隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 電子電路的設(shè)計(jì)與分析方法發(fā)生了重大變革， 可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分析和仿真技術(shù)來(lái)完成。EDA 技術(shù)是在電子CAD 技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的通用軟件系統(tǒng)， 是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)， 融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果， 進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。
Multisim 是一個(gè)專門用于電路設(shè)計(jì)與仿真的EDA工具軟件。Multisim起源于20世紀(jì)80年代加拿大Interact ive Image Techno log ies公司推出的電子仿真軟件EWB5 0( E lectrONicsW orkbench )。它以界面形象直觀、操作方便、分析功能強(qiáng)大、易學(xué)易用等突出優(yōu)點(diǎn)， 在20世紀(jì)90年代得到迅速推廣， 受到電子行業(yè)技術(shù)人員的青睞。跨入21世紀(jì)， IIT公司在保留原版本的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上， 增加了更多功能和內(nèi)容， 特別是改進(jìn)了EWB5 0軟件虛擬儀器調(diào)用有數(shù)量限制的缺陷。
推出EWB6 0版本， 并取名MultiS IM， 也就是Multisim2001版本 。與其他EDA 工具軟件相比， Multisim提供了一個(gè)更大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)， 可以使用Multisim 交互式地搭建電路原理圖， 對(duì)模擬、數(shù)字、模擬/數(shù)字混合電路進(jìn)仿真。Mu ltisim 提煉了SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容， 無(wú)需懂得深入的Spice技術(shù)就可以很快地進(jìn)行仿真和分析新的設(shè)計(jì)， 這也使其更適合電子專業(yè)教學(xué)。通過(guò)Mu ltisim和虛擬儀器技術(shù)， PCB 設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖的繪制與仿真， 再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。
1 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真
在數(shù)字電路中有多種編碼， 其中格雷碼每次狀態(tài)更新僅有一位代碼變化， 電路采用格雷碼的優(yōu)點(diǎn)是可以從編碼形式上杜絕瞬間狀態(tài)的模糊現(xiàn)象， 從而避免某些邏輯差錯(cuò)。它是比較常用的可靠性編碼， 主要用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)是數(shù)字電子技術(shù)課程中的重要部分， 以時(shí)序邏輯電路格雷碼計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)為例， 設(shè)計(jì)一個(gè)有觸發(fā)器組成的3 位格雷碼同步加法計(jì)數(shù)器。
第一步， 根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制格雷碼計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖， 如圖1所示。
圖1 格雷碼計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
采用同步工作方式， 只需一個(gè)公共CP信號(hào)， 選擇JK 觸發(fā)器， 其輸入端較多， 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單靈活。
第二步， 作次態(tài)轉(zhuǎn)換表， 如表1所示。
表1 次態(tài)轉(zhuǎn)換表
第三步求各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。
列出JK 觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表如表2所示。
表2 JK 觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表
根據(jù)次態(tài)轉(zhuǎn)換表和JK 觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表， 得到各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：
依據(jù)以上分析， 在Multisim軟件中設(shè)計(jì)完成3位格雷碼同步加法計(jì)數(shù)器， 完成的電路如圖2所示。利用Mu ltisim 軟件的電路仿真功能來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的正確性， 在仿真中還可以將J 0 的驅(qū)動(dòng)分別用同或門和異或門加反相器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖2 3位格雷碼同步加法計(jì)數(shù)器
圖3所示為計(jì)數(shù)器仿真輸出波形。
圖3 計(jì)數(shù)器仿真輸出波形
在Multisim軟件的虛擬儀器欄中， 還有著名廠商電子測(cè)量的常用儀器4臺(tái)。其中， 有Ag ilent33120A 型函數(shù)發(fā)生器， Agilent34410A 型數(shù)字萬(wàn)用表、Ag ilent54622D型數(shù)字示波器和泰克TektronixTDS2024型數(shù)字示波器。這4臺(tái)虛擬儀器的面板上各按鈕、旋鈕和輸入、輸出端口等與實(shí)物面板一樣， 在計(jì)算機(jī)上操作這些儀器就像在實(shí)驗(yàn)室操作真實(shí)儀器一樣， 并且不用擔(dān)心損壞。為今后使用真實(shí)儀器打好基礎(chǔ)， 實(shí)現(xiàn)了%軟件即儀器&。在仿真中調(diào)用Ag ilent54622D型數(shù)字示波器，該示波器是具有兩個(gè)模擬輸入通道、16個(gè)邏輯輸入通道、帶寬為100MH z的高端示波器。將示波器的邏輯輸入通道D 1、D2、D3 分別與圖3中的Q0、Q1、Q2 連接， D7 與CP連接， 操作示波器上的旋鈕， 測(cè)量計(jì)數(shù)器的輸出波形。圖4所示為示波器測(cè)量仿真輸出波形。
圖4 示波器測(cè)量仿真輸出波形
2 結(jié)束語(yǔ)
在時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用Multisim軟件進(jìn)行仿真分析， 在編輯電路、調(diào)整元件參數(shù)時(shí)十分方便， 它可以進(jìn)行各種電子電路的設(shè)計(jì)與仿真， 并且仿真精度高。給電路設(shè)計(jì)測(cè)試帶來(lái)方便， 使電子線路的設(shè)計(jì)、性能參數(shù)的仿真等繁瑣的任務(wù)變得輕而易舉。