Multisim中仪器仪表的使用资料

学习情境三：Multisim中仪器仪表的使用

子学习情境3.1：

常用虚拟仪表的使用

电工电子技术

EDA

工程一：电压表、电流表的使用；工程二：数字万用表的使用；工程三：函数信号发生器的使用；工程四：功率表的使用。工程一：电压表、电流表的使用；在指示器件库〔Indicators〕中供给有电压表〔Voltmeter〕和电流表〔Ammeter〕，如以下图，双击电压表或电流表。虚拟电压表和电流表，它们可通过旋转转变引出线的方向，如以下图。虚拟电压表和电流表示一种交直流两用数字表，在转换直流与沟通测量方式时，可双击电压表图标，在弹出的对话框中Value选项Mode下，选择直流〔DC)或沟通〔AC〕。当设置为沟通模式时，显示的是沟通电压的有效值。一、电压表的图标电压表用于测量电路两点的沟通或直流电压，当测量直流电压时，电压表两个接线端有正负之分，使用时按电路的正负极性对应相接，否则读数将为负值。二、电压的设置〔1〕Label标号标签〔2〕Display显示标签〔3〕Value标称值标签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沟通〔AC〕、直流〔DC〕工作方式。〔4〕Fault故障标签三、电压表的连接两个接线端使用时要与被测电路并联连接，并留意按电路的正负极性对应相接。电压探测器、灯泡、条形光柱的使用电压探测器相当于一个发光二极管，但它是一个单端元件，当其端电压大于设定值时，探测器被点亮。灯泡的额定电压对沟通信号而言是指其最大值，当加在灯泡两端的电压在额定电压的50%～100%时，灯泡一边亮；当在额定电压的100%～150%时，灯泡两边亮；当大于额定电压的150%时，灯泡被烧毁。对于直流而言，灯泡发出稳定的灯光；对于沟通而言，灯泡将一闪一闪地发光。条形光柱类似于几个LED发光二极管的串联，当电压超过某个电压值时，相应的LED之下的数个LED全部点亮，它可以指示当前的电平状态。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，假设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。一、电流表的图标二、电流表的使用〔1〕Label标号标签〔2〕Value标称值标签〔3〕对话框中的另外两个标签三、电流表的连接一、数字万用表图标和面板数字万用外表板上有一个数字显示窗口，可显示5位数字。面板中有7个按钮，分别为电流、电压、电阻、电平、沟通、直流、设置，依据万用表测量信号的需要可进展相应的转换。工程二：数字万用表的使用；二、数字万用表的内部参数设置按面板图中的Set〔设置〕按钮时，会弹出以以下图所示的一个对话框，可进展万用表的内部参数设置。可设置数字万用表的内部参数：电流表内阻、电压表内阻、欧姆表内阻。Ammeterresistance(R)：设置电流挡的内阻(越小越好)，其大小影响电流的测量精度；Voltmeterresistance(R)：设置电压挡的内阻(越大越好)

，其大小影响电压的测量精度；Ohmmetercurrent(I)：设置用欧姆挡测量时，流过欧姆表的电流值(越小越好)

。三、数字万用表的使用方法1、数字万用表测量交、直流电压〔并联〕2、数字万用表测量交、直流电流〔串联〕3、数字万用表测量电阻〔并联〕为测量准确，应留意做到以下几点：〔1〕被测对象是一个不含源的器件或器件网络；〔2〕电路中必需有一个接地点，否则无法测出电阻阻值；〔3〕数字万用表要设置为直流工作方式，即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；〔4〕保证没有与器件或器件网络相并联的其他电路。〔5)万用表电阻挡无法推断二极管、三极管的好坏。4、用数字万用表测量电平例：用数字万用表电压挡测量如以下图电路得分压值。

解：由于R1=R2=10kΩ，所以理论R2的上分压值应为6.000V。当电压挡的内阻用其默认值1GΩ时，测的电压为6.000V，与理论相符；假设将内阻设置为1MΩ时，测的电压为5.970V。可见，电压挡的内阻对电压的测量结果有影响。由于数字万用表测量的是有效值，而沟通电压源的电压为最大值，两者之间为0.707倍的关系，所以测出的输入沟通电压为14.142V，测出的输出直流电压为18.722V。工程三：函数信号发生器的使用；一、函数信号发生器的图标及面板如以下图为函数信号发生器的图标和面板，它主要用来产生正弦波、方波和三角波信号。对于三角波和方波可以设置其占空比〔Dutycycle〕的大小，还可以将正弦波、方波和三角波信号叠加到设置的电压偏置〔Offset〕上。二、面板操作在进展电路模拟仿真的同时可以同步进展调整信号发生器的有关参数，直接观看输出数据波形的变化现象，这些信号的频率调整范围很宽，可从音频调到射频。函数信号发生器的输出信号参数范围如表所示。三、连接★单极性连接方式〔一般用于一般电路〕〔1〕连接＋和Common端子，输出信号为正极性信号，峰—峰值等于2倍幅值。〔2〕连接Common和－端子，输出信号为负极性信号，峰—峰值等于2倍幅值。★双极性连接方式〔一般用于信号发生器与差分电路相连，如差动放大器、运算放大器等。〕〔1〕连接＋和－端子，输出信号峰—峰值等于4倍幅值。〔2〕同时连接＋、Common和－端子，且把Common端子与公共地符号相连，则输出两个幅度相等、极性相反的信号。应用举例以以下图所示为函数信号发生器的两种连接方式，两个信号发生器的参数设置一样，均为输出频率1kHz，幅度2V的正弦波，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一样，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。工程四：功率表的使用。功率计用于测量电路中的平均功率和功率因子，在进展电路连接时，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。

如以下图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。〔功率因子——这个数值通常介于0与1之间，而且其数值确定不能大于1，它是W(实功率)与VA(虚功率)值之间的比数，而比数的高与低，比数越高则电器本身的效能越好，反之比数越低，则表示电器本身所消耗的能源越大，也就越耗电。〕教科书105页5—4、5—7课后作业工程一：示波器的属性设置及使用方法；工程二：扫频仪的属性设置及使用方法；工程三：字信号发生器的属性设置及使用方法；工程四：规律的属性设置及使用方法。工程一：示波器的属性设置及使用方法；示波器〔Oscilloscope〕是电子测量中使用最为频繁的重要仪器之一，可用来观测信号的波形并可测量测量信号的幅度、频率、周期和相位差等参数。Multisim2023供给了数字式存储示波器，借助它用户可以看到通常在试验室无法看到的瞬间变化的波形，并加以存储保存。示波器的图标和面板如以下图。。

一、连接A通道接线端和B通道接线端分别与电路的测试节点相连接，G接地端与电路的地相接，但当电路中已有接地符号，也可不接。

二、面板操作1、Timebase区：用来设置X轴方向时间基线扫描时间。2、ChannelA区：用来设置Y轴方向A通道输入信号的标度。3、ChannelB区：用来设置Y轴方向B通道输入信号的标度。4、Trigger区：用来设置示波器触发方式。5、波形显示区：用来显示被测试波形。6、测量数据的显示区：用来显示读数指针测量的数据。输入耦合方式中有三种，“AC”表示沟通耦合；“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，假设与时基调整中的Add一起使用，则显示A、B通道A-B迭加波形。三、触发方式设置示波器的触发方式设置面板如以下图，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，一般状况下使用“Auto”方式。工程二：扫频仪的属性设置及使用方法；扫频仪又称为波特图示仪(BodePlotter),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，与试验室中的扫频仪相像。使用时，必需在电路的输入端接入AC〔沟通〕信号源但对其频率的设定并无特殊的要求。一、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。二、面板操作：波特图示仪测量幅频特性和相频特性时，单击【Magnitude】按钮显示幅频特性曲线；单击【Phase】按钮显示相频特性曲线；单击【Save】按钮保存测量结果；单击【Set】按钮设置扫描的区分率，数值越大精度越高。Vertical〔垂直坐标〕和Horizontal〔水平坐标〕可以选择的类型有Log〔对数〕和Lin〔线性〕，I和F分别是用来设置坐标起点值和坐标终点值。水平坐标表示测量信号的频率，垂直坐标表示测量信号的增益或者相位。应用举例以以下图所示为一个RC低通滤波器，观测－3dB带宽。⑴搭接电路。由于波特图示仪在测量时必需在输入端外加一个沟通电压源的鼓舞信号，故电路中参与了一个沟通电压源。⑵翻开仿真开关，观看电路的频率特性曲线，拖动读数指针至－3dB处。⑶从面板中读出当前值为：增益为-2.992dB，频率为158.489Hz，即其带宽约为158Hz。争论现实示波器与虚拟示波器的区分。课后作业问题:做一个倒计时器，显示屏承受七段数码显示管。如何使七段数码显示管输出字信号9～0？工程三：字信号发生器的属性设置及使用方法；一、字信号发生器图标和面板字信号发生器(WordGenerator)是一种能够产生32路同步规律信号的仪器。可以用来对数字规律电路进展测试，实际上是一个数字鼓舞源编辑器，其图标和面板图如以下图。二、设置字信号地址面板图中的Address区用于设置字信号地址，如以下图，其中：Edit栏显示当前编辑的字信号地址。Current栏显示当前输出的字信号地址。Initial栏和Final栏分别用于设定输出字信号的首地址和末地址。字信号的输出方式分为3种：●Step表示单步输出；●Burst表示字信号是从首地址开头至末地址连续逐条单循环的输出字信号；●Cycle表示循环不断进展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。字信号的输出方式三、字信号输出方式设置◆Clearbuffer复选框：用于设置是否去除字信号编辑区的内容；◆Open复选框：用于翻开存有字信号内容的字信号文件，其扩展名为.dp；◆Save复选框：用于保存字信号的内容，其文件的扩展名为.dp；模式设置对话框◆

UpCounter复选框：设置输出递增编码的字信号；◆

DownCounter复选框：设置输出递减编码的字信号；◆ShiftRight复选框：设置输出右移编码字信号；◆ShiftLeft复选框：设置输出左移编码字信号。字信号发生器有两种触发方式有两种触发方式：Internal〔内部〕和Externa1〔外部〕。中选择内部触发方式时，字信号的输出直承受输出方式按钮〔Step、Burst、Cyc1e〕把握。中选择外部触发方式时，必需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。四、触发方式及输出频率的设置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准备。为了保持同步，往往用DataReady端〔数据预备就绪〕指示。当进展字信号编辑时，在显示区中用鼠标选择编辑位置，当前编辑的地址可以在Address区的Edit栏中看出，然后在字信号模型编辑区的Hex栏中以16进制数输入数据，或者ASCII栏以ASCII码输入数据，或者在Binary栏以二进制数输入数据，显示区中相应位置显示已设定的字信号模型。字信号模型编辑区五、字信号的编辑

设置字信号发生器，使之从地址0020～0029循环输出字信号0001～000A。应用举例在与非门组成的规律电路中，如何验证电路输入端和输出端之间的规律关系是否正确？问题：工程四：规律的属性设置及使用方法。规律(LogicAnalyzer)可以同时观看多路规律信号波形，适用于规律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。系统供给的可以同步记录和显示16路规律信号，其图标和面板图如以下图。为区分各路的波形，一般将输入的连接导线设置为不同的颜色。面板下边的Clocks/Div栏〔时基〕在显示屏上单位水平刻度显示的时钟脉冲数。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规律读数〔16进制数〕。一、面板输入端和规律波形显示二、时钟把握设置单击面板下部Clock区的【Set】按钮，可以对波形采集的把握时钟进展设置。时钟源选择Internal，必需在内部时钟频率栏内输入相应频率。Clockqualifier〔时钟触发电平把握〕的设置准备时钟把握输入端对时钟的把握方式，选中外部时钟〔External〕时才起作用。Clockqualifier〔时钟触发电平把握〕设置为1(或0)，表示只有在时钟把握输入端输入1(或0)时，规律才可以进展波形采集；假设设置为X，表示时钟总是开放，不受时钟把握输入端限制。单击Trigger区的【Set】按钮可以进展触发模式设置。触发时钟沿有上升沿、下降沿和任意边沿三种选择选择。TriggerQualifier(触发电平限制)对触发有把握作用，假设该位设置为“X”，则触发把握端不起作用；假设该位设置为0(或1)，则仅当触发把握端输入信号为0(或1)时，触发字才起作用。

三、触发模式设置

触发模型有A、B、C三个触发字模型和触发组合，每个触发字有16位，触发字的某一位设置为“X”时表示该位为“任意”(0或1)，三个触发字的默认值均为“XXXXXXXXXXXXXXXX”，即表示只要第一个输入规律信号到达，规律均被触发开头波形采集。触发组合模型是对三个触发字进展规律组合，共有21种组合供选择。当全部工程选定之后，单击[Accept]按钮确认选择。应用举例用规律观看字信号发生器产生的时序规律信号。按图所示将字信号发生器的输出信号由低位至高位与规律的输入端对应连接。设置字信号发生器频率为1kHz，字信号输出范围为0000～000F。规律ClockSource区选取Internal，设置成由内部取得时钟脉冲，设置ClockRata为1kHz〔即Clock的周期为1ms〕，运行仿真开关。从图可以看出：一个测试周期内有8个单位水平格，Clock/Div设置为2，说明每个水平格为2个时钟脉冲〔Clock〕周期，共为16次Clock脉冲触发。读数指针T1为初始时刻0.0s，读数指针T2位终止时刻16.0ms，T1－T2为两读数指针之间的时间差，为16.0ms。时序关系按0000→0001→0010→0011→0100→0101→…→000E→000F，即为16进制关系。工程一：规律转换仪的属性设置及使用方法；工程二：失真度的属性设置及使用方法；工程三：频谱的的属性设置及使用方法；

工程四：网络的的属性设置及使用方法。如何快速完成规律表达式、真值表、规律电路三者之间的相互转换？提问：工程一：规律转换仪的属性设置及使用方法；规律转换仪〔LogicConverter〕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。它能完成规律表达式、真值表和规律电路三者之间的相互转换，为规律电路的设计与仿真带来了便利。一、从规律电路导出真值表由电路转换为真值表的方法：首先画出规律电路图，将其输入端接至规律转换仪的输入端，输出端接至规律转换仪的输出端。然后按下“电路→真值表”按钮，在真值表区就会消逝该电路的真值表。二、从真值表导出规律表达式由真值表转化为规律表达式：首先依据输入信号的个数用鼠标点击规律转换仪顶部代表输入端的小圆圈〔由A至H〕，选定输入信号，此时在真值表区将自动消逝输入变量的全部组合，而右面的输出列的初始值全部为“？”。然后依据所要求的规律关系确定真值表的输出值〔0、1或X〕，方法是用鼠标屡次点击真值表输出列中的输出值。最终点击“真值表→表达式”按钮，这时在面板底部规律表达式栏会消逝相应的规律表达式。假设要得到简化的规律表达式，点击“真值表→简化表达式”按钮即可。留意表达式中用“’”表示规律变量的“非”运算。三、其它转换可以直接在规律表达式栏中输入表达式〔“与-或”式、“或-与”式均可〕，然后按下“表达式→真值表”按钮可得到相应的真值表；按下“表达式→电路”按钮可得到相应的规律电路；按下“表达式→与非电路”按钮可得到由与非门构成的电路。DIY功放，设置放大电路参数时，如何尽量减小失真状况发生？提问：工程二：失真度的属性设置及使用方法；失真〔DistortionAnalyzer〕是测量电路输出失真状况的仪器，常用于音频设备的测试，如：音频功放、音频信号发生器等。图标上仅有一个端子〔Input〕用来连接电路的输出信号。应用举例共射放大电路的失真度测试电路。

该电路为音频放大电路，测试的频率范围设置为20Hz～20KHz，基频为电路输入的信号频率1KHz。调整电位器Rp的阻值〔通过按键a和A进展调整〕，转变输入信号的幅度大小，可以看出输入信号增大，失真度也越来越大，说明失真状况更加严峻。工程三：频谱的的属性设置及使用方法；频谱(SpectrumAnalyzer)用于测量电路中信号幅度与频率的关系，即进展频域分析。它可以便利地争论信号的频率构造及范围，是通信及信号系统的重要器。频谱的图标上有两个端子，IN是输入端子，用来连接电路的输出信号，T是外触发信号输入端。依据信号的频率范围不同，频谱供给了3种测量模式，分别对应于仪器面板上的[Setspan]、[ZeroSpan]和[FullSpan]按钮。(1)Setspan模式。该模