Multisim仪器仪表的使用.ppt

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1、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 V1 1 5 V R1 3 R2 2 R3 2 R4 6 R5 2 XMM2 4

2、1 XMM1 5 3 0 2 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 / Fal

3、l 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 R1 3 R3 2 R4 6 XFG1 XSC1 A B E x t T r i g + + _ _ + _ C1 1 u F L1 1 m H 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。 XWM1 V I R1 3 R3

4、 2 R4 6 C1 1 u F L1 1 m H V1 1 0 V 1 k H z 0 D e g 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 XSC1 A B E x t T ri g + + _ _ + _ 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

5、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 pos

6、ition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

7、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 5 m V 1 k H z 0 D e g V i n 10V V c c 100 Rs 3 . 6 5 9 k R1 1 6 . 6 7 k R2 1k Rc 1 6 6 . 7 Re 1k Rl 0 . 7 9 5 8 u

8、F C1 2 . 2 1 3 u F C2 0 . 3 1 4 1 m F Ce B J T _ N P N _ V I R T U A L Q1 XSC1 A B E x t T r i g + + _ _ + _ 示波器应用电路（单管共射放大电路） 2.1.5伯德图仪 XBP1 IN O U T 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

9、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

10、。 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 XBP1 IN O U T 0 V v i n 0 . 7 5 k r s o u r c e 1 2 . 4 4 m H L1 1 4 . 1 4 m H L2 1 1 . 1 7 m H L3 6 . 6 9 5 m H L4 1 . 3 8 2 m H L5 5 . 8 6 5 u F C1 5 . 1 5 7 u F C2 3 . 6 3 1 u F C3 1 . 6 4 1 u F C

11、4 50 r l o a d 伯德图仪应用电路（低通滤波器） 2.1.6 数字频率计 XFC1 123 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。 Ri

12、se/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 XFC1 123 5 5 5 _ V I R T U A L T

13、 i m e r GND DIS OUTRST VCC THR CON TRI 2 8 . 8 6 k R1 5 7 . 7 2 k R2 100 Rl 1 0 n F C 1 0 n F Cf 12V Vs 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 XWG1 R T X O X X O O 0 16 15 31 低 16 位 高 16 位 数据 准备端 触发端 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、 Trig

14、ger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

15、 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

16、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

17、 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 XWG1 RT X O X X O O 016 1531 U1 7 4 L S 1 3 8 N Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 A 1 B 2 C 3 G1 6 G2A 4 G2B 5 V C C 5V XLA1 C Q T 1 F (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

18、仪 XLA1 C Q T 1 F 接 输 入 信 号 接 外 部 时 钟 时 钟 控 制 端 触 发 控 制 端 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

19、 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 Clock Div滚动文本框及 Set按钮。 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 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-t

20、rigger 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

21、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 XLC1 A B 数字 电路 输入 数字 电路 输出 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 Conv

22、ersions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。 逻辑图转换为真值表 真值表转换为最小项之和表达式 真值表转换为最简与或表达式 表达式转换为真值表 表达式转换为逻辑图 表达式转换为

23、与非- 与非形式的逻辑图 2 应用示例 A B C 上图所示真值表对应的逻辑图 2.1.10伏安特性测试仪 XIV1 连接 测试 元器 件的 电极 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

24、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 So

25、urce 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

26、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。 XIV1 Q1 2 N 6 6 5 9 NMOS管的伏安特性测试电路 2.1.11失真分析仪 XDA1 T H D 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

27、 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 Definiti

28、on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 XDA1 T H D 5 m V 1 k H z 0 D e g V i n 10V V c c 100 Rs 3 . 6 5 9 k R1 1 6 . 6 7 k R2 1k Rc 1 6 6

29、. 7 Re 1k Rl 0 . 7 9 5 8 u F C1 2 . 2 1 3 u F C2 0 . 3 1 4 1 m F Ce B J T _ N P N _ V IR T U A L Q1 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 XSA1 TIN 信 号 输 入 端 触 发 端 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

30、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

31、频谱分析为例，说明频谱分析仪的应用。 XSA1 TIN V1 1 k H z 5 V 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 XNA1 P1 P2 接双 口网 络的 输入 端口 接双 口网 络的 输出 端口 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。 F

32、unctions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 XNA1 P1 P2 V1 1 m V 1 . 5 M H z 0 D e g C1 1 u F R1 50k R2 10k Q1 B F 5 1 7 R3 500 C2 1 u F R4 10 L1 1 2 5 u H C

33、3 8 0 p F V2 1 2 V C4 1 0 0 F C5 1 0 0 F 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

34、路的匹配阻抗分析 c, Unilateral Gain Circles（单向增益圆） 射频放大电路的单向增益圆分析 2.3.14 Agilent函数信号发生器 Agilent函数信号发生器的操作面板 2.3.15 Agilent数字万用表 Agilent数字万用表的操作面板 2.3.16 Agilent数字示波器 Agilent数字示波器的操作面板 2.3.17 Tektronix数字示波器 Tektronix数字示波器的操作面板 2.1.18 LabVIEW虚拟仪器 XLV1 Out1 XLV2 Input XLV3 In1 XLV4 Output Microphone Speaker Si

35、gnal Analyzer Signal Generator Labview 虚拟仪器 1 功能说明 Microphone（麦克风）：麦克风用来记录声音信号，记录 的声音信号数据可作为信号源来用。 注：实际使用时，麦克风通过计算机的声卡输入声音信号， 计算机声卡的型号能被虚拟仪器麦克风识别。 Speaker（扬声器）：当扬声器和信号源连接时，可发出 声音。扬声器也可同麦克风直接相连（但扬声器的采样频 率和麦克风的采样频率应一致）。 Signal Analyzer（信号分析仪）：信号分析仪可分析信 号的时域波形、信号的自动功率谱和信号的平均值。对 分析的波形还可进行区域放大、缩小和拉伸等处理。

36、Signal Generator（信号发生器）：可产生正弦波、三 角波、矩形波和锯齿波，且频率可调。 2 应用示例 麦克风和扬声器直接连接 XLV1 Output XLV2 Input 麦克风和信号分析仪连接 XLV1 Output XLV2 In1 信号发生器和扬声器连接 XLV1 Out1 XLV2 Input 2.3.19测量探针 Multisim 9中的测量探针有以下两种用法： 用作动态探针 用作动态监测窗 测量探针的动态监测窗口 测量探针的浮动窗口 小结 Multisim9之所以应用广泛，主要源于该软件提供了功能齐全 的元器件库和虚拟仪器 。 1， Multisim9提供的元器件库共十六类，每类元器件库均含 有大量可选用元器件。涵盖了模拟器件、数字器件、继电逻 辑控制器件、 PLC元器件、单片机元器件、高级外设以及显 示器件等。 2， Multisim9提供的虚拟仪器共十九种，虚拟仪器总体可分 为检测类虚拟仪器、信号源类虚拟仪器及分析类虚拟仪器等。