基于Multisim的波形发生器仿真

电子设计自动化
题目Multisim分析波形发生器仿真
学生姓名陈冰雪
学号 20091305020 院系电子与信息工程学院
专业电子信息工程
任课教师周欣
二0一一年十一月二十三
基于Multisim的波形发生器仿真
陈冰雪
（南京信息工程大学电子信息工程系，南京210044）
摘要：在Multisim环境下，以波形器为例，本文阐述了该软件在系统仿真分析中的具体应用。

Multisim软件可以把原理图绘制，程序编制，实验仿真和印刷电路板图的生成集成在一个设计环境中，不但可以做到边设计边实验，修改调试方便，而且实验采用的是虚拟元软件和测量仪器，实验成本低，实验速度快。

仿真结果与理论分析结果一致，说明了基于multisim软件仿真在电路设计和基础实验教学中具有非常重要的应用价值。

关键词：Multisim,波形发生器，555定时器
0 引言
传统的电子技术理论教学中，一般多采用工程近似的方法对电路进行分析、计算，特别是对于较复杂的电路设计时，往往需要改变各种元器件的参数，进行设计与匹配，如果元件参数发生变化，学生在短时间内很难把握电路的输出及各种性能指标。

Muhisim是一种全功能电子电路仿真软件，该软件为用户提供了一个集成化的虚拟设计实验环境，建立电路、仿真分析和结果输出在集成界面中可以全部完成.电路元器件,测量仪器，和仿真结果与实际情况非常接近，满足使用者从参数到产品的设计要求。

采用具有较强的电路仿真与分析功能的Multisim软件，在计算机上“做”实验，具有直观、方便、高效的优点。

并且可通过实际的电路，对最后的设计结果进行验证。

在电子技术教学中引入电路设计仿真软件设计电路，是提高学生电子电路设计水平和设计能力的有效方法，对于培养创新和实用人才、改革传统的实验教学模式，提高实验教学质量有着重要的意义。

¨
本文基于Multisim软件平台，结合波形发生器中的波形产生电路进行具体的分析与仿真研究。

1.系统方案及思路
需求分析：以Multisim为基础设计仿真能输出波形的振荡器
Multisim简介：
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，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
555定时器简介：
555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS 工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。

555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在3~18V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

图2 555定时器的内部电路结构图
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器C1 的同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。

若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。

它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：低触发端。

3脚：输出端V o。

4脚：是直接清零端。

当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：TH高触发端。

7脚：放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。

一般用5V。

图3 555定时器的功能表
555定时器是一种多用途单片集成电路，可以方便地构成单稳态触发器，施密特触发器和多谐振荡器。

2.系统设计
（一）用555 定时器构成的单稳态触发器
555定时器构成的单稳态触发器特点：1 有一个稳定状态和一个暂稳状态2 在触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态停留一段时间后，又自动返回稳定状态3 暂稳态时间的长短取决于电路本身系数，与触发脉冲的宽度无关
图4 555定时器构成的单稳态触发器
图5 用555定时器构成的单稳态触发器波形
（二）用555定时器构成的施密特触发器
555定时器构成的施密特触发器
（1）当ui＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1、，uo1＝uo＝1。

ui升高时，在未到达2VCC/3以前，uo1＝uo＝1的状态不会改变。

（2）ui升高到2VCC/3时，比较器C1输出为0、C2输出为1，触发器置0，即Q＝0、，uo1=uo=0。

此后，ui上升到VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3以前，uo1＝uo＝0的状态不会改变。

（3）ui下降到2VCC/3时，比较器C1输出为1、C2输出为0，触发器置1，即Q＝1、，uo1=uo=1。

此后，ui继续下降到0，但uo1＝uo＝1的状态不会改变。

图6 555定时器构成的施密特仿真电路图7 施密特触发器电路输入和输出波形
（三）用555定时器构成的多谢振荡器
多谐振荡器：能产生矩形波的一种自激振荡电路，矩形波还含有丰富的高次谐波，多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换
图8 555定时器构成的多谐振荡器
图9 用555定时器构成多谐振荡器工作波形
3.结语
以波形产生电路为例，介绍Multisim软件设计和仿真实验的方法。

通过实验可见，利用EDA 工具软件Multisim进行电子技术设计型实验，改变了利用电子元器件，仪器等物质手段的传统设计型实验教学模式，具有开发性，灵活性，丰富性，生动性，实时交互性，和高效性等功能特征，为提高电子技术提供了一个有效手段。

参考文献：
张永生.电子设计自动化[M]：中国电力出版社，2008。