陳思衡

（南京大學(xué)金陵學(xué)院 江蘇 南京 210000）

1 引言

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）是當(dāng)前科技發(fā)展的重要成果，其較好的改變了傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法（即基于變量估計(jì)與電路實(shí)驗(yàn)），可以為相關(guān)設(shè)計(jì)人員的各項(xiàng)操作提供輔助，使其借助計(jì)算機(jī)，高質(zhì)量、完整性的完成各項(xiàng)工作，如邏輯、功能設(shè)計(jì)，以及功能分析、時(shí)序測試等，此外，還能通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的應(yīng)用，開展PCB板的電磁兼容與溫度分布測試（EMC），因而有助于產(chǎn)品研發(fā)周期的縮短，促進(jìn)產(chǎn)品市場競爭力的大幅提升。本文結(jié)合當(dāng)前實(shí)況，給出了一種以Multisim2001（EDA軟件）為基礎(chǔ)，可以在設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)時(shí)，圍繞電路，根據(jù)其實(shí)際情況，開展仿真分析，現(xiàn)對此作一剖析。

2 Multisim2001的功能與特點(diǎn)分析

針對Multisim而言，實(shí)際就是由加拿大ⅡT公司基于EWB而開發(fā)出的一種電子電路仿真設(shè)計(jì)軟件，其作為一種EDA工具，主要用作電子線路的仿真與設(shè)計(jì)。需指出的是，Multisim實(shí)為一種基于Windows而開發(fā)出的仿真工具，在設(shè)計(jì)板級的模擬/數(shù)字電路板中也使用，囊括了諸多內(nèi)容，不僅有基于電路原理圖且比較先進(jìn)、實(shí)用的電路硬件描述語言攝入方式，而且還有圖形輸入等，因而有著更好的仿真分析效率。還需要強(qiáng)調(diào)的是，其作為一種涉及內(nèi)容寬泛且較為健全的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境，主要特點(diǎn)為：（1）在圖形界面上比較的直觀。其在具體的操作界面上，更加的清晰與直觀，并且還富有人性化，無論是在繪制電路過程中所需要的各種元器件，還是在仿真分析過程中所用到的一些測試儀器，均可以拖入到屏幕上，然后用鼠標(biāo)進(jìn)行雙擊，如此一來，便可用導(dǎo)線將其高質(zhì)量的連起來。（2）元器件庫龐大。能夠提供多種建模精確的元器件，如電阻、極管及電感、電容等。而在根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要對集成電路進(jìn)行模擬時(shí)，提供諸多集成電路、運(yùn)算放大器等。而在數(shù)字電路方面，也有著較多類型，比如有4000系列、74系列集成電路等。（3）仿真能力強(qiáng)大。除了能夠圍繞模擬電路或者數(shù)字電路展開仿真分析之外，還能根據(jù)實(shí)際情況，開展數(shù)?；旌戏抡娣治?，特別是增加了更為先進(jìn)的射頻（RF）電路的仿真功能，即便出現(xiàn)仿真失敗情況，也會(huì)將出錯(cuò)信息顯示出來，并將出錯(cuò)原因提示出來；另外，所得到的仿真結(jié)果，會(huì)被實(shí)時(shí)儲(chǔ)存與打印。（4）分析功能強(qiáng)大。其提供了多達(dá)14種仿真分析方法，比如變流分析、噪聲分析、直流工作點(diǎn)分析、失真分析等。（5）健全的虛擬儀器功能。在整個(gè)儀器儀表庫當(dāng)中，提供了諸多儀器儀表，比如頻譜分析儀、字信號(hào)發(fā)生器、瓦特表、信號(hào)發(fā)生器、萬用表、邏輯轉(zhuǎn)換儀等[1-2]。

3 Multisim2001下的電路設(shè)計(jì)與仿真

3.1 電路結(jié)構(gòu)分析

利用Multisim2001對電路展開全面設(shè)計(jì)，無需去學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制語言，也不需要學(xué)習(xí)輸入、輸出指令；還需要指出的是，在實(shí)際操作過程中，也無需圍繞電子電路圖的具體程序展開編寫，僅需根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況及具體需要，在電路設(shè)計(jì)窗口當(dāng)中，把虛擬儀器、虛擬電子元件置入，且利用節(jié)點(diǎn)與連線，與所對應(yīng)的測量接口相連，便可以自虛擬器儀表上，觀察各種仿真波形，此外，還需要明確相關(guān)參數(shù)結(jié)果的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)圍繞檢波放大電路（Ⅰ級伺服控制器Ⅱ中）為對象，就其設(shè)計(jì)思路進(jìn)行有目的性的改進(jìn)與分析：針對基礎(chǔ)型運(yùn)載型號(hào)產(chǎn)品，其檢波功能電路（伺服系統(tǒng)）的主要構(gòu)成為兩級運(yùn)算放大器；其中，對于第1級來考量，實(shí)際就是一個(gè)比較典型的T形網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路（由LM108構(gòu)成），其有助于輸入阻抗的提升，且還能實(shí)現(xiàn)低通濾波；對于第2級來講，實(shí)為一個(gè)電流并聯(lián)負(fù)反饋電路（由LM747構(gòu)成），其作為一個(gè)近似恒流源，能夠高質(zhì)量的完成電壓-電流轉(zhuǎn)換。

3.2 電路仿真分析

用Multisim2001圍繞電路實(shí)施仿真分析，用開關(guān)與直流ⅠV電源，進(jìn)行1個(gè)1V階越信號(hào)輸入的模擬。需指出的是，此電路的階躍響應(yīng)時(shí)間是3.9ms（將達(dá)成響應(yīng)的90%當(dāng)作響應(yīng)完成），位于繞組上的電流是7.95mA，也就是電流與電壓之間的比值為7.95mA：1V，其相比于理論計(jì)算值，有偏差。通過對誤差原因展開全面、深入分析，從中發(fā)現(xiàn)，在非理想運(yùn)算放大器當(dāng)中，除了有輸入失調(diào)電流Ⅰos之外，還有與之相匹配的輸入失調(diào)電壓Vos，除此之外，還有其它的非理想因素，比如輸入偏置電流ⅠB等；針對T形網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路來分析，其失調(diào)匹配電阻R5的偏差較大，導(dǎo)致電路輸出有著比較大的誤差電壓（即9.52mV），最終輸出的是累積誤差，實(shí)際電流選用的為67k，有著并不大的影響，輸出誤差電流是3.42μA。考慮原先電路比較復(fù)雜，器件多，決定對原先電路進(jìn)行改建，即構(gòu)建一個(gè)電流并聯(lián)負(fù)反饋電路替代原先電路的功能[3]。

4 結(jié)語

綜上，借助Multisim2001軟件對模擬電路進(jìn)行模擬，其測試結(jié)果基本相同于實(shí)驗(yàn)室面板上所建立的電路測試結(jié)果，但需要指出的是，其不受儀器、元器件數(shù)量等因素的干擾或限制，因而可以達(dá)到節(jié)約成本以及節(jié)省時(shí)間的目的。因此，提高分析能力，促進(jìn)仿真性能的提升，可以輔助設(shè)計(jì)者，使其更好、更快的完成各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。