。,分析電路中節(jié)點(diǎn)電壓、電流對(duì)電路中元器件參數(shù) 的敏感程度。,9. 靈敏度分析,67,10. 參數(shù)掃描分析,掃描電路中元器件參數(shù)變化時(shí)對(duì)電路的影響。,分析當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)對(duì)電路的影響。,11. 溫度掃描分析,分析電路的等效傳輸函數(shù)在小信號(hào)時(shí)的零極點(diǎn)。,12. 零極點(diǎn)分析,分析電路中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的傳遞函數(shù)或阻抗。,13. 傳遞函數(shù)分析,68,統(tǒng)計(jì)分析方法：分析電路最壞可能性，是電路 可靠性分析的助手。,14. 最壞情況分析,統(tǒng)計(jì)分析方法：分析參數(shù)在選定的誤差范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)電路產(chǎn)生的影響。,15. 蒙特卡羅分析,仿真電路生成PCB印制板時(shí)，布線寬度是否合理。,16. 布線寬度分析,將上述的分析方法組合在一起。,17. 批處理分析,69,,18. 用戶自定義分析,用戶擴(kuò)展仿真分析功能。,10.6 模擬電路仿真,【例10-3】文氏振蕩電路的仿真,文氏振蕩電路，一般參數(shù)選好、電路連接正確了以后，都可以起振，如果 不能振蕩，調(diào)節(jié)反饋電阻Key=A。,,70,【例10-4】功率放大電路的分析、設(shè)計(jì),信號(hào)源輸入信號(hào)，示波器檢測(cè)功率輸出結(jié)果，參數(shù)掃 描分析為輔助調(diào)節(jié)工具，對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)依次調(diào)節(jié)， 最終得到比較滿意的輸出波形。但是得到的參數(shù)還必 須做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化處理。比如實(shí)際電阻值是有規(guī)格的。,原始輸出波形：有失真,71,本章小結(jié) 本章介紹了Multisim 10 電路虛擬仿真軟件的 框架以及基本使用方法，通過這種軟件的學(xué)習(xí)和 使用，我們不僅可以在本書《數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用 基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)的過程中得到很好的幫助和較大的收獲，同時(shí)也是對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)和工作提供了一 個(gè)良好的輔助平臺(tái)。 Multisim 10中特有的幫助菜單（Info），特別對(duì)于數(shù)字電路的學(xué)習(xí)有很大的幫助，因?yàn)閿?shù)字器 件雖然品種類繁多，但是功能是有規(guī)則可循的。 對(duì)于熟悉和不熟悉的器件，幫助菜單都可以為我 們提供基本功能表和使用方法；無論是組合邏輯 器件還是時(shí)序邏輯器件、TTL還是CMOS，菜單 中的功能表都可以為我們提供相關(guān)的有用信息。,72,