【正文】 hnologies 公司 2021 年推出的 Multisim 最新版本?？梢栽O(shè)計(jì) 、 測(cè)試和演示各種電子電路 ， 包括電工電路、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及部分 微機(jī)接口電路等?？梢詫?duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障 ， 如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等 ， 從而觀察不同故障情況 下的電路。 它有豐富的元件庫(kù) ， 為用戶提供元器件模型的擴(kuò)充和技術(shù) ； 虛擬測(cè)試儀器儀表種類(lèi)齊全 ， 其操作方法與實(shí)際儀器十分相似 ； 具有較為詳細(xì)的電路分析功能 ， 可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等 18 種電路分析方法 ， 提供了多種輸入輸出接口 ， Multisim10 可以與國(guó)內(nèi)外流行的印刷電路板設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件 Protel 及電路仿真軟件 Pspice 之間的文件接口 ， 也能通過(guò) Windows 電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進(jìn)行編輯排版 ， 同時(shí)還支持 VHDL 和 Verilog HDL 語(yǔ)言的電路仿真與設(shè)計(jì)。 Multisim 10 把所有的元件分成 13類(lèi)庫(kù)，再加上放置分層模塊、總線、登錄網(wǎng)站共同組成元件工具欄。 Multisim 10 提供了 18 種儀表，儀表工具欄通常位于電路窗口的右邊，也可以用鼠標(biāo)將其拖至菜單的下方，呈水平狀。 Multisim 10 具有以下特點(diǎn) : (1)Multisim 10 是一個(gè)電路原理設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的 虛擬仿真軟件 。 其元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用 ， 同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫(kù) ， 而且建庫(kù)所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到 ， 因此可以很方便地在工程設(shè)計(jì)中使用。 (2)Multisim 10 的虛擬測(cè)試儀器儀表種類(lèi)齊全 ， 有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器 ， 如萬(wàn)用表 、 信號(hào)發(fā)生器 、 雙通道示波器、直流電源 ； 還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒(méi)有的儀器 ， 如波特圖示儀 、 字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真度測(cè)量?jī)x、頻譜分析儀和網(wǎng) 4 絡(luò)分析儀等 。 (3) Multisim 10 具有較詳細(xì)的電路分析功能 ， 可以完成電路 的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等 ， 以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。 (4) Multisim10 可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路 ， 包括電工電路、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及部分微機(jī)接口電路等?？梢詫?duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障 ， 如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等 ， 從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的過(guò)程中還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù) ， 列出被仿真電路的所有元器件清單 ， 以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示 波形和具體數(shù)據(jù)。 Multisim10 是一個(gè)電路原理設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件。它用軟件的方法模擬電子線路元器件和儀器儀表，實(shí)現(xiàn)了 “ 軟件即元器件 ” 和 “ 軟件即儀器 ” 。 Multisim10 是一個(gè)電路原理設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件，該軟件為電子工程師提供了一個(gè)電路設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，不僅與國(guó)際著名的模擬電路仿真軟件 spice 兼容，而且具有較強(qiáng)的 VHDL 和 Verilog 設(shè)計(jì)與仿真功能。它具有界面形象、直觀易懂、采用圖形方式創(chuàng)建電路的特點(diǎn)；它豐富的元件庫(kù)中提供了超過(guò) 16000 個(gè)組件，全部采用世紀(jì)模型，確 保了仿真結(jié)果的真實(shí)性和實(shí)用性；它采用開(kāi)放式的庫(kù)管理模式，能自動(dòng)地生成模擬和數(shù)字組件模型，這對(duì)新器件的補(bǔ)充十分有利 。 Multisim10 的虛擬測(cè)試儀器種類(lèi)齊全 ， 有一般實(shí)驗(yàn)用的通用儀器，如萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、雙通道示波器、直流、交流電源；還有一般實(shí)驗(yàn)室少有或沒(méi)有的儀器，如波特圖示儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真度測(cè)試儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。 Multisim10 具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里 葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。 Multisim10 可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，包括電工電路、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及微機(jī)接口電路等；可以對(duì)被仿真的電路中的元器件設(shè)置各種故障，如開(kāi)路、短路和不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù) 等。 5 鎖相環(huán)基本原理 鎖相環(huán)的基本組成 許多電子設(shè)備 要正常工作，通常需要外部的輸入信號(hào)與內(nèi)部的振蕩信號(hào)同步，利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡(jiǎn)稱(chēng)鎖相環(huán)（ PLL）。鎖相環(huán)的特點(diǎn)是：利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)頻率對(duì)輸入信號(hào)頻率的自動(dòng)跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過(guò)程中，當(dāng)輸出信號(hào)的頻率與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí)，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱(chēng)的由來(lái)。 鎖相環(huán)通常由鑒相器（ PD）、環(huán)路濾波器（ LF）和壓控振蕩 器（ VCO）三部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖 所示。 L F V C OP D 圖 鎖相環(huán)基本組成 鎖相環(huán)中的鑒相器又稱(chēng)為相位比較器，它的作用是檢測(cè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的相位差，并將檢測(cè)出的相位差信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，該信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓，對(duì)振蕩器輸出信號(hào)的頻率實(shí)施控制 。 鎖相環(huán)的工作原理 鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成，利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖 所示 。 U i（ t）U o U 圖 乘法器 鑒相器的工作原理是：設(shè)外界輸入的信號(hào)電壓和壓控振蕩器輸出的信號(hào)電壓分別 6 為： ? ? ? ?sini m i iu t U t t???????? （ 21） ? ? ? ?c oso o m o ou t U t t???????? （ 22） 式中的 ω 0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或?yàn)橹绷麟妷簳r(shí)的振蕩角頻率，稱(chēng)為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓 uD為： sin[ ( ) ] c o s[ ( ) ]D m om i i o oU KU U t t t t? ? ? ?? ? ? （ 23） 11{s in [ ( ) ] c o s [ ( ) ] } {s in [ ( ) ] c o s [ ( ) ] }22D m o m i i o o m o m i i o oU K U U t t t t K U U t t t t? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 24） 用低通濾波器 LF 將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓 ()cUt。即 ()cUt為： 1( ) si n {[ ( ) ] [ ( ) ] }2c m o m i i o oU t K U U t t t t? ? ? ?? ? ? ? （ 26） si n{ [ ] [ ( ) ( ) ] }dm i o i oU t t t t? ? ? ?? ? ? ? （ 27） 式中的 ω i為輸入信號(hào)的 瞬時(shí)振蕩角頻率， ()i t? 和 ()ot? 分別為輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的瞬時(shí)位相，根據(jù)相量的關(guān)系可得瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)位相的關(guān)系為： 即 ( ) ( ) dot t dt? ? ???? （ 29） 則，瞬時(shí)相位差 θ d 為 [ ] ( ) ( )d i o i ot t t t? ? ? ? ?? ? ? ? （ 210） ()() dtt dt?? ? ） （ 211） 對(duì)兩邊求微分，可得頻差的關(guān)系式為 ( ) [ ( ) ( ) ]d i o i od d t t d t td t d t d t? ? ? ? ????? （ 212） 上式等于零，說(shuō)明鎖相環(huán)進(jìn)入相位鎖定的狀態(tài)，此時(shí)輸出和輸入信號(hào)的頻率和相位 7 保持恒定不變的狀態(tài)， ()cUt為恒定值。當(dāng)上式不等于零時(shí)，說(shuō)明鎖相環(huán)的相位還未鎖定，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的頻率不等， ()cUt隨時(shí)間而變 化 。 因壓控振蕩器的壓控特性如圖 所示，該特性說(shuō)明壓控振蕩器的振蕩頻率 ω u以ω 0為中心，隨輸入信號(hào)電壓 ()cUt的變化而變化。該特性的表達(dá)式為 0( ) ( )u o ct K u t???? （ 213） 圖 壓控特性 上式說(shuō)明當(dāng) ()cUt隨時(shí)間而變時(shí)，壓控振蕩器的振蕩頻率 ω u也隨時(shí)間而變，鎖相環(huán)進(jìn)入 “ 頻率牽 引 ” ，自動(dòng)跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率，使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài)，并保持ω 0=ω i的狀態(tài)不變。 8 第 3 章 調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 2FSK 調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 2FSK 調(diào)制電路設(shè)計(jì)原理 2FSK 即叫做二進(jìn)制移頻鍵控或二進(jìn)制頻移鍵控。 2FSK 信號(hào)產(chǎn)生的方法一般有兩種：一種叫直接調(diào)頻法，另一種叫頻移鍵控法。 （ 1）模擬調(diào)頻法：即直接利用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻而獲得。如圖 ： 模 擬 調(diào) 頻 器S (t) 2 F S K 圖 模擬調(diào)頻法 直接調(diào)頻法是頻移鍵控通信方 式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)制方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，得出的是 2FSK 信號(hào)，相位連續(xù)。 （ 2）鍵控法：即利用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。如圖 ： f1 振 蕩 器反 相 器f 2 振 蕩 器選 通 開(kāi) 關(guān)選 通 開(kāi) 關(guān)相 加 器e （ t） 圖 鍵控法 2FSK 鍵控法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實(shí)現(xiàn)，故應(yīng)用廣泛，但設(shè)備要復(fù)雜些，得出的是 2FSK 信號(hào)，相位不連續(xù)。 該文采用鍵控法產(chǎn)生 2FSK 信號(hào)，即用一個(gè)受基帶脈沖控制的開(kāi)關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立頻率源的振蕩作為輸出。設(shè)計(jì)原理圖如圖 所 示 : 9 開(kāi) 關(guān)4 0 6 6 B D基 帶信 號(hào)脈 沖 信 號(hào) f1雙 D 觸 發(fā) 器 2 f1變 頻 電 路（ 產(chǎn) 生 正弦 波 ）變 頻 電 路（ 產(chǎn) 生 正弦 波 ）2 F S K 圖 2FSK調(diào)制原理圖 2FSK 調(diào)制單元電路的設(shè)計(jì) 要將 時(shí)鐘脈沖信號(hào) 經(jīng)過(guò) 2FSK 調(diào)制成為 2FSK 信號(hào)，我們采用一個(gè)受基帶脈沖控制的開(kāi)關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立的頻率源作為輸出。鍵控法產(chǎn)生的 2FSK 信號(hào)頻率穩(wěn)定度可以做得很高并且沒(méi)有過(guò)度頻率，它的轉(zhuǎn)換速度快，波形好。 1） 四雙向模擬開(kāi)關(guān) CD4066 CD4066 的引腳功能如圖 所示。每個(gè)封裝內(nèi)部有 4個(gè)獨(dú)立的模擬開(kāi)關(guān)，每個(gè)模擬開(kāi)關(guān)有輸入、輸出、控制三個(gè)端子，其中輸入端 和輸出端可互換。當(dāng)控制端加高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)控制端加低電平時(shí)開(kāi)關(guān)截止。模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通電阻為幾十歐姆；模擬開(kāi)關(guān)截止時(shí)，呈現(xiàn)很高的阻抗，可以看成為開(kāi)路。模擬開(kāi)關(guān)可傳輸數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，可傳輸?shù)哪M信號(hào)的上限頻率為 40MHz。各開(kāi)關(guān)間的串?dāng)_很小，典型值為－ 50dB。 圖 四雙向模擬開(kāi)關(guān) CD4066 輸入的基帶信號(hào)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分成兩路，一路控制 f1=32KHz 的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制 f2=16KHz 的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為 “1” 時(shí)，模擬開(kāi)關(guān) 1打開(kāi)，模擬開(kāi)關(guān) 2關(guān)閉， 10 此時(shí)輸出 f1=32KHz，當(dāng)基帶信號(hào)為 “0” 時(shí)，模擬開(kāi)關(guān) 2開(kāi)通。此時(shí)輸出 f2=16KHz，于是可在輸出端得到 2FSK 已調(diào)信號(hào)。如圖 所示 : 圖 模 擬開(kāi)關(guān) 2）變頻電路 變頻電路是將輸入的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)通過(guò)控制載頻轉(zhuǎn)換成已調(diào)信號(hào)，即 2FSK調(diào)制信號(hào)。兩路載頻分別經(jīng)射隨、 LC 選頻、射隨再送至模擬開(kāi)關(guān)。其中 LC 選頻電路函數(shù)： ， 選頻 網(wǎng)絡(luò)如圖 ： 圖 變頻電路圖 3） 2FSK 調(diào)制的整體電路圖的設(shè)計(jì) 12f LC?? 11 圖 2FSK的 Multisim調(diào)制仿真電路圖 4） 2FSK 調(diào)制電路的仿真 圖 脈沖信號(hào) 輸出波形 12 圖 變頻電路輸出波形 圖 2FSK的仿真效果圖 13 2FSK 解調(diào)單元電路的設(shè)計(jì) 鎖相環(huán)通常由鑒相器（ PD）、環(huán)路濾波器（ LF）和壓控振蕩器（ VCO）三部分組成， 該文 鎖相環(huán) 解調(diào) 原理框圖如圖 所示。 壓 控 振 蕩 器抽 樣 判 決模 擬 乘 法 器 低