深入了解Multisim虚拟仪器

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：在Multisim中,同一个仪器可以在图纸上放置多次。下面介绍一些常用的Multisim虚拟仪器。Multisim自带的这款虚拟频率计还可以对信号的脉冲宽度、上升沿和下降沿的时间进行测量。波特仪波特仪是一种通过测量电路幅频特性和相频特性而得到电路频率响应的常用仪器,Multisim自带的虚拟波特仪的符号图和控制面板如图1-5-8所示。

Multisim提供了大量应用于仿真的虚拟仪器,这些虚拟仪器不仅种类繁多、功能齐全,并且在使用、设置、连接等方面和真实仪器十分接近,这种特性可以使用户十分方便地调用和配置自己所需的虚拟仪器,感觉就像在真实环境中使用仪器一样。在Multisim中,提供了电子测量时所需的大多数测量仪器,用户可以使用菜单栏中的“仿真”→“仪器”来放置所需的仪器,同时也可以使用仪器工具栏中的按钮进行放置(图1-5-1)。

当用户需要使用某种测量仪器时,只需要点击仪器工具栏中相应的按钮,此时会出现一个随鼠标移动的仪器符号,将该仪器放置到电路的合适位置并连接好线路,双击仪器符号打开仪器的控制面板进行相应的设置后就可以开始仿真了。在Multisim中,同一个仪器可以在图纸上放置多次。下面介绍一些常用的Multisim虚拟仪器。

（1）万用表

万用表是一种用来测量电路中电压、电流、电阻等参数的多用电表。Multisim中所提供的虚拟万用表的符号和虚拟面板如图1-5-2所示。

图1-5-1　虚拟仪器工具栏

图1-5-2　万用表

该虚拟万用表的连接与使用方法和真实的万用表基本相同。使用时将万用表符号中的正负接线端接入被测电路,在仪器面板上选择相应的测试功能和挡位就可以开始仿真过程了。点击“设置”按钮可以打开更为详细的万用表设置对话框(图1-5-3)。在该对话框里,用户可以设置虚拟万用表的电气特性参数以及显示屏上测量值的默认单位。

（2）函数信号发生器

函数信号发生器的符号和虚拟面板如图1-5-4所示。函数信号发生器可以产生正弦波、三角波、矩形波信号,为方便测试,这些信号的参数也可以方便地进行设置,比如输出的频率、占空比、输出幅度、直流偏移等。

图1-5-3　万用表设置对话框

图1-5-4　函数信号发生器

虚拟函数信号发生器有3个接线端,其中“+”和“-”接线端分别输出两路极性相反的信号,中间的“公共端”为输出信号的参考点位端,通常情况下用来接地。

（3）功率表

功率表是一种用来测量电路负载有功或无功功率以及功率因数的测试仪器(图1-5-5)。

图1-5-5　功率表

功率表有两组输入端子,一组电压端子和一组电流端子,使用时将电压端子并联在负载两端,电流端子串联于电源和负载之间,启动仿真,负载当前的功率以及功率因数就可以显示在面板上。

（4）示波器

Multisim中提供了双通道示波器和四通道示波器,它们的符号和面板如图1-5-6、图1-5-7所示。该仪器是实验室常见的一种测试仪器,它不仅可以用来显示被测信号的波形,还可以对被测信号的幅度、频率、周期等参数进行测量。

图1-5-6　双通道示波器

图1-5-7　四通道示波器

该虚拟示波器的使用方法和真实的示波器相比差别不大,读者可以依照实际的示波器挡位设定原则和技巧对虚拟示波器进行相同的设置。

（5）波特仪

波特仪是一种通过测量电路幅频特性和相频特性而得到电路频率响应的常用仪器,Multisim自带的虚拟波特仪的符号图和控制面板如图1-5-8所示。

图1-5-8　波特仪

需要指出的是:在做电路的频率特性分析时,还需要在电路的输入端添置一个信号源作为信号激励(图1-5-9)。波特仪有一个“输入端(IN)”和一个“输出端(OUT)”,测量时,将波特仪的“输出端(OUT)”接被测电路的输出端,“输入端(IN)”接被测电路的输入端。设置好仪器的测量方式以及坐标的显示方式后就可以进行电路频率特性的仿真测量了。图1-5-10所示为使用波特仪测出的一个放大电路的幅频特性曲线。

（6）频率计

频率计是测量信号频率与周期的测量仪器(图1-5-11)。Multisim自带的这款虚拟频率计还可以对信号的脉冲宽度、上升沿和下降沿的时间进行测量。

使用时只需将被测信号接入仪器输入端,设置好需要测量的模式与合适的触发电平,就可以对信号进行仿真分析了。

图1-5-9　添加信号激励

图1-5-10　用波特仪测出的放大电路的幅频特性

（7）字发生器

字发生器是Multisim软件自带的一种较有特色的虚拟仪器(图1-5-12),该仪器主要提供可预置的数字逻辑数据的激励和相移信号的产生。当用户需要测试自己设计的数字电路逻辑功能时,可以使用该虚拟仪器在特定的条件下产生预先设置好的逻辑信号,最终达到测试电路逻辑功能的目的。

（8）逻辑分析仪

逻辑分析仪一般应用于数字电路系统中总线逻辑的监测,从而达到系统调试、故障检测、性能分析的目的。

图1-5-11　频率计

图1-5-12　字发生器

图1-5-13　逻辑分析仪

Multisim提供的逻辑分析仪的符号和面板如图1-5-13所示。该仪器符号的左侧有16路信号输入端,用户可以按顺序与被测数字电路中的总线相连。下面的3个输入端子分别为:C(外部时钟输入端)、Q(时钟检测)、T(触发检测)。

（9）逻辑转换器

逻辑转换器是Multisim的另一个特色仪器(图1-5-14)。该仪器可以将电路逻辑状态、真值表、逻辑表达式相互转换。在实际的仿真过程中,一个逻辑变换器可以完成8路变量的逻辑转换操作。

图1-5-14　逻辑变换器

该逻辑变换器的符号图上有9个引脚,其中8个为输入,1个为输出,通过仪器内部的逻辑转换(逻辑关系式和真值表),得到一个确定的输出逻辑。

（10）失真度分析仪

失真度分析仪是一种能够测量信号失真程度的仪器(图1-5-15),该仪器使用精度很高的方法测量所有谐波的强度,给出谐波与基波强度的比值,从而定量地测出信号的失真状况。

图1-5-15　失真度分析仪

（11）仿真仪器

Multisim除提供标准的虚拟仪器之外,还提供了另外一种虚拟仪器——仿真仪器(Simulated Vender Instruments),这类虚拟仪器主要模仿国际上知名的仪器制造公司Agilent(安捷伦)和Tektronix(泰克)所生产的仪器,这类仪器的虚拟外观、使用方法和真实的仪器完全一样,这些仪器的资料都可在两家公司的官方网站上查询到。

图1-5-16、图1-5-17、图1-5-18分别展示的是虚拟的安捷伦台式万用表、虚拟安捷伦函数信号发生器、虚拟安捷伦示波器。这种仿真仪器的使用和真实的仪器使用完全一样,使用者可以查询安捷伦公司的网站获得它们的使用手册。图1-5-19展示的是虚拟泰克示波器。

图1-5-16　虚拟安捷伦台式万用表

图1-5-17　虚拟安捷伦函数信号发生器

图1-5-18　虚拟安捷伦示波器

图1-5-19　虚拟泰克示波器

（12）测试探针

图1-5-20　测试探针

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