摘要：介紹了用Multisim仿真軟件分析三態(tài)門工作過程的方法，目的是探索三態(tài)門工作波形的仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)，即用Multisim仿真軟件中的字組產(chǎn)生器產(chǎn)生三態(tài)門的控制信號(hào)及輸入信號(hào)，用Multisim中示波器、邏輯分析儀多蹤同步顯示三態(tài)門的各個(gè)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)波形。并介紹了不同工作條件下仿真時(shí)Muhisim中字組產(chǎn)生器的設(shè)置方法、字組產(chǎn)生器的字組內(nèi)容如何反映三態(tài)門輸入端的不同輸入情況。結(jié)論是可直觀形象地描述三態(tài)門的工作過程。所述方法的創(chuàng)新點(diǎn)是解決了三態(tài)門的工作波形無法用電子實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行分析驗(yàn)證的問題。
關(guān)鍵詞：三態(tài)門；Multisim；字組產(chǎn)生器；示波器；邏輯分析儀
三態(tài)門是具有輸出高電平、輸出低電平和輸出高阻態(tài)等三種輸出狀態(tài)的邏輯門。其中，輸出高電平、輸出低電平狀態(tài)表明三態(tài)門的輸出與輸入之間有邏輯關(guān)系；輸出高阻態(tài)表明三態(tài)門的輸出與輸入之間沒有邏輯關(guān)系。
用Multisim仿真軟件進(jìn)行三態(tài)門工作過程波形仿真分析，以虛擬儀器中的字組產(chǎn)生器做實(shí)驗(yàn)中的信號(hào)源產(chǎn)生所需的控制及輸入變量信號(hào)，以示波器、邏輯分析儀顯示控制及輸入變量信號(hào)、輸出函數(shù)信號(hào)波形，可直觀描述三態(tài)門的工作過程，以下分析用Multisim10版本。
1 三態(tài)門邏輯功能的Multisim仿真實(shí)驗(yàn)方法
1)創(chuàng)建電路確定字組產(chǎn)生器產(chǎn)生三態(tài)門所需的各個(gè)工作方式控制及輸入變量、示波器或邏輯分析儀所顯示的控制及輸入變量、輸出函數(shù)，將三態(tài)門的工作方式控制及輸入端接字組產(chǎn)生器，三態(tài)門的工作方式控制及輸入端、輸出端接示波器或邏輯分析儀。
三態(tài)門從Multisim的TTL數(shù)字IC庫(kù)中找出，字組產(chǎn)生器、示波器及邏輯分析儀從虛擬儀器庫(kù)中找出。
2)設(shè)置字組產(chǎn)生囂確定反映三態(tài)門不同控制及輸入端輸入情況的字組產(chǎn)生器各個(gè)字的內(nèi)容：在字組產(chǎn)生器中依次輸入各字組數(shù)據(jù)，進(jìn)行字組信號(hào)的設(shè)置。
3)仿真運(yùn)行分析進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，分析仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2 三態(tài)門邏輯功能的Multisim仿真實(shí)驗(yàn)舉例
2．1 用Multisim仿真驗(yàn)證三態(tài)門的邏輯關(guān)系
以74LS126三態(tài)傳輸門作為仿真實(shí)驗(yàn)器件。其邏輯表達(dá)式為
其中，EN為三態(tài)門的工作方式控制變量，A為三態(tài)門的輸入變量，Y為三態(tài)門的輸出函數(shù)。
1)仿真實(shí)驗(yàn)電路創(chuàng)建構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示。
字組產(chǎn)生器產(chǎn)生三態(tài)門的EN、A信號(hào)，四蹤示波器顯示三態(tài)門的EN、A及Y信號(hào)波形。
2)字組產(chǎn)生器輸出字組的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)字組產(chǎn)生器輸出信號(hào)時(shí)，將A輸入信號(hào)設(shè)計(jì)成在EN=0、1期間有變化，以驗(yàn)證三態(tài)輸出的特點(diǎn)。
輸入波形設(shè)計(jì)及字組內(nèi)容如圖2所示。
在字組產(chǎn)生器的數(shù)據(jù)欄內(nèi)以16進(jìn)制(Hex)依次輸入各字組數(shù)據(jù)1、3、1、3、1、0、2、0、2、0、1，并對(duì)最后一個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行末地址設(shè)置(Set Final Position)，完成所有字組信號(hào)的設(shè)置，如圖3所示。
3)仿真運(yùn)行分析四蹤示波器顯示波形如圖4所示。
圖4中，由上至下依次為工作方式控制量EN、輸入量A，輸出函數(shù)Y的波形。
由圖4可知，當(dāng)EN=1時(shí)，輸出函數(shù)Y的波形與輸入量A的波形相同，表明Y=A，三態(tài)門處于工作狀態(tài)；當(dāng)EN=0時(shí)，輸出函數(shù)Y的波形即不是高電平也不是低電平，而為高阻態(tài)，三態(tài)門處于禁止?fàn)顟B(tài)。
說明，仿真驗(yàn)證三態(tài)門的三態(tài)輸出邏輯關(guān)系，用邏輯分析儀顯示不出高阻輸出狀態(tài)的波形，因此此處用四蹤示波器做顯示儀器。
2．2 三態(tài)門總線分時(shí)傳輸?shù)腗ultisim仿真實(shí)驗(yàn)
1)仿真實(shí)驗(yàn)電路創(chuàng)建 構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)電路如圖5所示。
電路的輸出邏輯表達(dá)式為
字組產(chǎn)生器產(chǎn)生三態(tài)門的EN1、EN2、A1、A2信號(hào)，邏輯分析儀顯示三態(tài)門的EN1、EN2、A1、A2及Y信號(hào)波形。
2)字組產(chǎn)生器輸出字組的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)字組產(chǎn)生器輸出信號(hào)時(shí)，將工作方式控制量EN1、EN2設(shè)計(jì)成分時(shí)為1，A1、A2輸入信號(hào)設(shè)計(jì)成變化周期不同，以驗(yàn)證分時(shí)傳輸?shù)墓ぷ鞴こ獭?br />
輸入波形設(shè)計(jì)及字組內(nèi)容如圖6所示。
在字組產(chǎn)生器的數(shù)據(jù)欄內(nèi)以16進(jìn)制(Hex)依次輸入各字組數(shù)據(jù)1、5、1、D、9、5、1、D、9、6、2、E、A、6、2、E、A、6、2，并對(duì)最后一個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行末地址設(shè)置(Set Finall Position)，完成所有字組信號(hào)的設(shè)置。
3)仿真運(yùn)行分析邏輯分析儀顯示波形如圖7所示。
圖7中，“1”為控制量EN1的波形，“2”為控制量EN2的波形，“3”為輸入量A1的波形，“4”為輸入量A2的波形，“5”為輸出函數(shù)Y的波形。
由圖7可知，EN1=1、EN2=0時(shí)，Y輸出函數(shù)的波形和輸入量A1的波形相同，實(shí)現(xiàn)對(duì)A1傳輸；EN=0、EN2=1時(shí)，Y輸出函數(shù)的波形和輸入量A2的波形相同，實(shí)現(xiàn)對(duì)A2傳輸。
3 結(jié)束語
由于受實(shí)驗(yàn)儀器的限制無法對(duì)三態(tài)門工作波形進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，主要是，現(xiàn)有的信號(hào)發(fā)生器不能產(chǎn)生多路同步信號(hào)，現(xiàn)有的示波器多為雙蹤示波器無法同時(shí)觀測(cè)多路波形，用Multisim軟件仿真解決了這一問題。所述方法具有實(shí)際應(yīng)用意義。