基于Multisim10的多谐振荡器的仿真分析

摘要： 介绍了一种EDA仿真软件Multisim10的主要功能及特点，并用该软件对多谐振荡器电路进行了仿真分析。仿真得到了与现有教材对该电路分析一致的结果。在课堂上使电子技术教学更形象、灵活，调动了学生的学习积极性，活跃了课堂气氛，从而加深了学生对理论知识的理解。

Abstract： This paper introduces the main functions and characteristics of a kind of EDA simulation software Multisim10, and does simulation analysis for the multivibrator circuit using the software. The result is corresponded to the circuit analysis of current textbooks. In class the teaching is more vivid, flexible by using electronic technology; it arouses students' enthusiasm for study, make classroom atmosphere active, thus deepening student's understanding to theory knowledge.

关键词： Multisim10；多谐振荡器；仿真

Key words： Multisim10；multivibrator；simulation

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）02-0201-02

0引言

Multisim10是专门用于电路分析软件仿真的虚拟“电子工作台”,该软件可以仿真模拟电路、数字电路和混合电路等电路的实验分析．它是一个电路原理设计和虚拟测试的工具系统,具有界面友好、使用方便、功能全面、操作简单等优点．在电子电路仿真实验中广泛应用。计算机仿真教学的开展，一方面为学生设计实验电路，了解仪器设备的使用，自行解决学习中的问题提供了较佳的手段，另一方面也为解决硬件设备偏少和因误操作而易损坏仪器等问题提供了一个功能齐全的“实验平台”。它不仅使仪器的操作开关、按钮如同真实仪器，产生既容易学习又使人特别感兴趣效果，且通过仿真训练，使学生既熟悉了仪器的使用方法又掌握了电路的性能，进而培养了学生的综合分析能力、排除故障的能力和开发创新能力。因此，Multisim10是一种优秀的计算机仿真设计软件，被誉为计算机里的电子实验室。

多谐振荡器是数字电路教学中的一个重要内容。在教学中，传统的方法重视理论推导，学生学习时印象不深，特别是其应用电路种类繁多，因此在实际应用时出现的问题也较多。如果在教学中结合Muhisim10的仿真，可以将多谐振荡器的各种电路及其输出结果动态、形象地展示在学生面前，既加深了学生的印象，提高了学习效率，又减轻了教师的负担。通过实际应用，取得良好的教学效果。

1多谐振荡器的工作原理

多谐振荡器是一种能够产生矩形波的电路，它没有稳态，不需外加触发信号，当接通电源后，便能周而复始地产生矩形波输出，因为矩形波中有各种多次谐波分量，所以把能够产生矩形波地电路称为多谐振荡器。

图1a所示为由CC7555集成定时器构成的多谐振荡器。接通电源后，电容器两端电压uC＝0，TH端与TR端均为低电平，RS触发器置 1，输出uo为高电平，放电管V截止。当电源刚接通时，电源经R1、R2对电容C充电，使其电压uC按指数规律上升，当uC上升到（2/3）UDD时，则RS触发器置0 ，输出uo为低电平，放电管V导通，uC从（1/3）UDD上升到（2/3）UDD这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间t1的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数τ充=（R1＋R2）C。由于放电管V导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进入第二暂稳态。放电时间常数τ放=R2C。随着C的放电，uC下降，当uC下降到（1/3）UDD时，RS触发器置1 ，输出uo高电平，放电管V截止，电容C放电结束，UDD再次对电容C充电，电路又翻转到第一暂稳态。如此反复，则输出可得矩形波形。

电路振荡周期T按下式计算：

T=t1+t2=0.7（R1+R2）C+0.7R2C≈0.7（R1+2R2）C

电路振荡频率

f=≈≈

2利用Multisim10对多谐振荡器电路仿真

用Multisim10软件搭建图2所示多谐振荡器电路。

按下仿真开关，观察示波器显示的输出波形，可以计算在一周期内输出低电平的时间t1、输出高电平的时间t2、振荡周期T、振荡频率f及占空比D的近似值。

通过理论计算可得：

t1≈0.7（R1＋R2）C=0.7×（1+72）×103×10×10-9≈511μs

t2≈0.7R2C=0.7×72×103×10×10-9≈504μs

T=t1+t2=1015μs=1.015ms

f==985.2Hz

D=≈0.5

对比仿真图形和理论计算值可知，两种方法得到的输出低电平的时间t1、输出高电平的时间t2、振荡周期T近似相等。

3结束语

应用Multisim10软件对多谐振荡器电路进行仿真分析，结果表明仿真与理论分析和计算结果一致，在课堂上使教学内容更形象、灵活，更贴近工程实际，达到帮助学生理解原理，更好地掌握所学知识的目的，对提高学生动手能力和分析问题、解决问题的能力具有重要的意义。

参考文献：

[1]杨志忠．数字电子技术（第3版）[M]．北京：高等教育出版社，2008．

[2]闫石．数字电子技术基础（第5版）[M]．北京：高等教育出版社，2006．

[3]朱彩莲．Multisim电子电路仿真教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.