Multisim仪器仪表的使用.ppt

第2讲 Multisim 仪器仪表的使用 2.1 Multisim9 虚拟仪器 2.1.1万用表 1 功能说明 如上图所示，操作界面包括显示文本框、功能按钮和设置 按钮组成。显示文本框：显示测量结果。 功能按钮：按钮A，测电流；按钮V，测电压；按钮，测 电阻；按钮dB, 测两结点之间的电压增益，dB=20log（Vout/Vin） 按钮“”，测交流（交流有效值）；按钮“”，测直流。 Set按钮，设置万用表参数。单击Set按钮，弹出参数设置对话框 ，如下图所示。 万用表参数设置对话框 2举例 万用表应用电路 万用表应用电路的测量结果 2.1.2 函数发生器 函数发生器的操作界面和图标 1 功能说明 如上图所示，函数发生器的操作界面包括Waveforms 复选框、Signal Options复选框和接线端子组成。 Waveforms复选框：选择正弦波、三角波和方波信号。 Signal Options复选框：设置信号的频率 （范围：1Hz - 999 MHz）、方波信号的占空比 （范围：1% - 99%）、幅值（范围：1mV - 999 kV）和直流 偏置（范围：-999 kV - 999 kV）。对方波信号，通过Set Rise / Fall Time按钮可设置上升和下降时间。 接线端子：GND为参考电平，“+”端子表示输出正极性信号， “-”端子表示输出负极性信号。 2举例 函数发生器应用电路 2.1.3功率表 功率表的操作界面和图标 1 功能说明 如上图所示，功率表的操作界面包括显示文本框和接线 端子组成。 显示文本框：显示测量的有功功率和功率因素。 接线端子：Voltage接线端子和被测支路并联，Current接线 端子和被测支路串联。 2 举 例 功率表应用电路 功率表的测量结果 2.1.4双踪示波器 示波器的操作界面和图标 1功能说明 双通道示波器的操作界面包括图形显示区、测量数据显示文 本框、Timebase复选框、Channel A复选框、Channel B复选框、 Trigger复选框和功能按钮组成。 图形显示区：显示被测信号曲线，曲线的颜色由示波器 和电路的连线颜色确定。 测量数据显示文本框：通过移动标尺（如图中标尺1）， 可在数据显示文本框显示测量的A、B通道数据的大小。 Timebase复选框：时基信号复选框，设置扫描时基信号 的有关情况。 Scale增减文本框：设置扫描时间（X轴显示比例）。 X position增减文本框：设置扫描起点（X轴信号偏移量）。 Y/T按钮：显示方式按钮，显示时域信号。 Add按钮：显示方式按钮，通道A和通道B信号叠加显示。 B/A按钮：显示方式按钮，显示通道B信号随通道A信号 变化的波形。 A/B按钮：显示方式按钮，显示通道A信号随通道B信号 变化的波形。 Channel A复选框：设置通道A信号的有关情况。 Scale增减文本框：设置通道A信号的显示比例。 Y position增减文本框：设置Y轴信号偏移量。 AC按钮：耦合方式按钮，电容耦合，测量交流信号。 DC按钮：耦合方式按钮，直接耦合，测量交直流信号。 0按钮：表示输入信号为0。 Channel B复选框：该复选框功能同Channel A复选框。 Trigger复选框：设置触发方式。 Edge：触发信号的边沿，可选择上升沿或下降沿。 A或B按钮：表示用A通道或B通道的输入信号作为同步X轴时 基扫描的触发信号。Ext按钮：用示波器图标上触发端T连接 的信号作为触发信号来同步X轴的时基扫描。 Level：用于选择触发电平的电压大小（阈值电压）。 Sing：单次扫描方式按钮，按下该按钮后示波器处于单次 扫描等待状态，触发信号来到后开始一次扫描。 Nor：常态扫描方式按钮，这种扫描方式是没有触发信号时 就没有扫描线。Auto：自动扫描方式按钮，这种扫描方式不管 有无触发信号时均有扫描线，一般情况下使用Auto方式。 功能按钮 Reverse按钮：单击该按钮，可使图形显示窗口 反色。Save按钮：存储示波器数据，文件格式为*.SCP。 2 举例 示波器应用电路（单管共射放大电路） 2.1.5伯德图仪 伯德图仪的操作界面和图标 1 功能说明 如上图所示，伯德图仪的操作界面由图形显示窗、 Mode复选框、Horizontal复选框、Vertical复选框和Controls 复选框组成。 图形显示窗：显示测量信号的电压增益或相位偏移，图形 显示窗下面的状态栏显示信号的频率和电压增益。 Mode复选框：显示模式选择，包括Magnitude按钮和Phase 按钮。Magnitude按钮：显示信号的增益。Phase按钮：显示 信号的相位偏移。 Horizontal复选框：水平坐标设置，设置频率的刻度和范围。 Log按钮：设置频率刻度为对数量程；Lin按钮：设置频率刻 度为线性量程。F（Final）：设置终了频率；I（Initial）： 设置起始频率。 Vertical复选框：垂直坐标设置，设置增益的刻度和范围。 Log按钮：设置增益的单位为对数刻度；Lin按钮：设置增益 的单位为线性刻度。 Controls复选框：包括Reverse按钮、Save按钮、Set按钮。 Save按钮：存储伯德图仪的数据，文件格式为*.tdm。 Set按钮：设置显示的分辨率。 2举例：用Filter Wizard创建滤波器电路，如下页图所示。 Filter Wizard 对话框 伯德图仪应用电路（低通滤波器） 2.1.6 数字频率计 数字频率计的操作界面和图标 1功能说明 数字频率计操作界面包括测量结果显示文本框、Measurement 复选框、Coupling复选框、Sensitivity复选框和Trigger Level 复选框。 Measurement复选框：包括Freq按钮、Period按钮、 Pulse按钮和Rise/Fall按钮。 Freq按钮：单击该按钮，则输出结果为信号频率。 Period按钮：单击该按钮，则输出结果为信号周期。 Pulse按钮：单击该按钮，则输出结果为高、低电平脉宽。 Rise/Fall按钮：单击该按钮，则输出结果显示数字信号的上升沿 和下降沿时间。 Coupling复选框：选择信号的耦合方式。 Sensitivity复选框：通过滚动文本框设置测量灵敏度 （滚动文本框的数字为有效值），如频率计的灵敏度设为3V， 则被测信号（如正弦量）的幅值应不低于3，否则，不能显示 测量结果。 Trigger Level复选框：通过滚动文本框设置数字信号的触发 电平大小。 2 举例：用555 Timer Wizard 创建多谐振荡器电路，如 下页所示。 图2-32 555 Timer Wizard 对话框 数字频率计应用电路（555定时器构成的多谐振荡器） 3测量结果 数字频率计应用电路的测量结果 2.1.7字信号发生器 字信号发生器的操作界面和图标 1 功能说明 如上图所示，字信号发生器的操作界面包括字信号编辑区、 Controls复选框、Display复选框、Trigger复选框和Frequency 复选框。 字信号编辑区：按顺序显示待输出的数字信号，数字信号 可直接编辑修改。 Controls复选框：数字信号输出控制，包括Cycle按钮、 Burst按钮、Step按钮和Set按钮。 Cycle按钮：单击该按钮，从起始地址开始循环输出一定 数量的数字信号（数字信号的数量通过Settings对话框设定）。 Burst按钮：单击该按钮，输出从起始地址至终了地址的全 部数字信号。 Step按钮：单击该按钮，单步输出数字信号。 Set按钮：用来设置数字信号的类型和数量。单击Set按钮， 弹出Settings对话框，如下图所示。 Settings对话框 如上图所示，Settings对话框包括Pre-set Patterns复选框、 Display Type复选框、Buffer Size 滚动文本框和Initial Pattern 滚动文本框。Pre-set Patterns复选框由No Change（不改变字信号 编辑区中的数字信号）， Load（载入数字信号文件*.dp）， Save（存储数字信号），Clear buffer（将字信号编辑区中的数字 信号全部清零），Up Counter（数字信号从初始地址至终了地址 输出）， Down Counter（数字信号从终了地址至初始地址输出）， Shift Right（数字信号的初始值默认为80000000，按数字信号右 移的方式输出），Shift Left（数字信号的初始值默认为00000001， 按数字信号左移的方式输出）。 Display Type复选框用来设置数字信号为16进制或十进制。 Buffer Size 滚动文本框用来设置数字信号的数量。 Initial Pattern滚动文本框用来设置数字信号的初始值（只在 Pre-set Patterns 为Shift Right或Shift Left选项时起作用）。 Display复选框：数字信号的类型选择，可选择16进制、 10进制、二进制以及ASCII代码方式。 Trigger复选框：可选择Internal（内触发）或External （外触发）方式，触发方式可选择上升沿触发或下降沿触发。 Frequency复选框：选择输出数字信号的频率。 2举例 (1)创建电路 字信号发生器应用电路（74LS138构成的顺序脉冲发生器） 测量结果 字信号发生器应用电路的测量结果 2.3.8 逻辑分析仪 逻辑分析仪的操作界面和图标 1 功能说明 逻辑分析仪操作界面如上图所示。 面板最左侧16个小圆圈代表16个输入端，如果某个连接端 接有被测信号，则该小圆圈内出现一个黑圆点。被采集的16 路输入信号依次显示在屏幕上。当改变输入信号连接导线的 颜色时，显示波形的颜色立即相应改变。 左边第1区：Stop按钮为停止仿真；Reset按钮为逻辑分析 仪复位并清除显示波形；Reverse按钮为改变屏幕背景的颜色。 左边第2区：移动读数指针上部的三角形可以读取波形的 逻辑数据。其中T1和T2分别表示读数指针1和读数指针2离 开扫描线零点的时间，T2-T1表示两读数指针之间的时间差。 Clock 复选框：包括ClockDiv滚动文本框及Set按钮。 ClockDiv：设置在显示屏上每个水平刻度显示的时钟脉冲数。 Set按钮：设置时钟脉冲，单击该按钮，弹出Clock setup对话 框，如下图所示。 如上图所示，Clock Source复选框的功能是选择时钟脉冲， External表示外部时钟，Internal表示内部时钟；Clock Rate复 选框的功能是设置时钟频率；Sampling Setting复选框的功能 是设置取样方式，Pre-trigger Samples文本框用来设定前沿触 发取样数，Post-trigger Samples文本框用来设定后沿触发取 样数，Threshold Volt（V）文本框用来设定阈值电压。 Clock setup对话框 Trigger复选框：设置触发方式，单击Set按钮，弹出 Trigger settings对话框，如下图所示。 如图所示，Trigger Clock Edge复选框的功能是设定触发 方式，包括Positive（上升沿触发）、Negative（下降沿触发） 和Both（升、降沿触发）等3个选项；Trigger Qualifier下拉列 表框的功能是选择触发限定字，包括0、1及X（0、1皆可） 等3个选项；Trigger Patterns复选框的功能是设置触发的样本， 我们可以在Pattern A、Pattern B和Pattern C文本框中设定触发样本， 也可以在Trigger Combinations下拉列表框中选择组合的触发样本。 Trigger settings对话框 2.1.9 逻辑转换仪 逻辑转换仪的操作界面和图标 1 功能说明 如上图所示，逻辑转换仪的操作界面包括变量（A、B、C、 D、E、F、G和H）、真值表、函数表达式显示文本框和 Conversions复选框。 变量：单击变量对应的圆圈，则选择了输入变量（最多 可选择8个输入变量），图2-41选择了三个输入变量A、B和C。 真值表：真值表列出了输入变量的所有组合以及对应的 函数值，函数值可选择0、1和（初始函数值的显示为“？”， 用鼠标单击相应的函数值，可将其改变为0、1或）。 函数表达式显示文本框：显示真值表对应的函数表达式。 Conversions复选框：实现数字电路各种表示方法的相互 转换，其转换按钮的功能，如下图所示。 2 应用示例 上图所示真值表对应的逻辑图 2.1.10伏安特性测试仪 伏安特性测试仪的操作界面和图标 1 功能说明 如上图所示，伏安特性测试仪的操作界面包括图形显示 窗、元器件状态显示文本框、Components下拉列表框、 Current Range(A)复选框、Voltage Range(V)复选框、Reverse 按钮、Sim_Param按钮和接线端子指示窗（操作界面的右下角） 组成。 图形显示窗：显示元器件（二极管或三极管）的伏安特 性曲线。 元器件状态栏：显示元器件的电压和电流（如NMOS 管的d、s间的电压，漏极电流）。 Components下拉列表框：选择元器件类型，包括 Diode、BJT NPN、BJT PNP、NMOS和 PMOS五种类型。 Current Range(A)复选框：设置电流范围。 Voltage Range(V)复选框：设置电压范围。 Reverse按钮：图形显示反色。 Sim_Param按钮：伏安特性测试参数设置， 单击该按钮，弹出Simulate Parameters对话框，如下图所示。 Simulate Parameters对话框 如上图所示，Simulate Parameters对话框包括Source Name： V_ds复选框和Source Name：V_gs复选框（对NMOS管可设置 V_ds和V_gs；对其他类型晶体管，则设置其他电压。）。 Source Name：V_ds复选框：Start和Stop文本框分别设置起始 和终了电压，Increment文本框用来设置电压增量步长。 Source Name：V_gs复选框：Num steps文本框用来设置V_gs的 数量，本处为4（显示4条输出特性曲线）。 接线端子指示窗：如图2-45所示，当在Components下拉 列表框中选择了元器件以后，则在该指示窗显示对应元器件 的管脚（如NMOS管的g、s和d），用来指示元器件和伏安特性 测试仪的图标连接。 2 应用示例 创建电路 选择元器件为NMOS管，按接线端子指示窗将NMOS管和伏安 特性测试仪的图标连接在一起，得NMOS管的伏安特性测试电 路，如下图所示。 NMOS管的伏安特性测试电路 2.1.11失真分析仪 失真分析仪的操作界面和图标 1 功能说明 如上图所示，失真分析仪的操作界面包括Signal Noise Distortion (SINAD) 文本框、Start按钮、Stop按钮、Fundamental Freq.文本 框、Resolution Freq.文本框、Controls复选框和Display复选框。 Signal Noise Distortion(SINAD)文本框：显示测量电路的信噪 比。 Start按钮：启动分析。 Stop按钮：停止分析。 Fundamental Freq.文本框：设置基频。 Resolution Freq.文本框：设置频率分辨率。 Controls复选框：包括THD按钮、SINAD按钮和Set按钮。 THD按钮：单击该按钮，表示分析电路的总谐波失真。 SINAD按钮：单击该按钮，表示分析电路的信噪比。 Set按钮：单击该按钮，弹出Settings对话框，如下图所示。 如上图所示，Settings对话框包括THD Definition复选框 （用来设置THD定义标准，可选择IEEE和ANSI/IEC标准）、 Harmonic Num.（设置谐波次数）和FFT Points（设置谐波 分析的取样点数）。 Display复选框：设置显示方式，包括%按钮和dB按钮。 %按钮：按百分比方式显示分析结果，常用于总谐波失真分析。 dB按钮：按分贝显示分析结果，常用于信噪比分析。 Settings对话框 2 应用示例 创建电路 失真分析仪测试电路 测量结果 单击运行按钮，双击失真分析仪图标XDA1，分析结果 总谐波失真 信噪比 失真分析仪分析结果 2.1.12 频谱分析仪 频谱分析仪的操作界面和图标 1 功能说明 图形显示窗：显示信号的频谱图形。 状态栏：显示光标指针处对应的频率和幅值。 Span Control复选框：设置测量信号频谱的范围。 Set Span按钮：手动设置频率范围。 Zero Span按钮：设置以中心值定义的频率。 Full Span按钮：设置全频段为频率范围。 Frequency复选框：设置频率范围。 (5)Amplitude复选框：设置幅值的显示方式、量程和参考电 平。 Resolution Frequency复选框：设置频率分辨率，仪器默认 设置为一个最小值 f。 控制按钮：控制频谱分析仪的运行。 Start按钮：开始分析。 Stop按钮：停止分析。 Reverse按钮：图形显示窗反色。 Show-Ref按钮：显示参考值。 Set按钮：单击该按钮，弹出Settings对话框 Settings 对话框 2 应用示例 本处以矩形波的频谱分析为例，说明频谱分析仪的应用。 矩形波的频谱分析 矩形波信号的的频谱分析结果 2.1.13网络分析仪 网络分析仪的操作界面和图标 1 功能说明 图形显示框：用来显示图表、测量曲线以及标注电路信息 的文字。 Mode复选框：模式选择。 Graph复选框：用来设置图形的显示方式，可选择Smith （Smith园）、Mag/Ph（幅值/相位）、Polar（极化图）和 Re/Im（实部/虚部）四种方式。 Trace复选框：轨迹控制，显示或隐藏单个轨迹。 Functions复选框：功能选择，包括Marker下拉列表框、 Scale按钮、Auto Scale按钮和Set up按钮。 Preferences（参数）设置对话框 Settings复选框：包括Load按钮、Save按钮、Exp按钮、 Print按钮和Simulation Set按钮组成。 Measurement Setup对话框 2 应用示例 创建电路 射频放大电路（网络分析仪的应用电路） 仿真分析 Smith图显示 Mag/Ph（幅值/相位）方式显示 参数检测 Polar（极化图）方式显示 Re/Im（实部/虚部）方式显示 射频放大电路的S参数 射频特性分析 射频放大电路的功率增益 射频放大电路的电压增益 射频放大电路的输入输出阻抗 匹配网络分析 Match Net. Designer（匹配网络分析）对话框 a, Stability Circles（稳定性圆） 射频放大电路的稳定性圆分析 b, Impedance Matching（阻抗匹配） 射频放大电路的匹配阻抗分析 c, Unilateral Gain Circles（单