电路设计和仿真范文

导语：如何才能写好一篇电路设计和仿真，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

随着电子电路复杂程度越来越高、更新速度越来越快、设计规模越来越大、推向市场时间越来越短，这就迫切需要实现设计工作的自动化。电子设计自动化（EDA）技术的出现，改革了传统的电子电路设计方法。

2 Multisim仿真软件的功能及特点

Multisim是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，可实现原理图捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试等功能；具有如下特点：界面设计人性化、操作简洁明了、元件库规模庞大、仪器仪表库种类齐全（包括函数信号发生器、示波器、逻辑分析仪等）、分析功能强大（包括直流工作点分析、交流分析、噪声分析等）。

3 应用实例

以数字抢答器的设计为例，阐述采用Multisim仿真软件进行电子电路设计的过程。

设计任务和要求 用中、小规模集成电路设计一个数字抢答器，设计要求：

1）抢答器可同时供8名选手参加比赛，每个选手拥有一个抢答按键，分别用按键J0～J7表示，按键编号和选手编号相同；

2）主持人扳动控制开关J8，可控制系统的复位和抢答的开始；

3）抢答器具有第一抢答信息的鉴别、锁存和显示功能，抢答开始后，第一抢答者按动抢答按键时，该选手的编号立即被锁存，并显示在LED数码管上，控制电路使扬声器发出报警声音，并对输入电路进行封锁，使其他选手的抢答不起作用；

4）抢答器具有定时抢答功能，主持人通过设定一次抢答时间，控制比赛的开始和结束[1]。

电路组成 抢答器由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路由主持人控制开关、抢答按键、控制电路、优先编码器、锁存器、译码器、编号显示器和报警电路构成，完成基本抢答的功能；扩展电路由秒脉冲产生电路、定时电路、译码器和定时显示器构成，完成定时抢答的功能。

抢答器工作过程：首先，接通抢答器电源，主持人将开关J8置于复位位置，禁止抢答器工作，编号显示器被熄灭，定时显示器显示定时时间；然后，主持人将开关J8置于开始位置，允许抢答器工作，计数器进行减计时；当选手在定时时间内抢答时，计数器停止工作，编号显示器显示抢答选手的编号，定时显示器显示剩余抢答时间，并禁止其他选手随后的抢答；当定时时间到，但无人抢答时，系统报警，并禁止选手超时抢答。

电路设计及仿真

1）抢答器电路。抢答器电路如图1所示。优先编码器74LS148能鉴别第一抢答者的按键操作，并使其他选手的操作无效；RS锁存器74LS279能锁存第一抢答者的编号，并经译码器74LS48译码后显示在LED数码管上。

抢答器电路仿真波形如图2所示。借助于Multisim仿真软件中的逻辑分析仪，可对抢答器电路的多路逻辑信号同步进行高速采集和时序分析。将逻辑分析仪的输入端口相应地连接到电路的如下测试点上：开关J8，74LS279的输出端Q4、Q3、Q2、Q1（EI、BI），按键J7、J6、J5、J4、

J3、J2、J1、J0。被采集的输入信号将显示在屏幕上。

由图2可知，在第一个Clock脉冲的上升沿，主持人将开关J8置于复位位置时，74LS279被复位，禁止锁存器工作，其输出Q4Q3Q2Q1=0000。于是，74LSl48的选通输入端EI=0，允许优先编码器工作；74LS48的消隐输入端BI=0，编号显示器被熄灭。在第一个Clock脉冲的下降沿，当主持人将开关J8置于开始位置时，允许优先编码器和锁存器工作。在第二个Clock脉冲的下降沿，将J6按键按下时，74LSl48的输出A2A1A0=001，GS=0，经RS锁存后，Q4Q3Q2Q1=1101。于是，Q1=1，使BI=1，允许74LS48工作；Q4Q3Q2=110，经译码显示为“6”。此外，Q1=1，使EI=1，禁止74LSl48工作，封锁了其他按键的输入（即在第三个Clock脉冲的上升沿J3按键的输入）。在第四个Clock脉冲的上升沿，当按下的J6键松开后，GS=1，此时由于仍为Q1=1，使EI=1，所以仍禁止74LSl48工作，封锁了其他按键的输入（即第五个Clock脉冲的下降沿J0按键的输入），从而实现了抢答的优先性，保证了电路的准确性。在第六个Clock脉冲的下降沿，主持人将开关J8重新置于复位位置，以便进行下一轮的抢答。

2）定时电路。将两片同步十进制可逆计数器74LSl92级联，以串行进位方式构成百进制计数器；计数器的计数脉冲由555定时器构成的秒脉冲电路提供；通过预置时间电路，主持人对计数器进行一次抢答时间的预置；74LS48译码器和定时显示器构成译码显示电路。当主持人将开关J8置于复位位置时，计数器预置定时时间，并显示在定时显示器上。当主持人将开关J8置于开始位置时，74LS279的输出Q1=0，经非门反相后，使555定时器的时钟输出端CP与74LSl92的时钟输入端CPD相连，计数器进行减计时；在定时时间未到时，74LS192的借位输出端BO2=1，使74LSl48的EI=0，允许74LSl48工作。当选手在定时时间内抢答时，Q1=1，经非门反相后，封锁CP信号，计数器停止工作，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统复位为止；同时，EI=1，禁止74LSl48工作。当定时时间到无人抢答时，BO2=0，EI=1，禁止74LSl48工作，禁止选手超时抢答；同时，BO2=0，封锁CP信号，计数器停止工作，定时显示器上显示00[2]。

3）报警电路。报警电路由555定时器、三极管推动级和扬声器构成。由若干电阻、电容和555定时器接成多谐振荡器，将时序电路控制信号PR接至555定时器的清零端，以控制多谐振荡器振荡的起停，多谐振荡器输出信号控制三极管的导通、截止，从而推动扬声器发出报警声音。

根据上述设计思路，画出各单元电路的仿真电路图，先对各单元电路逐个进行仿真调试，再将各单元电路连接起  isim仿真，观察各部分电路之间的时序配合关系，测量电路各项性能指标，调整部分元器件参数，检查电路各部分功能，使其满足设计要求；最后进行电路焊接与装配，并对实际电路进行测试。

4 结语

Multisim是电子电路计算机仿真设计与分析的基础，在电子电路设计中应用Multisim仿真软件，把虚拟仿真和硬件实现相结合，可以节约设计成本、缩短开发周期和提高设计效率，有利于培养学生工程实践、综合分析和开发创新能力，提高学生运用现代化设计工具的能力。

参考文献

篇2

1Proteus仿真软件简述

Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总为广州风标电子技术有限公司)。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及器件。它是目前比较好的仿真单片机及器件的工具。虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。该软件包含ISIS和ARES两个软件部分,这两个部分在大环境下扮演着两个不同的重要角色,都有着举足轻重的作用。在日常工作中,ARES部分是用来当PCB设计工作的助手,进行有效辅佐,而ISIS则是主要负责在仿真开启的环境下对电路原理和模拟电路的设计工作。

2Proteus仿真软件进行仿真电路设计的过程分析

在电子电路实训过程中,proteus仿真软件在进行仿真电路设计时,要在软件编辑界面,按照需要模拟的实际电路思路,设计出一套最符合实际情况的电子电路图,再通过许多相关数据计算,尽可能在最短的时间内完成对电路的初步设计和对数据的测量与计算整理,最后完成整体的模拟电路设计,然后利用软件的电路生成功能,输出最后的电路设计图。为了确保电路设计的顺利进行,仿真电路设计过程可以这样:先确定核实设计项目,然后运行proteus软件,绘制初步的电路原理图,然后根据原理确定需要的元件种类和数量,启动仿真系统,用虚拟仪器检测然后读出数据,分析结果,如不符合要求,对元件或者电路作适当修改然后再次检测,当符合要求时,要对电路进行完善,确定无误后敲定最终设计方案,然后系统自动生成电路图。

3Proteus仿真软件的仿真电路设计与调试

在进行电路工作前,相关人员要检查虚拟测量仪器与被测量点的两个终端是否处于正常连接状态,还要确定信号源良好的接地情况,其中还要注意示波器与地线的连接状况。测量结束后要确保测量结果是GND的相反波形,有利于后续对电路的研究。实验过程中,要时刻注意电压表,电流表的指针位置,而在仿真电路时,要注意串联电路中电流指针的指数,如有任何问题,要及时地在相应的执行操作界面,通过网络,对电压作出适当调整,然后继续进行仿真电路的研究试验,推动proteus仿真软件在电子电路设计应用中的发展。

4Proteus仿真软件的实用电路分析

在今后的与电路设计有关的工作当中,我们不光要充分发挥并发展proteus仿真软件,还要通过合理的方法来判断研究proteus仿真软件在未来电路研究中的发展趋势,然后进行相应改进。而proteus软件还需要通过传感器电路,正弦电路等实用电路中不断的进行试验和探索,最后才能把此项技术落实到实际电子科技产品的生产环节当中去。所以,我们再使用该软件进行电路设计和分析时,要把重点放到传感器电路和正弦电路等电路的实用性上,结合实际情况探究,才能更好地让软件适用于各种实用电路的应用。还能开发出仿真系统的其他用法和功能,促使电子行业发展,为以后的研究工作打下坚实的基础。

5结语

综上所述,现阶段proteus仿真软件的应用已经十分广泛,而其使用功能也十分便利和强大,在进行电子电路设计时,为了能够更深刻研究电路的工作情况,更准确地对电路中存在的不足之处进行调整,我们要进一步对软件进行挖掘研究,明确操作规范,开发出更实用的功能以便使用。还能改善传统的电子电路设计工作,并检测出其中的缺陷,为降低电路实验成本,更有效地完成实验和缩短实验时间等方面,都有积极的推进意义。

作者:侯彬 单位:东北石油大学秦皇岛分校

参考文祥

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【关键词】三人多数表决器 电路设计 Multisim10仿真

在组合逻辑电路设计的学习环节中，将学习过程中接触到的电路设计题目通过整理分析，不难发现有这样的两个特点，其一，对于同一题目电路的设计，可采用基本逻辑门、译码器、数据选择器、加法器等不同的设计方案。学习者通过多种设计方案的整理和分析，可加强对电路的理解，掌握更多的设计思路，这些设计思路将所学知识联系起来，通过以点到面的学习方式达到系统掌握知识的目的。其二，对于不同题目的电路设计，可采用相同设计方案。如果不同题目根据其电路功能写出来的真值表相同，就意味着可以采用相同的电路来完成其功能，通过把这种类型的设计题目搜集和归类，可以节省大量的电路设计时间，对学生学习效率的提高和知识的综合应用都会起到很大作用。

本文以三人多数表决器电路设计为例，从两方面探讨和总结了电路设计题目的特点，希望学习者能够借鉴这种学习方法，达到综合掌握知识的目的。

1 三人多数表决器电路设计举例

假设题目要求设计一个三人表决器电路[1]，当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，少数人同意时，提案被否决。

由组合逻辑电路设计步骤[2]，首先定义变量，设三个人分别用A、B、C表示，同意提案时用1表示，否则用0表示，提案表决结果用Y表示，Y为1表示提案表决通过，Y为0则不通过。其次，写真值表，根据上述定义，把题目设计要求的文字信息转化为数字信息的真值表，具体见表1所示。最后， 由表1所示真值表得到逻辑函数表达式为：

表1 三人表决器真值表

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一题多解法”在电路设计中的应用

所谓“一题多解法”是指在设计同一个电路时，采用不同的设计方法。由于数字电路是用0、1代码表示特定含义的电路设计，任何题目在设计是都要把文字信息转换为数字信息，即用真值表的数字信息来体现电路的功能。根据这个特点在电路设计时，我们除采用传统的用与或非实现电路设计外，还可以采用各种中规模集成块来实现电路设计，只要设计出来的电路经过测试，得到的真值表和题目要求的真值表相同，那么就可以实现题目的要求。这种采用不同思路设计电路的做法，对学生思维扩展和知识综合应用方面起到了积极的作用。下面以三人多数表决器电路设计为例，介绍不同设计思路在电路设计中的应用[3]。

2.1采用基本逻辑门设计

在采用组合逻辑电路现实时，根据表达式（2）的特点，采用1个异或门、一个或门和两个与门就可完成电路搭建和测试，具体设计电路如图1所示，笔者用Multisim10仿真软件进行测试[4]，其结果完全和表1相同，达到了三人多数表决器的设计要求。

图1 基本逻辑门实现三人表决器功能仿真界面

2.2采用译码器设计

译码器74LS138是根据三个地址输入端的输入情况，在同一时刻输出其中一个Yi，译码器是组合逻辑电路设计中很重要的一个中规模集成电路，根据74LS138的工作原理，我们将表达式（1）化为：

由表达式（3）和译码器工作原理可设计出图2所示电路，经测试结果与表1数据一致，由此可见采用译码器也能实现三人表决器的功能。

图2 译码器实现三人表决器功能仿真界面

2.3 采用数据选择器设计

数据选择器是根据地址码的特点，从多路输入数据中选择其中一路输出的中规模集成器件。当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，将变量和地址码对应连接，就可以用数据选择器实现逻辑函数的功能。

根据上述工作原理，将八选一数据选择器74LS151的D3、D5、D6、D7接高电平，D0、D1、D2、D4接低电平，控制端G接低电平，按图3所示连接，即可实现三人多数表决器功能。经笔者用Multisim10仿真软件进行测试，其结果和表1相同，因此，采用数据选择器同样可以三人表决器的功能。

图3 数据选择器实现三人表决器功能仿真界面

2.4采用全加器设计

由于一位二进制全加器的进位输出端Ci=∑m（3，5，6，7），与三人表决器的真值表中Y的输出完全一样，所以只需将A、B、C对应接到全加器集成块CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，输出Y接到Ci端，即可用全加器实现三人表决器的功能，采用全加器实现三人表决器功能非常简单，此处不再论述。

3 “多题一解法”在电路设计中的应用

“多题一解法”是指不同功能的电路设计题目，可采用同一个电路来实现。在电路设计过程中，只要设计题目真值表相同，其设计出的电路也就相同。学习者如果善于总结这种规律，当再次遇到真值表相同的设计题目时就可以直接使用原来的电路，这样可以节省大量的电路设计时间，从而提高学习效率。

通过笔者的搜集和归类，发现许多不同功能的电路设计题目，都可使用相同电路来实现其功能。例如，题目要求设计一个火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种不同类型的火灾探测器，为了防止误报警，只有当两种或三种探测去发出探测信号时，报警系统才会产生报警信号。

假设烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器分别用个A、B、C表示，发出探测信号时用1表示，否则用0表示，报警信号用Y表示，其中Y为1表示有报警，Y为0表示没有火灾报警。

在此定义下的得到该报警系统的真值表和表1完全一样，这也意味着火灾报警系统的电路设计和三人多数表决器一样，可使用相同的电路来完成其功能，当然也可采用上述所讲的四种方案来实现报警系统的功能。由此看来把不同类型、不同功能的电路设计题目进行归纳和总结，对比各电路真值表的特征，就可以将具有相同真值表的设计题目归为一类。这样的学习方法既提高了学习效率，又增强了学习兴趣，最终达到了深入理解知识，灵活应用知识的目的。

4 结论

通过“一题多解”和“多题一解”学习方法的总结和归类，一方面可以让学生以点学面，把所学知识系统的联系起来，通过各知识点的相互渗透，达到全面理解知识的目的。另一方面，可以为学习者节约大量的电路设计时间，对学生电路设计思想和兴趣的培养方面都会起到积极的作用。

【参考文献】

[1] 杨志忠.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 丁业兵，谭学琴，等.基于 Multisim 的组合逻辑电路设计与仿真[J].价值工程，2013，6（8）63-64.

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>> 制冷红外焦平面阵列响应特性的研究 红外焦平面阵列非均匀校正算法的ASIC设计 320×256阵列红外焦平面读出电路的设计 长波576×6元红外焦平面探测器成像系统硬件电路设计 基于TEC的大功率制冷电路设计 夜间成像红外LED的驱动电路设计 一种232转红外的电路设计 基于凸优化的低复杂度平面阵列综合方法 红外线遥控器检测仪的电路设计与制作 载人航天器仪表系统红外触摸屏硬件电路设计 基于热释电红外线传感器的电路设计 试论红外传感器CO2气体检测的电路设计 电子电路设计 电路设计与开关 模式转换电路设计 基于89c52的红外密集度立靶测试系统测时电路设计 一种带电流检测非互补式PWM产生电路设计 基于最小二乘法的非均匀加权平面阵振动定位算法研究 DDQ测试电路设计'> CMOS电路IDDQ测试电路设计 函数发生器电路设计 常见问题解答 当前所在位置：

关键词：非制冷红外焦平面阵列；读出电路；栅调制积分

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.3.007

引言

红外焦平面阵列（IRFPA）可以获取目标红外辐射信息，利用光电信息转换、信号处理等手段，实现对目标成像。传统制冷型红外探测系统，需要较低温度的工作环境，然而由于制冷设备复杂，携带不方便，且价格比较昂贵，难以实现大范围推广。非制冷红外焦平面阵列（UIRFPA）能够工作在室温条件下，降低了对工作环境的要求，被广泛应用在军事及民用领域[1]。非制冷红外焦平面阵列根据探测器元件的不同物理机理，可以分为：热释电型、热敏电阻型、双材料悬臂梁型[2]、热电堆型、二极管型[3]。二极管型非制冷红外探测器，是根据PN结二极管在恒定偏置电流下的导通电压―温度特性[4]制成的。它可采用标准的CMOS工艺完成探测器制作，大大降低生产成本，减小设备复杂程度，有利于红外成像技术的规模化应用。

读出电路（ROIC）是非制冷红外焦平面阵列的重要组成部分，其性能直接影响红外探测系统整体表现。目前关于SOI二极管型UIRFPA读出电路的研究文献比较少。本文提出一种针对SOI二极管原理非制冷红外探测器的读出电路。探测器阵列规模为384×288，帧频为40Hz，输出信号变化范围0～5mV。读出电路使用CHRT 0.35μm CMOS 工艺完成设计，仿真结果显示该设计读出电路输出动态范围达到2V，数据输出频率5MHz。

1 SOI二极管探测器工作原理

由肖克莱方程式[5]可知，理想二极管中，电流If与正向导通电压Vf之间的关系如下：

2 读出电路架构

非制冷红外焦平面阵列读出电路，主要由探测器阵列、列积分放大电路、采样保持电路、输出缓冲器、多路选择开关以及时序控制电路组成，读出电路的系统框图如图1所示。

电路采用行读出方式，在时序电路控制下，某一行的探测器被选通，该行探测器全部工作，各列读出电路单元同时对选通行的探测器信号进行读取及积分放大，采保电路将已被放大的信号进行采样保持，等待列选通开关依次选通，并通过输出缓冲器输出。这种电路结构比较简单，每列只需要一个读出电路，有益于实现低功耗、低噪声设计。读出电路结构图及工作时序如图2和图3所示：

3 栅调制积分（GMI）电路设计

传统非制冷红外探测器的基本原理是红外辐射引起探测器阻值改变，在恒定偏置电压条件下，探测器的电流发生变化，对电流积分得到相应的电压信号。而SOI二极管红外探测器偏置电流为恒定值，在红外照射下，正向导通电压改变。因此，传统的非制冷红外阵列读出电路不适合用作对SOI二极管探测器信号的读取。

对单个栅调制积分电路进行仿真，模拟探测器受红外辐射，输出信号范围2.000～2.005V，帧频为40Hz，选取积分时间为60μs，调制积分电路瞬时仿真结果如图5所示：

仿真结果显示，输入信号为2.000～2.005V时，输出信号范围1.409～1.910V，分析得到积分电压拟合曲线为y=-100.78*x+203.47，最大非线性点为0.32%。

由于受到积分电路增益的限制，积分电路输出电压动态范围只有501mV，不满足2V动态输出范围的要求，因此，设计中增加一级电荷转移放大电路实现对输出电压信号进一步放大。

4 仿真结果与分析

电路采用CHRT 0.35μm CMOS工艺设计，版图结构如图6所示。提取版图参数，利用Hspice仿真软件对读出电路进行仿真，仿真结果如图7所示。其中，图7（a）是读出电路单元输出波形，图7（b）是读出电路阵列输出波形。从图中可以看出，输出信号幅值3.441～1.437V，动态输出范围超过2V，数据输出频率5MHz，信号建立时间小于20ns，符合红外成像系统设计要求。

5 结论

针对SOI二极管红外探测器阵列，本文提出了一种新型读出电路，仿真结果显示：该读出电路能够实现对384×288非制冷红外焦平面探测器微弱信号的读取，动态输出范围超过2V，线性度99.68%，功耗116mW。该读出电路具有结构简单，输出动态范围大，线性度高，功耗小等特点，具有较高的实用价值。

参考文献：

[1]王玮冰，陈大鹏，明安杰，等.二极管原理非制冷红外焦平面阵列的集成设计[J].红外与激光工程，2011，40（6）：997-1000

[2]李超波，焦斌斌，石莎莉，等.基于MEMS技术的红外成像焦平面阵列[J].半导体学报，2006，27（1）：150-155

[3]何伟，陈大鹏，明安杰，等.基于SOI Si片的二极管红外探测器[J].纳米器件与技术，2009，46（9）：525-529

[4]Kosasayama Y，Sugino T，Nakaki Y，et al.Pixel Scaling for SOI Diode Uncooled Infrared Focal Plane Arrays[C]. Infrared Technology and Applications XXX，Bellingham WA：SPIE，2004：504-511

[5]施敏.半导体器件物理[M].西安：西安交通大学出版社，2008：61-65

[ 6 ] W e g m a n n G ， V i t t o z E A . C h a r g e i n j e c t i o n in analog MOS switches[J].IEEE Solid-State Circuits，1987，22（12）：1097～1097

[7]Ueno M，Kosasayama Y，Sugino T， et al. 640x480 pixel uncooled infrared FPA with SOI diode detectors [C].Infrared Technology and Applications XXXI，Bellingham WA： SPIE， 2005：566-577

篇5

关键词 Multisim仿真；电子电路设计；抢答器

中图分类号：TP319.9 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）10-0035-03

Abstract Introduces the function and characteristic of Multisim simu-

lation software， and describes the use of Multisim simulation software for electronic circuit design process with a digital responder

design as an example.

Key words Multisim simulation； electronic circuit design； responder

1 前言

随着电子电路复杂程度越来越高、更新速度越来越快、设计规模越来越大、推向市场时间越来越短，这就迫切需要实现设计工作的自动化。电子设计自动化（EDA）技术的出现，改革了传统的电子电路设计方法。

2 Multisim仿真软件的功能及特点

Multisim是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，可实现原理图捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试等功能；具有如下特点：界面设计人性化、操作简洁明了、元件库规模庞大、仪器仪表库种类齐全（包括函数信号发生器、示波器、逻辑分析仪等）、分析功能强大（包括直流工作点分析、交流分析、噪声分析等）。

3 应用实例

以数字抢答器的设计为例，阐述采用Multisim仿真软件进行电子电路设计的过程。

设计任务和要求 用中、小规模集成电路设计一个数字抢答器，设计要求：

1）抢答器可同时供8名选手参加比赛，每个选手拥有一个抢答按键，分别用按键J0～J7表示，按键编号和选手编号相同；

2）主持人扳动控制开关J8，可控制系统的复位和抢答的开始；

3）抢答器具有第一抢答信息的鉴别、锁存和显示功能，抢答开始后，第一抢答者按动抢答按键时，该选手的编号立即被锁存，并显示在LED数码管上，控制电路使扬声器发出报警声音，并对输入电路进行封锁，使其他选手的抢答不起作用；

4）抢答器具有定时抢答功能，主持人通过设定一次抢答时间，控制比赛的开始和结束[1]。

电路组成 抢答器由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路由主持人控制开关、抢答按键、控制电路、优先编码器、锁存器、译码器、编号显示器和报警电路构成，完成基本抢答的功能；扩展电路由秒脉冲产生电路、定时电路、译码器和定时显示器构成，完成定时抢答的功能。

抢答器工作过程：首先，接通抢答器电源，主持人将开关J8置于复位位置，禁止抢答器工作，编号显示器被熄灭，定时显示器显示定时时间；然后，主持人将开关J8置于开始位置，允许抢答器工作，计数器进行减计时；当选手在定时时间内抢答时，计数器停止工作，编号显示器显示抢答选手的编号，定时显示器显示剩余抢答时间，并禁止其他选手随后的抢答；当定时时间到，但无人抢答时，系统报警，并禁止选手超时抢答。

电路设计及仿真

1）抢答器电路。抢答器电路如图1所示。优先编码器74LS148能鉴别第一抢答者的按键操作，并使其他选手的操作无效；RS锁存器74LS279能锁存第一抢答者的编号，并经译码器74LS48译码后显示在LED数码管上。

抢答器电路仿真波形如图2所示。借助于Multisim仿真软件中的逻辑分析仪，可对抢答器电路的多路逻辑信号同步进行高速采集和时序分析。将逻辑分析仪的输入端口相应地连接到电路的如下测试点上：开关J8，74LS279的输出端Q4、Q3、Q2、Q1（EI、BI），按键J7、J6、J5、J4、

J3、J2、J1、J0。被采集的输入信号将显示在屏幕上。

由图2可知，在第一个Clock脉冲的上升沿，主持人将开关J8置于复位位置时，74LS279被复位，禁止锁存器工作，其输出Q4Q3Q2Q1=0000。于是，74LSl48的选通输入端EI=0，允许优先编码器工作；74LS48的消隐输入端BI=0，编号显示器被熄灭。在第一个Clock脉冲的下降沿，当主持人将开关J8置于开始位置时，允许优先编码器和锁存器工作。在第二个Clock脉冲的下降沿，将J6按键按下时，74LSl48的输出A2A1A0=001，GS=0，经RS锁存后，Q4Q3Q2Q1=1101。于是，Q1=1，使BI=1，允许74LS48工作；Q4Q3Q2=110，经译码显示为“6”。此外，Q1=1，使EI=1，禁止74LSl48工作，封锁了其他按键的输入（即在第三个Clock脉冲的上升沿J3按键的输入）。在第四个Clock脉冲的上升沿，当按下的J6键松开后，GS=1，此时由于仍为Q1=1，使EI=1，所以仍禁止74LSl48工作，封锁了其他按键的输入（即第五个Clock脉冲的下降沿J0按键的输入），从而实现了抢答的优先性，保证了电路的准确性。在第六个Clock脉冲的下降沿，主持人将开关J8重新置于复位位置，以便进行下一轮的抢答。

2）定时电路。将两片同步十进制可逆计数器74LSl92级联，以串行进位方式构成百进制计数器；计数器的计数脉冲由555定时器构成的秒脉冲电路提供；通过预置时间电路，主持人对计数器进行一次抢答时间的预置；74LS48译码器和定时显示器构成译码显示电路。当主持人将开关J8置于复位位置时，计数器预置定时时间，并显示在定时显示器上。当主持人将开关J8置于开始位置时，74LS279的输出Q1=0，经非门反相后，使555定时器的时钟输出端CP与74LSl92的时钟输入端CPD相连，计数器进行减计时；在定时时间未到时，74LS192的借位输出端BO2=1，使74LSl48的EI=0，允许74LSl48工作。当选手在定时时间内抢答时，Q1=1，经非门反相后，封锁CP信号，计数器停止工作，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统复位为止；同时，EI=1，禁止74LSl48工作。当定时时间到无人抢答时，BO2=0，EI=1，禁止74LSl48工作，禁止选手超时抢答；同时，BO2=0，封锁CP信号，计数器停止工作，定时显示器上显示00[2]。

3）报警电路。报警电路由555定时器、三极管推动级和扬声器构成。由若干电阻、电容和555定时器接成多谐振荡器，将时序电路控制信号PR接至555定时器的清零端，以控制多谐振荡器振荡的起停，多谐振荡器输出信号控制三极管的导通、截止，从而推动扬声器发出报警声音。

根据上述设计思路，画出各单元电路的仿真电路图，先对各单元电路逐个进行仿真调试，再将各单元电路连接起来进行系统联调；通过Multisim仿真，观察各部分电路之间的时序配合关系，测量电路各项性能指标，调整部分元器件参数，检查电路各部分功能，使其满足设计要求；最后进行电路焊接与装配，并对实际电路进行测试。

4 结语

Multisim是电子电路计算机仿真设计与分析的基础，在电子电路设计中应用Multisim仿真软件，把虚拟仿真和硬件实现相结合，可以节约设计成本、缩短开发周期和提高设计效率，有利于培养学生工程实践、综合分析和开发创新能力，提高学生运用现代化设计工具的能力。

参考文献

篇6

关键词：电力电子；实验；NI ELVIS

作者简介：刘晋（1974-），男，河北涿州人，华北电力大学电气与电子工程学院，讲师；牛印锁（1973-），男，河北定州人，华北电力大学电气与电子工程学院，高级工程师。（北京?102206）

基金项目：本文系华北电力大学2010年教改项目的研究成果。

中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0084-02

电力电子技术广泛应用于电力系统的发电、输电、配电和用电等领域；同时，在太阳能光伏发电和风力发电等可再生能源发电领域，电动汽车技术、电气节能和电力传动等领域也有广泛的应用。电力电子技术的广泛应用对电力电子技术教学和研究都提出了新的要求和内容。

目前，“电力电子技术”已经成为各个高校电气工程专业重要的专业基础课。由于电力电子技术的实践性强，其实验环节的教学方法和手段对于电力电子教学效果具有重要影响。

本文针对电力电子实验教学的特点，应用NI ELVIS平台进行了电力电子电路实验设计的教学研究，对于该平台的特点和应用进行了介绍，并用实例展示了NI ELVIS平台在电路设计实验教学中的应用。希望能够帮助从事电力电子实验教学的教师开拓教学思路、丰富教学手段、提高教学效果，为该课程的实验教学提供有益的参考和借鉴。

NI ELVIS（教学实验虚拟仪器套件）是一个基于LabVIEW的系统设计与原型创建的工具套件，用于高等院校的工程与科学实验室。使用NI ELVIS，学生们可以在学习以下一些领域中的工程理论知识的同时将它们付诸于实践：电子电路、信号处理、通信、控制系统、机械测量与机械电子等。

一、平台介绍

美国国家仪器公司（NI）的教学实验室虚拟仪器套件 (ELVIS)可用于电路的动手设计及原型设计及实现，平台集成了12款最常用仪器，包括示波器、数字万用表、函数发生器、波特分析仪等，紧凑的结构是实验室及课堂教学的理想实验平台。

ELVIS可通过USB接口与PC连接，实现快速易用的测量采集及显示，它将 NI ELVIS与Multisim的原理图与SPICE仿真环境结合在一起。学生可以将在教科书中学习的电力电子电路应用到Multisim中，从而通过学习电路建模仿真，理解电路的工作原理和控制方法。同时，学生在 Multisim环境中可以使用 ELVIS仪器，在ELVIS实验平台上用实际元器件搭建实际电路，通过Multisim软件，可以将设计电路的仿真结果与实际电路的测量结果进行比较。

在NI ELVIS平台上进行电力电子电路设计实验的基本过程如下：

（1）在Multisim 软件中根据电路性能要求搭建所设计的电路模型。模型中选取的元器件要和实际将要采用的元器件型号一致（可以从Multisim的元件库中进行选择）。模型搭建好后，通过仿真得到各个元件的电压和电流波形，以检验所设计电路的正确性和可行性。

（2）在验证了所设计的电路满足设计要求之后，在Multisim软件中打开NI ELVIS虚拟3D平台，仿真中所设计电路的元器件将以虚拟元器件的形式出现在虚拟平台上。学生可以将虚拟元器件在虚拟平台上进行布置和布线，模拟在实际面包板上进行电路实现。模拟布置和布线完成后，可以在虚拟平台上进行再次仿真，并将仿真结果和Multisim软件中电路模型的仿真结果进行对比。虚拟平台上实现的虚拟电路的布置和连线就是未来在实际ELVIS平台上搭建的电路原型。

（3）进行实际元器件的选购（实验室可以提供一些元器件供学生选择）。根据虚拟电路的结构、元件布置和连线，在实际ELVIS平台上搭建所设计的电路原型，并对电路进行测量，将实际电路测量结果和仿真结果进行对比。给出设计电路的性能评价，并对其进行修改。

（4）应用Multisim软件，将修改后的最终电路生成PCB设计图，并进行元件布置和连线调整，最终生成PCB印刷电路板图，可以完成真正的电路设计和制作。

通过这种模式的实验教学，使得学生通过ELVIS平台将电力电子电路理论和电力电子电路设计与实现的实践过程很好地结合起来，既缩短了电路设计的时间，又大大提高了学生的学习兴趣，是一种比较好的实验教学手段。

二、实验案例

下面以整流和PWM逆变电路实验设计与实现为例，介绍基于NI ELVIS平台的电力电子电路设计实验教学的特点。

图1为单相桥式整流电路的仿真原理图，通过仿真验证设计电路的可行性。图2为虚拟ELVIS面包板示意图，学生可以在电脑上完成元器件的布置和连线。图3为将仿真电路放置到虚拟ELVIS面包板上准备进行元器件的布置和连线。图4为在虚拟平台上搭建的电路。图5为模拟电路在虚拟3D ELVIS平台上的示意图。图6为实际ELVIS平台上的实际电路。

三、总结

本文通过实验案例展示了NI ELVIS平台在电力电子实验教学中的应用，希望能为其他院校该课程的教学和教学改革提供一定启发和有益的参考。

参考文献：

[1]黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:电子工业出版社,2008.

[2]周润景. Multisim&LabVIEW虚拟仪器设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[3]张凯,郭栋. LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发[M].北京:国防工业出版社,2004.

篇7

摘 要：在高速数字电路的设计过程中，必须确保信号的完整性，因此对信号完整性进行分析和验证十分必要。当下电子产品的更新换代速度极快，完整性设计的重要性也愈加突出，本文将对高速数字电路设计中的信号完整性影响因素进行分析，并在此基础上，针对其主要影响因素，提出几种信号完整性的仿真分析方法。

关键词：高速数字电路；设计；信号完整性；分析

前言：高速数字电路有一个重要的衡量指标，即时钟频率，由于时钟频率不断提升，信号完整性也在不断发生变化，在电路设计过程中，应以信号完整性为导向，在提升时钟频率的同时，做到对信号完整性的实时监测，确保电路运行安全。从影响信号完整性的主要因素着手，探讨信号完整性的分析和验证方法。

一、信号完整性的主要影响因素

（一）反射影响作用

PCB板是高速数字电路设计的关键部分，对电路稳定性和可靠性有重要影响，在PCB板设计过程中，必须处理好信号完整性问题。但是信号完整性有多种影响因素，而且对供电和时序的稳定有直接影响，因此，需要对信号完整性的主要影响因素进行深入分析。传输影响作用是信号完整性的主要影响因素之一，作为高速数字电路的基本组成部分，传输线组是电流的媒介， 信号以电流的形式在传输线组中通过，线组的阻力直接决定着电流的流畅性。因此，传输线组的阻力上升，会直接导致信号完整性下降。当传输线组上的阻力非常大时，会阻碍部分电流通过，导致另一端接受到信号时出现信号失真现象，使信号完整性遭到严重破坏[1]。

（二）串扰影响作用

串扰是信号在网络回路中传输的一种普遍效应，信号经过一个网络到达另一个网络时，有害信号总是具有较快的传输速度，再加上相邻网络传输速度的影响，信号在传输过程中，会产生一个电磁场，其作用是引导信号，在引导过程中，磁场线圈绕磁场旋转。因此，串扰是由静态线和动态线两部分组成的，其各自产生的传输阻力不同，这种差异的存在使网络中传输信号的电流强度不同。在串扰模型中，其中性点位置是绕组电压能够保持正常的主要影响因素，如果中性点位置处于模型中部，则绕组电压速率较高，信号通行能力较强。而中性点位置如果位于模型首部，则会导致电压电流无法通过，出现定子接地异常[2]。

二、信号完整性的仿真分析技术

（一）EDA技术

EDA技术即电路仿真技术，目前在数字电路设计中得到了较为广泛的应用。EDA技术以计算机为基础，通过软件设计方式和仿真测试验证，将硬件设计的操作过程和测试过程转化为软件处理过程，极大的提高了数字电路设计的自动化程度和设计效率。相比于传统设计方式，EDA技术具有许多优点，目前在高速数字电路的信号完整性验证方面也得到了广泛应用。采用EDA技术对高速数字电路完整性进行验证，可以在电路实现以前完成，避免重复设计，保证设计的合理性，提高一次性设计的成功率。

（二）反射仿真分析技术

高速数字电路是数字电子产品设计与开发的重要组成部分，对电路系统的稳定运行有至关重要的影响，而数据完整性分析则是保证高速数字电路合理设计的基础，因此在数字电子产品的设计与开发中占有重要地位。在EDA技术的支持下，可以通过模拟电路实际运行过程中的信号高低问题，为电路设计提供参考，对信号完整性加以测定。反射仿真分析技术的应用关键是建立信号完整性的分析模型，并使验证过程在PCB生产前进行，提前确定信号完整性是否符合要求，对PCB电流进行模拟，建立反射仿真模型，并利用端接技术，改变信号的完整性。这是目前反射仿真分析的主要发展方向，在该模型建立过程中，引入了IBIS模型，驱动端和接受端采用IBIS模型对电路传输信号的完整新进行验证。其中，主要运用的元件是电流阻力线。

（三）串扰仿真分析技术

串扰仿真分析技术在EDA技术的支持下，利用相邻网络的信号串扰作用，建立串扰仿真分析模型，通过模型对信号完整性进行分析和验证。在该类线路仿真设备维护中，经常会出现一个保护屏柜内存在多条传输线路的情况，而且有一部分线路不在系统运行范围内，多以要对工作线路和非工作线路加以区分，并对临近传输线进行隔离。避免传输线路在复杂的工作环境下出现误接线等状况，从而避免设备跳闸和设备误动。串扰仿真分析技术遵循PCB走线规律，对其实际运行线路的走线和与临近传输线路的作用进行信号完整性模拟验证，判断是否存在上述问题。应创新防误闭保护方式，提高设备敏感度，利用电子系统和感应系统提高设备自身的防误闭能力。针对目前使用广泛的接线端子，采用串扰仿真分析技术对其进行模拟测试，并采用防误闭隔离工具在接线端子出进行警示和保护，提高电路运行的安全性。

结束语：总而言之，信号完整性的分析验证是高速数字电路设计中的重要环节，对电路的运行效率和信号传输效果有直接影响。必须采用有效的分析验证手段，针对高速数字电路信号完整性的主要影响因素，对其进行准确验证。本文主要分析了高速数字电路信号完整性的影响因素，包括反射影响作用和串扰影响作用，并针对这些主要影响因素，提出采用EDA技术进行信号完整性分析，通过建立相关模型，在PCB板实现前对信号完整性进行准确验证，保证设计和合理性。

参考文献：

[1]苏海冰，张刚，郭帅. 高速数字电路的信号完整性与电磁兼容性设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2010，05：14-17.

[2]李p力. 基于高速数字电路中的信号完整性分析[J]. 信息通信，2016，08：231-232.

篇8

【关键词】Multisim 双电源 仿真分析

LM117/LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路，LM117/LM317 的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常LM117/LM317 不需要外接电容，使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。利用LM117/LM317设计出正负连续可调的双电源，通过实验测试和软件仿真，基本上可以满足绝大多数运算放大器所需要的电压幅度。

一、MultiSim仿真软件简介

MultiSim是一款将电子电路设计及其测试分析相集成的电路设计仿真软件。它具备信号源、基本元器件、模拟数字集成电路、指示器件、控制部件、机电部件等各类元器件，可以对各类电路进行仿真，并且提供十多种虚拟仪器（如示波器、万用表、信号发生器、波特图图示仪、功率表等），以及18种仿真分析功能（如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、直流扫描分析等）。由于元件库中有若干个与实际元件相对应的现实性仿真元件模型，配合强大的仿真分析，使结果更精确、更可靠。

二、直流稳压电源的理论基础与电路设计原理分析

（一）直流稳压电源的理论基础

电子设备都需要稳定的直流电源供电，如基本放大电路中的集电极电源、运算放大器的双电源等。这样，就需要将市电电网的交流电，变换为直流电。对于小功率的直流电源，它一般由电源变压、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。如图1所示：

（二）直流稳压电源电路设计的基本原理

电源变压器的作用时将220V的电网电压变换成所需要的交流电压值。

整流电路的作用是将交流降压电路输出的大小、方向都变化的电压较低的交流电转换成单向脉动直流电。单相整流电路的类型有半波整流、桥式全波整流、中心抽头全波整流等。

滤波电路的主要任务是将整流后的单向脉动直流电压中的纹波（单向脉动直流电中含的交流成分）滤除掉，使单向脉动电压变成平滑的直流电压。滤波电路的主要元件是电容和电感，以电容滤波电路最常用，其特点是电路简单，输出脉动较小，输出电压平均值增大，但输出电压随负载变化较大。采用电容滤波时，输出电压的脉动程度与电容器的放电时间常数τ有关系，τ大一些，脉动就小一些，多采用大容量的电解电容。电容的耐压值应大于它实际工作时所承受的最大电压，耐压值一般取所接工作电路电压的1.5-2倍。为了降低输出直流电压的纹波系数（输出电压中交流分量占额定输出直流电压的百分比），正、负电源的滤波电路均采用一个1000μF/50V的电解电容。

滤波电路的输出电压虽已变得平滑，但输出电压随负载变化较大，后面需接稳压电路。稳压电路的作用是当交流电源电压波动、负载及温度变化时，维持输出稳定的直流电压。稳压电路的类型有分立元件稳压和集成稳压器稳压，分立元件稳压时，电路稳定性不好，而集成稳压器稳压具有体积小、电路简单、稳压精度高，可靠性高等优点，被广泛采用。选择集成稳压器时应先确定稳压器的类型，是固定式还是可调式，是正压输出还是负压输出，然后根据其额定电压和额定电流选择具体型号。

三、LM317、LM337正负连续可调的双电源的仿真分析

运行Multisim10，在绘图编辑器中选择变压器、整流二极管、电阻、电容、电位器、三端可调稳压块LM317、LM337等元件，组成LM317、LM337正负连续可调的双电源电路。

调整电位器R5、R6，可以连续调节输出电压的大小。

其仿真的电路用波形如下图所示。

四、结束语

应用Multisim10仿真软件进行仿真教学，设计的双直流稳压电源的电路具有结构简单、电源利用效率高、输出电压噪声小、稳定精度高、可靠性高等特点，可以满足高精度形状测量仪的电感测头信号处理电路中运算放大器的高稳定性的双电源需求，增强整个测量系统的工作稳定性，最大限度地减小电源引起的测量误差，提高测量精度。在课堂上使模拟电子技术教学更形象、灵活，更贴近工程实际，达到帮助学生理解原理，更好地掌握所学的知识的目的。尤其适用于综合设计性实验项目，可有效克服传统实验与实验室开放的局限。通过对双直流稳压电源的分析设计、仿真测试可以看出，利用Multisim的虚拟电子实验平台，能实时直观地反映电路设计的仿真结果，验证电路正确性，可缩短设计周期，提高设计成功率。

学生可据所学知识和能力，自选实验内容，自行设计电路方案，进行电路分析，从而掌握电子电路的设计与仿真分析过程，对提高学生动手能力和分析问题、解决问题的能力、综合设计能力和创新能力，具有重要的意义。

参考文献：

篇9

关键词：射频 功率放大器 电路设计 无线通信 设计

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0087-02

在无线通信技术领域中，GaN高电子迁移率晶体管作为最新的半导体功率器件，由于其本身具有宽禁带以及击穿场强高、功率密度高等特征优势，在高频以及高功率的功率器件中具有较为突出的适用性，在电子信息系统性能提升方面具有较为明显和突出的作用优势，在无线通信技术领域的应用比较广泛。针对这一情况，本文在进行射频功率放大器及其电路的设计中，专门采用ADS仿真软件对于射频功率放大器及其电路的设计进行研究分析，并对于仿真设计实现的射频功率放大器在无线通信技术领域中的应用和参数设置进行分析论述，以提高射频功率放大器的设计水平，促进在无线通信技术领域中的推广应用。

1 射频功率放大器的结构原理分析

结合功率放大器在无线通信系统中的功能作用以及对于无线通信技术的影响，在进行射频功率放大器的设计中，结合要进行设计实现的射频功率放大器的工作频带以及输出功率等特点要求，以满足射频功率放大器的设计与应用要求。在进行本文中的射频功率放大器设计中，主要通过分级设计与级联设置的方式，首先进行射频功率放大器的功率放大级以及驱动级设计实现，最终通过电路设计对于射频功率放大器的两个不同级进行连接，以在无线通信中实现其作用功能的发挥，完成对于射频功率放大器的设计。需要注意的是，在进行射频功率放大器的功率放大级结构模块设计中，主要应用GaN高电子迁移率晶体管进行射频功率放大器功率放大级结构模块的设计实现，同时在功率放大级结构模块的电路设计中，注重对于输出功率保障的设计；其次，在进行射频功率放大器的驱动级结构模块设计中，以C波段的功率放大模块设置为主，电路设计则以增益提升设计为主，并对于增益平坦度和输出输入驻波进行保障。如图1所示，即为射频功率放大器的功率放大级模块设计示意图。

2 射频功率放大器及其电路的设计分析

结合上述对于射频功率放大器的结构原理分析，在进行射频功率放大器的设计中，主要包括射频功率放大器的功率放大级设计和驱动级水，此外，对于射频功率放大器电路的设计，也需要结合两个结构模块的实际需求进行设计实现的。

2.1 射频功率放大器的功率放大级模块设计

在进行射频功率放大器的功率放大级模块设计中，主要采用GaN高电子迁移率晶体管进行该结构模块的设计实现，需要注意的是，在应用GaN高电子迁移率晶体管进行该结构模块的设计实现中，由于GaN高电子迁移率晶体管目前还不具有较大的信号模型，因此，在进行该结构模块设计中，注意结合实际设计需求进行选择应用。在进行射频功率放大器的功率放大级结构模块设计中，通过直流偏置仿真设计对于氮化镓管子的静态工作点进行确定，也就是实现氮化镓管子的漏极电流以及漏极偏置电压、栅极偏置电压等参数的确定，在对于上述氮化镓管子静态工作点进行确定后，通过ADS仿真软件实现场效应管直流的仿真设计，同时注意在仿真设计中进行二端口模型的添加，并结合上述GaN高电子迁移率晶体管的信号模型情况，进行S参数信号的编辑导入，同时进行直流偏置仿真控件的加入，进行相关数值的确定，以实现射频功率放大器的功率放大级设计。

此外，在进行射频功率放大器功率放大级负载阻抗的设计中，根据相关理论，在负载阻抗与网络匹配良好的情况下，负载阻抗的共轭复数与网络的输出阻抗值是相同的，因此，就可以通过计算对于射频功率放大器功率放大级负载阻抗值进行分析得出，实际上也就是它的共轭复数值。同时，在进行功率放大级设计中，结合封装参数输出端的阻抗模型，设计中为了实现场效应管输出电路匹配的优化，以为输出电路进行准确的负载阻抗提供，还需要在设计过程中将场效应管的封装参数在输出匹配电路中进行设计体现，因此就需要对于Cds参数值进行求取。

最后，在射频功率放大器功率放大级设计中，偏置电路主要是用于将直流供电结构模块中所提供的电压附加在功率放大器的栅极与漏极中，并实现射频信号以及滤波的隔离和电路稳定实现。在进行功率放大级的电路设计中，注意使用ADS软件工具对于微带线尺寸进行计算，病毒与全匹配电路进行微带线设计，同时通过栅极偏置电路与漏极馈电电路，以实现功率放大级的电路设计。此外，在进行功率放大级模块设计中，还应注意对于模块中的任意功率放大芯片，都需要进行相关的稳定性分析，以避免对于射频功率放大器的作用性能产生影响。

2.2 射频功率放大器的驱动级模块设计

在进行射频功率放大器的驱动级模块设计中，主要通过C波段功率放大模块进行该结构模块的设计应用。其中，在对于驱动级模块的参数设置中，对于输出、输入参数均以内匹配方式进行匹配获取。对于射频功率放大器的驱动级设计来讲，进行功率放大模块偏置电路的合理设计，是该部分设计的关键内容。

最后，在进行射频功率放大器的电路设计中，在进行功率放大模块电路设计中，GaN HEMT结构部分需要进行栅压的增加设置，并且需要注意栅压多为负压，在此基础上还需要进行漏压增加设置。值得注意的是，在进行射频功率放大器的偏置电路设计断开同时，对于栅压和漏压的断开顺序刚好相反，以避免对于功放管造成损坏。

3 结语

总之，射频功率放大器作为无线通信技术领域的重要器件，对于无线通信技术的发展以及通信质量提升都有重要作用和影响，进行射频功率放大器及其电路的设计分析，具有积极作用和价值意义。

参考文献

[1] 沈明，耿波，于沛玲.一种射频大功率放大器电源偏置电路设计方法[J].中国科学院研究生院学报，2006（1）.

篇10

关键词：计数器；Multisim13；数字钟；设计；仿真

引言

数字钟是一种用数字电子技术实现时、分、秒同时显示计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，并且没有 机械装置，使用起来方便快捷，具有很长的使用寿命，近年来得到广泛使用。数字钟可以是单片的也可以是集成的，其实现方式有很多种，可以用中小规模集成电路组成数字钟；也可以利用专用的数字钟芯片配以显示电路；还可以用单片机来实现，本文的数字钟是采用Multisim13进行设计和仿真的。采用软件仿真的方法，克服了实验室的条件限制，避免了使用中 损坏等不利因素。[1]

Multisim13是美国IN公司开发的一款强大的电路模拟软件，可以进行复杂的板级电路模拟和数字电路仿真，还可以用Multisim来进行数字电路PCB板的设计，此版本还可以单片机等MCU的仿真。全新的Multisim13包括以下优势：

（1）电路参数和参数扫描分析。

（2）结合NI myRIO and Digilent FPGA对象进行数字电路教学。

（3）使用IGBT和MOSFET热模型进行电力电子分析。

（4）包括超^26，000个元件的元器件库。

（5）通过用于LabVIEW系统设计软件的Multisim API工具包实现设计自动化。

1 电路设计与仿真

单元电路设计与仿真：

（1）二十四进制计数器的设计与仿真

二十四进制计数器电路采用两片74160N实现，当个位计数电路计数到9的时候同时向十位发出进一位信号脉冲，当计数到24的时候，个位输出端输出0100，十位输出端输出0010，将个位的输出端QC与十位的输出端QB通过一个与非门同时接到两片计数芯片的清零端，其设计电路和仿真结果分别如图1和图2所示。

（2）六十进制计数器的设计与仿真

六十进制计数器同样采用两片74160N来实现，一片计数秒或分的个位，一片计数秒或分的十位，当秒计数到60时即清零，同时产生进位到分计数电路，分计数电路就加一，和二十四进制计数器采用反馈清零法，使用一个与非门74LS00，它的输入端接到QB和QC，当计数到60时，十位计数的计数芯片的输出端（QA，QB，QC，QD）将输出0110，那么输出端将产生一个低电平，连接到74LS160N的CLR清零端时计数器又从0000开始计数，同时此信号也可以作为分计时电路的输入，其设计电路和仿真结果分别如图3和图4所示。

（3）总体电路设计与仿真，如图2。

2 本设计的优点

其他数字钟电路的设计都需要555定时器产生1KZ脉冲，并需要分频器产生1HZ的脉冲，但有的Multisim版本不能产生1HZ脉冲，并且产生的脉冲不稳定，所以为了避免产生以上问题，本次设计直接采用1HZ的信号源，可以产生比较稳定的1HZ的脉冲，而且设计比较简单，不需要加信号产生电路。

3 结束语

本设计使用了74160N芯片，具有脉冲源稳定、设计简单等优点。该系统主要用在粮仓储运系统中，设备运转情况良好，其测试数据和曲线真实可靠，数据通讯准确、可靠，可以有效预报储粮情况，提高储粮的安全性，进而取得显著的经济和社会效益。[1]