【文章內(nèi)容簡介】 下，輸出電壓的 變化規(guī)律，然后畫出傳輸特性。 任意電平比較器(俘零比較器)將零電平比較器中的接地端改接為一個參考電壓(設為直流電壓)，由于的大小和極性均可調(diào)整，電路成為任意電平比較器或稱俘零比較器。 任意電平比較器及傳輸特性(a) 任意電平比較器；(b)傳輸特性電平電壓比較器結構簡單，靈敏度高，但它的抗干擾能力差。也就是說，如果輸入信號因干擾在閾值附近 變化時，輸出電壓將在高、低兩個電平之間反復地跳變，可能使輸出狀態(tài)產(chǎn)生誤動作。為了提高電壓比較器的抗干擾能力，下面介紹有兩個不同閾值的滯回電壓比較器。 電平檢測比較器信傳輸特性 (a)電平檢測比較器；(b)傳輸特性滯回電壓比較器 滯回比較器又稱施密特觸發(fā)器,遲滯比較器。這種比較器的特點是當輸入信號逐漸增大或逐漸減小時，它有兩個閾值，且不相等，其傳輸特性具有“滯回”曲線的形狀。滯回比較器也有反相輸入和同相輸入兩種方式。是某一固定電壓，改變的值能改變閾值及回差大小。38電子 (a)所示的反相滯回比較器為例，計算閾值并畫出傳輸特性。 滯回比較器及其傳輸特性(a) 反相輸入；(b)同相輸入①、正向過程正向過程的閾值為 形成電壓傳輸特性的abcd段。②、負向過程負向過程的閾值為形成電壓傳輸特性的defa段。由于它與磁滯回線形狀相似，故稱之為滯回電壓比較器。利用求閾值的臨界條件和疊加原理方法，(b)所示的同相滯回比較器的兩個閾值： 兩個閾值的差值Δ稱為回差.由上分析可知，改變值可改變回差大小，調(diào)整可改變和，但不影響回差大小。即滯回比較器的傳輸特性將平行右移或左移，滯回曲線寬度不變。 比較器的波形變換 (a)輸入波形；(b)輸出波形例如，(a)、(b)所示。根據(jù)傳輸特性和兩個閾值(＝2V, =–2V)，可畫出輸出電壓的波形，(c)所示。從圖(c)可見，在與之間變化，不會引起的跳變。但回差也導致了輸出電壓的滯后現(xiàn)象，使電平鑒別產(chǎn)生誤差。 說明滯回比較器抗干擾能力強的圖 (a)已知傳輸特性；(b)已知波形； (c)根據(jù)傳輸特性和波形畫出的波形窗口電壓比較器電平比較器和滯回比較器有一個共同特點，即單方向變化(正向過程或負向過程)時，只跳變一次。只能檢測一個輸入信號的電平，這種比較器稱為單限比較器。 雙限比較器又稱窗口比較器，它的特點是輸入信號單方向變化(例如從足夠低單調(diào)升高到足夠高)，可使輸出電壓跳變兩次，(b)所示，它形似窗口，稱為窗口比較器。窗口比較器提供了兩個閾值和兩種輸出穩(wěn)定狀態(tài)可用來判斷是否在某兩個電平之間。 窗口比較器電路及傳輸特性 (a)窗口比較器；(b)傳輸特性第三節(jié) CD4042鎖存器的基本介紹鎖存器是一種在單片微型計算機系統(tǒng)中應用非常廣泛的邏輯電路元件。它的作用是鎖存數(shù)據(jù)，即當鎖存信號起鎖存作用時，數(shù)據(jù)就被鎖住，此后的待輸入數(shù)據(jù)將無法輸入；當鎖存信號不起作用時，它相當于一個數(shù)據(jù)緩沖，此時輸出數(shù)據(jù)將隨著輸入數(shù)據(jù)的變化而變化。CD4042B 是一只4D鎖存觸發(fā)器，其內(nèi)部封裝有4個D 觸發(fā)器，每個觸發(fā)器均能在時鐘脈沖的作用下，將輸入的數(shù)據(jù)進行鎖定并傳送到輸出端。即當時鐘脈沖的上升沿到來時，將數(shù)據(jù)鎖存。當時鐘脈沖的下降沿到來時，將數(shù)據(jù)輸出。為了能夠控制時鐘脈沖的極性，CD4042B 還設有一個極性控制端CP 。當CP 接低電平時，時鐘脈沖的上升沿起鎖存作用，下降沿起傳輸作用。當CP 接高電平時，作用正好相反。當CP=0時，=1，=1,由基本觸發(fā)器的功能可知，觸發(fā)器的狀態(tài)Q維持不變。當CP=1時，D觸發(fā)器的下一狀態(tài)始終和D輸入一致，起鎖存功能。 D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表D0101 鐘控D觸發(fā)器電路圖 本次設計采用的是四D鎖存器CD4042，它是由芯片內(nèi)部的4個D觸發(fā)器構成的元件。 CD4042的引腳圖 四D鎖存器CD4042的功能表輸 入輸 出 ↑ 鎖存 ↓鎖存第四節(jié) 水位指示LED的基本介紹發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。 　　發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。 發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應接電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。 與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低；工作電流很?。豢箾_擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。 發(fā)光二極管有共陰極和共陽極兩種接法。對于共陰極的顯示器，某一段接高電平時發(fā)光；對于共陽極的顯示器，某一段接低電平時發(fā)光。本次水位指示采用的是共陽極接法。第三章 Multisim仿真軟件第一節(jié) Multisim的基本簡介一、Multisim的概述Multisim是一種專門用于電子電路仿真和設計的EDA工具系統(tǒng)，屬于Electronics workbench系列軟件的高版本。Electronics workbench（簡稱EWB）由加拿大Interactive Image Technologies公司（簡稱IIT公司）于1988年推出。，將電路圖輸入仿真與設計的模塊更名為Multisim。Multisim2001是加拿大Interactive Image Technologies公司于2001年推出的最新版Electronic Work benchf（縮寫EWB)最具有特色的電路輸入/仿真模塊(另一模塊是Uhiboard／PCB設計模塊、)；Multisim2001具有很好的用戶界面，虛擬儀器齊全，包括示波器、萬用表、功率計、函數(shù)發(fā)生器、掃頻儀、失真度分析儀、頻譜分析儀、邏輯分析儀和網(wǎng)絡分析儀等等；能進行多種仿真分析：DC分析、AC分析、瞬分析、傅立葉分析、噪聲分析、失真度分析、靈敏度分析、參數(shù)掃描分析、最壞發(fā)問分析、Monte Carlo分析、溫度掃描分析、零極點分析、轉(zhuǎn)換參數(shù)分析等l6種非常適宜模擬電子技術教學中的演示教學。，Mulitism2001有很大改進。為用戶提供元器件模型的擴充和技術支持。二、Multisim軟件的特點EWB提供交互式的SPICE電路模擬，這種方式既可增強SPICE的功能，也可發(fā)揮方便實用的人機形界面；EWB具有完整的混合模擬與數(shù)字信號模擬的功能，可任意地在系統(tǒng)中集成數(shù)字及模擬元件。EWB會自動地進行信號轉(zhuǎn)換。在輸出信號的觀察上，EWB具備即時波形顯示功能；EWB具有下拉式電路編輯功能表，可使電路元件的輸入更為簡易快速；EWB具有虛擬的儀表設備，包括波形函數(shù)產(chǎn)生器、萬用表、示波器及邏輯分析儀等，可更具體的模擬實際的情況；EWB主要用于電路的設計與仿真，在數(shù)字電路課程、物理實驗、放大電路、電路分析、模擬電路、數(shù)字邏輯電路教學、電子技術及電路設計過程等中也得到廣泛運用。Multisim在保留了EWB原有優(yōu)點的基礎上，大大擴充了元件庫中電路元件的數(shù)目，增強了軟件的仿真測試和分析功能，可實現(xiàn)模擬/數(shù)字電路的Spice仿真、VHDL/Verilog設計與仿真、RF電路仿真等。Multisim軟件具有以下一些特點：（1）最突出的是軟件中提供各種虛擬儀器。其控制面板外形和操作方式都與實物相似，可實現(xiàn)虛擬實驗；（2）軟件帶有豐富的電路元件庫，并提供多種電路分析方法；（3）可采用直觀的電路圖輸入方式。繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從運行的窗口上選取；（4）操作方便、易學易用，很適合電子類課程的教學和實驗。三、Multisim的結構Multisim2001由五部分組成：輸入模塊、器件模塊處理模塊、分析模塊、虛擬儀器模塊、后續(xù)處理模塊。各模塊的功能如下：輸入模塊：用戶以圖形方式輸入電路圖。器件模塊處理模塊：Multisim2001提供了豐富的元件，并可對元件屬性進行編輯，還可以創(chuàng)造新元件。分析模塊：Multisim2001的分析方法比較豐富，共有18種分析方法。除具有Spice基本分析方法外，還有些獨有的功能，例如零極點分析。虛擬儀器模塊：是Multisim2001最有特色的部分。與EWB相比，它種類更多，使用操作更方便。后續(xù)處理模塊：可進行電路分析結果的后續(xù)處理，包括與多種軟件的轉(zhuǎn)換。其中分析模塊與虛擬儀器模塊構成了強大的分析與仿真功能。四、Multisim的基本界面，主要由菜單欄、標準工具欄、仿真開關、圖形注釋工具欄、元件工具欄、虛擬工具欄、一起工具欄和電路窗口等組成。圖 Multisim的基本界面 菜單欄與所有的Windows應用軟件類型，菜單欄提供了Multisim的幾乎所有的操作功能命令。Multisim菜單欄包含了11個主菜單，在每個主菜單下都有一個下拉菜單，可以從中找到各項操作功能的命令。 菜單欄標準工具欄，包括常用的系統(tǒng)工具欄和設計工具欄。，從左到右依次為文件的新建、打開、保存、剪切、復制、粘貼、打印、放大、縮小、100%放大和全屏顯示。 標準工具欄 系統(tǒng)工具欄設計工具欄是Multisim的重要部分，用于進行電路的建立、仿真、分析并最終輸出設計數(shù)據(jù)。雖然菜單欄也可以執(zhí)行這些設計功能，但使用設計工具欄更加的方便、快捷。 設計工具欄設計工具欄中從左到右各按鈕的功能分別為： 項目欄按鈕：顯示工程文件管理窗口。 電路原件屬性窗口按鈕：顯示當前電路窗口中所有元件屬性的統(tǒng)計窗口，可通過該窗口改變部分或全部元件的某一屬性。 元件庫管理按鈕：顯示元件數(shù)據(jù)庫管理窗口。 仿真按鈕：啟動、停止或暫停電路仿真。 分析圖表按鈕：顯示分析后的圖表結果。 分析按鈕：選擇要進行的仿真分析方法。 后處理器按鈕：顯示后處理窗口，對仿真結果進一步操作。 使用的元件列表：通過下拉菜單顯示當前電路窗口所使用的元件，可以選中某一元件重復調(diào)用該元件到當前電路文件。 此外，Multisim界面中還包括了虛擬元器件和虛擬儀器表等工具欄。第二節(jié) Multisim仿真軟件繪制電路圖一、對元件的操作創(chuàng)建元件對于元件庫中沒有的元件，可以根據(jù)已知的模型參數(shù)進行創(chuàng)建。創(chuàng)建后的元件只能存在User數(shù)據(jù)庫中。創(chuàng)建元件，選擇Tools/Create Component…命令，程序會自動引導創(chuàng)建元件，即出現(xiàn)Create Component Wizard對話框。下面以晶體管9013為例說明創(chuàng)建過程。（1）輸入元件的基本屬性。其中在Component Name文本框鍵入元件名；在Component Type下拉列表框選擇元件類型。（2）。 （3）。（4）。 （5）編輯元件的模型參數(shù)。（6）編輯仿真模型中引腳名稱與編號的對應關系。六步完成之后，單擊Finish按鈕，此元件就添加到元件庫中了。對元件賦值如需要對器件賦值，則用鼠標雙擊器件（例如電容），出現(xiàn)一個賦值對話框。然后點擊Edit按鈕。 旋轉(zhuǎn)元件要旋轉(zhuǎn)一個在電路窗口中的元件，即右擊元件，進行相應操作。Flip Horizontal（水平翻轉(zhuǎn)）、Flip Vertical（垂直翻轉(zhuǎn)）、90 Clock