基于Multisim调制解调仿真电路设计
春芽电子科技春芽ing
摘要
通信电路系统中实现调制解调方法很多，而锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来鉴频实现调制解调因为工作稳定、失真度小、信噪比高等优点被广泛应用。本课题分别设计2ASK、2PSK、2FSK的调制解调电路，功能是数字基带信号经过调制输出模拟信号，然后运用锁相环进行解调出数字信号，所以调制解调电路都运用Multisim软件进行仿真分析。对2ASK、2FSK、2PSK解调电路时低通滤波器输出的波形失真比较大，经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲。整个硬件电路设计中，尽量做到电路简单实用，基本达到功能要求。
关键词：调制解调，Multisim仿真，锁相环
Abstract
Communication circuit system to achieve a lot of modulation and demodulation, and the phase-locked loop frequency demodulation is the use of modern technology to achieve phase locked loop demodulation because the work is stable, low distortion, high signal noise ratio is widely used. This topic design of 2ASK, 2PSK, 2FSK modulation and demodulation circuit function is digital base band signal after the modulation output analog signal, then use the PLL to demodulate the digital signal, so modulation and demodulation circuit use Multisim software simulation analysis. The waveform distortion of the low pass filter output of 2ASK, 2FSK and 2PSK demodulation circuits is relatively large, and the digital baseband pulse can be regenerated by the sampling decision circuit. Throughout the hardware circuit design, as far as possible to achieve a simple and practical circuit, the basic requirements to achieve functional.
Keywords: Modulation and Demodulation, Multisim Simulation, Phase Locked Loop
目录
摘要 (1)
Abstract (1)
1绪论 (3)
1.1课题研究背景 (3)
1.2 国内外发展现状 (3)
1.3 课题主要研究内容 (3)
2 锁相环基本原理 (4)
2.1基本组成 (4)
2.2工作原理 (4)
3 2FSK调制解调电路设计 (6)
3.1 2FSK调制电路设计原理 (6)
3.2 2FSK调制单元电路的设计 (6)
3.3 2FSK解调单元电路的设计 (10)
3.4 2FSK解调电路的整体设计 (12)
4 2PSK调制解调电路设计 (13)
4.1 2PSK调制解调电路设计原理 (13)
4.2 2PSK调制与解调电路的设计与仿真 (14)
5 2ASK调制解调电路设计........................................................................... 错误！未定义书签。
5.1 2ASK调制解调电路设计原理........................................................ 错误！未定义书签。
5.2 2ASK调制与解调电路的设计与仿真............................................ 错误！未定义书签。
6 调制解调仿真分析..................................................................................... 错误！未定义书签。
7 总结与展望 (20)
参考文献 (21)
致谢 (22)
1绪论
1.1课题研究背景
通信电路系统中实现调频波解调的方法有很多，然而锁相环鉴频是利用现代锁相环技术来鉴频实现调制解调方法，具有工作稳定、失真度小、信噪比高优点，目前已经广泛应用于工程实践中。锁相环电路的英文全称是Phase-Locked Loop，英文简称是PLL，主要作用是使电路相位同步。锁相环由于可以实现输出信号对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环电路经常应用于闭环跟踪电路。锁相环电路工作过程中，当输出信号与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，也就是输出电压与输入电压的相位被锁住，同时具有载波跟踪特性。锁相环电路作为窄带跟踪滤波器，可以提取噪声中的信号，用高稳定的参考振荡器锁定，可提供高稳定的频率源，可以进行高精度的相位与频率测量等。目前锁相环解调器在通信、雷达、测量和自动化控制等领域应用非常广泛，随着电子技术快速发展，因此对锁相环解调的研究和应用也越来越多关注。本课题主要通过分析与研究调制解调电路，加深对锁相环解调方式的理解和运用，并设计出2FSK、2PSK、2ASK的调制电路，通过锁相环解调出来原信号[1]。
1.2 国内外发展现状
如今锁相环解调技术的发展非常迅速，锁相环解调理论已经应用到很多领域，比如手机、SDH网络、汽车电子的无线发射器等应用。调频波信号特点是频率随调制信号幅度的变化而变化，压控振荡器的振荡频率取决于输入电压的幅度。当载波信号的频率与锁相环的固有振荡频率ω0相等时，压控振荡器输出信号的频率将保持ω0不变。如果压控振荡器的输入信号除有锁相环低通滤波器输出的信号Uc外还有调制信号Ui，那么压控振荡器输出信号的频率就是以ω0为中心频率，随调制信号幅度的变化而变化的调频波信号。当然锁相环还有许多优越性使得锁相环解调技术在生活中常用的电子设备中发挥作用[2]。
目前锁相环电路理论研究日渐完善，应用范围涉及到所有电子技术领域。随着通信和电子系统的快速发展，使得集成锁相环和数字锁相环取得巨大进步。现在锁相环的应用品种繁多，提高系统的稳定性和可靠性是至关重要的问题，现在正向着集成化，数字化，多用化方面快速进军[3]。
1.3 课题主要研究内容
调制解调方面的电路设计是通信设备中重要组成部分，用准备传输的低频信号去控制高频载波参数信号的电路叫做调制电路设计，解调电路是调制电路的逆过程，从已调制的高频信号还原出原来调制信号叫做解调电路设计[4]。
本课题主要建立2ASK、2FSK、2PSK的调制和解调电路。解调电路设计选用锁相环解调电路。锁相环路的输出信号频率可以准确地跟踪输入参考信号频率的变化，环路锁定后输入参考信号和输出参考信号之间的稳态相位误差可以通过增加环路增益实现在所需数值范围内变化。输出信号频率随输入参考信号频率变化的这种特性叫做锁相环的跟踪特性，利用这种特性可以设计出载波跟踪型锁相环和调制跟踪型锁相环。要实现信息的远距离传输，接收端接收到信号后必须进行解调才能恢复原信号。所谓的解调就是用携带信息的输出信号Uo还原出载波信号Ui的参数，载波信号的参数主要是幅度、频率和相位。因此解调电路分为调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种。调幅载波的特征是频率与载波信
号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；调频载波的特征是幅度与载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化；调相载波的特征是幅度与载波信号的幅度相等，相位随输入信号幅度的变化而变化。本课题主要是调制出2FSK 、2ASK 、2PSK ，调制电路采用的是锁相环解调出来，最后运用Multisim 仿真软件进行仿真出效果。特别是对2ASK 、2FSK 、2PSK 进行解调电路设计时，低通滤波器的输出波形失真度比较大，但是最终经过抽样判决电路整形以后便再生出数字基带脉冲波形[5]。
2 锁相环基本原理
2.1基本组成
如今的很多电子设备都需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步才能正常工作，运用锁相环路就便可以实现这样目的。锁相环路是种反馈型控制电路，简称锁相环PLL 。锁相环的特征是利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率自动跟踪于输入信号的频率，因此锁相环电路通常用于闭环跟踪电路。锁相环工作过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这也是锁相环名称的由来[8]。
锁相环一般是由鉴相器（PD ）、环路滤波器（LF ）和压控振荡器（VCO ）三个部分组成，锁相环组成的原理框图如图2.1所示。 LF VCO
PD
图2.1 锁相环基本组成
锁相环电路的鉴相器又叫做相位比较器，作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制。
2.2工作原理
锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图2.2所示。
Ui （t ）
Uo U
图2.2 乘法器
鉴相器的工作原理是：设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别为：
()()sin i m i i u t U t t ωθ=+???? （2-1）
()()cos o om o o u t U t t ωθ=+???? （2-2）
式中的ω0为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。则模拟乘法器的输出电压U D 为：
sin[()]cos[()]D m om i i o o U KU U t t t t ωθωθ=++ （2-3）
11{sin[()]cos[()]}{sin[()]cos[()]}22
D m om i i o o m om i i o o U KU U t t t t KU U t t t t ωθωθωθωθ=+++++-+ （2-4）
用低通滤波器LF 将上式中的和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压()c U t 。即()c U t 为：
1()sin{[()][()]}2
c m om i i o o U t KU U t t t t ωθωθ=+-+ （2-6） sin{[][()()]}dm i o i o U t t t t ωωθθ=-+- （2-7）
式中的ωi 为输入信号的瞬时振荡角频率，()i t θ和()o t θ分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为：
即
()()do t t dt θωθ=+? （2-9）
则，瞬时相位差θd 为
[]()()d i o i o t t t t θωωθθ=-+- （2-10）
()()d t t dt
θω=） （2-11） 对两边求微分，可得频差的关系式为
()[()()]d i o i o d d t t d t t dt dt dt
θωωθθ--=+ （2-12） 上式等于零，说明锁相环进入相位锁定的状态，此时输出和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态，()c U t 为恒定值。当上式不等于零时，说明锁相环的相位还未锁定，输入信号和输出信号的频率不等，()c U t 随时间而变化[9]。
因压控振荡器的压控特性如图2.3所示，该特性说明压控振荡器的振荡频率ωu 以ω0为中心，随输入信号电压()c U t 的变化而变化。该特性的表达式为
0()()u o c t K u t ωω=+ （2-13）
图2.3 压控特性
上式说明当()c U t 随时间而变时，压控振荡器的振荡频率ωu 也随时间而变，
锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉输入信号的频率，使锁相环进入锁定的状态，并保持ω0=ωi 的状态不变。
3 2FSK 调制解调电路设计
3.1 2FSK 调制电路设计原理
2FSK 叫做二进制移频键控或二进制频移键控。2FSK 信号产生的方法一般有两种：一种叫直接调频法，另一种叫频移键控法。
（1）模拟调频法：即直接利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频而获得。如图3.1所示： 模拟调频器S(t ) 2FSK
图3.1 模拟调频法
直接调频法是频移键控通信方式早期采用的实现方法。其优点是调制方便，设备简单，得出的是2FSK 信号，相位连续。
（2）键控法：即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。如图3.2所示： f 1振荡器反相器f2振荡器选通开关
选通开关相加器e （t ）
图3.2 键控法
2FSK 键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故应用广泛，但设备要复杂些，得出的是2FSK 信号，相位不连续[10]。
该文采用键控法产生2FSK 信号，即用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出。调制原理图设计如图 3.3所示。
开关
4066BD
基带
信号脉冲信号f 1双D 触发器2f 1变频电路
（产生正
弦波）
变频电路（产生正
弦波）2FSK
图3.3 2FSK 调制原理图
3.2 2FSK 调制单元电路的设计
要将时钟脉冲信号经过2FSK 调制成为2FSK 信号，我们采用一个受基带脉冲控制的开
关电路去选择两个独立的频率源作为输出。键控法产生的2FSK 信号频率稳定度可以做得很高并且没有过度频率，它的转换速度快，波形好。
（1）四双向模拟开关CD4066
CD4066的引脚功能如图3.4所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz 。各开关间的串扰很小，典型值为-50dB 。
图3.4 四双向模拟开关CD4066
输入的基带信号由转换开关分成两路，一路控制f1=32KHz 的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz 的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz ，当基带信号为“0”时，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz ，于是可在输出端得到2FSK 已调信号。四双向模拟开关仿真如图3.5所示。
图3.5 四双向模拟开关
（2）变频电路
变频电路是将输入的二进制数字基带信号通过控制载频转换成已调信号，即2FSK 调制信号。两路载频分别经射随、LC 选频、射随再送至模拟开关。其中LC 选频电路函
数： ，选频网络如图3.6所示。
12f LC π=
图3.6 变频电路图（3）2FSK调制的整体电路图的设计
图3.7 2FSK的Multisim调制仿真电路图（4）2FSK调制电路的仿真
图3.8 脉冲信号输出波形
图3.9 变频电路输出波形
图3.10 2FSK 的仿真效果图
3.3 2FSK 解调单元电路的设计
锁相环通常由鉴相器（PD ）、环路滤波器（LF ）和压控振荡器（VCO ）三部分组成，该文锁相环解调原理框图如图3.11所示。 压控振荡器
抽样判决模拟乘法器低通滤波器调制信号基带信号
定时脉冲
图3.11 2FSK 解调原理框图
（1）锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图3.12所示。
Ui （t ）Uo
U 图3.12 乘法器
（2）低通滤波器如图3.13所示。用低通滤波器LF 将和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压u C （t ）。
图3.13 环路滤波器
（3）压控振荡器的压控特性如图3.14所示，该特性说明压控振荡器的振荡频率ωu 以ω0为中心，随输入信号电压u c （t ）的变化而变化。该特性的表达式为
0()()u o c t K u t ωω=+ （3-1）
图3.14 压控特性
上式说明当u c （t ）随时间而变时，压控振荡器的振荡频率ωu 也随时间而变，锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉输入信号的频率，使锁相环进入锁定的状态，并保持ω0=ωi 的状态不变。压控振荡器的电路图如图3.15所示：
图3.15压控振荡器
（4）抽样判决电路LM311
工作原理：LM311是当2脚电压高于3脚电压时输出高电平，反之则输出低电平。引脚功能如下。
1脚GROUND/GND 接地
2脚INPUT+ 正向输入端
3脚INPUT- 反相输入端
7脚OUTPUT 输出端
5脚BALANCE 平衡
6脚BALANCE/STROBE 平衡/选通
8脚V+ 电源+
4脚V- 电源- 图3.16 LM311引脚图
图3.17 抽样判决电路图
3.4 2FSK解调电路的整体设计
2FSK解调电路的设计是采用锁相环进行解调，2FSK信号通过锁相环最终解调出数字基带信号。2FSK基于Multisim仿真的解调电路的整体电路设计图如图3.18所示。
图3.18 2FSK的Multisim的解调仿真电路
图3.19 2FSK的Multisim解调电路的仿真
4 2PSK调制解调电路设计
4.1 2PSK调制解调电路设计原理
PSK分为二进制相位键控（2PSK）和多进制相位键控（MPSK）。该文主要介绍2PSK 的调制与解调。在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。二进制移相键控信号的调制原理图如下所示。其中图4.1是采用模拟调频的方法产生2PSK信号，图4.2是采用数字键控的方法产生2PSK信号。本设计调制2PSK 时采用的是键控法[11]。
码型变换乘法器()s t 2()
psk e t cos c t
ω双极性不归零 图
模拟调频法 2()psk e t cos c t
ω0π
0180移相()s t 开关电路
图4.2 键控法
2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调，该文的解调器原理图如图4.3与2FSK 解调原理相同。 压控振荡器抽样判决模拟乘法器低通滤波器调制信号基带信号
定时脉冲
图4.3解调原理框图
4.2 2PSK 调制与解调电路的设计与仿真
2PSK 调制电路采用键控法调制，而解调电路的设计是采用锁相环进行解调，2PSK 信号通过锁相环最终解调出数字基带信号。2PSK 基于Multisim 仿真的调制解调电路的整体电路设计图如图4.4所示。
图4.4 2PSK调制解调电路图
2PSK调制仿真图与解调后的仿真图如图4.5所示。
图4.5 2PSK调制解调电路图仿真结果
5 2ASK调制解调电路设计
5.1 2ASK调制解调电路设计原理
在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：（1）模拟相乘法：通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出信号，这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为模拟相乘法，电路设计如图5.1所示。在该电路中载波信号和二进制数字信号同时输入到相乘器中完成调制。（2）数字键控法：用开关电路控制输出调制信号，当开关接载波就有信号输出，当开关接地就没信号输出，其电路如图5.2所示[12]。
乘法器()s t cos c t
ω2()
ask e t
图5.1模拟相乘法
cos c t ω()s t 开关电路2()
A SK e
t
图5.2数字键控法
2ASK/OOK
信号有两种基本的解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法），相应的接收系统如图5.3图5.4所示。
图5.3非相干解调方式
图5.4 相干解调方式
该文2ASK 的调制方法采用的是模拟相乘法，而调制则采用的是相干解调。该文的2ASK 解调原理框图5.5如下所示。
压控振荡器
抽样判决模拟乘法器
低通滤波器调制信号基带信号
定时脉冲
图5.5 2ASK 解调原理框图
5.2 2ASK 调制与解调电路的设计与仿真
2ASK 调制电路采用键控法调制，而解调电路的设计是采用锁相环进行解调，2ASK 信号通过锁相环最终解调出数字基带信号[13]。2ASK 基于Multisim 仿真的调制解调电路的整体电路设计图如图5.6所示。
图5.6 2ASK 调制解调电路图
图5.7 2ASK调制解调仿真图
6 调制解调仿真分析
由于在解调2ASK、2FSK、2PSK时的数字基带信号都为1KHz，而在解调时压控震荡器的中心频率都为1KHz，所以本涉及中三个信号的解调电路都是一样的。锁相环鉴频电路环路输入频率跟随输出频率变化，即跟踪，实现环路锁定困难，会出现毛刺。低通滤波器输出的波形失真比较大，不过最后经过抽样判决电路整形后可以很好的解调出数字基带脉冲[14]。
在解调设计选取参数时，发现低通滤波器中C2的值最影响波形的输出，以2FSK解调为例，一开始我在C2设为10nF，出来的波形如图6.1所示。
图6.1 C2=10nF时的波形
可见解调出来的基带信号出现严重失真。后经过不断的尝试改变C2的值，最终把C2的值设为100nF，终于解调出很好的数字基带信号如图6.2所示。
图6.2 C2=100nF时的波形
7 总结与展望
本设计首先介绍锁相环技术发展的现状、方向以及背景，并对PLL的原理进行阐述。在此基础上分别设计2ASK、2PSK、2FSK的调制解调电路，其功能为数字基带信号经过调制输出一个模拟信号，然后用锁相环进行解调，最后采用Multisim软件进行仿真。在对2ASK、2FSK、2PSK解调时，低通滤波器输出的波形失真比较大，不过最后经过抽样判决电路整形后可以再生数字基带脉冲。在整个电路设计中，力求要做到电路简单，并完成任务书提到的要求。
本次毕业设计中，我充分体会到熟练运用相关软件的重要性，不像以前做的课程设计，并没有多少工作在计算机里实现的，就仅仅画出了电路图之后用元器件在面包板上搭电路就行了。本次毕业设计都高度依赖计算机，从仿真到绘制原理图，再到参数调节，可以说每一步都很艰难，每一步都是我一步一个脚印结结实实踩下去的。通过毕业设计，我增强对通信电子技术的理解，学会查寻资料﹑比较方案，学会通信电路的设计﹑计算；进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与
仿真加深对基本原理的了解，增强了工程实践能力。
第13章Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。 目录 1. Multisim软件入门 2. 二极管电路 3. 基本放大电路 4. 差分放大电路 5. 负反馈放大电路 6. 集成运放信号运算和处理电路 7. 互补对称（OCL）功率放大电路 8. 信号产生和转换电路 9. 可调式三端集成直流稳压电源电路 13.1 Multisim用户界面及基本操作 13.1.1 Multisim用户界面 在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。 Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。 IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。 1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。 IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。 下面以Multisim10为例介绍其基本操作。图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
实验一电路仿真工具Multisim的基本应用 一．实验目的 1.学会电路仿真工具Multisim的基本操作。 2.掌握电路图编辑法，用Multisim对电路进行仿真。 二、实验仪器 PC机、Multisim软件 三、实验原理 MultiSim 7 软件是加拿大Electronics Workbench 公司推出的用于电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。它可以对模拟电路、数字电路或混合电路进行仿真。该软件的特点是采用直观的图形界面，在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，用屏幕抓取的方式选用元器件，创建电路，连接测量仪器。软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。 1. Multisim 7主窗口 2. 常用Multisim7 设计工具栏 元件编辑器按钮--用以增加元件仿真按钮--用以开始、暂停或结束电路仿真。 分析图表按钮--用于显示分析后的图表结果分析按钮--用以选择要进行的分析。 3．元件工具栏（主窗口左边两列） 其中右边一列绿色的为常用元器件（且为理想模型）。左边一列包含了所有元器件（包括理想模型和类实际元器件模型）。在电路分析实验中常用到的器件组包括以下三个组（主界面左边第二列）：
电源组信号源基本器件组 （1）电源（点击电源组） 交流电源直流电源接地 （2）基本信号源 交流电流源交流电压源 （3）基本元器件（点击基本器件组） 电感电位器电阻可变电容电容 4.常用虚拟仪器（主窗口右侧一列） ⑴数字万用表 数字万用表的量程可以自动调整。双击虚拟仪器可进行参数设定。下图是其图标和面板： 其电压、电流档的内阻，电阻档的电流和分贝档的标准电压值都可以任意设置。从打开的面板上选Setting按钮可以设置其参数。 （2）信号发生器 信号发生器可以产生正弦、三角波和方波信号，其图标和面板如下图所示。可调节方波和三角波的占空比。双击虚拟仪器可进行参数设定。 （3）示波器 在Multisim 7中提供了两种示波器：通用双踪示波器和4通道示波器。双击虚拟仪器可进行参数设定。这里仅介绍通用双踪示波器。其图标和面板如下图所示。
仿真 1.1.1 共射极基本放大电路 按图7.1-1搭建共射极基本放大电路，选择电路菜单电路图选项（Circuit/Schematic Option ）中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮，设置并显示元件的标号与数值等 。 １.静态工作点分析 选择分析菜单中的直流工作点分析选项（Analysis/DC Operating Point）（当然，也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量）分析结果表明晶体管Ｑ１工作在放大状态。 ２.动态分析 用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH)，用示波器观察到输入，输出波形。由波形图可观察到电路的输入，输出电压信号反相位关系。再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。 ３.参数扫描分析 在图７.１－１所示的共射极基本放大电路中，偏置电阻Ｒ１的阻值大小直接决定了静态电流ＩＣ的大小，保持输入信号不变，改变Ｒ１的阻值，可以观察到输出电压波形的失真情况。选择分析菜单中的参数扫描选项（Analysis/Parameter Sweep Analysis），在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为Ｒ１，参数为电阻，扫描起始值为１００Ｋ，终值为９００Ｋ，扫描方式为线性，步长增量为４００Ｋ，输出节点５，扫描用于暂态分析。 ４.频率响应分析 选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/AC Frequency Analysis）在交流频率分析参数设置对话框中设定：扫描起始频率为１Hz，终止频率为１GHz，扫描形式为十进制，纵向刻度为线性，节点５做输出节点。 由图分析可得：当共射极基本放大电路输入信号电压ＶＩ为幅值５mV的变频电压时，电路输出中频电压幅值约为０.５Ｖ，中频电压放大倍数约为－１００倍，下限频率（Ｘ１）为１４.２２Hz，上限频率（Ｘ２）为２５.１２MHz，放大器的通频带约为２５.１２MHz。 由理论分析可得，上述共射极基本放大电路的输入电阻由晶体管的输入电阻rbe限定，输出电阻由集电极电阻Ｒ３限定。 1.１.２共集电极基本放大电路（射极输出器）
Multisim电路仿真及应用 仿真实训一：彩灯循环控制器的设计与仿真分析变换的彩灯已经成为人们日常生活不可缺少的点缀。那么这些变化的灯光是如何控制的呢？这就是我们下面要讨论的课题—彩灯循环控制电路。 电路设计分析彩灯循环控制技术指标： 1.彩灯能够自动循环点亮。 2.彩灯循环显示且频率快慢可调。 3.该控制电路具有8路以上输出。 仿真实训二：交通信号灯控制系统的设计与仿真分析十字路口的交通信号灯是我们每天出行时都会遇到的，信号灯指挥着行人和各种车辆安全有序的通行。实现红、绿灯的自动控制是城市交通管理现代化的重要课题，合适的信号灯指挥系统可以提高城市交通的效率。下面我们以该课题为例进行设计与仿真分
析。 电路设计分析交通信号灯控制系统的技术指标： 1.主、支干道交替通行，主干道每次放行30s，支干道每次放行20s。 2.绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行。 3.每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5s（此时另一干道上的红灯不变）。 4.十字路口要有数字显示，作为等候时间提示。要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。 5.在黄灯亮时，原红灯按1HZ的频率闪烁。 6.要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0-99s任意设定。 仿真实训三：篮球比赛24秒倒计时器的设计与仿真分析电路设计分析： 计时器在许多领域均有普遍的应用，篮球比赛中除了有总时间倒计时外，为了加快比赛节奏，新的规则还要求进攻方在24秒有一次投篮动作，否则视为违规。 本设计题目“篮球比赛24秒倒计时器”从数字电路角度讨论，实际上就是一个二十四进制递减的计数器。 电路设计技术指标： 1.能完成24秒倒计时功能。 2.完成计数器的复位、启动计数、暂停/继续计数、声光报警等功能。
电子电路 设计和仿真 Multisim 学院： 专业和班级： 姓名：学号： 数字时钟的Multisim 设计和仿真 一、设计和仿真要求 学习综合数字电子电路的设计、实现和调试 1.设计一个24或12小时制的数字时钟。 2.要求：计时、显示精确到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 3.发挥：增加闹钟功能。 二、总体设计和电路框图 1.设计思路 1).由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 2).秒时钟信号发生器可由555定时器构成。 3).计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 4).校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。2.电路框图
二、子模块具体设计 1.由555定时器构成的1Hz 秒时钟信号发生器。 由下面的电路图产生1Hz 的脉冲信号作为总电路的初输入时钟脉冲 图2.时钟信号发生电路 2. 分、秒计时电路及显示部分 -VC K ? OTT - ? THR ? T￡L1 - O0&I H L : ? r GND ，,, 48kQ R2 48kQ —10uF 士伯 DtiF ....... ■ ■ j - ■ ■ >100Q
在数字钟的控制电路中，分和秒的控制都是一样的，都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成的，在电路的设计中我采用的是统一的器件74LS160D 的反馈置数法来实现十进制功能和六进制功能，根据74LS160D的 结构把输出端的0110 （十进制为6）用一个与非门74LS00引到CLR端便可置0，这样就实现了六进制计数。 由两片十进制同步加法计数器74LS160级联产生，采用的是异步清零法显示部分用的是七段数码管和两片译码器74LS48D 。 图3.分秒计时电路 3.时计时电路及显示部分 由两片十进制同步加法计数器74LS160级联产生，采用的是同步置数法， u1输出端为0011 （十进制为3）与u2输出端0010 （十进制为2）经过与非门接两片的置数端。 显示部分用的是七段数码管和两片译码器74LS48D 。
电子线路设计软件课程设计报告 实验内容：实验八multisim电路仿真 一、验目的 1、进一步熟悉multisim的操作和使用方法 2、掌握multisim做电路仿真的方法 3、能对multisim仿真出的结果做分析 二、仿真分析方法介绍 Multisim10为仿真电路提供了两种分析方法，即利用虚拟仪表观测电路的某项参数和利用Multisim10 提供的十几种分析工具，进行分析。常用的分析工具有：直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、失真分析、噪声分析和直流扫描分析。利用这些分析工具，可以了解电路的基本状况、测量和分析电路的各种响应，且比用实际仪器测量的分析精度高、测量范围宽。下面将详细介绍常用基本分析方法的作用、分析过程的建立、分析对话框的使用以及测试结果的分析等内容 1、直流工作点分析 直流工作点分析也称静态工作点分析，电路的直流分析是在电路中电容开路、电感短路时，计算电路的直流工作点，即在恒定激励条件下求电路的稳态值。在电路工作时，无论是大信号还是小信号，都必须给半导体器件以正确的偏置，以便使其工作在所需的区域，这就是直流分析要解决的问题。了解电路的直流工作点，才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作。求解电路的直流工作点在电路分析过程中是至关重要的。 执行菜单命令Simulate/Analyses，在列出的可操作分析类型中选择DC Operating Point，则出现直流工作点分析对话框，如图所示。直流工作点分析对话框包括3页。
Output 页用于选定需要分析的节点。 左边Variables in circuit 栏内列出电路中各节点电压变量和流过电源的电流变量。右边Selected variables for 栏用于存放需要分析的节点。 具体做法是先在左边Variables in circuit 栏内中选中需要分析的变量（可以通过鼠标拖拉进行全选），再点击Plot during simulation 按钮，相应变量则会出现在Selected variables for 栏中。如果Selected variables for 栏中的某个变量不需要分析，则先选中它，然后点击Remove按钮，该变量将会回到左边Variables in circuit 栏中。Analysis Options页 点击Analysis Options按钮进入Analysis Options页，其中排列了与该分析有关的其它分析选项设置，通常应该采用默认的 Summary页
Multisim快速上手教程 每一次数电实验都要疯了有木有！！！全是线！！！全是线！！！还都长得要命！！！完全没地方收拾啊！！！现在数电实验还要求做开放实验，还要求最好先仿真！！！从来没听说过仿真是个什么玩意儿的怎么破！！！ 以下内容为本人使用仿真软件的一些心路历程，可供参考。 所谓仿真，以我的理解，就是利用计算机强大的计算能力，结合相应的电路原理（姑且理解为KVL+KCL）来对电路各时刻的状态求解然后输出的过程。相较于模拟电路，数字电路的仿真轻松许多，因为基本上都转化为逻辑关系的组合了。有人用minecraft来做数字电路，都到了做出8bitCPU的水平（https://www.doczj.com/doc/4617732228.html,/v_show/id_XMjgwNzU5MDUy.html、https://www.doczj.com/doc/4617732228.html,/v_show/id_XNjEwNTExODI4.html）。这个很神奇。 以下进入正文 首先，下载Multisim安装程序。具体链接就不再这里给出了（毕竟是和$蟹$版的软件），可以到BT站里搜索，有一个Multisim 12是我发的，里面有详细的安装说明，照着弄就没问题了。 好，现在已经安装上Multisim 12了。 然后运行，在Circuit Design Suite12.0里，有一个multisim，单击运行。 进去之后就是这样的。 那一大块白的地方就是可以放置元件的地方。 现在来以一个简单的数字逻辑电路为例：
菜单栏下一排是这些东西，划线的是数字电路仿真主要用得上的元件。 来个7400吧 点击TTL那个图标（就是圈里左边那个）。出来这样一个东西： 红圈里输入7400就出来了，也可以一个一个看，注意右边“函数”栏目下写的“QUAD 2-INPUT NAND”即是“四个双输入与非门”的意思。 点击确认，放置元件。 A、B、C、D在这里指一块7400里的四个双输入与非门，点击即可放置。 看起来很和谐，那就做个RS触发器吧。 这里输出用的是一种虚拟器件PROBE，在Indicators组，图标就是个数码管的那个。功能相当于实验箱上那些LED，也是高电平就点亮。元件旋转方向的方法是选中元件然后按Ctrl+R(otate)。还可以选中元件后点击右键，选择“水平翻转”等。
Multisim 11.0 软件免费下载汉化激活全套 Multisim 11.0目前为最新版本。嵌入式系统 安装需要需要资料：17Embed,17嵌入式 1.Multisim11.0软件，免费下载地址: https://www.doczj.com/doc/4617732228.html,/c07n2rh7tb m 2. Multisim11.0汉化包+激活包免费下载地址: https://www.doczj.com/doc/4617732228.html,/c0frrgfutf Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的一款优秀的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 《数字电子技术》一书就是以Mulitisim作为教材工具，其强大的功能被广大老师、同学和自由爱好者所喜爱，所以本人决定在此做个教程以共大家学习参考之用。（文末附有下载） 一、安装 1、双击应用程序（379.35MB的那个）首先会出现如下窗口，确定即可。 2、确定后会出现如下窗口，说白了，就是个解压缩过程 一起嵌入式开发
3、选择第一项，然后解压缩后紧接着会出现如下窗口，仍选择第一项 4、然后选择“Install this product for evaluation”，试用的意思
5、接下来就按照提示一路狂Next就行，然后重启就行了嵌入式系统 这样安装就算完成了，接下来就是汉化和破解了。
嵌入式系统 二、汉化 1、将ZH文件夹放到目录“...\Program Files\National Instruments\Circuit Design Suite 11.0\stringfiles”下。 记住，不是目录“X:\National Instruments Downloads”,这个文件是你安装时第二步解压缩后的文件，安装完后就可以删掉了。（好多朋友在这里犯错误）17Embed,17嵌入式2、再运行Multisim11，菜单里边的：Options\Gobal Preferences\convention\language\ZH （参考图片）
4.1 仿真设计 1、用网孔法和节点法求解电路。 如图4.1-1所示电路： 3Ω （a）用网孔电流法计算电压u的理论值。 （b）利用multisim进行电路仿真，用虚拟仪表验证计算结果。（c）用节点电位法计算电流i的理论值。 （d）用虚拟仪表验证计算结果。 解： 电路图： （a） i1=2 解得 i1=2 5i2-31-i3=2 i2＝1 i3=-3 i3=-3 u=2 v （b）如图所示： （c）列出方程 4/3 U1- U2=2 解得 U1＝3 v U2=2 v 2A1Ω _ + 1Ω 2V - 3A 图4.1-1 i
2U 1- U 2=2 i=1 A 结果：计算结果与电路仿真结果一致。 结论分析：理论值与仿真软件的结果一致。 2、叠加定理和齐次定理的验证。 如图4.1-2所示电路： (a)使用叠加定理求解电压u 的理论值； (b)利用multisim 进行电路仿真，验证叠加定理。 (c)如果电路中的电压源扩大为原来的3倍，电流源扩大为原来的2倍，使用齐次定理，计算此时的电压u ； (d)利用multisim 对（c ）进行电路仿真，验证齐次定理。 电路图： （a ） I 1=2 7 I 2-2 I 1- I 3=0 3 I 3- I 2-2 I 4=0 解得 U 1=7（V ） I 4=-3 U 1 U 1=2（I 1- I 2） 如图所示电压源单独作用时根据网孔法列方程得： 3 I 1-2 I 2- I 3= 4 I 2=-3 U 2 7 I 3 - I 1=0 解得 U 2=9（V ） U 2=4-2 I 3 所以 U= U 1+ U 2=16（V ） （b ）如图所示。 2Ω 1Ω 2Ω 4Ω 2A 3u + 4V - + u - 图4.1-2
Multisim电路仿真 示例1．直流电路分析 步骤一：文件保存 打开Multisim 软件，自动产生一个名为Design1的新文件。 打开菜单File>>Save as…，将文件另存为“CS01”(自动加后缀) 步骤二：放置元件 打开菜单Place>>Component… 1.选择Sources(电源)Group (组)，选择POWER_SOURCES(功率源)Family(小组)，在元件栏中用鼠标双击DC_POWER，将直流电源放置到电路工作区。 说明：所有元件按Database -> Group -> Family 分类存放
2.继续放置元件： Sources Group –>POWER_SOURCES Family->ROUND(接地点 Basic Group->RESISTOR Family（选择5个电阻） 3.设定元件参数。采用下面两种方式之一 1)在放置元件时（在一系列标准值中）选择； 2)在工作区，鼠标右键点击元件，在Properties (属性)子菜单中设定。 步骤三.根据电路图连线 用鼠标拖动元件到合适位置，如果有必要，鼠标右键点击元件，可对 其翻转(Flip)或旋转(Rotate)。连线时先用鼠移至一个元件的接线端， 鼠标符号变成叉形，然后拖动到另一结点，点击右键确认连线。 若需显示全部节点编号，在菜单 Option>>Sheet Properties>>Sheet visibility 的Net names 选板中选中show all。
步骤四.电路仿真 选择菜单Simulate>>Analyses>>DC operating point…(直流工作点分析) 在DC operating point analysis窗口中，选择需要分析的变量（节点电压、元件电流或功率等）。
模拟电子技术基础课程设计说明书题目： Multisim仿真应用 学生：明 学号：1 院（系）：理学院 专业：应用物理学 指导教师：冠强
2014 年 6 月 10日
目录 第0节背景 (1) 第1节Multisim应用举例——二极管的特性的研究 (1) 第2节 Multisim应用举例——Rb变化对Q点和电压放大倍数的影响 (2) 第3节 Multisim应用举例——直接耦合多级放大电路的调试 (4) 第4节 Multisim应用举例——消除互补输出级交越失真方法的研究 (6) 第5节 Multisim应用举例——静态工作点稳定电路频率影响的研究 (8) 第6节 Multisim应用举例——交流负反馈对放大倍数稳定性的影响 (10) 设计体会及今后改进意见 (12) 参考文献 (12)
第0节背景 Multisim是一个完整的设计工具系统，提供了一个非常大的元件数据库，并提供原理图输入接口、全部的数模Spice仿真功能、VHDL设计接口与仿真功能、 FPGA/CPLD综合、RF设计能力和后处理功能还可以进行从原理图到PCB布线工具包（如：Ultiboard）的无缝隙数据传输。 随着计算机的飞速发展，以计算机辅助设计为基础的电子设计自动化技术(EDA)已经成为电子学领 域的重要学科。EDA工具使电子电路和电子系统的设计产生了革命性的变化，它摒弃了靠硬件调试 来大道设计目标的繁琐过程，实现了硬件设计软件化。 Multisim具有齐全的元器件模型参数库和比较齐全的仪器仪表库，可模拟实验室的操作进行 各种实验。学习Multisim可以提高仿真能力、综合能力和设计能力，还可进一步提高实践能力。 第1节Multisim应用举例——二极管的特性的研究 1.1 题目 研究二极管对直流量和交流量表现的不同特点。 1.2 仿真电路 仿真电路如图1-1所示。因为只有在低频小信号下二极管才能等效成一个电阻所以图流信号的频率为1kHz、数值为10mV（有效值）。由于交流信号很小，输出电压不失真故可以认为直流电压表（测平均值）的读书是电阻上直流电压值。
模拟电子技术实验《信号放大器的设计》 班级： 姓名： 指导老师： 2013年12月10日至12日
1.实验目的 （1）掌握分立或集成运算放大器的工作原理及其应用。 （2）掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。 （4）通过实验培养学生的市场素质，工艺素质，自主学习的能力，分析问题解决问题的能力 以及团队精神。 （5）通过实验总结回顾所学的模拟电子技术基础理论和基础实验，掌握低频小信号放大电路 和功放电路的设计方法 2.实验任务和要求 2.1实验任务 1）已知条件： 信号放大电路由“输入电路”、“差分放大电路”、“两级负反馈放大电路”、“功率放大器”、“扬声器”几部分构成。 图2-1 信号放大器的系统框图 2）性能指标： a)输入信号直接利用RC 正弦波振荡电路产生。 b) 前置放大器： 输入信号：Uid ≤ 10 mV 输入阻抗：Ri ≥ 100 k c) 功率放大器： 最大不失真输出功率：Pomax ≥1W 负载阻抗：RL= 8； 电源电压：+ 5 V ，+ 12V ，- 12V d) 输出功率连续可调 直流输出电压 ≤ 50 mV 信号产生 差分放大 共射级放大 功率放大 负反馈 输出信号
静态电源电流≤100 mA 2.2实验要求 1）选取单元电路及元件 根据设计要求和已知条件，确定信号产生电路、前置放大电路、功率放大电路的方案， 计算和选取单元电路的原件参数。 2）前置放大电路的组装与调试测量前置放大电路的差模电压增益AU、共模电压增益AUc、共模抑制比KCMR、带宽BW、输入电压Ri等各项技术指标，并与设计要求值进行比较。 3）有源带通滤波器电路的组装与调试 测量有缘带通滤波器电路的差模电压增益AUd、带通BW，并与设计要求进行比较。 4）功率放大电路的组装与调试 功率放大电路的最大不失真输出功率Po,max、电源供给功率PDC、输出效率η、直流输 出电压、静态电源电流等技术指标。 5）整体电路的联调 6）应用Multisim软件对电路进行仿真分析。 2.3选用元器件 电容电阻若干、双踪示波器1个、信号发生器一个、交流毫伏表1个、数字万用表等仪器、晶体三极管 2N3906 1个，2N2222A 5个，2N2222 2个，2N3904 2个，1N3064 1个。 3、实验内容 1、总电路图 （一）实验总体电路图
Multisim仿真—混沌电路 1104620125
Multisim仿真—混沌电路 一、实验目的 1、了解非线性电阻电路伏安特性，以及其非线性电阻特征的测量方法； 2、使用示波器观察混沌电路的混沌现象，通过实验感性地认识混沌现象，理解非线性科学中“混沌”一词的含义；； 3、研究混沌电路敏感参数对混沌现象的影响 二、实验原理 1、蔡氏电路 本实验采用的电路图如图9-16 所示，即蔡氏电路。蔡氏电路是由美国贝克莱大 学的蔡少棠教授设计的能产生混沌行为的最简单的一种自制电路。R 是非线性电 阻元件，这是该电路中唯一的非线性元件，是一个有源负阻元件。电容C2 与电 感L 组成一个损耗很小的振荡回路。可变电阻1/G 和电容C1 构成移相电路。最 简单的非线性元件R 可以看作由三个分段线性的元件组成。由于加在此元件上的 电压增加时，故称为非线性负阻元件。 三、实验内容 为了实现有源非线性负阻元件实，可以使以下电路，采用两个运算放大器（1 个双运放TL082）和六个配置电阻来实现，其电路如图1，这主要是一个正反馈电路，能输出电流以维持振荡器不断震荡，而非线性负阻元件能使振荡周期产生分岔和混沌等一系列非线性现象。 1、实验电路如下图，电路参数：1、电容：100nf 一个，10nf 一个； 2、线性电阻6 个：
200Ω二个，22kΩ二个，2.2kΩ一个，3.3kΩ一个；3、电感：18mH 一个；4、运算放大器：五端运放TL083 二个；5、可变电阻：可变电阻一个；6、稳压电源：9V 的VCC 二个，-9V 的VEE 二个； 图1 选好元器件进行连接，然后对每个元器件进行参数设置，完成之后就可以对 蔡氏电路进行仿真了。双击示波器，可以看到示波器的控制面板和显示界面，在 控制面板上可以通过相关按键对显示波形进行调节。 下面是搭建完电路的截图： 2、将电压表并联进电路，电流表串联进电路可以直接测出加在非线性负阻的电压、电流， U/V I/mA U/V I/mA 12 0.1579 -1 -0.76917 11 2.138 -2 -1.44352 10 4.601 -3 -1.84752
《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名 xxx 学号 院系自动控制与机械工程学院 班级 指导教师 2014 年 6 月18日
目录 1、目的和意义 (3) 2、任务和要求 (3) 3、基础性电路的Multisim仿真 (4) 3.1 半导体器件的Multisim仿真 (4) 3.11仿真 (4) 3.12结果分析 (4) 3.2单管共射放大电路的Multisim仿真 (5) 3.21理论计算 (7) 3.21仿真 (7) 3.23结果分析 (8) 3.3差分放大电路的Multisim仿真 (8) 3.31理论计算 (9) 3.32仿真 (9) 3.33结果分析 (9) 3.4两级反馈放大电路的Multisim仿真 (9) 3.41理论分析 (11) 3.42仿真 (12) 3.5集成运算放大电路的Multisim仿真（积分电路） (12) 3.51理论分析 (13) 3.52仿真 (14) 3.6波形发生电路的Multisim仿真（三角波与方波发生器） (14) 3.61理论分析 (14) 3.62仿真 (14) 4.无源滤波器的设计 (14) 5.总结 (18) 6.参考文献 (19)
一、目的和意义 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学之后安排的一个实践教学环节.课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养学生的综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题，解决问题的能力，提高学生全局考虑问题、应用课程知识的能力，对培养和造就应用型工程技术人才将能起到较大的促进作用。 二、任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成电路的设计和仿真。完成该次课程设计后，学生应该达到以下要求： 1、巩固和加深对《电子技术2》课程知识的理解； 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料； 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法； 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法； 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真结果。
Multisim 14仿真设计流程 用一个案例（模拟小信号放大及数字计数电路）来演示 Multisim 仿真大体流程，这个案例来自Multisim 软件自带 Samples，Multsim 也有对应的入门文档（Getting Started）。只要用户安装了Multsim 软件，就会有这样的一个工程在软件里，这样就不需要再四处搜索案例来学习。 执行菜单【File】→【Open samples…】即可弹出“打开文件”对话框，从中找到“Getting Started” 下的“Getting Started Final”（Final 为最终完成的仿真文件）打开即可。 此案例的难度与复杂度都不高，因为过于复杂的电路会让 Multisim 仿真初学者精力过于分散，难以从宏观上把握 Multisim 电路仿真设计流程。在这个案例中，我们对于 Multisim 软件的使用操作（如调用元器件、连接元器件、编辑参数、运行仿真）都会做尽量详细的描述，以期达到尽快让新手熟悉 Multisim 目的，这也是为更简要阐述后续案例打基础。 本书在行文时描述的 Multisim 步骤操作，均使用菜单方式，事实上，大多数操作可以直接使用工具栏上的快捷按钮，读者可自行熟悉，执行的结果与菜单操作都是一致的 1 电路原理 我们将要完成的仿真电路如下图所示：
2 一切不以原理为基础的仿真都是耍流氓，所以这里我们简要阐述一下原理：以 U4-741 运算放大 器为核心构成的同相比例放大器，对来自 V1 的交流信号进行放大（其中，R4 为可调电阻，可对放大 倍数进行调整）。放大后的信号，一路送入示波器进行观测，另一路作为时钟脉冲信号送入 U2-74LS190N（可预置同步 BCD 十进制加减法计数器）进行计数，计数结果输出为十进制，经 U3-74LS47N（BCD-七段数码管译码器）译码后驱动七段数码管进行数字显示。另外 U2-74LS190N 配置为 加法器，同时将行波时钟输出第 13 脚（RCO）驱动发光二极管。 左下区域有两个单刀双掷开关进行计数控制，S1 接到 U2 的第 4 脚（CTEN）计数使能控制引脚，低有效，当 S1 切换到接地（GND）时，计数才开始，否则计数停止；S2 接到 U2 的第 11 脚（LOAD），也是低有效，当 S2 切换到接地（GND）时，就把预置数（ABCD）赋给（Q A Q B Q C Q D），这里电路配置的（ABCD）都是接地（GND），因此相当于 S2 开关为清零功能。 右上区域还有三个旁路电路，左侧的插座与仿真没有关系。 新建仿真文件 1、首先我们打开 Multsim 软件，如下图所示，默认有一个名为 Design1 的空白文件已经打开在 工作台（WorkSpace）中。
一．直流叠加定理仿真 图1.1 图1.2 图1.3 结果分析：从上面仿真结果可以看出，V1和I1共同作用时R3两端的电压为36.666V；V1和I1单独工作时R3两端的电压分别为3.333V和33.333V，这两个数值之和等于前者，符合叠加定理。 二．戴维南定理仿真 戴维南定理是指一个具有直流源的线性电路，不管它如何复杂，都可以用一个电压源UTH与电阻RTH串联的简单电路来代替，就它们的性能而言，两者
是相同的。 图2.1 如上图2.1电路所示，可以看出在XMM1和XMM2的两个万用表的面板上显示出电流和电压值为：IRL=16.667mA，URL=3.333V。 图2.2 如上图2.2所示电路中断开负载R4，用电压档测量原来R4两端的电压，记该电压为UTH，从万用表的面板上显示出来的电压为UTH=6V。
图2.3 在图2.2所测量的基础之上，将直流电源V1用导线替换掉，测量R4两端的的电阻，将其记为RTH，测量结果为RTH=160Ω。 图2.4
在R4和RTH之间串联一个万用表，在R4上并接一个万用表，这时可以读出XMM1和XMM2上读数分别为：IRL1=16.667mA，URL1=3.333V。 结果分析：从图2.1的测试结果和图2.4的测试结果可以看出两组的数据基本一样，从而验证了戴维南定理。 三．动态电路的仿真 1、一阶动态电路： 图3.1 2、二阶动态电路分析： 图3.2 2、二阶动态电路： 图3.3
一阶动态电路中V2随时间的变化可以看出，在0~500ms之间随时间的增大而非线性增大，大于500ms后趋于稳定。 图3.4 当R1电位器阻值分别为500Ω,2000Ω,4700Ω时，输出瞬态波形的变化如上图所示。 四．交流波形叠加仿真 图4.1
1 第2章 Multisim 仿真流程 本节我们用一个案例（模拟小信号放大及数字计数电路）来演示Multisim 仿真大体流程，这个案例来自Multisim 软件自带Samples ，Multsim 也有对应的入门文档（Getting Started ），只要用户安装了Multsim 软件，就会有这样的一个工程在软件里，这样就不需要再四处搜索案例来学习。 执行菜单【File 】→【Open samples…】即可弹出“打开文件”对话框，从中找到“Getting Started ”下的“Getting Started Final ”（Final 为最终完成的仿真文件）打开即可 此案例的难度与复杂度都不高，因为过于复杂的电路会让Multisim 仿真初学者精力过于分散，难以从宏观上把握Multisim 电路仿真设计流程。在这个案例中，我们对于Multisim 软件的使用操作（如调用元器件、连接元器件、编辑参数、运行仿真）都会做尽量详细的描述，以期达到尽快让新手熟悉Multisim 目的，这也是为更简要阐述后续案例打基础。 本书在行文时描述的Multisim 步骤操作，均使用菜单方式，事实上，大多数操作可以直接使用工具栏上的快捷按钮，读者可自行熟悉，执行的结果与菜单操作都是一致的 2.1 电路原理 我们将要完成的仿真电路如下图所示：
2 一切不以原理为基础的仿真都是耍流氓，所以这里我们简要阐述一下原理：以U4-741运算放大器 为核心构成的同相比例放大器，对来自V1的交流信号进行放大（其中，R4为可调电阻，可对放大倍数 进行调整）。放大后的信号，一路送入示波器进行观测，另一路作为时钟脉冲信号送入U2-74LS190N（可 预置同步BCD十进制加减法计数器）进行计数，计数结果输出为十进制，经U3-74LS47N（BCD-七段 数码管译码器）译码后驱动七段数码管进行数字显示。另外U2-74LS190N配置为加法器，同时将行波时 钟输出第13脚（RCO）驱动发光二极管。 左下区域有两个单刀双掷开关进行计数控制，S1接到U2的第4脚（CTEN）计数使能控制引脚， 低有效，当S1切换到接地（GND）时，计数才开始，否则计数停止；S2接到U2的第11脚（LOAD），也是低有效，当S2切换到接地（GND）时，就把预置数（ABCD）赋给（Q A Q B Q C Q D），这里电路配置 的（ABCD）都是接地（GND），因此相当于S2开关为清零功能。 右上区域还有三个旁路电路，左侧的插座与仿真没有关系。 2.1.1 新建仿真文件 1、首先我们打开Multsim软件，如下图所示，默认有一个名为Design1的空白文件已经打开在工作 台（WorkSpace）中。
实验3.12 555电路应用 一、实验目的： 1. 了解555电路的工作原理。 2. 学会分析555电路所构成的几种应用电路工作原理。 3．掌握555电路的具体应用。 二、实验准备： 555电路是一种常见的集模拟与数字功能于一体的集成电路。只要适当配接少量的元件，即可构成时基振荡、单稳触发等脉冲产生和变换的电路，其内部原理图如图3.12.1所示，其中(1)脚接地，(2)脚触发输入，(3)脚输出，(4)脚复位，(5)脚控制电压，(6)脚阈值输入，(7)脚放电端，(8)脚电源。 图3.12.1 555集成电路功能如表3.12.1所示。 表3.12.1：
注：1.(5)脚通过小电容接地。 2.*栏对CMOS 555电路略有不同。 图3.12.2是555振荡电路，从理论上我们可以得出： 振荡周期： C R R T ?+=)2(7.021...........................…….....3.12.1 高电平宽度： C R R t W ?+=)(7.021 ..........................…….....3.12.2 占空比： q = 2 12 12R R R R ++............................................…......3.12.3 图3.12.3为555单稳触发电路，我们可以得出(3)脚输出高电平宽度为： RC t W 1.1=............................................................3.12.4 三、计算机仿真实验内容： 1. 时基振荡发生器： (1). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条
第13章 Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件， 本章节讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。 目录 1. Multisim软件入门 2. 二极管电路 3. 基本放大电路 4. 差分放大电路 5. 负反馈放大电路 6. 集成运放信号运算和处理电路 7. 互补对称（OCL）功率放大电路 8. 信号产生和转换电路 9. 可调式三端集成直流稳压电源电路 13.1 Multisim用户界面及基本操作 13.1.1 Multisim用户界面 在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。 Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。 IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。 1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。 IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim 经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、 Multisim7、 Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。 下面以Multisim10为例介绍其基本操作。图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
收稿日期:2004-05-19 第22卷 第5期 计 算 机 仿 真 2005年5月 文章编号:1006-9348(2005)05-0109-02 基于multisim 的电路设计与仿真 张晶,李心广 (广东外语外贸大学信息科学技术学院,广东广州,510420) 摘要:电子设计自动化(E DA )技术是电子设计领域的一场革命,改变了以变量估算和电路实验为基础的电路设计方法。Mul 2 tisim 是一个专门用于电子线路仿真与设计的E DA 工具软件,能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程,从而为电 子系统的设计、电子产品的开发和电子系统工程提供了一种全新的手段和便捷的途径。该文介绍了它的主要功能、特点,并结合电子电路实例叙述其设计、仿真与分析的具体运用。关键词:电子设计自动化;电路设计;仿真分析中图分类号:TP391.9 文献标识码:A Multisim B ased Schematic Design and Simulation ZHANGJing ,LI X in -guang (Department of C omputer Science &T echnology ,G uangdong Univercity of F oreign S tudies ,G uangzhou G uangdong 510420,China ) ABSTRACT:The technology of E DA (E lectronic Design Automation )is an innovation in the field of electronic design.It trans forms the circuit design measure based on variable estimate and circuit experiment.Multisim is a special s oftware for electronic circuit design and simulation.It can complete the whole process from circuit simulation designed to circuit diagram created ,thereby providing a new and convenient approach for electronic system exploitation ,electronic product and elec 2tronic system engineering.This article introduces the main functions and features of multisim.And in this article ,with ex 2amples of electronic circuit ,s ome exercises about the design and applications in practice are illustrated.KE YWOR DS :E lectronic design automation ;Circuit design ;S imulation analyse 1 引言 目前随着国际上电子工业和计算机技术的飞速发展,电子产品已与计算机系统紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期却越来越短。以定量估算和电路试验为基础的电路设计方法已经无法适应当前激烈竞争的市场。电子设计自动化(E DA )技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动生成,其中包括印制板的温度分布和电磁兼容性测试,代表着 现代电子系统设计的技术潮流。 [1]2 multisim2001的主要功能及特点 Multisim 是加拿大IIT (Interactive Image T echnologies )公司 在EW B (E lectronics W orkbench )基础上推出的电子电路仿真设计软件,是一个专门用于电子线路仿真与设计的E DA 工具软件。作为Windows 下运行的个人桌面电子设计工具, Multisim 是一个完整的集成化设计环境。它具有如下特点: 1)具有直观的图形界面: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均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与实物相似,测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。 2)具有一个庞大的元气件库。具备如信号源、基本元气 件、模拟集成电路、数字集成电路、指示部件、控制部件等各种元气件。 ()具有强大的仿真能力: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。 4)强大的分析功能。提供了14种仿真分析方法,如直 流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、参数扫描分析、零极点分析、传递函数分析、温度扫描分析、后处理分析等。5)强大的虚拟仪器功能。如示波器、万用表、瓦特计、扫 描仪、失真仪、网络分析仪、逻辑转换仪、字信号发生器等。 6)VH D L/Verilog 设计输入和仿真。Multisim 软件将 — 901—