uSimmics（原QucsStudio）是一款通用仿真器，不仅支持模拟电路仿真，同样具备完善的数字电路仿真功能。本文以逻辑 AND 门为示例，系统讲解数字仿真的基本操作流程——从真值表的自动生成到利用 Timing Diagram 验证输出波形。
本文内容概览
- 在 uSimmics（原QucsStudio）中放置数字元件并完成布线的方法
- 使用 Wire Label 为电路节点命名的方法
- 放置并运行数字仿真块的操作步骤
- 通过真值表图验证仿真输出结果的方法
- 使用 Timing Diagram 查看时序波形的方法
什么是数字仿真？
数字仿真（Digital Simulation）是一种利用高（High）/低（Low）二值信号，分析逻辑门、触发器等数字器件动作的仿真方法。uSimmics（原QucsStudio）支持两种数字仿真模式：真值表模式与 TimeList 模式。
操作步骤：AND 门真值表仿真
1. 选择并放置数字元件
- 打开 uSimmics（原QucsStudio），在左侧元件面板中选择 “Digital Components”。
- 将以下两种元件放置到原理图上并完成连线。
| 元件 | 位置 | 功能 |
|---|---|---|
| Digital Source | Digital Components | 输入信号源（使用 2 个） |
| n-port AND | Digital Components | AND 门 |
2. 为节点命名（Wire Label）
使用 “Insert Wire Label” 功能，为原理图中需要监测的节点指定标识名称。
| 节点 | 标签名 |
|---|---|
| Digital Source 1 的输出端 | A |
| Digital Source 2 的输出端 | B |
| AND 门的输出端 | OUT |
说明（Wire Label）： Wire Label 是为节点添加标识符的功能，用于在仿真结果和图表中引用相应变量。
3. 放置数字仿真块
从 “Digital Components” 类别中将数字仿真块放置到原理图上。该块用于定义仿真类型及仿真条件。
4. 运行仿真
点击 “Simulate” 按钮执行仿真。仿真完成后，真值表将自动生成。
5. 通过真值表图验证结果
- 从 Diagrams 菜单中放置真值表图。
- 在图中添加变量 “OUT”，即可显示 2 输入 AND 门的完整真值表。
| A | B | OUT |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
进阶：使用 Timing Diagram 进行时序仿真
除真值表外，还可以输入任意时序信号，并通过 Timing Diagram 查看输出波形。
配置步骤
- 将仿真块的 “Type” 参数改为
TimeList。 - 按如下方式设置各输入信号的参数。
| 信号 | 设置值（ON 时间 / OFF 时间） |
|---|---|
| S1（输入 A） | 1 ns / 1 ns |
| S2（输入 B） | 2 ns / 2 ns |
- 修改完成后，再次执行 “Simulate”。
- 从 Diagrams 菜单中放置 “Timing Diagram”，查看波形结果。
说明（TimeList 模式）： 在 TimeList 模式下，可分别指定每个输入信号的 ON/OFF 持续时间，从而实现接近实际工作时序的仿真。该模式可用于建立时间与保持时间的验证分析。
总结
借助 uSimmics（原QucsStudio）的数字仿真功能，无需手动计算即可自动生成逻辑电路的真值表，同时可通过 Timing Diagram 验证时序动作。建议从简单的单门电路入手，熟悉操作后再逐步扩展至多门组合电路及时序电路的仿真分析。
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