Multisim在触发器工作波形分析中的应用

1、Multisim 在触发器工作波形分析中的应用0 引言触发器是具有存储功能的器件，在数字电子技术中用于 构成各种时序逻辑电路。触发器有多种类型：按触发方式分 为电平触发、主从触发、边沿触发；按逻辑功能分为RS触 发器、D触发器、JK触发器、T触发器等。触发器的特性用 触发方式和逻辑功能进行描述，触发方式决定状态变化特点， 即接收输入信号改变状态的方式；逻辑功能决定状态变化的 方向，即次态值。用时序图即波形图可直观描述触发器的特 性。由于受实验仪器的限制无法对触发器工作波形进行硬件 实验验证，主要因为现有的信号发生器不能产生多路同步信 号，现有的示波器多为双踪示波器无法同时观测多路波形。用 Mu

2、ltisim 软件仿真可解决上述问题。 Multisim 仿真软 件是由加拿大 Interactive Image Technologies 公司开发的 一种基于SPICE工业标准的EDA软件，它就像一个真正的 实验工作台，将电路原理图的输入、虚拟仪器的测试分析和 结果的图形显示等集成到一个设计窗口。在用Multisim仿真软件进行触发器工作波形仿真分析时，用虚拟仪器中的字组产生器做实验中的信号源产生所需的 各种输入波形，用逻辑分析仪观测输入、输出波形。以下分析用 Multisim 2001 版本，所得结论适于其他版 本。1 触发器工作波形 Muitisim 仿真实验方法11 创建电路从 TT

3、L 数字 IC 库中找出集成触发器或找出用于连接成 触发器的集成逻辑门放置在工作台合适的位置。从虚拟仪器 库中找出字组产生器、逻辑分析仪放置在工作台合适的位置 确定字组产生器产生触发器所需的时钟脉冲、数据输入、异 步控制等信号，逻辑分析仪所显示的波形。将集成门连接成 触发器再接上字组产生器和逻辑分析，或将集成触发器接上 字组产生器和逻辑分析。12 设置字组产生器根据触发器的触发方式、逻辑功能，确定反映逻辑功 能及状态变化特点的字组产生器各个输出信号即字组的内 容及地址。（2）双击打开字组产生器，在Address区块的Final字段 输入末地址，在Edit区块以16进制（Hex字段）或以ASCI

4、I 码（ASCII字段）或以二进制（Binary字段）依次输入各字组数 据，完成所有字组信号的设置。1 3 仿真运行分析双击打开逻辑分析仪，按下仿真开关开始仿真，分析显 示仿真实验波形。2 触发器工作波形 Multisim 仿真实验举例21 主从 JK 触发器工作波形仿真实验（1）仿真实验电路创建用 74LS00 与非门连接成主从 JK 触发器构建仿真实验 电路如图 1 所示。 其中：为异步置0 输入信号；为异步 置1输入信号；J，K为数据输入信号；CP为时钟脉冲输入 信号；Qm，为主触发器的状态输岀信号；Q，为状态输岀信 号。端接电源，异步置 1 功能无效；用于设置 Q=0 的初始 状态。字

5、组产生器产生触发器的 CP， J， K 及信号，逻辑分析仪显示触发器的CP , J , K , , Qm , Q及信号波形。(2)确定反映触发器状态变化特点及逻辑功能的字组产 生器输出信号即字组的内容及地址。主从触发方式触发器状态变化特点为：在CP=1期间接收输入信号，在CP下降沿改变状态， 且有一次变化问题。表示 JK 触发器逻辑功能的特性方程为：设计字组产生器输岀信号时，将J，K输入信号设计 成在 CP=O， 1 期间有变化，以验证主从触发方式的状态变 化特点。输入波形设计、字组数据及地址如图 2所示。 在字组产生器的 Address 区块的 Final 字段输入字组数据的 末地址0024

6、，在Edit区块以16进制(Hex字段)依次输入各 字组数据 0， 8， C， D， B， D， B， D， C， 8， E， E， F， B， D， B， D， C， E， A， A， B， 9， F， 9， F， E， C， E， A， B， F， 9， F， 9， 8， 8，完成所有字组信号的设置，如打开逻辑分析仪，按下仿真开关开始仿真，逻辑仪分析 显示波形如图 4 所示。图 4 中，“11”为 CP 时钟脉冲波形；“15”为 J 输入波形；“12”为 K 输入波形；“13”为异步置 输入波形；“4”为 Qm 状态输出波形；“3”为状态输出波形；“7” 为 Q 状态输出波形；“8”为状态

7、输出波形。通过波形图可以很直观地看岀，在CP=1期间，主触发 器接收J , K输入信号改变Qm ,端状态，在CP下降沿触发 器改变Q，状态。不论CP=1期间J，K怎么变化，主触发 器Qm，最多只变化一次。当 Qn=O 在 CP=1 时， J 由 0 变 1 ，或 Qn=1 ，在 CP=1 时 K 由 O 变 1，在这两种情况下，才产生一次变化现象。和 由特性方程得岀 Qn=0 时 Qn+1=J， Qn=1 时 Qn+1 =的规律 相符合。22 其他功能和触发方式触发器工作波形仿真实验(1)同步 RS 触发器工作波形仿真实验仿真实验电路用 74LS00 与非门连接构成。字组产生器产生触发器的CP

8、时钟脉冲输入信号、R , S 数据输入信号及异步置 0 输入信号，逻辑分析仪显示触发器 的CP , R , S ,及状态输岀Q，信号波形。设计字组产生器输出信号时，将 R， S 输入信号设计成 在 CP=0， 1 期间有变化，并有 CP=1 期间 R=S=1 ，以验证 电平触发方式的状态变化特点。(2)上升沿 D 触发器工作波形仿真实验仿真实验电路用 74LS74 上升沿 D 触发器。字组产生器产生触发器的CP时钟脉冲输入信号、D数 据输入信及异步置 0 输入信号，逻辑分析仪显示触发器的 CP，D，及状态输岀Q，信号波形。设计字组产生器输岀信号时，将 D 输入信号设计成在 CP 上升沿时刻不变，在 CP=0 及 CP=1 期间有变化，以验 证上升沿触发方式的状态变化特点。负边沿 JK 触发器工作波形仿真实验仿真实验电路用 74LS112 负边沿 JK 触发器。字组产生器产生触发器的CP时钟脉冲输入信号、J , K 数据输入信号及异步置 0 输入信号，逻辑分析仪显示触发器 的CP , J , K，及状态输岀Q，信号波形。设计字组产生器输出信号时，将 J， K 输入信号设计成 在 CP