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电路仿真软件

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电路仿真软件

电路仿真软件范文第1篇

关键词:仿真;差动放大电路;共模抑制比;差模输出

中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)16-3884-03

模拟电子技术是电子信息类专业的一门主干课程,该课程中的核心元件为二极管和三极管。这些器件不同于电阻和电容之处在于它们的非线性,以及分析的过程中往往交直流共存。加上学生在实验室的时间有限,缺乏直观的认识,给学生的认识带来困难。该文以模拟电子技术课程中基本的差动放大器电路为例,介绍了Proteus在电路仿真中的应用,分析了电路参数的改变对电路的影响。在课堂教学中引入Proteus,使教学更加生动,贴近实际。对提高学生兴趣,培养学生创新能力有非常好的促进作用。

图5 2.3输出波形的观察

在差模输入时,如果输入信号的正极性端接T1管的基极,由于共射电路的倒相性,单端输出从T1管的集电极对地的输出电压是和输入差模信号倒相的,相反,对于同样的输入信号,从T2管的集电极输出电压是和输入电压同相的,如图5所示,分别是单端输出时的两个输出电压及差模输入电压。

双端输出时,如果选择T1管的集电极为输出电压的正极性端,则输出电压与输入电压同相,否则反相。

该文以模拟电子技术中的差动放大电路为例介绍了Proteus软件在电路模拟和仿真中的应用,在课堂教学中使课堂更加生动,灵活,达到了帮助学生理解原理,提高分析问题的能力。相信这种生动的教学模式在电路分析,数字电路和单片机等课程的教学过程中会发挥更大的作用。

[1]华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京:高等教育出版社, 2006.

[2]罗映祥.Multisim电路仿真软件在差分电路分析中的应用[J].电脑知识与技术,2008,1(1):169-173.

电路仿真软件范文第2篇

【关键词】saber仿真;移相全桥DC/DC变换器

一、引言

SABER作为混合仿真系统,可以兼容模拟,数字,控制量的混合仿真,便于在不同层面上分析和解决问题,其他仿真软件不具备这样的功能。Saber软件主要用于电路的仿真模拟,包括SaberSketch、SaberDesigner两部分。SaberSketch用于绘制电路图,而Saber-Designer用于对电路仿真模拟,模拟结果可在SaberScope和DesignProbe中查看[5][6]。由于移相全桥DC/DC变换器具有鲜明的特点,最近在大功率多电飞机电源系统中备受关注。所谓的多电飞机是指提高使用电力同时将液压和气动的使用降到最低。这种改变使多电飞机比传统的飞机有明显的优势。由于多电飞机对电力的要求增加,它就需要一个更适合的配电和转换系统,因此电力电子在其中的分量不断增加[1][2]。移相全桥DC/DC变换器可以为飞机提供电源,这种类型的转换器拓扑允许所有的开关设备在零电压开关下进行操作,并且大大减小了开关损耗。此外它能高频率的操作开关来提高功率密度,从而降低了转换器的尺寸[3][4]。

二、移相全桥移DC/DC变换器

相全桥DC/DC变换器是一种典型的零电压开关转换器,其基于全桥隔离变压器模块的转换器。基本为:全桥开关网络、高频变压器、整流和LC滤波器。互感LS也显示在图表中。这个电感通常包括变压器漏感和附加分离原件的电感,并且和变压器是串联的。C1-C4是瞬间关断电容,可以和LS一起实现零电压开关转换。Ci是输入滤波电容。

一个循环的理想输出电压可以通过平均滤波输出电压Vdd简化计算得到。忽略互感Ls上的电压波动,可以得到输出电压为:

(2.1)

其中:

(2.2)

输出电压化简为:

(2.3)

输出电压可写成:

(2.4)

(2.5)

对于所需的输出电压,占空比可通过以下计算:

(2.6)

三、理想开关电路模型仿真

理想化的开关模型参数设置如下:

输入直流电压:Vin=270v;

换流电感:Ls=580μH;

开关频率:fs=20kHZ;

输出滤波电感:Lf=94μH;

输出滤波电容:Cf=558μF;

输入滤波电容:Ci=0.4μF。

二极管的电压下降被设置为零,因此,它们是理想的。该变压器是一种理想的DC/DC变压器没有任何损失,它的匝数比Ns/Np为0.2。开关的导通电阻Ron被设为0.001Ω因为此电阻被设为0时saber软件将无法仿真,由于它的值很小我们可以忽略它的开关损耗。要取得28V的输出电压和所需的输出功率,其等效电阻设置如表3.1所示。由方程可以计算出每一种情况下的占空比。

给定开关电路占空比,变换器波形如图3.1所示。

图3.1(a)为全桥开关网络输出电压VAB、一级侧电流Ip和整流输出电压Vdd的波形。很明显看可以看出当一次侧电流逆转时二次侧占空比损失。这可能是由于换流时变换器振荡造成的。从3.2(b)可以看出当负载由100%变到10%时也发生了同样的现象,于是比较这两种负载下的波形图由方程2.2可以推测二次侧占空比损失随着负载电流减小而减小。

四、总结

本文是对飞机直流电源的DC/DC转换器的模型中开关电路的仿真,根据各种有关多电飞机的文献选择了选择移相全桥零电压开关的DC/DC变换器。DC/DC变换器的一个重要特点就是二次侧占空比丢失,这是由于换向电感引起输出电压下降。

参考文献

[1]R.Ericson,and D.Maksimovic,Fundamentals of Power Electronic.Norwell,MA:Kluwer,2001.

[2]V.Vlatkovic,J.A.Sabate,R.B.Ridley,F.C.Lee and B.H.Cho,“Design considerations for high-voltage high-power full-bridge zero-voltage-switched PWM converter,”Applied Power Electronics Conference and Exposition,1990.Fifth Annual,pp.275-284,11-16 March 1990.

[3]A.Emadi,and M.Ehsani,“Aircraft Power Systems: Technology,State of the Art,and Future Trends,”IEEE AES Systems Mag.,vol.15,no.1,pp.28-32.,Jan.2000.

[4]J.A.Rosero,J.A.Ortega,E.Aldabas,and L.A.R.L. Romeral,“Moving towardsa more electric aircraft,”Aerospace and Electronic Systems Magazine,IEEE,vol.22,pp.3-9,2007.

[5]闫群民,马永翔,朱娟娟.基于Saber的飞机动力系统仿真[J].计算机工程与设计,2012(1):312-316.

电路仿真软件范文第3篇

【关键词】PROTEUS;单片机;计算机辅助设计;仿真

由于微电子技术的迅猛发展,单片机作为电路设计的核心器件,其系统设计包括硬件电路设计和程序设计2个方面,调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。如果采用作为单片机系统仿真软件Proteus,则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。毫无疑问,在使用Proteus进行系统虚拟开发成功之后再进行实际制作,必然可以提高开发效率、降低开发成本、提高开发速度,而这些因素对于企业来讲是非常重要的。

一、Proteus简介

Proteus软件是英国Labeenter electronics公司的EDA工具软件,是一个电子设计的教学平台、实验平台和创新平台,涵盖了电工电子实验室、电子技术实验室、单片机应用实验室等的全部功能。它运行于Windows操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。

二、使用Proteus软件进行简单电路的仿真

Proteus软件仿真简单的桥式整流二极管稳压电路,软件提供的虚拟测量仪器,能够简单方便的仿真测量电路各处的波形和电压。

如图是桥式整流二极管稳压电路的仿真图。变压器TRl初级放置两个正弦波信号源,信号幅值设置为110V,相位分别设置为0度和180度,用来模拟220V正弦波交流电。变压器TRl的初次级变比为10:1,次级两端在虚拟示波器的显示窗口可以看到幅值为20V左右的正弦波交流波形。

经过D1-D4组成的桥式整流电路以后,正弦波交流电的负半周被整流桥翻转,变成脉动直流,但是此时的直流分量非常低,直流电压表指示接近0V。

加入滤波电容后,脉动的直流电在电容两端建立了直流电压,大部分的交流分量被滤波电容滤除。

加入12V稳压二极管后,限流电阻后部的负载两端电压被稳定在12V左右,电压更加的稳定平直。

使用Proteus进行简单电路的仿真,能够直观方便的看到电路的运行状态,各点的电压波形,有助于增强对各类基本电路的理解,为设计复杂电路打好基础。

三、使用Proteus软件进行单片机的仿真

Proteus软件对常用的主流单片机仿真都有很好的支持,把电路调试和单片机仿真结合在一起,单片机的软件可以直接加载到Proteus电路图中的单片机中运行和仿真。

仿真电路中放置两片AT89C51单片机,一片用来运行爬行器主控程序,另一片用来模拟地面接收和指令发送。测量仪表使用了四路虚拟示波器和虚拟串口窗口。

在四路虚拟示波器中,我们能够监视关键点的波形。虚拟串行窗口中,能够显示线路上传输的串行序列码,以16进制方式分字显示。

在电路图中的单片机器件u1上双击,打开编辑元件窗口,选择需要加载的单片机程序文(MCU程序.hex),该文件是编译好的十六进制HEX文件;设定单片机的时钟频率(12Mhz);确定即可

单片机的各个端口,用蓝色、红色和灰色三种色块表示当前的端口电平,蓝色代表低电平,红色代表高电平,灰色代表电平不定,一般为高阻或者高频变化。电路仿真中,根据程序的执行情况,端口电平会不断闪动。

示波器窗口中显示了关键点的波形,图中分别显示了收发逻辑、上传编码、模拟速度脉冲、温度电平四个波形。能够通过示波器的刻度,读出300毫秒的发送、200毫秒接收的收发逻辑周期;选择示波器上的时间旋钮,还能够清晰的展开上传数据的每一位,非常直观方便。串行端口不断闪动的16进制编码,表示数据总线上接收到的串行序列数值,能够直观的判断单片机发送数据的正确性。

电路仿真软件范文第4篇

关键词:适时教学;电路分析;主动学习;团队讨论

中图分类号:G642 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0062-02

“电路分析”课程作为工科电气相关专业的学科基础课程,其内容是介绍非时变集总电路的基本理论和方法。该课程知识点内容多、原理抽象、知识体系复杂,在有限的课时之内,传统的“以教为主,以学为辅”的教学方式弊端日益显现。许多学生或是不能正确理解一些理论概念,或是即使掌握了理论,但在涉及到具体电路设计时也存在诸多困难。因而,如何提升该课程教学质量,使学生掌握电路分析的基本概念和基本原理,培养良好的电路分析和电路设计能力,是一个值得探索研究的问题。本文从“适时教学”模式出发,结合笔者自身教学对这一问题进行了探索。

一、适时教学模式

1.模式简介

Just-in-Time Teaching(国内将它翻译为“适时教学”或“及时教学”),是20世纪末在美国高校本科教学中出现的一种新型教学模式,是美国航空学院和普渡大学的物理学教授在解决教学问题的过程中,经过八年的实践总结出来的一种具有实效性的教学模式。[1]1999年,来自这两所大学的四位教授在有关适时教学的第一本专著《适时教学:主动学习与Web技术的结合》(Just-in-Time Teaching: Blending Active Learning with Web Technology)中对这一概念进行了具体阐释:“适时教学”是建立在“基于网络的学习任务”和“以学生的自主性学习为主的课堂教学”二者交互作用的基础上的一种新型教与学策略。

适时教学模式的主要实施步骤大致包括:课前,教师在网上预习内容,提出问题(Warm-up Questions)供学生思考;学生在课前认真预习之后向教师反馈问题或提出建议;教师根据学生的反馈调整授课进程、授课内容和授课方法。基于这样的一个反馈环节,教师利用课堂开展各式各样的讨论和辩论,以实现以学生的自主性学习为主的主动课堂。所以,该模式的核心是反馈环节。课后,教师组织学生自主开展基于网络的疑难问题团队讨论,以巩固课堂教学。

2.适时教学模式是对电路分析课程教学理念的革新

目前,南京邮电大学对电路分析基础课程实施层次化专业化教学,[2]即对不同专业的学生,对不同知识基础与学习能力的学生提出不同的教学要求,施展不同的教学方法,力求做到因材施教,让学生从学习中寻找各自的兴趣点去切入点,得到不同的预期收获。但同时,层次化教学也导致某些专业,如电子科学与技术等专业的电路分析课程只有48学时,在授课学时大幅度缩减的同时,电路分析的基础重要知识点不能减少,同时还要鼓励学生尽可能多地参与实践动手环节。与此同时,随着学科的交叉和渗透,边缘学科的发展非常活跃,计算机技术与电工理论的互相渗透与结合,产生了计算机辅助分析和设计这样的交叉学科,促进了电路理论的新发展,与计算机辅助设计软件结合教学,成为当代电路分析教学中不可忽略的发展趋势。综上所述,授课内容多,知识点与课下实践环节联系紧密,学时少而需课下练习多的矛盾日益突出,这无疑给教师的授课和学生的学习带来了巨大的挑战。

适时教学模式借助于网络技术,增加了课前预习和课后提高的环节,弥补了课堂教学的不足,努力打造学生主动学习的课堂。将学生对课程的学习由课堂延伸到课外,有效地缓解了课时少、内容多的矛盾。同时,在学生课前预习的基础上,教师可适当增删教学内容,对学生通过预习掌握较好的内容简略带过,而对学生存在问题的知识点进行重点讲授,并有根据地进行拓展强化,进一步地提升了教学进度和教学质量。所以说,适时教学模式是对电路分析课程教学的一个重要探索。

二、实施适时教学模式的资源配置与考核安排

从上述适时教学模式的定义看出,该模式突出了网络技术的应用。在推广该模式之前,学校应做好网络课程平台的建设,课程平台大致应该包含以下模块:

课前预习:该模块供教师预习内容和预习要求,学生查看后根据要求完成预习;预习反馈:学生在该模块向自己的任课教师提交自己的问题或建议;作业平台:学生通过该平台提交自己的预习作业或课后作业,授课教师可通过该平台查看学生的预习效果或了解学生对授课内容的掌握程度;拓展提高:教师一些难度较大的问题供学生开展“难题探究”(Wrap-up Puzzles),学生通过课堂所学的知识点并结合网络资源,通过发帖与同学开展讨论,教师查看后进行相应回复或者总结;相关链接:该模块包含教师上课所用课件或者教师希望学生浏览的相关网页链接,以供学生自学或复习。

此外,通过推行适时教学方法,有效改变了传统“轻平时,重期末”的考核方式。在早期的电路分析课程建设中,南京邮电大学(以下简称“我校”)“电路分析”课程通常采用“平时成绩占25%,期末成绩占75%”的考核方式,不少学生不注重平时学习或者平时学习往往有疑难问题积攒,依靠考前突击学习又不能真正融会贯通,即使依靠背公式和大量做题来获得不错的卷面成绩,也不能够真正理解并熟练应用电路分析知识在动手实践活动中。这样的学习方法可以应付考试,但忽略了电路分析能力的培养,这种弊端在后来电工电子实验等相关的实验课程中暴露无遗。而且,平时成绩的考核主要以作业和考勤为主,按时完成作业不缺勤基本可以获得不错的平时成绩,对那些好学的学生也无法起到鼓励作用。在适时教学模式中,教师可以调整考核比例,包括预习完成情况、预习反馈的积极度、课堂讨论或辩论的参与度以及“难题探究”环节的表现等多个方面都应被纳入考核范围,综合给予学生评价,对那些勤学好问、自学能力强的同学应给予鼓励与支持。

三、结合仿真软件激活预习和复习环节

MATLAB软件是科学研究中常用工具,具有高效的数值计算及符号计算功能,可以进行矩阵运算、实现算法、绘制函数和数据、创建用户界面、连接其他编程语高的程序等。[3]在“电路分析”课程中,随着电路规模的加大,微分阶数以及联立方程的个数增多,给解题运算带来一定困难。而MATLAB提供了高效简洁的编程方法,其强大而简易的绘图功能、矩阵和数组运算能力以及很强的扩充性,能充分满足基本电路分析、计算的需要,在电路分析研究与工程实践中具有良好的应用价值。

1.在预习环节中引入MATLAB,引导学生自学

预习是适时教学模式非常着重的环节,是整个教学模式的基础。对学生而言,课程的进行依赖他们预先的准备;对教师而言,教学内容是以学生为出发点进行组织调整的。因此,学生的预习质量直接影响课堂教学和课后提高的效果。教师在设计预习要求和内容时,要注意结合课程安排和学生的完成能力,着重考查学生对概念的理解。以明确的目的入手,可以为构建专业性预习问题提供框架或支架。

在讲授“节点电压法”这一节内容前一周,要求学生阅读教材中节点电压法的内容,包括节点的概念、节点的选择、节点方程的建立等,然后完成预习作业,如下所示:节点电压法的原理比较复杂,如果出现多个线性方程联立求解,计算复杂。MATLAB软件具有强大的计算功能,可以解决这一问题。以下给出用MATLAB求解节点电压或电流的相关程序,要求学生在阅读后请思考如何用于求解所列其他题目。其程序思路如下:利用input指令获得电路节点与支路数;利用fopen与fscanf指令读取数据文件,其中将节点邻居电阻、电流源、电压源均存为数据中独立一列;计算节点电导矩阵,自、互电导分别为对角线与非对角线元素;计算节点相连电压源和电流源造成的电流的代数和向量;矩阵计算得到节点电压值。

学生通过对上述程序的学习理解,能够很快理解从数据角度看待处理电路中的阻值与电源数值,从链接矩阵的层面加深对网络拓扑的理解,从矩阵计算角度分析节点电压对电流的驱动。在此基础上,学生对MATLAB软件的电路分析计算功能有了初步的了解,并对其在复杂电路分析上的应用有了一定的认识,尤其对课本“电阻电路一般性分析方法”一章的一般化系统化性解题方法有了深刻认识。通过在课程建设网站上附上与MATLAB相关的链接,鼓励学生在课余时间自学软件使用。

2.在授课与实践环节中应用Multisim,加强学生对器件认识

由美国国家仪器有限公司(National Instruments, 简称NI)开发的Multisim系列软件,具有直观的原理图捕获环境,可提高学生对电路图的观察与理解,是一款适合教师、学生和工程师使用的SPICE仿真环境。[4]新版本的Multisim可以实现众多功能,此处仅结合电路分析教学列出几点应用:可便捷实现电路参数和参数扫描分析;结合 FPGA 对象模块可进行后续课程数字电路方面的教与学;拥有2千多个各种元件的元器件库,不管是大学教学还是动手实践都能胜任,其广度和深度对学生将来进行工作或科研都具有一定的可持续使用性。Multisim提供了广泛丰富的功能来帮助大学一年级的学生轻松理解电路分析的基础知识,而且掌握这些功能也能极大地帮助高年级大学本科生实现大学生创新计划、电子竞赛、本科毕业设计等项目的完成。

Multisim系列软件提供了图形化互动环境和各种即用型子板模板,任课教师在较短时间内就可设计制作带动态演示效果的教学课件,将课本静态电路图与动态输出波形有效地衔接起来,加深学生对电路理论的理解。在笔者的教学实践中发现,Multisim尤其在直流激励下的动态电路分析章节学习中,能够提供形象生动的教学解决方案,帮助学生轻松从基本的电路分析运算理解过渡到复杂深奥的理论理解。通过对动态元件电容、电感连接示波器,可以清楚地演示电路充放电过程的变化规律,验证课本上电压电流的演变曲线,对时间常数等参数指标获得实际体会。

在学生自主学习过程中,通过在Multisim软件中搭建电路,学生不仅可以对疑难问题的求解进行验证,还为将来的电工电子实验课程打下了扎实的实践经验。从笔者的实践中,可以发现将仿真软件作为学生课下学习电路分析的辅助手段,能够大大激发学生组成学习讨论小组的兴趣。

四、结论

在笔者对适时教学教学方法的推广中发现,传统电路分析教学中使用较多的仿真软件Multisim,对电路元件间的连接关系、整体电路图连线都有直观明了的优点,便于检查电路连接对错,并且电路各电压电流数值一目了然。但与之相比,偏重于数值计算的MATLAB软件,其数据结构与计算功能更容易让学生理解电路元件之间的数值关系,从另一个层面去理解电路原理,颇有奇效。笔者在适时教学模式的实践中发现,电子专业、自动化专业的学生选择Multisim比例较高,兴趣也较强烈,而数理学院、计算机学院学生选择MATLAB软件较多些。在任课教师角度,将其与适时教学策略融合,从另一方面也达到了层次化教学,依兴趣针对性教学的目的。前面所述也启发笔者在将适时教学方法贯彻到实际教学环节时,将已有的教学经验和手段新的创造性作用发挥出来,而不必局限于网络化这个适时教学的基本手段上。

参考文献:

[1]娄珀瑜.利用体验式学习软件构建化学实验适时教学空间[J].化学教育,2011,(11).

[2]张宇飞,史学军.电路课程教学内容的改革与思考[J].中国电力教育,2013,(6).

电路仿真软件范文第5篇

关键词:仿真软件Multisim 数字电路实验 应用

中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)12-0220-02

在电子专业数字电路课程中,实验教学是一个非常重要的环节,通过理论知识教学与实践相结合的方法,在提升教学效果的同时也提升了学生的实践动手能力,而在传统的数字电路实验教学中,完全依靠的是纯硬件实物进行实验,这种方法存在许多弊端,而现今在结合计算机软件技术的基础上,让数字电路实验变得更加灵活方便,不仅培养了学生的综合动手能力,而且还激发了学生的创新能力,本文主要分析探讨的是在底值缏分校计算机仿真软件Multisim的具体应用。

1 仿真软件Multisim的概况

计算机仿真软件Multisim是根据美国国家仪器公司电子线路仿真软件EWB升级而来,其主要目的就是对电路进行原理设计,对电路功能进行测试等,在计算机中,Multisim软件不仅界面清晰,简单直观,而且操作起来也较为简便,易学易用。仿真软件Multisim将原理图的创建,电路的测试分析以及结果显示通过集成的方式统一显示到一个电路窗口当中,对数字电路和模数混合电路等进行仿直模拟,而且在可视化界面上,其仿真出来的电路环境与真实情况一般无二,整个操作界面操作起来完全就像是一个实验室的工作台,非常具有可实操性,在数字电路实验教学中,深受广大教师以及学生的喜爱[1]。

2 在数字电路实验中仿真软件Multisim的具体应用

数字电路实验首先要了解的是电路的工作原理,对实验电路中的模块电路以及每个模块的具体功能都要有一个具体清晰的认识,同时还要明确每个模块之间的信号传输关系等,在对这些基础设施了解清楚之后,再结合相关的参数指标以及实验所需的电路元器件,通过仿真软件Multisim对各个电路模块的初步设计,最后在仿真模拟的过程中边选择边测试,边修改边对比,不断地分析判读,直到实验出真正的数字电路,因此在数字电路实验中,仿真软件Multisim的具体应用主要体现在以下四个方面:

2.1 绘制电路原理图

本次数字电路实验以在时钟控制下实现八位并行数据输入到串行数据输出的转换电路为例,这个数字电路主要有三个功能模块,即LM555定时器构成的多谐振荡器产生时钟脉冲模块,4位二进制加法计数器74LS163构成的计数器模块和数据选择器74LS151构成的并转器电路模块[2],待这三个功能模块分步设计完成后,这个转换电路的原理图就设计完成了,然后再结合仿真软件Multisim中丰富的元器件资源快速的完成所需元器件的找寻工作,其次再将这些元器件进行连接,对一些必要的元器件参数属性等进行相应的修改,同时对元器件标注出相对应的标签,最后这个转换电路的原理图绘制工作也就完成了,如图1所示,为绘制的此次实验转换电路的原理图。

2.2 电路的仿真分析

在上述的转换电路实验中,通过仿真软件Multisim可以提供出虚拟的仪器对电路进行仿真分析,在仿真分析中,主要用到的分析仪器包括示波器,逻辑分析仪,字信号发生器以及逻辑转换器等,其仿真分析主要分为两部分进行:首先仿真分析的是第一个模块,针对第一个功能模块LM555定时器构成的多谐振荡器产生时钟脉冲模块,在实验教学过程中,为了让学生加深对其的理解与学习,可以用仿真软件Multisim提供的示波器来观察555定时器充放电的电容波形和输出时的脉冲方波信号波形等,最后发现其充电时间要大于放电时间,其仿真波形与理论分析计算得出的结果保持一致;其次仿真分析的是第二个功能模块和第三个功能模块,针对这两个模块可用仿真软件Multisim提供的逻辑分析仪进行分析,主要观测分析的是第二个模块计数器的时序波形和第三个模块数据选择器输出的波形,如图2所示,为计数器时序波形的仿真图,通过图2可以看出,在脉冲作用下,计数器的低三位循环计数产生000到111这八种状态,而假设计数初始的状态为000时,那么数据选择器的数据输入端D0将被选通,而151的输出将变成1,再来一次CP脉冲上升沿后,计数器的计数状态就变成了001,而这时数据输入端D1将被选通,151的输出就又变成了0,同理待第七个脉冲来之后,计数器的计数状态就变成了111,这时的就是D7被选通,同样的151的输出也变成了0,151的8位并行输出数据在时钟脉冲的控制作用下,来一个时钟脉冲上升沿就送出一位数,相应的8位并行输入的数据也就一个一个地被串行输入送出来,从而实现数据能够并行输入到串行输出的转换[3]。

2.3 逻辑转换器的应用

逻辑转换器的应用主要体现在组合逻辑电路中,对于组合逻辑电路而言,其特点就是没有存储记忆功能,而其设计就需要根据逻辑命题,再列出逻辑真值表,写出逻辑表达式,然后选择所用器件,即可完成组合逻辑电路的设计工作,但是在输入变量增多时,组合逻辑电路的设计工作就变得繁复多杂,经常出现各种错误,在这时利用仿真软件Multisim提供的逻辑转换器就可以对组合逻辑电路的设计过程进行简化,提高电路的设计效率[4]。

仿真软件Multisim提供的逻辑转换器支持8输入变量与单输出的组合逻辑电路的分析与设计,根据逻辑转换器可以将组合逻辑电路中的真值表进行转换,将真值表与逻辑表达式之间进行转换,将直值表与简单表达式之间进行转换,将逻辑表达式与逻辑电路之间进行转换以及将逻辑表达式与非门逻辑电路之间进行转换等。

2.4 译码器的仿真应用

在数字电路实验课程中,译码器在数字系统的设计中有着极为广泛的用途,其在代码之间的转换,终端的数字显示,同数据分配,存储器的寻址以及组合控制信号等都能起到非常重要的作用,在数字电路实验课程教学中,以仿真软件Multisim提供的74LS138译码器为例,为了让学生在学习地过程中更好的掌握译码器的外特征,如图3所示,通过利用开关K1,K2和K3来模拟二进制数,来对74LS138译码器的译码功能的仿真电路进行验证,通过实验可以看出,在输出端接上小灯泡后,可以对二进制数经过译码器后的输出结果进行直接观测,从而使学生在这一过程中可以更好的理解与掌握译码器的逻辑功能[5]。

3 在数字电路实验中利用仿真软件Multisim的优势

在数字电路实验中,传统的纯硬件实验教学方法一般都是事先查找大量的相关资料,对电路原理进行硬性理解,然后再根据电路指标要求对元器件的具体参数进行估算,最后在纸上画出大概的硬件电路图,在实验时一般也是通过面包板或实验箱来搭建完成,然后在观察分析实验数据时,也是通过实验室有限的仪器仪表等来进行,这样的实验方式很难检查出实验过程中的某项具体问题,比如所选用芯片是否合适,哪一根线路出现问题等,而一旦真的发现问题这整个电路实验设计也要推倒重来,耗时耗力不说而且还没有起到应有的教学效果,而利用计算机仿真软件Multisim,学生只需要在对数字电路的基本原理了解清楚的情况下,利用仿真软件Multisim直接选出实验所需的元器件,然后直接进行电路搭建,在计算机操作界面直接进行现场实验操作,而不用担心芯片的选择是否错误,实验消耗材料是否浪费,实验经费是否不足以及元器件等是否出现老化等种种问题,而且实验结果还可以通过界面直观的显示在学生面前,同时通过不断反复的实验,学生在理解力得到增强的同时,实践动手操作能力也得到了提升,而且这种虚拟的实验空间也使得学生的自由创造能力得到了充分的发挥,最重要的是节省了实验时间,提升了数字电路的教学效果[6]。

4 结语

综上所述,本文通过对计算机仿真软件Multisim进行概况分析,探在数字电路实验中仿真软件Multisim的具体应用,其具体应用主要体现在四个方面,以在时钟控制下实现八位并行数据输入到串行数据输出的转换电路为例探讨了仿真软件Multisim的两种应用,即电路原理图的绘制以及电路的仿真分析,其次还探讨了仿真软件Multisim的逻辑转换器与译码器的具体应用,最后还分析了在数字电路实验中仿真软件Multisim的应用优势,希望本文的分析探讨对我国电子专业中数字电路教学以及计算机仿真软件Multisim的实际应用能起到相应的帮助作用。

参考文献

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