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最全面的Multisim14仿真设计流程指南

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：

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。

2、这个名为“Design1”的文件是没有保存的，我们先将其保存起来，并将其重新命名。执行菜单【File 】→【Save as 】即可弹出如下图所示的“另存为”对话框，选择合适的路径，并将其命名为“MyGettingStarted ”，最后点击“保存”即可

3、此时的主界面应如下图所示：可以看到之前为“Design1”的地方都已经被我们刚刚取的名称“MyGettingStarted ”替换掉了

2.1.2 放置元器件

仿真文件新建完成后，下一步应该将电路相关的元器件从器件库中调出来，这个案例涉及的器件有点多，请读者耐心点。

下表为本电路中所有元器件在库中的位置，熟悉Multisim 软件的读者可以直接根据表中信息进行查找并调出相应的元器件。

标识符与元器件

（RefDes and Component ）组（Grop ）系列（Family ）

LED1 – LED_blue Diodes LED

VCC

GND - DGND GRROUND

Sources

POWER_SOURCES

U1-SEVEN_SEG_DECIMAL_COM_A_BLUE Indicators HEX_DISPLAY U2 – 74LS190N U3 – 74LS47N TTL 74LS R1 - 200Ω Basic RESISTOR R2 – 8Line_Isolated Basic RPACK R3 – 1k Basic RESISTOR R4 – 50k Basic RESISTOR S1,S2 - SPDT

Basic

SWITCH

U4 - 741

Analog OPAMP

V1 – AC_VOLTAGE Sources

SIGNAL_VOLTAGE_ SOURCES C1 – 1uF C2 – 10nF C3 – 100uF Basic

CAP_ELECTROLIT J1 – HDR1X4

Connectors

HEADERS_TEST

如果是Multisim 软件新手，可以一步步往下阅读：

1、执行菜单【Place 】→【Component 】即可打开“选择元器件”（Select a Component ）对话框。首先如下图所示选择“Indicators ”组下“HEX_DISPLAY ”系列中的“SEVEN_SEG_DECIMAL_COM_A_BLUE ”，再点击OK 按钮即可。

2、此时元器件在光标上呈现为虚线等待用户确定放置的位置。在此过程中，如果元器件有必要进行旋转或镜像等操作，可以使用通用的【Ctrl+R 】、【Ctrl+X 】、【Ctrl+Y 】等快捷键

3、将光标移动到工作台的合适位置，再左键点击即可放置此元器件，可以看到，此元器件的标识符是U1。

4、我们继续放置“计数器电路”的其它元器件，如下图所示：

10排阻默认值为1k 欧姆，我们双击排阻元器件，即可弹出如下所示的对话框，将Value 值改为180即可

5、放置元器件的顺序不同时，元器件标记符可能有所不同，但这不会对仿真产生影响。完成后应如下图所示

180Ω

VCC

74LS190N

74LS47N

6、放置计数控制部分的元器件如下图所示

Key = Space

GND

VCC

7、放置“模拟运算放大器”部分的元器件如下图所示：

13 VCC

50kΩ

Key=A

50 %

8、放置“旁路电容”部分的元器件如下图所示：

VCC

5.0V C1

1μF

10nF

100μF

GND

9、放置“插座”部分的元器件如下图所示：

HDR1X4

GND

VCC

5.0V

2.1.3 连接电路

所有的元器件都有用来连接其它元器件或仪器的引脚，与其它原理图或PCB 设计工具不同的是，连接操作不需要特殊的工具，只要你的光标放在元器件的某个引脚上方，光标就会变成十字准线，再点击-移动-点击操作即可完成引脚的连接操作了。

1、将光标移动到电阻R2的下侧引脚上，此时光标将会变成上图所示的十字准线，点击后（放开）即有一根线粘在十字准线上，再移到U2的第13脚上再点击一下，此两个引脚之间的连接即完成了，如下图所示：

74LS190N

2、同理，将其它部分连接好，连接好后的“数字计数器”部分如下图所示：

VCC

173、最终连接好的电路如下图所示：

2.1.4 仿真

电路设计仿真可以提前发现设计中的错误，节省时间与成本。这里我们首先对上步中的电路进行完

善工作。

1、设置单刀双掷开关S1、S2切换的快捷键。这一步并不是必须的，在电路仿真进行时，你可以用鼠标点击开关进行位置的切换，也可以提前设置好快捷键。双击S1，在弹出的如下对话框中Value 页表项设置Key for toggle 值，表示按下此按键时，此开关将进行切换

2、同理，将S2设置切换按键为“L”，此时应如下图所示：

3、添加示波器观察信号。执行【Simulate】→【Instruments】→【Oscilloscope】即可添加示虚拟示

波器，与放置其元器件一样，再如下图所示连接两个通道的信号即可：

4、一切都已经准备就绪，执行菜单【Simulate 】→【Run 】即可开启电路的仿真了。双击上一步中添加的示波器，即可弹出如下图所示的窗口

我们将其做适当的调整，如下图所示：

其中，红色是AC 交流信号源，峰峰值200mV ，频率为1KHz ，蓝色为直流输出，但是很明显，已经出现饱和失真与截止失真了。

注意：下面我们对电路图进行了一些修改，并不是为了说明Samples 是错误的，而是通过仿真结果找出后续其它应用可能遇到的问题，从而达到进一步理解Multisim 仿真的目的。

波峰被削去了，是因为放大倍数过大，导致输出饱和。我们将可调电阻R4调小，再观察一下输出，可以看到波峰已经正常了

波谷被削去了，是因为没有运放直流偏置，有两种办法可以解决：

第一种，将V1交流信号源的电压偏置设置为2.5V ，同时将100uF 电容与R3串联；

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