电子线路multisim仿真雷梦亚文档格式.docx
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1、基于multisim数字电路仿真实验；
2、基于multisim的仪器放大器设计；
3、基于multisim的逻辑电平测试器设计；
4、基于multisim的场效应管放大电路设计；
5、集成运算放大器的电压比较器基本应用。
（3）仿真软件介绍
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。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
特点如下：
（1）可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；
（2）所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上;
（3）所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分析。
（4）实验内容
基于multisim数字电路仿真实验
1、实验目的：
掌握虚拟仪器库中关于测试数字电路仪器的使用方法，如数字信号发生器和逻辑分析仪的使用，从而进一步了解multisim仿真软件的基本操作和分析方法。
2、实验内容：
用数字信号发生器和逻辑分析仪测试74LS138译码器逻辑功能，自拟实验步骤，记录实验结果并进行整理分析，其中数字信号发生器接138译码器地址端，逻辑分析仪接138译码器输出端。
3、实验仿真图：
4、实验仿真结果：
5、实验小结：
这是multisim仿真的练兵，初次使用这个软件主要是简单了解软件的基本操作，电路的连接，虚拟仪器的使用和设置，此处138译码器的使用，通过数字信号发生器产生信号，从而将138译码器的功能展现，显示在逻辑分析仪之中。
如上所示可知，即得138译码方式。
注意的是函数信号发生器与数字信号发生器（字信号发生器）的区别，之前使用函数信号发生器是无法完成这一实验的。
基于multisim的仪器放大器设计
掌握仪器放大器的设计方法；
掌握仪器放大器对共模信号的抑制能力；
熟悉仪器放大器的调试方法；
掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、毫伏表信号发生器等虚拟仪器的使用。
采用运算放大器设计并构建一仪器放大器，具体指标为：
输入信号Ui=2mV，要求输出信号Uo=0.4V，Avd=200，f=1kHz；
输入阻抗要求Ri>
1M。
用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。
测量所构建的测量放大器的共模抑制比。
自拟实验步骤，记录实验数据并进行整理分析。
实验中使用函数发生器、毫伏表、示波器。
4、实验仿真结果：
5、实验小结：
如上图仿真电路图所示，使用单运算放大器设计构建仪器放大器电路，输入信号设置为2mV，f=1kHz，使用虚拟仪器库中关于测试模拟电路的仪器，按设计指标调节R1和R10，使得输出电压信号Uo=0.4V。
调节可知，R1加入电路中的阻值越大，得到的增益就越大；
当R10=R8=1K时，输出电压无信号。
这个实验让我深刻体会到仿真的方便实用，实际电路的连接总是有很多调节上的不必要的麻烦，而且实际的示波器等仪器误差较大，不能够很好的说明现象。
基于multisim的逻辑电平测试器设计
1、实验目的：
逻辑电平测试器综合了数字电路和低频电路两门课的知识要求，自行设计，理解逻辑电平测试器的工作原理及应用；
掌握用集成运放和555定时器构建逻辑电平测试器的方法；
掌握逻辑电平测试器的调整和主要性能指标的测试方法。
2、实验内容;
电路可以由五部分组成：
输入电路、逻辑状态判断电路、音响电路、发音电路和电源。
测量范围：
低电平VL<
0.8V，VH>
3.5V。
用1kHz的音响表示被测信号为高电平；
用500Hz的音响表示被测信号为低电平。
当被测信号在0.8~3.5V之间时，不发出音响，输入电阻大于20K。
输入和逻辑状态判断电路要求用集成运算放大器设计，音响声调产生电路要求用555定时器构成的振荡器设计。
如下为音响声调电路：
示波器显示555振荡现象：
逻辑状态判断整体电路：
示波器显示频率如下读取：
举例上述示波器中显示的频率，通过电阻、电容的调节可以改变其测量范围，音响的频率得到高低电平电平的判断。
图中信号发生器输入信号波形，逻辑状态判断电路判断高低电平，之后连接至基于555的音响声调电路及蜂鸣器输出。
基于multisim的场效应管放大电路设计
场效应管电路模型、工作点、参数调节、行为特性观察方法；
研究场效应管放大电路的放大特性及元件参数的计算；
进一步熟悉放大器性能指标的测量方法。
研究耗尽型MOS场效应管共源极放大电路的放大特性；
研究耗尽型MOS场效应管共源极放大电路的输出电阻。
正确连接好电路后，接通电源；
改变负载电阻，分别测量输出端的电压；
用换变法测量电路的输入、输出电阻；
表明电路图参数，画出波形，记录并分析数据，得出相关结论。
如上图所示，左边为直流模式下的电路，右边为交流模式下的电路图。
通过电路中电阻、电容的调节，例如改变负载电阻，即可测量输出端电压。
如右图所示即可直接得到电路的输入、输出电阻；
改变变阻R5的阻值便可改变输出电压的电压值。
例如下表所示，不断可改变的数值。
5、思考题解答及实验总结：
（1）场效应管放大电路与三极管放大电路相比，其原理有何不同？
场效应管放大电路的共源电路、共漏电路、共栅电路分别与三极管放大电路的共射电路、共集电路、共基电路相对应。
场效应管放大电路最突出的优点是，共源、共漏和共栅电路的输入电阻高于相应的共射、共集和共基电路的输入电阻。
此外，场效应管还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优于三极管的特点，而且便于集成。
由于场效应管的低频跨导一般比较小，所以场效应管的放大能力比三极管差，如共源电路的电压增益往往小于共射电路的电压增益。
另外，由于MOS管栅-源极之间的等效电容Cgs只有几皮法~几十皮法，而栅-源电阻rgs又很大，若有感应电荷，则不易释放，从而形成高电压，以至于将栅-源极间的绝缘层击穿，造成管子永久性损坏。
使用时应注意保护。
（2）共源极放大电路有何特点？
共源电路与共射电路均有电压放大作用，即，而且输出电压与输入电压相位相反。
因此，这两种放大电路可统称为反相电压放大器。
（3）仿真图形绘制后的实验小结：
如下图可知直流分量和交流分量下的电路仿真现象，通过Vgs与Vds的比较可知MOS管类型，以及放大电路的所处的工作模式。
Id=Un*Cox*W（Vgs--Vgsth）*Vds/L即可知Id与Vds之间呈现线性关系。
基于multisim的集成运算放大器设计为电压比较器的应用
掌握电压比较器的电路构成及特点；
学会测试比较器的方法。
2、实验原理：
电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。
比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟和数字信号转换等领域。
使用直流电源、运算放大器、函数信号发生器、稳压管、示波器、万用表。
3、实验内容：
（1）过零比较器
如图绘制，接通电源，Ui输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察波形并记录。
改变Ui复制，测量传输特性曲线。
仿真图如下：
输出波形如下：
传输特性曲线：
（2）反相滞回比较器
仿真图如下：
传输特性曲线：
将分压支路100K改为200K的电阻，重复上述实验，测定传输特性曲线。
（3）同相滞回比较器
连接电路图参照反相滞回比较器相关实验步骤进行实验，并进行比较。
首先
线路图如下所示，使得信号由正端输入，得到的波形图也一定有所变化。
信号波形图如下：
传输特性曲线如下：
将分压支路100K改变为200K，重复实验的到新的传输特性曲线图：
4、实验小结
（1）传输特性曲线的绘制如上所示，可以发现100K改为200K，可知图形变化明显。
（2）电压比较器的区别和应用：
电压比较器的作用是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高、低两个电平的电压，以满足后面连接的数字电路对1和0两个逻辑电平的要求。
迟滞比较器不同于其他，在实际应用中，利用迟滞特性可以有效地克制噪音和干扰的影响。
例如，在过零检测器中，若输入正弦电压上叠加噪音和干扰，则由于零值附近多次过零。
输出端就会出现错误阶跃。
采用迟滞比较器，只要噪音和干扰的大小处在迟滞宽度内，就不会引起错误的阶跃。
在某些集成比较器的内部电路中已引入正反馈，产生上述迟滞特性，不比再加外部正反馈电路。
在此，迟滞比较器常用来组成波形整形、波形产生等电路。
在此之前会出现如下的传输特性曲线：
下面为错误的仿真图：
如上所示传输特性曲线是错误的，纠正错误为芯片选择错误，之后添加了正负12V电压之后便得到正确的波形。
且要注意的是正负输入的接法，反馈时候正确输入在正向输入端。
实验过程中其实有很多小细节都需要我们去注意的。
而这些决定着你的成败。
只有做好每一步才能够正确完成任务。
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