EDA技术基础(2)-第3章 虚拟仪器使用课件

第3章虚拟仪器使用本章要点3.1常用指示器件的使用3.2常用虚拟仪器的使用3.3运行电路仿真

本章重点●

指示器件的使用●

仪器的参数设置●

常用虚拟仪器的使用返回3.1常用指示器件的使用

1.电压表、电流表的使用在指示器件库（Indicators）中提供有电压表（Voltmeter）和电流表（Ammeter），如图3-1所示，双击电压表或电流表，屏幕弹出仪表设置对话框，单击Value选项卡，设置仪表参数，图3-2中的Resistance栏用于设置内阻，一般为提高测量精度，电压表的内阻要设置大一些，电流表的内阻要设置小一些；Mode下拉列表框用于选择交流（AC）、直流（DC）工作方式。3.数码管的使用七段数码管的每一段与引脚之间有唯一的对应关系，在某一引脚上加高电平，其对应的数码段就发光显示，如果要用七段数码管显示十进制数，需加上一个译码电路。带译码的8421数码管有4个引脚线，从左到右分别对应4位二进制数的高位至低位，可显示0～F之间的16个数。

数码管有两类，即七段数码管（SEVEN_SEG_DISPLAY）和带译码的8421数码管（DCD_HEX），其外观如图3-5所示。返回3.2常用虚拟仪器的使用

3.2.1仪器的基本操作3.2.2数字万用表（Multimeter）3.2.3函数信号发生器(FunctionGenerator)3.2.4功率计（Wattmeter）3.2.5双踪示波器（Oscilloscope）3.2.6波特图示仪（BodePlotter）3.2.7字信号发生器（WordGenerator）3.2.8逻辑分析仪（LogicAnalyzer）3.2.9逻辑转换仪（LogicConverter）

3.2.1仪器的基本操作虚拟仪器有仪器按钮、仪器图标和仪器面板3种表示方式。图3-6所示为数字万用表的图标、面板图及仪器工具栏，图标上有对应的接线柱。仪器存放在仪器库栏，移动光标到适当位置单击放置该仪器。仪器的图标用于连接线路。双击仪器图标可打开仪器的面板。

返回电压或测量电流，测量电压时万用表与被测电路相并联，测量电流时万用表串接在被测电路中。根据测量的信号是交流还是直流，通过面板上的【～】按钮或【－】按钮来切换。⑵电阻测量测量某电路的电阻，需将万用表两表笔与被测电路相并联，选择面板上的【Ω】按钮，启动电路后，在面板上就可以读出测量的阻值。在测量电阻时应注意：①电路中必须有一个接地点，否则无法测出电阻阻值。②测量的电路中不能存在交直流信号源，否则测量结果不准确。③multiSIM提供的万用表电阻挡无法判断二极管、三极管的好坏。由于数字万用表测量的是有效值，而交流电压源的电压为最大值，两者之间为0.707倍的关系，所以测出的输入交流电压为14.142V，测出的输出直流电压为18.722V。返回3.2.3函数信号发生器(FunctionGenerator)函数信号发生器可以输出正弦波、三角波和方波三种波形，输出波形的频率、幅度、直流偏置电压及占空比等参数均可以调节，修改时可直接在面板上设置。

它们分别接到示波器的A、B通道，示波器的两通道参数设置也相同，从输出波形看，双极性连接方式输出信号的幅度为单极性连接方式输出信号幅度的2倍。返回3.2.4功率计（Wattmeter）功率计用于测量电路中的平均功率和功率因子，在进行电路连接时，标V两个端子为电压输入端口，与测试电路并联；标I的两个端子为电流输入端口，与测试电路串联。

图3-13所示为纯电阻负载和感性负载电路的平均功率和功率因数的测试，其中电压源输出为峰值电压。从图中可得知纯电阻负载电路的功率为99.998W，功率因子为1；感性负载电路的功率为71.729W，功率因子为0.847。返回3.2.5双踪示波器（Oscilloscope）示波器可以直观地观测信号的时域波形，系统提供了数字式存储示波器，可以观察到瞬间变化的波形。图3-14所示为示波器的图标和面板图。输入耦合方式中有三种，“AC”表示交流耦合；“0”表示接地，可用于确定零电平在屏幕上的基准位置；“DC”表示直流耦合。其中B通道中的按钮在单独使用时，显示B通道的反相波形，若与时基调节中的Add一起使用，则显示A、B通道A-B迭加波形。3.触发方式设置示波器的触发方式设置面板如图3-17所示，其中：Edge用于选择上升沿触发或下降沿触发。Level用于选择触发电平的大小。触发方式有六种选择，一般情况下使用“Auto”方式。4.示波器读数方法为了测量准确和读数方便，一般在暂停仿真操作冻结波形后，再进行观测。图3-14中的指针1处读数中的T1表示当前位置的时刻，VA1表示当前位置A通道的电压值，VB1表示当前位置B通道的电压值；指针1、2处的读数差中的T2-T1表示两读数轴之间的时间差，它一般用于测量信号周期等；VA2-VA1（或VB2-VB1）表示两读数轴处A（或B）通道波形的电压差，一般用于测量信号的幅度、峰峰值等。返回3.2.6波特图示仪（BodePlotter）波特图示仪是用来分析电路的频率响应，可以测试电路的幅频特性和相频特性，与实验室中的扫频仪相似，其图标和面板如图3-20所示。

1.连接电路波特图示仪有IN和OUT两个端口，IN端口的+端连接电路输入端，OUT端口的+端连接电路输出端，而-极与模拟地相连。4.应用举例图3-21所示为一个晶振频率测量电路，观测该晶振的频率特性曲线,读出晶振的谐振频率。⑴搭接电路。由于波特图示仪在测量时必须在输入端外加一个交流电压源的激励信号（这与扫频仪是不同的），故电路中加入了一个交流电压源。⑵打开仿真开关，观察电路的频率特性曲线，拖动读数指针至幅度最小处。⑶从面板中读出当前值为：增益为-18.955dB，频率为15.136MHz。⑷单击【Set】按钮设置扫描的分辨率为1000，提高测量精度，将观测的频率范围设置为14.5MHz～15.5MHz，重新读出谐振频率为15.171MHz。返回3.2.7字信号发生器（WordGenerator）字信号发生器是一个最多能够产生32位同步逻辑信号的仪器，可以用来对数字逻辑电路进行测试，实际上是一个数字激励源编辑器，其图标和面板图如图3-22所示。3.字信号输出方式设置字信号发生器被激活后，经过编辑的字信号按照一定的规律逐行输出，同时在面板的底部对应于各输出端的32个小圆圈内将实时显示输出字信号各个位（Bit）的值。字信号的输出方式如图3-24所示，分为三种方式，Step表示单步输出；Burst方式表示字信号是从首地址开始至末地址连续逐条单循环地输出字信号；Cycle方式则表示循环不断地进行Burst方式的字信号输出。在Burst和Cycle状态下可设置中断点，通过光标选中某一地址的字信号后，单击Breakpoint实现，设置为中断点的字信号在显示区中以*号显示，当运行至该地址时输出暂停，单击Burst或Cycle则恢复输出。图3-24字信号的输出方式4.模式设置单击图3-24中的【Pattern】按钮，屏幕弹出图3-25所示的对话框。该对话框用来自定义字信号输出模型和字信号文件的操作，其中：Clearbuffer复选框用于设置是否清除字信号编辑区的内容。Open复选框用于打开存有字信号内容的字信号文件。Save复选框用于保存字信号的内容。图3-25模式设置对话框UpCounter设置输出递增编码的字信号，DownCounter设置输出递减编码的字信号，ShiftRight设置输出右移编码字信号，ShiftLeft设置输出左移编码字信号。5.触发方式及输出频率设置图3-22中的Trigger区用于设置触发方式，有两种触发方式：Internal（内部）和Externa1（外部）当选择内部触发方式时，字信号的输出直接受输出方式按钮（Step、Burst、Cyc1e）控制。当选择外部触发方式时，必须接入外触发脉冲信号，而且要定义“上升沿”或“下降沿”触发，然后单击输出方式按钮，待触发脉冲到时才启动输出。为了保持同步，往往用DataReady端（数据准备就绪）指示。图3-22中的Frequency区用于设置字信号输出频率，在Burst和Cycle状态下的输出快慢由设定的输出频率决定。6.编辑字信号图3-22所示面板图中的Edit区用于字信号模型编辑，如图3-26所示。3.2.8逻辑分析仪（LogicAnalyzer）逻辑分析仪可以同时观察多路逻辑信号波形，适用于逻辑信号高速采集和准确的时序分析，是分析和设计大规模数字系统的有力工具。系统提供的分析仪可以同步记录和显示16路逻辑信号，其图标和面板图如图3-28所示。1.连接电路逻辑分析仪图标左侧16个端口是输入信号端，使用时连接电路的测量点，图标下部的C端口为外时钟输入端，Q端口为时钟控制输入端，T是触发控制输入端。2.面板输入端和逻辑波形显示图3-28中面板左边的16个小圆圈对应16个输入端，从上到下排列依次为最低位至最高位。为区别各路的波形，一般将输入的连接导线设置为不同的颜色。波形的时间轴可以通过面板下边的Clocks/Div栏（时基）设置。当波形密集时，可将时基设置小一点。拖动读数指针可以读取数据，面板下部的两个方框内显示指针处的时间读数和逻辑读数（16进制数）。3.时钟控制设置单击面板下部Clock区的【Set】按钮，可以对波形采集的控制时钟进行设置。时钟源选择Internal，必须在内部时钟频率栏内输入相应频率。Clockqualifier（时钟触发电平控制）的设置决定时钟控制输入端对时钟的控制方式，选中外部时钟（External）时才起作用。4.触发模式设置单击Trigger区的【Set】按钮可以进行触发模式设置。触发时钟沿有上升沿（Positive）、下降沿（Negative）和任意边沿（Both）三种选择选择。Triggerqualifier（触发电平限制）对触发有控制作用，若该位设置为“X”，则触发控制端不起作用；若该位设置为0（或1），则仅当触发控制端输入信号为0（或1）时，触发字才起作用。返回3.2.9逻辑转换仪（LogicConverter）逻辑转换仪是multiSIM软件中特有的虚拟仪器，实际工作中不存在与之对应的设备。它能完成逻辑表达式、真值表和逻辑电路三者之间的相互转换，为逻辑电路的设计与仿真带来了方便，图3-34是逻辑转换仪的图标和面板图。8位输入端输出端电路→真值表真值表→表达式真值表→简化表达式表达式→真值表表达式→电路表达式→与非电路逻辑表达式区图3-34逻辑转换仪的图标和面板图真值表区1.连接电路逻辑转换仪的图标中有9个端子，左边8个用于连接电路的输入端，右边的一个端子用于连接电路的输出端。只有在将逻辑电路转换为真值表时，才需将图标与逻辑转换仪相连。2.从逻辑电路导出真值表⑴绘制逻辑电路。⑵将逻辑电路的输入端连到逻辑转换仪的输入端，将逻辑电路的输出端连到逻辑转换仪的输出端。⑶单击按钮（电路→真值表），系统自行转换并在真值表区列出该电路的真值表，如图3-35所示。图3-35要转换的电路及转换后的真值表3.从真值表导出逻辑表达式⑴根据输入端的个数用鼠标单击逻辑转换仪面板顶部输入端的小圆圈，选定输入信号（由A到H）。⑵选定输入信号后，真值表区将自动出现输入信号的所有组合，而真值表区右端输出列全部显示为“？”。⑶用鼠标单击“？”，可以在“0”、“1”、“X”之间切换，根据实际要求修改真值表的输出值0、1和X（不定）。⑷单击按钮（真值表→表达式），在面板底部逻辑表达式栏出现相应的逻辑表达式，表达式中的“ˊ”表示逻辑变量“非”，如Aˊ表示。⑸单击按钮（真值表→简化表达式），可获得简化逻辑表达式，经过转换后的简化表达式如图3-36所示。图3-36真值表导出简化逻辑表达式4.其它转换在逻辑转换仪底部逻辑表达式栏内输入表达式（“与-非”式及“或-非”式均可），然后单击按钮（表达式→真值表）得到相应的真值表。单击按钮（表达式→门电路）则得到相应的逻辑电路图。单击按钮（表达式→与非电路）得到由与非门构成的电路。转换后的逻辑门电路将出现在电路工作区并处于选中状态，可以进行移动或删除操作。返回3.3运行电路仿真仿真电