电路仿真与工具软件应用3

1、山东师范大学山东师范大学第三讲：第三讲： Multisim10Multisim10的虚拟仪器的虚拟仪器山东师范大学山东师范大学要点回顾要点回顾Multisim是一种电子电路设计与仿真软件。步骤一：完成电路图的绘制山东师范大学山东师范大学步骤二：对电路图进行分析与仿真山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学虚拟仪器的设置、应用和读数同实际仪器一样。用虚拟仪器可方便检测电路的特性和仿真结果。A类：实验室用过：B类：现实存在同学们一般没有使用过：C类：现实不存在山东师范大学山东师范大学3.1 万用表万用表（Multimeter)可用来测量电路的

2、交直流电压、电流、电阻和电路中两个结点之间的增益。测量时，万用表自动调整测量范围，不需用户设置量程。参数默认设置为理想参数，用户可在操作界面上修改参数。3.1.1 功能说明操作界面包括显示器、功能按钮和Set按钮组成。（1）显示器：显示测量结果（2）功能按钮：电压、电流、电阻、电压增益dB=20log(Vout/Vin)、交流有效值、直流（3）Set：设置万用表参数（4）Electric Setting编辑区域：设置电流表内阻、电压表内阻、欧姆表电流和测量电压增益时的相对电压值（5）Display Setting编辑区域：设置电流表测量范围、电压表测量范围和欧姆表测量范围3.1.2 应用示例山

3、东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.2 函数发生器函数发生器（Function Generator)可产生正弦波、三角波和方波电压信号，信号的频率、幅值、占空比和直流偏置均可设置。3.2.1 功能说明函数发生器的操作界面包括以下三部分：（1）Waveforms选择区域：选择正弦波、三角波或方波信号（2）Signal Options编辑区域：设置信号的频率（范围：1Hz-999MHz）、方波信号的占空比、幅值（1mV-999kV）和直流偏置（-999V-999kV）。对方波信号，通过set rise/fall time按钮可设置上升和下降时间。（3）接线端子

4、：输出正极性型号，接地参考电平、输出负极性信号。3.2.2 应用示例函数发生器为电路提供供电电压源，各结点电压波形可用示波器测量。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.3 功率表功率表（Wattmeter)用来测量功率。可测量电路中某支路的有功功率和功率因数，其量程自动调整。3.3.1 功能说明功率表的操作界面包括显示器和接线端子组成。（1）显示器：显示测量的有功功率和功率因数。（2）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。3.3.2 应用示例双击功率表图标，得到功率表的测量结果。山东师范大学山东师范大学山东师

5、范大学山东师范大学3.4 双踪示波器示波器（Oscilloscope）用来测量信号的电压幅值和频率，并显示电压波形曲线。双踪示波器可同时测量两路信号，通过调整示波器的操作界面，可将两路信号波形进行比较。3.4.1 功能说明如图所示，双踪示波器的操作界面包括图形显示区、测量数据显示区、Timebase编辑区域、Channel A编辑区域、Channel B编辑区域和功能按钮组成。（1）图形显示区：显示被测信号波形，曲线的颜色由示波器和电路的连线颜色确定。（2）测量数据显示区：通过移动标尺，可在数据显示区显示测量的A通道、B通道数据瞬时值。（3）Timebase编辑区域：设置扫描时基信号的有关情况

6、。Scale文本框：设置扫描时间。X position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，B信号随A信号变化的波形。A/B按钮：显示方式按钮，A信号随B信号变化的波形。山东师范大学山东师范大学(4)Channel A编辑区域：设置通道A信号的有关情况 Scale文本框：设置通道A信号的显示比例 Y position：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：波形显示为零（5）Channel

7、 B编辑区域：功能同上（6）Trigger编辑区域：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轴时域扫描的触发信号。 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轴的时域扫描。 Level：用于选择触发电平的电压大小 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就没有扫描县 Auto：自动扫描方式按钮，这种扫描方式不管有无触发信号均有扫描线，一般情况下用auto方式（7）功能按钮 Reverse按钮：

8、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*.SCP3.4.2 应用示例（见单管共射放大电路）山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.5 伯德图仪伯德图仪（Bode Plotter）用来测量电路的频率响应波形，用伯德图仪测量滤波器电路最合适。可以测量信号的电压增益和相位偏移，伯德图仪接入电路相当于执行了频谱分析。3.5.1 功能说明操作界面由图形显示窗，Mode选择区域，Horizontal选择区域，Vertical选择区域和Control选择区域组成。（1）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

9、。（2)Mode选择区域：显示模式选择，分别显示信号的增益和信号的相位偏移。（3）Horizontal选择区域：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（4）Vertical选择区域：垂直坐标设置，设置增益的刻度和范围Log按钮：设置增益的坐标为对数刻度；Lin按钮：设置增益的坐标为线性刻度（5）Controls选择区域：分别为改变颜色，保存数据（格式为*.tdm）和设置显示的分辨率山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.5.2应用示例本处用电路向导

10、创建伯德图仪应用电路（无源低通滤波器），选择Tools/Circuit Wizards/Filter Wizard，弹出对话框。选择滤波器为低通滤波器，转折频率为1kHz，特征频率为1.5kHz，通带增益为-1dB，阻带增益为-25dB，滤波器负载阻抗为50，类型为巴特沃兹滤波器，拓扑结构对应的滤波器电阻为固定电阻，电源阻抗大于10倍的负载电阻。单击Verify（校验）按钮，再单击Build Circuit按钮，创建伯德图仪应用电路。将伯得图仪图标XBP1的输入输出端子分别接至滤波器的输入和输出端。双击图标，则可观察滤波器的频率响应。注：用伯德图仪测量电路的频率响应时，电路的频率响应与所加电源

11、无关（图中电源为直流电源），电路电源只起激励作用。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.6 数字频率计数字频率计（Frequency Counter）用来测量信号的频率，通过操作界面的选择，还可显示信号的周期、脉宽以及上升沿/下降沿时间。3.6.1 功能说明（1）Measurement选择区域：分别选择输出结果为信号频率、信号周期、高低电平脉宽、数字信号的上升沿或下降沿时间。（2）Coupling选择区域：选择信号的耦合方式（3）Sensitivity编辑区域：通过微调按钮设置测量灵敏度（编辑框的数字为有效值），如频率计的灵敏度为3V，则被测信号（如正弦量

12、）的幅值不低于32，否则不能显示测量结果。（4）Trigger Level编辑区域：通过微调按钮设置数字信号的触发电平大小。3.6.2 应用示例本处用电路向导创建数字频率计应用电路（555定时器构成的多谐振荡器），选择Tools/Circuit Wizards/555 Timer Wizard，弹出对话框。如图设置电路参数，单击Build Circuit按钮，创建电路。单击运行按钮，双击频率计图标，可观测频率、周期、脉宽和上升沿/下降沿时间。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.7 字信号发生器字信号发生器（Word Generat

13、or）用来产生数字信号，通过设置可产生连续的数字信号（最多为32位）。在数字电路仿真时，字信号发生器可作为数字信号源。3.7.1 功能说明（1）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。（2）Controls选择区域：数字信号输出控制 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对话框设置）。 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。单击可弹出settings对话框。其中Pre-set Patt

14、erns有不改变字信号编辑区中的数字信号、载入数字信号文件（*.dp）、存储数字信号、将字信号编辑区中的数字信号全部清零、数字信号从初始地址至终了地址输出、数字信号从终了地址至初始地址输出、按数字信号右移的方式输出（初始默认为80000000）、按数字信号左移的方式输出（初始默认为00000001）。Display Type选择区域用来设置以16进制或10进制显示。Buffer size编辑框用来设置数字信号的数量。Initial Pattern编辑框用来设置数字信号的初始值（只在shift right或shift left选中时起作用）。（3）Display选择区域：数字信号的类型选择，可选

15、择16进制、10进制、二进制以及ASCII代码方式。（4）Trigger选择区域：可选择内触发或外触发方式，上升沿触发或下降沿触发。（5）Frequency编辑区域：选择输出数字信号的频率。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.7.2应用示例（1）创建电路在虚拟仪器工具栏中选择字信号发生器XWG1和逻辑分析仪XLA1，在TTL元器件库中选择74LS138，创建字信号发生器应用电路。如图所示，将字信号发生器的最低三位分别接入74LS138的地址输入端A、B和C，字信号发生器用来循环产生三位二进制代码（000、001、010、011、100、110和111），字信号发生器的二进制代码

16、如图所示。同时，将settings对话框中buffer size滚动文本框设为0008（表示8个二进制代码）。（2）测量结果单击运行按钮，双击逻辑分析仪图标XLA1，测量结果如图所示。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.8 逻辑分析仪逻辑分析仪（Logic Analyzer）可以同步记录和显示16位数字信号，可用于对数字信号的高速采集和时序分析。3.8.1 功能说明（1）面板最左侧16个小圆圈代表16个输入端，如果某个连接端有被测信号，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。（2）左边第一区：停止仿真、复位并清除显示波形、改变

17、屏幕背景颜色（3）左右第二区：T1和T2分别表示读数指针1和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。（4）Clock区Clock/Div：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，弹出对话框。（5）Trigger区：设置出发方式，单击set按钮，弹出对话框。3.8.2 应用示例逻辑分析仪的应用电路和测量结果参考字信号发生器应用示例。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.9 逻辑转换仪逻辑转换仪（Logic Converter）可实现数字电路各种表示方法的相互转换、逻辑函数的化简，逻辑转换仪在数字电路的分析中非常重要，但

18、实际的数字仪器中无逻辑转换仪设备。3.9.1 功能说明（1）变量A、B、C、D、E、F、G和H：单击变量对应的圆圈，选择输入变量（最多可选8个输入变量）。（2）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0、1和X。（3）函数表达式显示文本框：显示真值表对应的函数表达式。（4）Conversions选择区：实现数字电路各种表示方法的相互转换。3.9.2 应用示例在逻辑转换仪的操作界面中，列出变量A、B、C的真值表，单击转换按钮，可得到该真值表对应的逻辑图。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.10 伏安特性测试仪伏安特性测试仪（IV Analyzer）用来测试二极

19、管、NPN、PNP、PMOS、NMOS管的伏安特性曲线。3.10.1 功能说明（1）显示图形窗：显示元器件的伏安特性曲线。（2）元器件状态显示文本框：显示元器件的电压和电流。（3）Components下拉列表框：选择元器件种类。（4）Current Range编辑区域：设置电流范围。（5）Voltage Range编辑区域：设置电压范围（6）Reverse按钮：图形显示反色。（7）Sim_Param按钮：伏安特性测试参数设置，单击该按钮，弹出设置对话框。（8）接线端子指示窗：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，用来指示元器件和伏安特性测试仪的

20、图标连接。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.10.2 应用示例（1）创建电路选择元器件为NMOS管，按图中接线端子指示窗将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。（2）测量结果单击运行按钮，得NMOS管的伏安特性测试结果，如图所示。图中下部的状态栏分别显示V_gs=3.5V对应的曲线、V_ds=2.653V以及漏极电流为297.645mA。通过移动状态栏的左右箭头，可得到输出特性曲线对应点的电压和电流值。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.11 失真分析仪失真分析仪（Distortion Analyzer）是一种测试电路总谐

21、波失真与信噪比的仪器，在用户指定的基准频率下，测量电路的总谐波失真或信噪比。3.11.1 功能说明（1）Signal Noise Distortion (SINAD)显示框：显示测量电路的信噪比。（2）Start按钮：启动分析（3）Stop按钮：停止分析（4）Fundamental Freq.编辑框：设置基频（5）Resolution Freq.编辑框：设置频率分辨率（6）Controls选择区域：单击THD按钮表示分析电路的总谐波失真、单击SINAD按钮表示分析电路的信噪比。单击Set弹出对话框，可设置标准、谐波次数和谐波分析的取样点数。（7）Display选择区域：设置显示方式。%按钮表示

22、按%方式显示分析结果，常用于总谐波失真分析。dB按钮表示按分贝显示分析结果，常用于信噪比分析。3.11.2 应用示例本处以单管放大电路为例，说明失真分析仪的应用。山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学山东师范大学3.12 频谱分析仪频谱分析仪（Spectrum Analyzer）用于测量信号的不同频率分量对应的幅值，也能测量信号的功率和频率构成，并确定喜好是否有谐波存在。实际应用的频谱分析仪由于内部产生的躁声被仪器各级电路放大，使测量结果的可信度大大降低，而Multisim环境中的虚拟频谱分析仪没有仪器本身产生的附加噪声。3.13 网络分析仪网络分析仪（Network A

23、nalyzer)是RF仿真分析仪器中的一种，用来分析双端口网络的参数特性。通过网络分析仪对电路及其元器件的特性进行分析，用户可以了解电路的布局，以及使用的元器件是否符合规范。通常用于测量双端口高频电路的S参数，也可以测量H、Y、Z参数。山东师范大学山东师范大学3.14 Agilent函数信号发生器Agilent函数信号发生器是以Agilent公司的33120A型函数发生器为原型设计的，它是一个高性能、能产生15MHz多种波形信号的综合函数发生器，它的详细功能和使用方法，请参阅使用手册。3.15 Agilent数字万用表Agilent数字万用表是以Agilent公司的34401A型数字万用表为原

24、型设计的，他是一个高性能的、测量精度为六位半的数字万用表。3.16 Agilent数字示波器Agilent数字示波器是以Agilent公司的54622D型数字示波器为原型设计的，它是一个两路模拟通道、十六路数字通道、100MHz数据带宽、附带波形数据磁盘外存储功能的数字示波器。3.17 Tektronix数字示波器Tektronix数字示波器是以Tektronix公司的TDS2024型数字示波器为原型设计的，它是一个四模拟通道、200MHz数据带宽、带波形数据存储功能的液晶显示数字示波器。山东师范大学山东师范大学3.18 LabVIEW虚拟仪器Multisim10提供的LabVIEW虚拟仪器包括麦克风、扬声器、信号分析仪和信号发生器四种，在LabVIEW8.0及以上版本的开发环境中，可创建