电子设计改革中Multisim仿真软件的应用分析

摘 要：在常规电子设计中，由于工作环境限制，存在着许多问题和缺陷，因此，急需对电子设计进行改革创新。本文结合实例分析，对Multisim仿真软件在电子设计改革中的应用进行了分析和讨论。

关键词：电子设计；Multisim仿真软件；应用

1前言

Multisim仿真软件是一种面向电子电路的仿真软件，功能相当强大，可以实现电路分析和仿真试验，而且能够解决传统电子设计中存在的问题，为用户提供可靠虚拟环境，用户可以在计算机上完成电路构建到结果输出全过程，通过模拟真实环境来保证实验结果准确可靠。在进行电路图绘制时，Multisim仿真软件能够将电路中存在的各类电子器件和实验仪器以图表形式显示出来，无论是选择还是使用都非常方便，甚至用户也可以根据自身需求，对元器件进行构建和扩展。将Multisim仿真软件应用到电路设计中，能够为电路调试提供便利，而且效率高、成本低，可以极大地缩短电路研发周期。

2Multisim仿真软件在电子设计改革中的应用

通过案例分析，对Multisim仿真软件在电路试验中应用情况进行研究。

案例1：反相输出全波精密整流电路设计。

基于半波精密整流电路，增加加法器，确保信号输入极性电压可以不经过整流直接输入加法器中，与整流电路输出电压叠加，就可以构建出全波精密整流电路，具体如图1所示。

结合电路图分析，若输入电压ui为正半周，运算放大器U1输出电压U01<0，则D1导通，D2截止，运算放大器U1呈现为半波精密整流电路，依照相应公式对输出电压进行计算，则存在：[u01=-R1R2u1]。

加法器输出电压为：[u0=-R7R6ui-R7R4u01=（R7R1R2R4-R7R6）ui]。

若输入电压ui为负半周，运算放大器U1输出电压U01>0，则D1截止，D2导通，此时半波精密整理电路输出电压u01为0，则加法器输出电压为：[u0=-R7R6ui]（ui<0）。

假定存在R1=R2=R6=R7=2R4，则通过仿真测试发现，理论上，全波整流电路输出电压均值为U0=0.9U1，这里U1表示输入电压ui有效期。输出端测试表读取的电压为输出电压均值。

案例2：触摸式延时开关设计。

在日常生活中，延时开关常被用于楼梯灯、过道灯等设备的控制，可以为人们提供方便，同时也避免了电能浪费问题。图2为一个多功能延时开关电路，电路中，555定时器与C1、C2以及R2共同构成了单稳态触发器。

一般情况下，开关断开，单稳态触发器触发端与高电平相接，输出端则与低电平相接，本身相对稳定，三极管为截止态，继电器保持断开，灯泡熄灭。如果有人按下触摸开关，单稳态触发器触发端TRI接地，触发器转变为暂稳态，输出端接高电平，使得三极管变更为导通状态，继电器吸合，带动触点闭合，电路畅通，灯泡发光。单稳态触发器维持暂稳态的时间主要由C1和R2决定，存在t=1.1C1R2。暂稳态维持一定时间后，单稳态触发器会自动恢复到稳态，继电器再次断开，电流中断灯泡熄灭。

案例3：四路抢答器电路。

Multisim仿真软件得到的四路抢答器电路如图3所示。

在电路中，主要构件为555定时器、4D触发器74LS20、与非门74LS175等。S1到S4全部是抢答器按钮，采用动合型开关，将开关按下后呈闭合状态，松开则恢复到初始断开状态。74LS175同样属于4D触发器，内部存在四个独立D触发器，输入端依次为D1到D4，每一个输入端对应两个输出端，分别从Q1、Q1′到Q4、Q4′。D触发器时钟端为CLK，清除端则为CLR，若CLR为零，则Q1到Q4立即归零。四路抢答器在工作时，CLR会保持高电平，此时555定时器功能为多谐振荡器，能够提供时钟脉冲信号，驱动D触发器动作。

当四路抢答器处于工作状态时，如果无人按下抢答器按钮，则输入端D1到D4全部为低电平，不仅如此，555定时器的时钟脉冲作用同样使得Q1到Q4为低电平，与非门74LS175输出低电平，此时，发光二极管熄灭，蜂鸣器保持安静。而如果有人抢答，按下S1按钮，则D1会在瞬间转变为高电平，555定时器引发时钟脉冲作用，使得Q1表现为高电平，与之对应的二极管会由于通电而点亮，同时Q1′=0，4D触发器74LS20输出高电平，蜂鸣器发出尖锐鸣叫。之后经74LS00反相后数值为0，可以锁定555定时器时钟脉冲信号，而输出端并不会伴随着输入端出现电平变化，换言之，Q1始终保持高电平状态，以确保S1能够成功抢答。在第一次抢答结束，第二次抢答开始前，主持人按下清除按钮，使得输出端复位，为下一次抢答做好准备。

3结语

总而言之，在电子设计改革中，应用Multisim仿真软件搭建虚拟仿真平台，可以实现对各类电路的轻松构建，也可以完成电路仿真和测试工作，与实际试验相比，不仅投资更少，维护更加简单，而且可以得到准确直观的结果，对于教学水平提高有着良好的推动作用，应该得到足够重视。

参考文献：

[1]桂丹.Multisim仿真在电子技术应用中的探索[J].电子技术与软件工程，2015，（3）：83-85.

[2]杨斌.Multisim仿真在电子技术课程设计中的应用研究[J].电子制作，2016，（8）：15.

[3]梁丽.Multisim仿真软件在电子电路设计中的应用[J].中國教育技术装备，2015，（10）：35-37.

作者简介：

叶建波（1964.11—），男，汉族，浙江宁波人，教授，从事电子设计与仿真、自动化、电子电路设计、电子工艺技术等研究。endprint