multisim第三讲.ppt

chz634187,Multisim,电路设计及仿真应用,第,3,讲,仪器仪表的使用,Multisim,的仿真分析功能中，有一种与真实实验完全类似的方式。就是可以从仪器工具栏中提取各种虚拟仪器，采用与真实仪器相同的使用方法，连接于创建的电路。然后，打开仿真开关，即可进行各种特定功能的仿真分析。这是与其他,EDA,软件最大的区别，也是最受电子教育界推崇的特点。,数字万用表（,Multimeter,）与实验室常用的数字万用表一样，是一种多用途的常用仪器，它能进行交直流电压、电流和电阻的测量，也可用分贝（,dB,）形式显示电压和电流。,3.1,数字万用表,这是数字万用电表按钮。,单击数字万用表按钮后拖出的数字万用表图标及打开的面板。,3.1.1,面板显示与设置,数字万用表面板,数据显示屏,测试功能选择按钮,交直流选择按钮,功能设置按钮,万用表设置对话框,电流表内阻,电压表内阻,欧姆表电流,分贝值比较电压,确认按钮,电流表最大限额,电压表最大限额,电阻表最大限额,取消按钮,（,1,）提取万用表图标，并接于被测节点之间。,3.1.2,数字万用表使用举例,左键双击万用表图标，打开其面板。,打开仿真开关，面板显示被测节点间的直流电压。,（,2,）将万用表图标串接与被测支路中，在其面板中按下,A,按钮。,打开仿真开关，面板显示被测支路的直流电流。,（,3,）按下面板中的,按钮，显示变为被测支路的交流电流。,（,4,）将万用表,图标改接到,负载电阻两端，按下,V,按钮，打开仿真开关，面板显示负载上的交流电压。,（,5,）断开负载电阻与电路的连接，按下,按钮，打开仿真开关，面板显示负载的电阻值。,3.2,函数信号发生器,函数信号发生器（,Function Generator,）用于产生正弦波、三角波和矩形波。,函数信号发生器的图标上有,+,、,GND,、,-3,个输出端子，与外电路连接时输出电压信号。连接规则是：,1,、连接,+,和,GND,端子，输出正极性信号，幅值等于信号发生器的有效值。,2,、连接,-,和,GND,端子，输出负极性信号，幅值等于信号发生器的有效值。,3,、连接,+,和,-,端子，输出的幅值等于信号发生器的有效值的两倍。,4,、同时连接,+,、,GND,、,-3,个输出端子，则输出两个幅度相等、极性相反的信号。,这是函数信号发生器按钮。,单击函数信号发生器按钮后拖出的函数信号发生器图标及打开的面板。,3.2.1,面板显示与设置,函数信号发生器面板,信号波形选择按钮,频率设定,占空比设定,幅度设定,偏置电压设定,上升,/,下降时间设定按钮,上升,/,下降时间设定对话框,默认设置按钮,确认按钮,取消按钮,上升,/,下降 时间设定,（,1,）提取函数信号发生器和示波器图标，如图连接并设定连线颜色。,3.2.2,函数信号发生器使用举例,双击信号发生器图标，打开其功能选择及参数设置面板。,设定信号频率为,1000Hz,，幅度为,5V,。,（,2,）,双击示波器图标将其面板打开，打开仿真开关，示波器显示出函数信号发生器产生的两个反相的正弦波信号。,（,3,）在信号发生器图标中按下三角波按钮，再打开仿真开关，示波器显示三角波波形。,（,4,）删除接于,+,输出端的红色连线；按下信号发生器图标中的方波按钮。再打开仿真开关，示波器显示绿色方波波形。,（,5,）在信号发生器图标中，调整占空比为,70%,，再打开仿真开关，示波器显示的波形发生相应的改变。,3.3,瓦特表,瓦特表图标中有两组端子，左边为电压输入端，应与被测电路并联；右侧为电流输入端，应与被测电路串联。面板上面屏幕显示所测得的平均功率值，单位自动调整。下面的,Power Factor,屏幕显示功率因数，数值在,0,1,之间。,瓦特表（,Wattmeter,）是一种测量交、直流电路功率的仪器。,这是瓦特表按钮。,这是瓦特表图标及打开的瓦特表面板。,3.3,瓦特表,瓦特表（,Wattmeter,）是一种测量交、直流电路功率的仪器。,3.3.1,面板显示与设置,平均功率显示屏,功率因数显示屏,电压输入端 电流输入端,瓦特表面板,两只标称电压相等功率不同的灯泡串联。,3.3.2,瓦特表使用举例,1,提取两只瓦特表，测量两只灯泡的功率分配。,按测量要求连接测量电路。,双击瓦特表的图标，将它们的面板打开，并调整其放置位置。再打开仿真开关，两只表分别显示两只灯泡的消耗功率。,在电机的三相电路中分别串入,10,电阻、,10mH,电感和,470,F,电容。,3.3.2,瓦特表使用举例,2,提取三只瓦特表测量三相功率及功率因数。,按测量要求连接测量电路。,双击瓦特表的图标，将它们的面板打开，并调整其放置位置。再打开仿真开关，三只表分别显示三相负载的消耗功率和功率因数。,3.4,示波器,示波器（,Oscilloscope,）是电子实验中应用最普遍的仪器，用于观察信号波形和测量信号的幅度、周期及频率等参数。,双踪示波器，有,A,、,B,两个通道，可同时观察和测量两路信号,.,四通道示波器可以同时观察和测量,4,路信号。,这是示波器按钮。,这是示波器图标及打开的示波器面板。,3.4.1,面板显示与设置,双通道示波器面板,波形显示屏,读数指针数据,指针左移按钮,A,通道设置,时间基准设置,B,通道设置,指针右移按钮,背景反转按钮,数据储存按钮,触发设置,双通道示波器面板的设置区,X,轴刻度,X,轴偏置,Y,轴刻度,Y,轴偏置 触发方式选择 触发电平,显示交直流全量,将输入短路,显示交流分量,没有,自动,一般脉冲,单脉冲,选择触发类型,Y,轴显示,A,、,B,通道，,X,轴显示时间,Y,轴显示,A,、,B,之和，,X,轴显示时间,Y,轴显示,B,通道，,X,轴显示,A,通道,Y,轴显示,A,通道X,轴显示,B,通道,提取示波器图标，连接与被测电路的两个测量点，为便于观测，设定两条连线为不同颜色。示波器的调节方法如下：,3.4.2,双通道示波器使用举例,（,1,）双击示波器,图标，打开其面板，再打开仿真开关。在,Timebase,区，按下,Y/T,按钮。,在,Scale,栏，调节,X,轴的时间基准，使显示的信号有,3,5,个周期。,（,2,）在,Channel A,区的,Scale,，调节,Y,轴信号幅度占屏幕高度的,1/2,2/3,。,（,3,）在,Channel B,区的,Scale,，调节,Y,轴信号幅度占屏幕高度的,1/2,2/3,。其它各项一般采取,默认设置。,在屏幕上有两条可以左右移动的读数指针，指针上方有三角形标志，用鼠标左键按住该,标志后可以将其拖动。,数据显示区右边的,Reverse,按钮，用于反转屏幕背景的颜色。,数据显示区右边的,Save,按钮用于将测量数据保存。,3.5,四通道示波器,四通道示波器（,4Channel Oscilloscope),可以同时对,4,路信号进行观察和测量。因而在对,3,路以上信号进行对比观察和测量时，更为方便。,四通道示波器的面板布局、功能和设置与两通道示波器基本一致，不同的仅是通道切换。在,Channel A,区右边有一个,4,档转换开关的旋钮，默认位置为,A,，将鼠标移到旋钮上，在靠近外围字母的位置，单击左键，旋钮的标识指针即指向相应的字母，频道名称随即相应改变。即可对该频道进行参数设置，设置完成后，再切换至其他通道。,3.5.1,面板显示与设置,四通道示波器面板,波形显示屏,读数指针数据,指针左移按钮,通道设置,时间基准设置,指针右移按钮,背景反转按钮,数据储存按钮,触发设置,双通道示波器面板的设置区,X,轴刻度,X,轴偏置,Y,轴刻度 通道选择 触发方式选择 触发电平,Y,轴显示,A,、,B,通道，,X,轴显示时间,Y,轴显示,A,通道，,X,轴显示,B,通道,Y,轴显示,A,、,B,之和，,X,轴显示时间,Y,轴偏置,显示交直流全量,将输入短路,显示交流分量,外触发,A,信号触发,没有,自动,一般脉冲,单脉冲,四通道示波器有,A,、,B,、,C,、,D 4,个输入端，可分别接,4,个不同的被测节点。为便于观察，四条连接线应设置为不同的颜色。,3.5.2,四通道示波器使用举例,3.6,波特图仪,波特图仪（,Bode Plotter,）是用于测量一个电路或系统的幅频特性和相频特性的仪器，类似于实验室的频率特性测试仪。波特图仪的图标有两组接线端，左边接被测电路输入端；右边接输出端。连接时分别对应连接输入、输出端口的正、负端子。由于波特图仪内部无信号源，所以在使用时，必须在电路输入端示意性的接一个交流信号源，但不需进行任何参数设定。,这是波特图仪按钮。,这是波特图仪图标及打开的波特图仪面板。,3.6.1,面板显示与设置,波特图仪面板,幅频特性按钮 相频特性按钮,设置分辨率,保存测量结果,反转背景颜色,指针右移按钮,指针交曲线点,Y,轴读数,指针,X,轴坐标,指针左移按钮,设定,Y,轴刻度类型和范围,选择,Magnitude,时，按下,Log,按钮，,Y,轴单位是,dB,；按下,Lin,按钮，,Y,轴是线性倍数。,选择,Phase,时，只能在,Lin,状态，,Y,轴是线性度数。,Log,为对数坐标,Lin,为线性坐标,F,是终止值,I,是起始值,设定,X,轴频率范围,3.6.2,波特图仪使用举例,提取波特图仪图标，将其输入、输出端子分别与电路连接。,3.7,频率计,频率计（,Frequency Counter,）是电子实验中的常用仪器之一，该仪器除与真实的频率计一样可以测量信号频率外，还可以测量多项脉冲参数。,Measurement,区，用于选择测量项目。,Coupling,区，按下,AC,时仅测量交流分量；按下,DC,时测量交、直流分量的总和。,Sensitivity,（,RMS,）用于设定测量灵敏度（均方根值）。,Trigger Level,用于设定触发电平值。,3.7.1,面板显示与设置,频率计面板,测量周期按钮,测量频率按钮,测量脉冲时间按钮,测量上,/,下沿时间按钮,测量交流分量 测量交直流总和,数据显示屏幕,灵敏度（均方根值）,触发电平值,提取频率计图标，连接于电路输出端。,3.6.2,频率计使用举例,打开仿真开关，过一会儿再将其关闭。,双击频率计图标，将其面板打开。,Measurement,区的,Freq,按钮，默认为按下状态，显示被测信号的频率。,按下,Period,按钮，显示被测信号周期。,按下,Pulse,按钮，左侧显示正脉冲时间，右侧显示负脉冲时间。,按下,Rise/Fall,按钮，左侧显示上升沿时间，右侧显示下降沿时间。,字信号发生器（,Word Generator,）是一个可以产生,32,位同步逻辑信号的仪器，用于对数字逻辑电路进行测试。,字信号发生器的图标左侧有,0,15,共,16,个输出端，右侧有,16,31,也是,16,个输出端任何一个都可以用作数字电路的输入信号。另外，,R,为备用信号端，,T,为外触发输入端。,3.8,字信号发生器,这是字信号发生器按钮。,这是字信号发生器图标及打开的字信号发生器面板。,3.8.1,面板显示与设置,字信号发生器面板,循环输出,单帧输出,单步输出,字元设置,触发方式选择,输出字元频率,十六进制,十二进制,二进制,ASCII,代码,字信号编辑区,字元设置对话框,不改变,载入,保存,清除缓冲,加计数,减计数,右移位,左移位,确认按钮,取消按钮,十六进制,十二进制,设定缓冲器大小设定初始值,提取字信号发生器图标。,3.6.2,字信号发生器,使用举例,为方便连接，将其水平翻转。,为便于观察字信号发生器输出的信号波形，再提取逻辑分析仪。将字信号发生器的,8,个输出端接逻辑分析仪的输入端，并将连线设定为不同的颜色。,双击自信号发生器图标，将其面板打开。字信号发生器的面板左侧有,4,个区：,单击,Set,按钮，弹出字元设置对话框。,选择,Up Counter,（加计数）方式。,按,Accept,按钮确认。,打开仿真开关。自信号发生器面板右侧的数字由全是,0,逐渐按,16,进制方式递增。最右边的滑块逐渐下移。面板最下边的,32,个小圆圈实时显示各个输出端的信息。,过一定时间后，将仿真开关关闭。,双击逻辑分析仪，将其面板打开（有关设置已预先设定）。逻辑分析仪屏幕即显示出各信号的波形。,39,逻辑分析仪,逻辑分析仪（,Logic Analyzer,）可以同步显示和记录,16,路逻辑信号，用于对数字逻辑信号的高速采集和时序分析。,逻辑分析仪的图标左侧有,1,F,共,16,个输入端，使用时接到被测电路的相关节点。图标下部也有,3,个端子，,C,是外时钟输入端，,Q,是时钟控制输入端，,T,是触发控制输入端。,3.9.1,面板显示与设置,逻辑分析仪面板,显示屏幕,输入通道指示,逻辑读数,时间读数,指针左移按钮,停止按钮,复位清除按钮,屏幕反转按钮,设置每水平刻度显示的时钟脉冲数,指针右移按钮,触发设置按钮,时钟设置按钮,时钟设置对话框,选择时钟来源,设置时钟频率,前沿触发取样数,后沿触发取样数,设定门限电压,触发方式设置对话框,上升沿触发,下降沿触发,升、降沿触发,触发样本,触发样本选择,确认按钮,取消按钮,选择触发限定字,确认按钮,取消按钮,合格时钟,提取逻辑分析仪，连接于以设定好工作状态的自信号发生器输出端，为便于观察，将连线设定为不同的颜色。,3.9.2,逻辑分析仪,使用举例,打开仿真开关，过一会儿再将其关闭。,双击逻辑分析仪图标，将其面板打开。,在面板下边右侧的,Clock,区，按下,Set,按钮。,打开时钟设置对话框。,在时钟设置对话框中的,Clock Rate,区，设置时钟脉冲频率为,1KHz,。,然后，按,Accept,按钮确认。,再打开仿真开关，等一会儿再将其关闭。逻辑分析仪的屏幕显示的波形即发生改变。,按动,Clock,区的,Clock/Div,项右侧的按钮，调节屏幕上每个水平刻度显示的时钟脉冲个数，以便于对比观察。,拖动屏幕两侧的读数指针，屏幕下面窗口中即有数据显示。其中大窗口分别显示两个指针的时间读数及它们的差，小窗口显示两个指针的逻辑读数。,屏幕下面右侧的,Trigger,区，单击,Set,按钮，即弹出触发方式设置对话框。,按下屏幕下面左侧的,Reverse,按钮，可反转屏幕背景颜色。,按下,Reset,按钮，清除原有波形并复位。,3.10,逻辑转换仪,逻辑转换仪（,Logic Converter,）是,Multisim,特有的虚拟仪器，现实中并没有这种仪器，它可以实现逻辑电路、真值表和逻辑表达式的相互转换。,逻辑转换仪的图标只有在将逻辑电路转换为真值表或逻辑表达式时，才需要与逻辑电路连接。逻辑转换仪的图标有,9,个端子，其中左边,8,个用于连接逻辑电路的输入端，右边的一个连接输出端。,3.10.1,面板显示及功能,逻辑转换仪面板,输出端,逻辑电路转换为真值表按钮,真值表转换为逻辑式按钮,真值表转换为简化逻辑式按钮,逻辑式转换为真值表按钮,逻辑式转换为逻辑电路按钮,逻辑式转换为与非门逻辑电路按钮,输入端,真值表区,逻辑表达式区,这是逻辑转换仪图标及打开的逻辑转换仪面板。,3.10.2,将逻辑电路图转换成真值表,将逻辑电路图转换成真值表的步骤：（,1,）将逻辑电路的所有输入端接逻辑转换仪的相应输入端。,（,2,）将逻辑电路的输出端（有多个输出端时接入其中之一）接逻辑转换仪的输出端。,（,3,）双击逻辑转换仪图标，展开仪器面板。,（,4,）根据逻辑电路输入端数量，点击面板上边的逻辑变量，这些逻辑变量的所有组合就在面板左侧以真值表的形式列出，但右侧一栏暂时为？。,（,5,）按动面板右侧转换方式（,Conversions,）栏内的“电路,真值表”按键。,真值表的值就在左侧表格右边一栏列出。,3.10.3,由真值表导出逻辑表达式,由真值表导出逻辑表达式的步骤,：,（,1,）双击逻辑转换仪图标，展开仪器面板。,（,2,）,在逻辑转换仪面板上边选择想用的输入端（,AH,），下面的真值表区就会出现输入信号的所有组合，但右边列出的初始值全为零。,（,3,）单击真值表右边的？一次，会变成,0,，单击,2,次变为,1,，单击,3,次变为,X,。以此，根据所需要的逻辑关系，改变真值表的输出值。,（,4,）按动面板右侧转换方式栏内的“真值表,表达式”按键。相应的逻辑表达式就出现在面板下边的逻辑表达式区。,（,5,）若按动面板右侧转换方式栏内的“真值表,简化表达式”按键，则得简化表达式或者直接由真值表得到简化的逻辑表达式。,3.10.4,由逻辑表达式导出逻辑电路,由逻辑表达式导出逻辑电路的步骤：（,1,）双击逻辑转换仪图标，展开仪器面板。,（,2,）在逻辑转换仪面板下边的逻辑表达式栏内填入逻辑表达式（反变量的表示方法，用,A,表示）。,（,3,）按动面板右侧转换方式栏内的“表达式,真值表”按键，得到相应的真值表。,（,4,）按动“表达式,电路”按键。,（,5,）如果你使用的工作图纸版面太小，会弹出对话框，请求更换大幅面图纸。按“是”按钮确认。,得到相应的逻辑电路图。,（,6,）按动“表达式,与非电路”按键。,得到由与非门构成的逻辑电路图。,上机练习,