三、数字电路仿真
CircuitMaker的元件库中有40系列和74系列的全部数字器件，还有各种数字信号发生器、显示器、逻辑开关等数字电路辅助元件。数字元件七段显示器、十六进制显示器、发光二极管、灯泡和逻辑显示器等都有40种可选的发光颜色。右击器件，在便捷菜单中选取De-vice color命令，打开颜色选择板即可改变。图9是一个数字电路的例子。
1.总线
用总线表示多个同类信号线，能使图纸清晰易读。调用连线工具后按住Shift键，单击图纸建立总线的起点；移动光标到终点双击鼠标，即绘成一条总线。此时弹出Edit Bus Wire Number（编辑总线编号）对话框。可为总线命名最多5个字母和数字组合的标号，如DATA0、12345等都是合法的总线标号。不能以单独的数字0作为总线的标号。
从元件的引脚连线到总线，弹出Ed-it Bus Connection（编辑总线连接）对话框。可为连线命名最多5个字母和数字组合的标号，连线标号对字母的大小写敏感，A1和a1是两个不同的连线标号。
2.传输延迟
在实际电路中，由于器件和线路的原因，会发生传输延迟。为模拟真实的电路工作状态，CircuitMaker中可设置器件的传输延迟。延迟时间是以Tick为单位。Cir-cuitMaker数字仿真的基本时间单位是Tick。Tick是数字电路保持一个状态最短的时间，如一个脉冲周期至少要2个Tick，高电平状态和低电平状态时各一个Tick。
选中对象后调用菜单命令Edit>Set Prop Delays，在打开的Edit Delay对话框中输入延迟数值，此数字将显示在图纸的器件上（如图9反相器上的数字3）。
3.数字波形测试点
和模拟电路仿真不同的是，数字仿真时用Probe工具只能观察此连线当前的电平，以Probe Tool上显示的字母H、L和Z表示。要观察数字电路连线上的波形，必须预先放置波形显示图标Scope（位于Instru-ments>digital），双击Scope在打开的对话框中修改其标号，图9的4个测试图标都被修改了标号。
4.脉冲发生器Pulser（位于Instru-ments>digital）
脉冲发生器产生一个连续的高低电平相间的脉冲信号。电路可放置多个脉冲发生器，每个脉冲发生器的高低电平及触发模式可单独被定义。双击脉冲发生器图标（图9的V1），打开参数设置框，如图10所示。
Pulse High为高电平保持时间，Pulse Low是低电平保持时间。这两个参数不必相同，即信号的占空比可调节；Pulse Format区的Normal和Invert选择信号分别是按正相还是反相输出；External Trig-ger设置外部触发信号有效。图形符号的CP1为上升沿触发接线端，CP2为下降沿触发接线端。Properties按钮打开元件图形属性对话框。
5.数字序列发生器Data Seq（位于Instruments>Digital）
数字序列发生器（图9中的DS1）的功能和Multisim的字符发生器很相似，可用于数字和模拟两种仿真模式。可输出地址多至32767、数据宽度为8bit的一个被定义的序列，还可将两个或多个数字序列发生器联合使用，产生一个任意宽度的数据流。图11是序列发生器的参数设置框。
在数据序列编辑器中：左面是地址和数据区，数据可以十六进制或二进制显示；Start Address和Stop Address是输出数列的起始和终了地址；Present Address是当前数据的地址；Tick Increment定义脉冲的高（低）电平的宽度，如取为10，则高电平和低电平状态各为10个Tick。此脉冲的周期是20个Tick；Low Level和High Level是脉冲的低高电平值；Step Time是脉冲的周期；Clock VTH是外部时钟有效时，要求最小的时钟信号幅度。以上4个参数仅当系统运行在模拟仿真模式下才有效。
点击Pattern按钮，打开数列模式编辑器。Select Pattern区中有可供选择的10种数列模式，其意义见附表。
Increment表示在多少行内保持同样的数据。如填3，则连续3行是同样的数据。
Affected Data区是被定义的数据范围：Address是地址的起点和终点；Bits的LSB和MSB是数据的最低位和最高位限制。Max. number of Pattern lines是规定数列的最大行数。
6.数字仿真图线
在数字仿真时，图线在不停地运动。为了便于观察数字电路的仿真过程，有必要控制仿真图线。CircuitMaker有多种工具对图线操作。
按下Trace按钮（或快捷键F11），用导线的颜色来显示数字电路的信号电平。导线红色时为高电平；蓝色为低电平；绿色为三态。此时对照波形图就更容易判断电路的工作状态。
（2） 改变显示波形的宽度和速度
在数字仿真控制面板的Op-tions区域内（图12）：
Step Size设定步进仿真时的步长。按一下步进按钮，图线左移一个步长。步长的单位是Tick或Cy-cles，1个Cycles等于10个Tick。
X Magnification项调节显示波形的宽度，数字越小则波形越窄；
Speed项设置仿真的速度，数值越小则仿真速度越慢，此值小一点更便于观察和控制仿真。
（3） 设置仿真中断
在数字仿真时，我们得到的是一列随时间变化的波形。为了研究某些特定的波形段，需要让图线按我们预设的条件暂停。本软件用设置中断点的方法，即当波形出现符合设定条件的组合时暂停仿真，这种方法相当于在逻辑分析仪中的设置触发字。但是在CircuitMaker中只能看到中断点以前的波形，必须在继续运行仿真后才能看到中断点之后的波形。单击波形名称左面的白色长方形，在其下半部显示蓝色，表示低电平有效；再单击方块，在其上半部显示蓝色，表示高电平有效；再单击方块则取消断点设置。
Digital控制页的Breakpoint选项有两个内容：
Type项设置中断类型，Level是高电平或低电平有效，Edge是上升沿或下降沿出现有效；
Condition项设置中断的条件，And是当Type设置的条件全部出现方为有效，Or是Type设置的条件有一项出现即执行中断。
图13是设置了中断条件的图9电路的仿真波形。波形的中断点在图线窗口的最右边，此时DLY为高电平、A1和A2为低电平。请注意波形DLY延迟了3个Tick。CiruitMaker在数字仿真模式下背景为黑色、波形为绿色，不能改变它们的颜色。CiruitMaker提供了复制电路和波形图的功能。执行菜单命令Copy to Clipboard>Schematic/Waveforms，将电路图或波形图复制到剪贴板。再贴到“画图”工具中，对画面作适当修饰后保存为图片。
四、其他仿真功能
CircuitMaker的元件库中有一些非电子类的元件，如机电元件等。应用这些元件可扩大电路的仿真范围。现以图14的实例，说明机电元件的使用要点。
在电动机的控制中，要求实现正反转的变换。电机正转时应先断开正转接触器的线圈线路，待其释放后再接通反转接触器。线路要使用两只复合按钮，才能实现按钮的联动和接触器的互锁。在Circuit-Maker中，不同种类的按钮不能设为联动，所以一个常闭按钮不能和一个常开按钮组成一对复合按钮。因此我们用两个SPDT PB按钮组成一对复合按钮。此电路按下SB2可使电机M正转，按下SB3使电机反转，按下SB1使电机停止。
将两个SB2属性框中的Label-Value栏设为同样的参数（如A），两个SB3此栏都设为B。这样点击任何一个SB2按钮，另一个SB2也会自动按下。
接触器绕组KM1和所有KM1触点的属性Description栏设成相同的数据，这些触点就会受绕组的控制。接触器绕组KM2和所有KM2触点也作同样处理。
在数字模式下运行此电路，并将Digital控制板上的仿真速度Speed设为1，以降低电机的旋转速度。
五、设置元件错误
CircuitMaker允许在元件中设置某些错误状态。教师可在电路中关键元件上设置错误，同时可设置密码和提示，这样学生就不能打开元件属性框直接查看参数，而要根据教师预设的提示来分析研究，自己找出问题所在，从而使学生加深对电路原理的理解。
1.设置元件错误
打开元件属性框，点击 Faults按钮，进入Device Faults对话框（图15）。
一个元件可设置多个错误，但一个引脚只能设置一个错误。显然，你不能使一个引脚在短路的同时又使它开路。各设置项的意义如下：
（1） Enable the following Selected De-vice Fault（s）选中时，设置的错误有效。
（2） Fault Label_Value将元件参数设为一个虚假值。
（3） Internal High和Internal Low 设置仅对数字仿真有效。
（4） Fault设置元件引脚错误。
High/Low 在模拟和混合仿真模式下，元件引脚的电压被固定在此值；
Open设置元件引脚开路错误。在模拟模式下，设置引脚和元件间的电阻值（相当于在元件的引脚上串联一个电阻）。在数字模式下，使引脚和元件脱离；
Short设置两个或两个以上的元件引脚短路错误。在模拟模式下，在每两个引脚间连上一个教师设置的电阻。在数字模式下，将各引脚直接相连。
（5） Hint Message 输入教师的提示信息。
（6） Fault Password 设置进入本属性框的密码。在一个元件中设置了密码，将对这个电路图中的全部元件有效。你打开电路中任何一个元件的错误对话框都要有密码。
2.控制错误作用
按F5，在打开Schematic Options对话框General页上点击Circuit Fault Data按钮，进入Circuit Faults页（图16）。如果已设置了元件的密码，则打开此对话框也要输入密码。
（1） “限制操作设置”在Disable Circuit Options区可限制多种电路图操作，有删除、连线、显示提示信息等13种。
（2） “提示和取代”在对话框的中部Hints displayed记录了调看提示的次数；Devices Replaced是代换了几个元件；从左开始各按钮的意义依次是：选中被查看过提示的元件、选中有错的元件、选中被代换的元件和使选中的元件错误无效，但不删除错误数据等。
（3） “电路缺省参数”在Circuit De-fault Values区，设置在模拟仿真模式下的错误状态值。HIGH和LOW是将元件的引脚电位固定在此数值；OPEN是元件引脚和元件本体开路时的电阻；SHORT是同一元件上的两个引脚短路时的电阻。
一个功能比较完整的电路仿真软件应该有可扩展性，即可以由用户自定义仿真元件和元件图形符号，CircuitMaker是以建立“宏”元件来实现这些功能的。自定义的元件通常是半导体器件或集成电路，这需要用户对SPICE模型和子电路描述比较熟悉。读者可到http：//www.circuitmaker.com/downloads/de-mos.htm下载CircuitMaker2000试用版。
（甘雨）