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 實驗電路生成方法,,,,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：,1．集成化、一體化的人性設(shè)計環(huán)境,2．界面友好、操作簡單,3．真實的仿真平臺,4．分析方法多而強,5. 可以跨平臺作業(yè),10.1.1 功能與特點,10.1 概述,,3,,10.1.2 運行環(huán)境要求,如果計算機系統(tǒng)配置較低，則Multisim10啟動較慢，但運行以后就正常了， 但如果內(nèi)存偏小，圖形仿真時要經(jīng)常清理Grapher View中Pages（緩存）， 否則計算機很容易Down機的。,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)容不是很準確，因此漢化后軟件菜單與實際內(nèi)容會有一定的差異，建議用原版軟件，同時安裝一個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,主元器件每一項菜單都是個類別，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 對軟件新建、調(diào) 用等軟件基本工 作項目的管理。,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)用樣例進行參考模擬。 這樣將會事半功倍。,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應(yīng)項后再選 定器件型號；,２．從軟件快捷項（工具欄中共有12項與 元器件有關(guān)項）中直接選取。,18,節(jié)點,從Place菜單項放置器件、節(jié)點、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,信號源,測量元件,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,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,27,⑾ 窗口設(shè)置菜單,,28,⑿ 幫助菜單,,29,10.3 實驗電路生成方法,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、信號源、接地端,Miltisim10有多種電源、信號源、受控信號源，接地有模擬地 、數(shù)字地 ，如果一個仿真電路中沒有一個參考的接地端（0節(jié)點），電路將無法進入模擬、仿真運行狀態(tài)。連接在接地端的網(wǎng)絡(luò)（Net Name）缺省值都是0（節(jié)點）。,31,10.3.3 元器件之間連接,Multisim10元器件引腳連接線是自動產(chǎn)生的，當(dāng)鼠標(biāo)箭頭在器件引腳(或某一節(jié)點)的上方附近時，會自動出現(xiàn)一個小十字節(jié)點標(biāo)記，按動鼠標(biāo)左鍵連接線就產(chǎn)生了，將引線拖至另外一個引腳處出現(xiàn)同樣一個小十字節(jié)點標(biāo)記時，再次按動鼠標(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引線產(chǎn)生折線，如下圖所示圓圈處為拖動點。,32,在空白處，快速點擊鼠標(biāo)左鍵兩次就是節(jié)點； 用快捷鍵Ctrl+J，然后點擊鼠標(biāo)左鍵一次，也 可放置一節(jié)點； 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， 獲取器件方法簡要說明,,36,10.3.5 電路規(guī)則檢查,如果程序運行出現(xiàn)故障，可以在Tools菜單項中運行Electrical Rules Check，得到錯誤標(biāo)記和提示。,,,37,10.3.6 選擇測試儀器儀表,要取得電路仿真結(jié)果，就需要選擇合適的測試儀器儀表，以獲取仿真的結(jié)果，從儀器儀表中得到的仿真的結(jié)果基本與實際測試結(jié)果一致。,如：TEK示波器、安捷倫儀器都是仿照實際設(shè)備設(shè)計的，如果想熟練掌握、運用這些儀器設(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對數(shù)字邏輯電路進行分析與設(shè)計，必須要掌握幾點：,對已知器件可以直接調(diào)用，再按照原理圖搭建電路后再進行分析和設(shè)計； 對不熟悉的器件應(yīng)該從幫助菜單或器件屬性修改界面的“Info”選項進入，查找器件的功能和使用方法，參照圖10-31，或查找其它相關(guān)資料。,39,,（2）選擇、設(shè)置合適的信號源,用信號源、振蕩電路均可產(chǎn)生連續(xù)的數(shù)字信號，也可用 開關(guān)、或?qū)π盘栐础⒄袷庪娐吩O(shè)置產(chǎn)生控制脈沖信號。頻率、 占空比等動態(tài)參數(shù)設(shè)置對于仿真結(jié)果起很大的作用。,40,正負脈沖信號源設(shè)置界面,41,,三種綜合信號發(fā)生器,42,,(3)獲取仿真結(jié)果形式：,直流工作點,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)字脈沖專用測試儀－頻率計， 包含脈沖的許多參數(shù)指標(biāo)。,44,TEK四通道示波器。與實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)模混用 示波器。有16個邏輯通道，2個模 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,前面章節(jié)我們學(xué)過邏輯函數(shù)的化簡，公式法和卡 諾圖法。公式法可以對任意變量函數(shù)化簡，但是化簡 難度較大，卡諾圖則對 4 變量以下邏輯函數(shù)的化簡比 較方便，但是 4 變量以上的邏輯函數(shù)的化簡則難度加 大了。在Multiism 10 中，邏輯函數(shù)的的化簡就顯得非 常的輕松，因為它有一個很實用的邏輯轉(zhuǎn)換儀。 邏輯轉(zhuǎn)換儀可以實現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡，以及函數(shù) 幾種表達式之間相互的轉(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)化簡過程－公式法,邏輯變量輸入端,,,A+C’+D’,化簡,在此“‘ ”表示邏輯非,48,,邏輯函數(shù)化簡過程－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)表達式,50,（3）真值表→函數(shù)表達式,,,,51,,,（4）組合邏輯電路的分析與設(shè)計,已知函數(shù)表達式，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,在組合邏輯測試電路中，為了簡化邏輯圖，在圖中設(shè) 立了BUS1、BUS2兩個總線，將相關(guān)的測試點接入總 線，這樣邏輯圖中就減少了邏輯連線?？偩€上可以掛 接任意連接點。,仿真電路中每一根導(dǎo)線都有一個網(wǎng)絡(luò)（Net Name） 標(biāo)號，只要網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)號相同，導(dǎo)線就連接在一起。,54,10.4.3 時序邏輯電路的仿真,對時序電路的仿真，首先必須熟悉器件的功能及其 特點，功能表的使用方法見圖 10-31 說明。下面以 實例說明：,【例10-1】用兩種方式分別設(shè)計一個可以用BCD 顯示器直接顯示的24進制計數(shù)器。,以74××290和74××161為例實現(xiàn),74××290－二-五-十進制計數(shù)器， 74××161－四位二進制計數(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要說明，如果說英文說明可能 理解有一點困難，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)計數(shù)到(24)D或(00100100)B 時產(chǎn)生置“0”（異步復(fù)位）信號的地方。,脈沖輸入,0~23就是 24進制,用74LS290構(gòu)成24進制計數(shù)器,57,,,74LS161是4位二進制 計數(shù)器，計數(shù)范圍為 0~15，我們設(shè)計目標(biāo) 是BCD碼顯示的24進 制計數(shù)器，個位顯示 0~9，十位顯示0~2。,58,,【例10-2】 分析圖10-58時序邏輯電路邏輯功能,59,,10個CP,,分析過程：先畫出邏輯圖，然后仿真，再讀取數(shù)據(jù)。,十進制計數(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 仿真啟動與停止,啟 暫 停 動 停 止,啟/ 停 暫停,MCU運行、編輯操作,,快捷鍵： F5－運行/停止,帶MCU控制功能仿真開關(guān),Multisim 10 運行/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. 直流工作點分析界面,設(shè)置完成后按仿真（Simulate),,電路的靜態(tài)工作點DC分析，對于模擬電路分析十分重要，不僅電路運行需要設(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,直流工作點設(shè)置、分析過程,64,2. 交流分析,分析電路在小信號作用下的頻率響應(yīng)。,3. 瞬態(tài)分析,分析電路在時域范圍內(nèi)某一期間的響應(yīng)。,4. 傅立葉分析,分析節(jié)點上信號的各次諧波含量（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,交流分析運行、設(shè)置界面,66,6. 噪聲系數(shù)分析,通過一個噪聲系數(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,分析某個節(jié)點輸出信號線性、非線性失真 。,8. 直流掃描分析,分析電路的靜態(tài)工作點參數(shù)隨電源變化的情況。,分析電路中節(jié)點電壓、電流對電路中元器件參數(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)變化時對電路的影響。,分析當(dāng)環(huán)境溫度變化時對電路的影響。,11. 溫度掃描分析,分析電路的等效傳輸函數(shù)在小信號時的零極點。,12. 零極點分析,分析電路中兩個節(jié)點之間的傳遞函數(shù)或阻抗。,13. 傳遞函數(shù)分析,68,統(tǒng)計分析方法：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)計分析方法：分析參數(shù)在選定的誤差范圍內(nèi)變化時對電路產(chǎn)生的影響。,15. 蒙特卡羅分析,仿真電路生成PCB印制板時，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,信號源輸入信號，示波器檢測功率輸出結(jié)果，參數(shù)掃 描分析為輔助調(diào)節(jié)工具，對幾個關(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 須做一個標(biāo)準化處理。比如實際電阻值是有規(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，同時也是對我們今后的學(xué)習(xí)和工作提供了一 個良好的輔助平臺。 Multisim 10中特有的幫助菜單（Info），特別對于數(shù)字電路的學(xué)習(xí)有很大的幫助，因為數(shù)字器 件雖然品種類繁多，但是功能是有規(guī)則可循的。 對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,