基于Multisim10矩形波发生电路的仿真分析

基于Multisim10矩形波发生电路的仿真分析

作者：蒋先平

来源：《中国科技纵横》2012年第04期

摘要：介绍了一种EDA仿真软件Multisim10的主要功能及特点,并用该软件对矩形波发生电路进行了仿真分析.仿真得到了与现有教材对该电路分析一致的结果。在课堂上使模拟电子技术教学更形象、灵活、更贴近工程实际,调动了学生的学习积极性,活跃了课堂气氛,从而加深了学生对理论知识的理解。

关键词：矩形波信号发生器 M ultisim10 仿真分析 1、引言

《模拟电子技术》是一门实践性很强的专业基础课，长期以来《模拟电子技术》理论课堂教学，是以黑板加粉笔的传统教学方法，教师授课时只能对电路原理和运行结果进行讲解和描述，由于很多学生在此之前没有接触过电子元器件和电子电路，这样会使学生较难理解电路的原理和实际功能，不能达到最佳的教学效果，同时也影响学生的学习兴趣。如果教师使用多媒体教学将计算机仿真软件Multisim10运用到电路或元件的分析中，在分析电路原理的同时使用仿真软件模拟电路的运行过程和输出波形[1]，通过实时改变电路元件的参数输出一系列仿真波形，可以使学生直观地看到各元件的作用，促进学生对电路原理的理解和元器件在电路中的作用的充分认识，使学生更容易掌握所学的内容，从而提高课堂教学质量。同时对学生毕业后从事的电子工程设计工作，都具有一定的辅助价值。 2、Multisim10的主要功能和特点

Multisim仿真软件是加拿大IIT(Interactive ImageTechnologies)公司推出的专门用于电路仿真和设计的电子设计自动化软件，在20世纪90年代初推出的EDA工具软件，是众多EDA工具软件的佼佼者，是基于PC平台的电子设计软件，其内核是SP ICE数/模混合仿真系统。Multisim10主要特点如下：

(1)界面直观，易学易用。整个操作界面就像一个电子实验工作台， 绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器都以图标方式出现，可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都如同在使用真实仪器一样。

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(2)丰富齐全和可扩充的元器件库。包括基本元件、半导体器件 运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种部件，另外用户可以通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型，还可以通过IIT公司网站或其代理商获得元件模型的扩充和更新服务。 (3)丰富的测试仪器。具备数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪，而且所有的仪器均可多台同时调用。

(4)完备的分析手段。提供直流工作点分析、交流动态分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点一零点分析、传递函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析，直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等，另外还可人为地设置短路、开路、漏电等故障分析。

(5)强大的仿真能力。既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频(RF)电路的仿真功能。仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印[2]。

(6)可自动排出印制电路版。调试所得结果，电路可以和 Tango、Protel和Orcad等印制电路设计软件共享，生成印制电路，自动排出印制电路版，是一种非常好的实训工具。 可以发现Multisim软件的突出优点是将电路图输入、SPICE 仿真器、元器件库、仪表库集成并融合在一起，相当于一个设备先进、功能完备的大型电子实验室。 同时，实验的过程可以搬上多媒体屏幕，与《模拟电子技术》课件融为一体。 3、矩形波发生电路的工作原理

矩形波发生电路的结构如图3-1所示，下行的迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的反相输入端。RC电路起反馈和延迟作用，获得一定的频率；下行迟滞比较器起开关作用，实现高低电平的转换。 图3-1 矩形波发生电路 上下门限电压分别为：

电路的工作原理：当时，。此时，输出给电容器C充电! 时，。此时，电容器C通过输出端放电！

当uo重新回到以后，电路又进入另一个周期性的变化。

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电容器上的电压和输出电压的波形如图3-2所示， 图3-2

从图3－2可以计算出矩形波的周期和频率。 uc上升阶段表示式: ｕc下降阶段表示式：

4、矩形波发生电路的Multisim10仿真分析 4.1 基本的矩形波仿真

打开Multisim10仿真软件，在其界面上建立如图4-1所示矩形波发生电路。 图4-1 矩形波发生器仿真电路

打开仿真开关，调节示波器的时间轴，使其比例为100μS/Div，则可得到如图4-2所示的波形[3]，结果表明，仿真波形与原理分析所得到的波形是一致的；此外，在图4-2中，还可以测定矩形波的周期T，与理论计算的结果也是一致的。 图4-2 仿真波形

4.2 占空比可调的矩形波仿真

打开Multisim10仿真软件，在其界面上建立如图4-3所示矩形波发生电路。电路通过二极管D3、D4改变RC充放电回路的时间常数，得到占空比不同的矩形波。

打开仿真开关，调节示波器的时间轴，使其比例为100μS/Div，调节（Key=A），使其显示为75%，则可得到如图4-4所示波形[4]: 5、结语

应用Multisim10软件对矩形波电路进行仿真分析,发现仿真与理论分析和计算结果一致，如果将这种软件应用在教学上，能够提高教学效果。在课堂上使用该软件能使模拟电子技术教学更生动、形象,更贴近工程实际,从而达到帮助学生理解教学原理，更好地掌握所学的知识的目的，同时能提高学生分析问题、解决问题的能力以及能够更好地培养学生的动手能力[5]。 参考文献

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[1]从宏寿,程卫群,李绍铭.Multisim8仿真与应用实例开发[M].北京:清华大学出版社,2007:142-145.

[2]郑步生,吴渭.M uItisin 2001电路设计及仿真人门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002. [3]周凯.EWB虚拟电子实验室———Multisim 7&Ultiboard 7 电子电路设计与应用.北京:电子工业出版社,2005.

[4]蒋卓勤,邓玉元.Multisim2001及其在电子设计中的应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.

[5]徐咏冬.电工电子技术基础实训[M].北京:机械工业出版社,2003.