《Multisim電子電路仿真教程》課件第3章

第3章

Multisim仿真元件庫與虛擬儀器

3.1Multisim2001仿真元件庫3.2虛擬儀器的使用

3.1Multisim2001仿真元件庫

3.1.1電源庫

點(diǎn)擊電源庫(sources)圖標(biāo)，展開后如圖3-1所示。圖3-1電源庫

1．接地端(Ground)

接地端為電路中的接地元件，電位為0V。在Multisim電路圖上可以同時調(diào)用多個接地端，多個接地端在電氣上是連接在一起的。

2．?dāng)?shù)字接地端(DigitalGround)

Multisim在進(jìn)行數(shù)字電路“Real”仿真時，電路中的數(shù)字元件要接上示意性的電源，數(shù)字接地端是該電源的參考點(diǎn)。

3．VCC電壓源(VCCVoltageSource)

VCC電壓源是直流電壓源的簡化符號，常用于為數(shù)字元件提供電能或邏輯高電平，也可為模擬電路提供直流電源。

4．VDD電壓源(VDDVoltageSource)

VDD電壓源與VCC電壓源基本相同，當(dāng)為CMOS器件提供直流電源進(jìn)行“Real”仿真時，只能用VDD電壓源。

5．直流電壓源(DCVoltageSource)

直流電壓源是一個理想電壓源，使用時允許短路，但電壓值降為0。雙擊直流電壓源可打開其屬性框，在Value頁可以設(shè)置其電壓值，在Label頁可以設(shè)置其標(biāo)號，在Display頁可以選擇顯示的內(nèi)容，在Fault頁可以設(shè)置其故障，故障設(shè)置頁如圖3-2所示。

圖3-2電源故障設(shè)置框

6．直流電流源(DCCurrentSource)

直流電流源是一個理想電流源，使用時允許開路，但電流值降為0。

7．交流電壓源(ACVoltageSource)

交流電壓源是一個正弦交流電壓源，電壓、頻率、初相等參數(shù)均可在其屬性框中設(shè)置，屬性對話框中的Voltage是指最大值，而VoltageRMS則是有效值，兩者只需設(shè)其一，另一個程序會自動給出。

8．交流電流源(ACCurrentSource)

交流電流源是一個正弦交流電流源。

9．時鐘電壓源(ClockSource)

時鐘電壓源實(shí)質(zhì)上是一個幅度、頻率及占空比均可調(diào)節(jié)的矩形波發(fā)生器，常作為數(shù)字電路的時鐘信號，其參數(shù)可在其屬性對話框中設(shè)置。

10．調(diào)幅信號源(AMSource)

調(diào)幅信號源是產(chǎn)生正弦波調(diào)制的調(diào)幅信號源，其參數(shù)設(shè)置如圖3-3所示。

11．調(diào)頻電壓源(FMVoltageSource)

調(diào)頻電壓源是提供調(diào)頻電壓的信號源。

12．調(diào)頻電流源(FMCurrentSource)

調(diào)頻電流源是提供調(diào)頻電流的信號源。

13．FSK信號源(FSKSource)

當(dāng)輸入信號為二進(jìn)制碼“1”時，輸出頻率為f1的正弦波；當(dāng)輸入信號為二進(jìn)制碼“0”時，輸出頻率為f2的正弦波。f1、f2及正弦波峰值電壓可在其屬性框中設(shè)置。屬性框設(shè)置如圖3-3所示，測得FSK的波形如圖3-4所示。

圖3-3FSK屬性設(shè)置框

圖3-4FSK信號波形

14．電壓控制正弦波電壓源(VoltageControlledSineWave)

該電壓源產(chǎn)生的是一正弦波電壓，但其頻率受外加電壓的控制，具體控制情況可打開其屬性框進(jìn)行設(shè)置，如圖3-5所示。當(dāng)前設(shè)置為：當(dāng)輸入為0V時，輸出頻率為1000Hz的信號；當(dāng)輸入信號為2V時，輸出頻率為50Hz的信號，輸出信號的最小值為

-1V，最大值為1V。連接測試電路見圖3-6，該電源的受控電壓波形如圖3-7所示。

圖3-5壓控正弦信號源參數(shù)設(shè)置

圖3-6測試電路

圖3-7壓控正弦信號波形

15．電壓控制方波電壓源(VoltageControlledSquareWave)

該電壓源的使用方法類似于壓控正弦信號源的使用方法，電壓源輸出為方波信號。

16．電壓控制三角波電壓源(VoltageControlledTriangleWave)

該電壓源的使用方法類似于壓控正弦信號源的使用方法，電壓源輸出為三角波信號。

17．電壓控制電壓源(VoltageControlledVoltageSource)

該電壓源的輸出電壓大小受輸入電壓控制，在Value頁可以設(shè)置電壓的比值，即電壓增益。

18．電壓控制電流源(VoltageControlledCurrentSource)

該電流源的輸出電流大小受輸入電壓控制。

19．電流控制電壓源(CurrentControlledVoltageSource)

該電壓源的輸出電壓大小受輸入電流控制。

20．電流控制電流源(CurrentControlledCurrentSource)

該電流源的輸出電流大小受輸入電流控制。

21．脈沖電壓源(PulseVoltageSource)

脈沖電壓源是一種輸出脈沖參數(shù)可配置的周期性電源，通過屬性框Value頁可設(shè)置其各參數(shù)，如圖3-8所示。

圖3-8脈沖電壓源參數(shù)設(shè)置

22．脈沖電流源(PulseCurrentSource)

脈沖電流源與脈沖電壓源類似，不過輸出的是脈沖電流。

23．指數(shù)電壓源(ExponentialVoltageSource)

指數(shù)電壓源是一種參數(shù)可設(shè)置的按指數(shù)規(guī)律變化的電壓源，其屬性框類似于脈沖電壓源的，在其Value頁可對其各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。注意：該電壓源不是周期性的。

24指數(shù)電流源(ExponentialCurrentSource)

指數(shù)電流源的輸出為按指數(shù)規(guī)律變化的電流。

25．分段線性電壓源(PiecewiseLinearVoltageSource)

分段線性電壓源即PWL信號源，通過設(shè)置不同的時間及電壓值，可控制輸出電壓的波形。其參數(shù)設(shè)置框如圖3-9所示。

圖3-9PWL信號源參數(shù)設(shè)置

產(chǎn)生PWL信號波形的方式有兩種：

>OpenDataFile方式：先直接用文本編輯TXT文檔，輸入時間電壓對，時間和電壓的中間用若干空格隔開并保存，然后點(diǎn)擊Browse按鈕調(diào)用即可。

>EnterPoint方式：在屬性框界面表格中直接填寫時間電壓對。

下面用第一種方式產(chǎn)生PWL信號波形。

打開記事本，在記事本中輸入以下時間電壓對：

0 0

0.1 0

0.10001 1

0.2 1

0.3 2

0.4 2

0.5 0

保存文件，在Multisim中調(diào)用并仿真，用示波器觀察該P(yáng)WL波形，如圖3-10所示。

圖3-10PWL信號波形

26．分段線性電流源(PiecewiseLinearCurrentSource)

分段線性電流源除輸出是電流外，其余與分段線性電壓源相同。

27．壓控分段線性電壓源(VoltageControlledPiecewiseLinearSource)

該電壓源是一個分段壓控線性電壓源，可以在其屬性框中輸入控制電壓和對應(yīng)的輸出電壓。

28．受控單脈沖(ControlledOne_Shot)

該電源能將輸入的波形信號變換成幅度和脈沖寬度可控制的脈沖信號。屬性框參數(shù)設(shè)置如圖3-11所示。輸入端“”輸入波形信號，當(dāng)輸入端波形超過觸發(fā)電平時，輸出端就被觸發(fā)輸出高電平；輸入端“＋”用來控制輸出脈沖的寬度；輸入端“C”為控制端，低電平時允許脈沖輸出，高電平時阻止脈沖觸發(fā)。

圖3-11受控單脈沖參數(shù)設(shè)置

29．多項式電壓源(PolynomialSource)

該電壓源的輸出電壓是一個取決于多個輸入信號電壓的受控電壓源，有V1、V2、V3三個電壓輸入端，一個電壓輸出端，輸出電壓與輸入電壓直接的函數(shù)關(guān)系為

打開其屬性框，可在Value頁中設(shè)置A、B、C、……的值。

30．非線性相關(guān)電源(NonlinearDependentSource)

該電源的輸出可以是電壓也可以是電流，輸出是三個輸入電壓和兩個輸入電流的函數(shù)，函數(shù)關(guān)系可以在其屬性框中設(shè)置，如圖3-12所示。

圖3-12非線性相關(guān)電源屬性框

3.1.2基本元件庫

點(diǎn)擊基本元件庫(Basic)圖標(biāo)，展開后如圖3-13所示?；驹熘邪F(xiàn)實(shí)元件箱22個，每個現(xiàn)實(shí)元件箱中存放若干個與現(xiàn)實(shí)元件一致的仿真元件供選用。庫中還有10個虛擬元件箱，其中的元件不需要選擇，而是直接調(diào)用后再通過其屬性對話框設(shè)置參數(shù)。虛擬元件箱帶有綠色襯底。選擇元件時應(yīng)盡量選擇現(xiàn)實(shí)元件箱中的元件，使仿真更接近于現(xiàn)實(shí)情況。

圖3-13基本元件庫

1．電阻(Resistor)

電阻箱中放置著參數(shù)與現(xiàn)實(shí)電阻相一致的仿真元件，取用時類似于有許多不同阻值的現(xiàn)實(shí)電阻提供給使用者，根據(jù)需要進(jìn)行選擇使用。雙擊可以打開其屬性框，但一般情況下不能改變其阻值，除非修改模型參數(shù)。

2．虛擬電阻(ResistorVirtual)

虛擬電阻的阻值可以在其屬性框中進(jìn)行改變(見圖3-14)，還可以設(shè)置其溫度特性，其表達(dá)式為

圖3-14虛擬電阻的屬性框

3．電容(Capacitor)

電容箱中的電容是無極性的，參數(shù)只能選用，一般不能改動，也沒有考慮溫度系數(shù)。

4．虛擬電容(CapacitorVirtual)

與虛擬電阻類似，參數(shù)值可通過屬性框進(jìn)行設(shè)置，還可考慮溫度特性和容差。

5．電解電容(CAP_Electrolit)

電解電容是一種帶極性的電容。仿真元件沒有電壓限制，但現(xiàn)實(shí)元件都有一定的耐壓。

6．上拉電阻(Pullup)

上拉電阻一端接VCC(+5V)，另一端接邏輯電路中的一個點(diǎn)，使該點(diǎn)電壓接近VCC即可。

7．電感(Inductor)

電感在使用時與現(xiàn)實(shí)電阻類似，要進(jìn)行選擇，參數(shù)不能改動。

8．虛擬電感(InductorVirtual)

虛擬電感在使用時與虛擬電阻類似，參數(shù)可以設(shè)置。

9．電位器(Potentiometer)

電位器即可變電阻，其阻值可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。元件的阻值是兩個固定端之間的值，百分比指的是滑動點(diǎn)與其指向端點(diǎn)間的阻值占總電阻的百分?jǐn)?shù)。百分?jǐn)?shù)可以通過“key=a”來調(diào)整，按動鍵盤上的a鍵按一定百分?jǐn)?shù)減少，按shift+a鍵增加百分?jǐn)?shù)來進(jìn)行改變。字母和增減的比例可以在屬性框中設(shè)置，屬性框如圖3-15所示。

圖3-15電位器屬性框

10．虛擬電位器(VirtualPotentiometer)

虛擬電位器兩固定端之間的值可以通過屬性框進(jìn)行設(shè)置，其余的同電位器。

11．可變電容(VariableCapacitor)

可變電容的設(shè)置類似于電位器。

12．虛擬可變電容(VirtualVariableCapacitor)

虛擬可變電容的值可以通過屬性框進(jìn)行設(shè)置。

13．可變電感(VariableInductor)

可變電感的設(shè)置方法類似于電位器。

14．虛擬可變電感(VirtualVariableInductor)圖3-16EDR201A05型號繼電器的相關(guān)信息

15．繼電器(Relay)

不同型號的繼電器，其開關(guān)的開斷電壓是不同的，且不能改動。如型號為EDR201A05的繼電器，在ComponentBrowser中點(diǎn)擊DetailReport可查閱到它的相關(guān)信息，如圖3-16所示。其Coil_Vpull=3.75，Coil_Vdrop=0.8，由此可知開關(guān)的閉合電壓是3.75V，開關(guān)的斷開電壓是0.8V。

16．虛擬繼電器(VirtualRelay)

虛擬繼電器開關(guān)斷開和閉合的電壓以及其他參數(shù)可以在其屬性框中設(shè)置。

17．變壓器(Transformer)

變壓器的變比N=V1/V2，該元件箱中的變壓器的變比不能變動，使用時通常要求變壓器的兩邊都接地。

18．虛擬變壓器(VirtualTransformer)

虛擬變壓器的變比可以在其屬性框中設(shè)置，其余同變壓器一樣使用。

19．非線性變壓器(NonlinearTransformer)

非線性變壓器即空心變壓器。

20．虛擬非線性變壓器(VirtualNonlinearTransformer)

虛擬非線性變壓器是一個電磁參數(shù)可設(shè)置的變壓器，如設(shè)置非線性磁飽和、初次級線圈損耗、初次級線圈漏感等電磁參數(shù)。

21．磁芯(MagneticCore)

磁芯是一個理想化的模型，具體的磁芯參數(shù)可以設(shè)置。最典型的應(yīng)用是把磁芯和無芯線圈或空芯變壓器結(jié)合在一起構(gòu)成一個系統(tǒng)，模擬線性和非線性的電磁元件。

22．無芯線圈(CorelessCoil)

利用無芯線圈可創(chuàng)建一個理想的電磁感應(yīng)電路模型，線圈匝數(shù)可在其屬性框中設(shè)置。

23．連接器(Connectors)

連接器是一種機(jī)械裝置，用以給輸入和輸出信號提供連接方式，不會對仿真產(chǎn)生影響，但可隨電路原理圖傳遞到PCB中。

24．插座(Sockets)

插座為集成電路等標(biāo)準(zhǔn)形狀的插件提供位置，可隨電路原理圖傳遞到PCB中。

25．半導(dǎo)體電阻(ResistorSemiconductor)

(略)

26．半導(dǎo)體電容(CapacitorSemiconductor)

(略)

27．排電阻(ResistorPacks)

排電阻也稱為封裝電阻，8個電阻并列封裝在一個殼內(nèi)，具有相同的電阻值。

28．開關(guān)(Switch)

可通過設(shè)置的控制鍵來控制開關(guān)的通斷狀態(tài)。

3.1.3二極管庫

二極管庫中有12個元件箱，點(diǎn)擊二極管庫(Diodes)圖標(biāo)，展開后如圖3-17所示。

圖3-17二極管庫

1．普通二極管(Diode)

普通二極管為參數(shù)仿真實(shí)際的二極管，選取使用。

2．虛擬二極管(DiodeVirtual)

虛擬二極管相當(dāng)于一個理想二極管。

3．穩(wěn)壓二極管(ZenerDiode)

穩(wěn)壓二極管仿真國外各大公司的眾多型號，元件可直接選取調(diào)用。點(diǎn)擊其屬性對話框中的EditModel按鈕，在打開的EditModel對話框中可讀出其有關(guān)參數(shù)。

4．虛擬穩(wěn)壓二極管(ZenerDiodeVirtual)

這是一個理想的穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓值可以在其屬性框中設(shè)置。

5．發(fā)光二極管(Light-EmittingDiode)

發(fā)光二極管元件箱含有6種不同顏色的發(fā)光二極管。當(dāng)有正向電流流過時才產(chǎn)生可見光。注意：其正向壓降比普通二極管大。

6．全波橋式整流器(Full-WaveBridgeRectifier)

全波橋式整流器俗稱橋堆。

7．肖特基二極管(SchotikyDiode)

肖特基二極管通常作為開關(guān)二極管。

8．可控硅整流器(Silicon-ControlledRectifier，SCR)

可控硅整流器又稱為晶閘管。

9．雙向二極管(DIAC)

雙向二極管相當(dāng)于兩個背靠背的肖特基二極管并聯(lián)，是依賴于雙向電壓的雙向開關(guān)。

10．雙向可控硅(TRIAC)

雙向可控硅相當(dāng)于兩個背靠背的單向可控硅并聯(lián)。

11．變?nèi)荻O管(VaractorDiode)

變?nèi)荻O管是一種在反偏時具有相當(dāng)大的結(jié)電容的PN結(jié)二極管，這個結(jié)電容的大小受加在變?nèi)荻O管兩端的反偏電壓的控制。

12．引線二極管(Pin-Diode)

(略)3.1.4晶體管庫

晶體管庫中包含了各種類型的三極管和MOS管，共有34個元件箱。點(diǎn)擊晶體管庫(Transistors)圖標(biāo)，展開后如圖3-18所示。

1．達(dá)林頓管陣列(DarlingtonArray)

達(dá)林頓管陣列提供大的驅(qū)動電流，可帶動大的負(fù)載。

2．NPN晶體管(BJT_NPN)

雙極性的晶體管用BJT表示，有NPN和PNP兩種類型。該元件箱中的元件仿真各生產(chǎn)廠家的具體型號，選取使用。

圖3-18晶體管庫

3．虛擬NPN晶體管(BJT_NPN_Virtual)

虛擬NPN晶體管為理想元件，參數(shù)可在EditModle對話框中設(shè)置。

4．PNP晶體管(BJT_PNP)

(略)

5．虛擬PNP晶體管(BJT_PNP_Virtual)

(略)

6．虛擬四端式NPN晶體管(BJT_NPN_4T_Virtual)

(略)

7．虛擬四端式PNP晶體管(BJT_PNP_4T_Virtual)

(略)

8．達(dá)林頓NPN晶體管(Darlington_NPN)

達(dá)林頓NPN晶體管又稱為復(fù)合晶體管，它由兩個晶體管連接而成，可獲得很大的電流增益和很高的輸入電阻。

9．達(dá)林頓PNP晶體管(Darlington_PNP)

(略)

10．BJT晶體管陣列(BJTArray)

BJT晶體管陣列是將若干個晶體管封裝在了一起，在具體使用時，可根據(jù)需要選用其中的幾只。

11．MOS門控制的功率開關(guān)(IGBT)

IGBT是一種MOS門控制的功率開關(guān)，具有非常小的導(dǎo)通阻抗。

12．三端N溝道耗盡型MOS管(MOS_3TDN)

MOS管是金屬氧化物絕緣柵場效應(yīng)管的簡稱，根據(jù)溝道的不同有P溝道和N溝道之分；根據(jù)溝道是否存在，有耗盡型和增強(qiáng)型之分。三端MOS管是將其襯底和源極在內(nèi)部連接在一起的MOS管。

13．虛擬三端N溝道耗盡型MOS管(MOS_3TDN_Virtual)

(略)

14．三端P溝道耗盡型MOS管(MOS_3TDP)

(略)

15．虛擬三端P溝道耗盡型MOS管(MOS_3TDP_Virtual)

(略)

16．三端N溝道增強(qiáng)型MOS管(MOS_3TEN)

(略)

17．虛擬三端N溝道增強(qiáng)型MOS管(MOS_3TEN_Virtual)

(略)

18．三端P溝道增強(qiáng)型MOS管(MOS_3TEP)

(略)

19．虛擬三端P溝道增強(qiáng)型MOS管(MOS_3TEP_Virtual)

(略)

20．四端N溝道耗盡型MOS管(MOS_4TDN)

四端MOS管是將襯底作為電極單獨(dú)引出的MOS管。

21．四端P溝道耗盡型MOS管(MOS_4TDP)

(略)

22．四端N溝道增強(qiáng)型MOS管(MOS_4TEN)

(略)

23．四端P溝道增強(qiáng)型MOS管(MOS_4TEP)

(略)

24．N溝道JFET(JFET_N)

JFET是指結(jié)型場效應(yīng)管，有N溝道和P溝道之分。

25．虛擬N溝道JFET(JFET_N_Virtual)

(略)

26．P溝道JFET(JFET_P)

(略)

27．虛擬P溝道JFET(JFET_P_Virtual)

(略)

28．N溝道砷化鎵FET(GaAsFET_N)

砷化鎵場效應(yīng)管(GASFET)屬于高速場效應(yīng)管，通常用在微波電流中。

29．P溝道砷化鎵FET(GaAsFET_P)

(略)

30．N溝道功率MOSFET(PowerMOS_N)

MOSFET的門限電壓通常在2～4V之間，與BJT功率管相比，它沒有二次擊穿問題，也不需要大的驅(qū)動電流，速度上也高于BJT功率管。

31．P溝道功率MOSFET(PowerMOS_P)

(略)

32．復(fù)合功率MOSFET

復(fù)合功率MOSFET是由N溝道功率MOSFET和P溝道功率MOSFET復(fù)合而成的功率MOSFET。圖3-19模擬元件庫3.1.5模擬元件庫

模擬元件庫(Analog)包含了各種模擬集成元件，共有9個元件箱，其中4個是虛擬元件箱。點(diǎn)擊模擬元件庫圖標(biāo)，展開后如圖3-19所示。

1．運(yùn)算放大器(Opamp)

該元件箱中有五端、七端和八端3種運(yùn)算放大器(運(yùn)放)，其中八端運(yùn)放為雙運(yùn)放。

2．三端虛擬運(yùn)算放大器(Opamp3Virtual)

三端運(yùn)放是一種虛擬元件，其仿真速度比較快。

3．諾頓運(yùn)放(NortonOpamp)

諾頓運(yùn)放即電流差分放大電路，相當(dāng)于一個輸出電壓正比于輸入電流的互阻放大器。

4．五端虛擬運(yùn)放(Opamp5Virtual)

五端虛擬運(yùn)放比三端運(yùn)放增加了正電源、負(fù)電源兩個端子。

5．寬帶運(yùn)放(WideBandwidthAmplifiers)

寬帶運(yùn)放為普通運(yùn)算放大器，如741型運(yùn)放。

6．七端虛擬運(yùn)放(Opamp7Virtual)

七端虛擬運(yùn)放與五端虛擬運(yùn)放相比，又多了COMP1和COMP2兩個輸出端子。

7．比較器(Comparator)

該元件的功能是比較兩個輸入端電壓的大小和極性，并輸出對應(yīng)的狀態(tài)。

8．虛擬比較器(ComparatorVirtual)

虛擬比較器僅有X和Y兩個輸入端，一個輸出端。當(dāng)X>Y時，輸出高電平，否則輸出低電平。

9．特殊功能運(yùn)放(SpecialFunction)

該元件箱中有許多應(yīng)用在具體環(huán)節(jié)的運(yùn)放，如視頻運(yùn)放、前置運(yùn)放、測試運(yùn)放、有源濾波器等。3.1.6TTL元件庫

TTL元件庫含有74系列的TTL數(shù)字集成邏輯器件。其中含有六大系列TTL元件，點(diǎn)擊TTL元件庫圖標(biāo)，展開TTL元件庫如圖3-20所示。其中74是普通型集成電路，74LS是低功耗肖特基型集成電路。圖3-20TTL元件庫3.1.7CMOS元件庫

點(diǎn)擊CMOS元件庫圖標(biāo)，展開后如圖3-21所示。CMOS元件庫含有74系列和4XXX系列的CMOS數(shù)字集成邏輯器件。注意：在歐式符號下10V和15V的4XXX系統(tǒng)CMOS邏輯器件元件箱的圖標(biāo)誤寫為5V圖標(biāo)。圖3-21CMOS元件庫3.1.8其他數(shù)字元件庫

點(diǎn)擊其他數(shù)字元件庫圖標(biāo)，展開后如圖3-22所示。圖3-22其他數(shù)字元件庫

1．?dāng)?shù)字邏輯元件(TTLComponents)

該元件箱中存放有虛擬的TTL基本電路，如與門、或門、非門等。

2．微處理器(Microcontrollers)

該元件箱中存放有微處理器集成芯片。

3．VHDL可編程邏輯器件(VHDL)

該元件箱中存放著用硬件描述語言VHDL編寫模型的常用數(shù)字邏輯元件。使用時需另外購買VHDL模塊。

4．VelilogHDL可編程邏輯器件(VelilogHDL)

該元件箱中存放著用硬件描述語言VerilogHDL編寫模型的常用數(shù)字邏輯元件。使用時需另外購買VerilogHDL模塊。

5．線性驅(qū)動器(LineDriver)

(略)

6．線性接收器(LineReceiver)

(略)

7．線性傳輸器(LineTransceiver)

(略)

3.1.9數(shù)字模擬混合庫

點(diǎn)擊數(shù)字模擬混合庫圖標(biāo)，展開后如圖3-23所示。圖3-23數(shù)字模擬混合庫

1．A/D、D/A轉(zhuǎn)換器(ADC_DAC)

該工具箱中存放著常見的3種類型模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。

(1)ADC：將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成8位的數(shù)字信號輸出。

(2)IDAC：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成與其大小成正比例的模擬電流。

(3)VDAC：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成與其大小成正比例的模擬電壓。

2．555定時器(Timer)

555定時器是一種用途十分廣泛的集成芯片。

3．模擬開關(guān)(AnalogSwich)

模擬開關(guān)是一種在特定的兩控制電壓之間以對數(shù)規(guī)律改變的電阻器。

4．虛擬模擬開關(guān)(AnalogSwichVirtual)

(略)

5．單穩(wěn)態(tài)(Monostable)

該元件是邊沿觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路，被觸發(fā)后產(chǎn)生固定寬度的脈沖信號，脈沖寬度由RC定時電路控制。

6．鎖相環(huán)(Phase-LockedLoop)

該元件模型用來實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)路的功能，它由壓控檢測電路和低通濾波器組成。3.1.10指示部件庫

點(diǎn)擊指示部件庫圖標(biāo)，展開后如圖3-24所示。

圖3-24指示部件庫

1．電壓表(Voltmeter)

該表可用來測量交、直流電壓。

2．電流表(Ammeter)

該表可用來測量交、直流電流。

3．探測器(Probe)

探測器相當(dāng)于一個LED(發(fā)光二極管)，它僅有一個端子，可將其連接到電路中某個點(diǎn)。當(dāng)該點(diǎn)電平達(dá)到高電平時便發(fā)光指示，可用來顯示數(shù)字電路中某點(diǎn)電平的狀態(tài)。

4．蜂鳴器(Buzzer)

該器件用計算機(jī)自帶的揚(yáng)聲器模擬壓電蜂鳴器。當(dāng)加在其端口的電壓超過設(shè)定值時，壓電蜂鳴器就按設(shè)定的頻率鳴響。

5．燈泡(Lamp)

其額定電壓和功率不可設(shè)置，額定電壓指的是交流電的最大值。當(dāng)加在燈泡上的電壓大于額定電壓的50%而小于額定電壓時，燈泡一邊亮；而當(dāng)外加電壓大于額定電壓而小于150%額定電壓值時，燈泡兩邊亮；而當(dāng)外加電壓超過150%額定電壓值時，燈泡被燒毀。燈泡燒毀后不能恢復(fù)，只能選取新的燈泡。

6．虛擬燈泡(VirtualLamp)

該元件的工作電壓及功率可由用戶在屬性對話框中設(shè)置，其余與現(xiàn)實(shí)燈泡相同。

7．十六進(jìn)制顯示器(HexDisplay)

十六進(jìn)制顯示器能顯示0～F之間的16個數(shù)字，它有3種類型：

>(DCD_HEX)：帶譯碼的七段數(shù)碼顯示器，有4條引腳線，從左至右，分別對應(yīng)4位二進(jìn)制數(shù)的最高位至最低位。

>SEVEN_SEG_COM_K：共陰七段數(shù)碼顯示器。

>SEVEN_SEG_DISPLAY：共陽七段數(shù)碼顯示器。

8．條形光柱(Bargraph)

>DCD_BARGAPH：帶譯碼的條形光柱，相當(dāng)于10個LED發(fā)光管串聯(lián)，但只有一個陽極(左邊端子)和一個陰極(右邊端子)。當(dāng)電壓超過某個電壓值時，相應(yīng)的LED之下的數(shù)個LED全部點(diǎn)亮。

>LVL_BARGAPH：通過電壓比較器來檢測輸入電壓的高低，并把檢測結(jié)果送到光柱中某個LED以顯示電壓高低。其余與DCD_BARGAPH相同。

>UNDCD_BARGAPH：不需譯碼的條形光柱，由10個LED發(fā)光管同向并排排列，但分別連接，左側(cè)為陽極，右側(cè)為陰極。LED發(fā)光管正向壓降為2V。3.1.11雜項元器件庫

點(diǎn)擊其他部件庫圖標(biāo)，展開后如圖3-25所示。圖3-25雜項元器件庫

1．晶振(Crystal)

晶振箱中放置了多個振蕩頻率的現(xiàn)實(shí)晶振，可根據(jù)需要靈活選用。

2．虛擬晶振(CrystalVirtual)

虛擬晶振模型參數(shù)選取了典型值(LS=0.00254648，CS=9.9718e-014，RS=6.4，CO=2.868e-011)，其振蕩頻率為10MHz。

3．光電耦合器(Optocoupler)

光電耦合器是一種利用光把信號從輸入端耦合到輸出端的器件。

4．虛擬光電耦合器(OptocouplerVirtual)

輸出電流可設(shè)置的虛擬光電耦合器。

5．真空管(VacuumTube)

真空管有三個電極：陰極K被加熱后發(fā)射電子，陽極P收集電子，柵極G控制到達(dá)陽極的電子數(shù)量。

6．虛擬真空管(VacuumTubeVirtual)

(略)

7．保險絲(Fuse)

保險絲箱中存放有各種規(guī)格的保險絲。

8．虛擬保險絲(VirtualFuse)

虛擬保險絲為熔斷電流可設(shè)置的保險絲。

9．三端穩(wěn)壓電源(VoltageRegulator)

(略)

10．電壓基準(zhǔn)器件(VoltageReference)

(略)

11．過壓保護(hù)器件(VoltageSuppressor)

(略

12．直流電機(jī)(Motor)

該器件是理想直流電機(jī)的通用模型，用以仿真直流電機(jī)在串聯(lián)激勵、并聯(lián)激勵和分開激勵下的特性。

13．開關(guān)電源的降壓轉(zhuǎn)換器(BuckConverter)

(略)

14．開關(guān)電源的升壓轉(zhuǎn)換器(BoostConverter)

(略)

15．開關(guān)電源的升降壓轉(zhuǎn)換器(BuckBoostConverter)

該器件對DC電壓進(jìn)行升壓或降壓轉(zhuǎn)換。

16．有損傳輸線(LossyTransmissionLine)

有損傳輸線是一個模擬有損媒介的兩端口網(wǎng)絡(luò)，如通過電信號的一段導(dǎo)線。

17．無損傳輸線類型1(LossLessLineType1)

該模型模擬理想狀態(tài)下傳輸線的特性阻抗和傳輸延遲特性，而且特性阻抗是純電阻性的。

18．無損傳輸線類型2(LossLessLineType2)

該模型與無損傳輸線類型1相似。

19．網(wǎng)表模型(Net)

網(wǎng)表模型是一個創(chuàng)建模型的模板，允許用戶輸入1～20個引腳的網(wǎng)表。3.1.12數(shù)學(xué)控制模型庫

點(diǎn)擊數(shù)學(xué)控制模型庫圖標(biāo)，展開后如圖3-26所示。圖3-26數(shù)學(xué)控制模型庫

1．乘法器(Multiplier)

該器件的輸出VO等于Vx與Vy的乘積，即

2．除法器(Divider)

該器件的輸出VO等于Vx除以Vy的商，即

3．傳輸函數(shù)模型(TransferFunctionBlock)

該器件的功能是模擬在S域中一個電子器件、電路或系統(tǒng)的傳輸特性，其數(shù)學(xué)模型為

4．電壓增益模型(VoltageGainBlock)

該器件的功能是將輸入電壓擴(kuò)大K倍后傳遞給輸出端，K值與頻率無關(guān)。

5．電壓微分器(VoltageDifferentiator)

該器件的功能是對輸入電壓求微分。

6．電壓積分器(VoltageIntegrator)

該器件對輸入電壓進(jìn)行積分并將結(jié)果傳遞到輸出端。

7．電壓磁滯模型(VoltageHysterisisBlock)

該模型仿真同相比較器的功能，它提供了輸出電壓相對輸入電壓的滯回。VIH和VIL分別設(shè)置輸入電壓的高、低門限值。

8．電壓限幅器(VoltageLimiter)

該器件表示輸出電壓VOUT在預(yù)定的上限電壓VU和下限電壓VL范圍內(nèi)變化，輸出電壓VOUT與輸入電壓VIN之間關(guān)系如下：

VOUT=K(VIN+VIOFF) (VL≤VOUT≤VU)

VOUT=VU (VOUT

＞VU)

VOUT=VL (VOUT

＜VL)

9．電流限幅器(CurrentLimiterBlock)

該器件是一個電流限幅器。

10．電壓控制限幅器(VoltageControlledLimiter)

該器件是一個電壓限幅器，具有電壓單入，單出的函數(shù)關(guān)系。輸出電壓的偏移被限制在設(shè)定的上限、下限電平之間，輸出電壓的平滑性發(fā)生在預(yù)定的范圍內(nèi)。

11．電壓回轉(zhuǎn)率模型(VoltageSlewRateBolck)

該模塊的功能是模擬放大器或系統(tǒng)中輸出電壓對時間的最大變化率。

12．三通道電壓加法器(ThreeWayVoltageSummer)

該器件是一個數(shù)學(xué)功能塊，其輸出電壓等于3個輸入電壓的算術(shù)之和。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為3.1.13射頻器件庫

當(dāng)信號的頻率足夠高時，電路中元器件的模型要產(chǎn)生質(zhì)的改變。射頻器件庫中提供了射頻元件模型，點(diǎn)擊射頻器件庫圖標(biāo)，展開后如圖3-27所示。

圖3-27射頻器件庫

1．射頻電容器(RFCapacitor)

在射頻電路中，RF電容的性能不同于低頻狀態(tài)下的常規(guī)電容，它同作許多傳輸線、波導(dǎo)、不連續(xù)器件和電介質(zhì)之間的一種連接。

2．射頻電感器(RFInductor)

在眾多的射頻電感中，螺旋形的電感提供了較高的電感量和Q值。

3．射頻NPN晶體管(RFBJT_NPN)

射頻雙極型(NPN)晶體管的基本工作原理與低頻段的晶體管相同。然而，射頻晶體管有一個取決于基極和集電極的轉(zhuǎn)換和充電次數(shù)較高的最大工作頻率。

4．射頻PNP晶體管(RFBJT_PNP)

(略)

5．射頻MOSFET(RFMOS_3TDN)

射頻MOSFET管與雙極型晶體管相比，有不同的載流子。

6．肖特基二極管(TunnelDiode)

(略)

7．傳輸線(StripLine)

傳輸線在微波頻段是很常用的傳導(dǎo)線。

3.1.14機(jī)電類元件庫

機(jī)電類元件庫中有8個元件箱，包含一些電工類器件。點(diǎn)擊機(jī)電類元件庫圖標(biāo)，展開后如圖3-28所示。

圖3-28機(jī)電類元件庫

1．感測開關(guān)(SensingSwitches)

該類的開關(guān)都可以通過鍵盤上的一個鍵來控制其斷開或閉合，這個鍵的設(shè)置需打開所選開關(guān)的屬性對話框，在Valuetab欄內(nèi)輸入字母A～Z、Space或Enter之一即可。

當(dāng)反復(fù)按鍵盤上對應(yīng)的鍵時，感測開關(guān)將反復(fù)開合。

2．開關(guān)(Switches)

開關(guān)與感測開關(guān)不同之處在于按鍵盤上對應(yīng)的鍵使開關(guān)斷開或閉合后，狀態(tài)在整個仿真過程中一直保持不變。如要恢復(fù)初始狀態(tài)，只有刪除這個開關(guān)，重新從元件庫中調(diào)用。

3．接觸器(SupplementaryContacts)

接觸器的基本操作方法與感測開關(guān)相同。

4．計時接點(diǎn)(TimedContacts)

常開接點(diǎn)到時閉合，常閉接點(diǎn)到時斷開。

5．線圈與繼電器(Coils，Relay)

該元件箱中放置有電動機(jī)啟動器線圈，前向或快速啟動器線圈、反向啟動器線圈、慢啟動器線圈、控制繼電器、時間延遲繼電器等。

6．線性變壓器(LineTransformer)

該元件箱中包含各種空芯類和鐵芯類電感器及變壓器。

7．保護(hù)裝置(ProtectionDevices)

該元件箱中存放有各類保護(hù)裝置，如：熔絲、過載保護(hù)器、熱過載、磁過載、梯形邏輯過載等。

8．輸出設(shè)備(OutputDevices)

該元件箱中存放的輸出設(shè)備有：發(fā)光指示器、電機(jī)、直流電機(jī)電樞、三相電機(jī)、加熱器、LED指示器等。

3.2虛擬儀器的使用

3.2.1數(shù)字萬用表

1．?dāng)?shù)字萬用表簡介

數(shù)字萬用表是最基本的儀表，它能完成交直流電壓、電流和電阻的測量，也可以用分貝(dB)的形式顯示電壓和電流。點(diǎn)擊數(shù)字萬用表圖標(biāo)按鈕(見圖3-29(a))，即可取出一個浮動的數(shù)字萬用表，移至電路中相應(yīng)位置后，按鼠標(biāo)左鍵即可將它放置于該處。數(shù)字萬用表的圖標(biāo)如圖3-29(b)所示，圖標(biāo)上的+、-兩個端子就是連接測試線的端子。在使用數(shù)字萬用表之前，需雙擊圖標(biāo)打開圖3-29(c)所示的數(shù)字萬用表的面板進(jìn)行設(shè)置。面板上包括六個功能按鈕及一個設(shè)定按鈕。點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，可以測量不同的物理量，具體功能如下。

A：測量電流；

V：測量電壓；

Ω：測量電阻；

dB：測量分貝值；

：測量交流；

：測量直流；

Set...：對萬用表內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

按Set按鈕后，出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置對話框，如圖3-30所示。

圖3-29數(shù)字萬用表按鈕、圖標(biāo)和面板

圖3-30數(shù)字萬用表內(nèi)部的參數(shù)設(shè)置

面板上各項說明如下：

>AmmeterResistance(R)：設(shè)置測試電流時表頭的內(nèi)阻。

>VoltmeterResistance(R)：設(shè)置測試電壓時表頭的內(nèi)阻。

>OhmmeterCurrent(I)：設(shè)置測試電阻時流過表頭的電流值。

>AmmeterOverrange(I)：設(shè)置電流表的測量范圍。

>VoltmeterOverrange(V)：設(shè)置電壓表的測量范圍。

>OhmmeterOverrange(R)：設(shè)置歐姆表的測量范圍。

2．?dāng)?shù)字萬用表使用示例

【例3-1】電路如圖3-31所示，用萬用表測量電路中的電流和電阻R2兩端的電壓。

按圖連接線路，XMM1表串聯(lián)在電路中，用來測量電路中的電流，雙擊打開其面板，點(diǎn)擊A按鈕和按鈕選擇直流電流擋測量；XMM2表并聯(lián)在R2的兩端，用來測量電阻R2兩端的電壓，雙擊打開其面板，點(diǎn)擊V按鈕和按鈕選擇直流電壓擋測量；打開仿真開關(guān)即可測得電流和電壓值，如圖3-32所示，測量結(jié)果與理論計算值一致。

圖3-31數(shù)字萬用表測量電流和電壓

圖3-32測量結(jié)果

3.2.2函數(shù)信號發(fā)生器

1．函數(shù)信號發(fā)生器簡介

函數(shù)信號發(fā)生器是電子實(shí)驗室最常用的信號源，Multisim2001提供的函數(shù)信號發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、三角波和方波三種信號，并可以設(shè)置占空比和偏移電壓。點(diǎn)擊函數(shù)信號發(fā)生器圖標(biāo)按鈕(見圖3-30(a))，即可取出一個浮動的函數(shù)信號發(fā)生器，移至目的地后，按鼠標(biāo)左鍵即可將它放置于該處。函數(shù)信號發(fā)生器圖標(biāo)如圖3-33(b)所示，三個接線端分別為：正極(+)、公共端(Common)和負(fù)極(-)。使用函數(shù)信號發(fā)生器時，需先雙擊函數(shù)信號發(fā)生器圖標(biāo)，打開如圖3-33(c)所示的函數(shù)信號發(fā)生器面板進(jìn)行設(shè)定。面板上各項說明如下：

>Waveforms區(qū)：選擇輸出信號的波形類型，有正弦波、三角波和方波3種信號供選擇。

>SignalOptions區(qū)：對Waveforms區(qū)選取的信號進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

>Frequency：設(shè)置信號的頻率。

>DutyCycle：設(shè)置信號的占空比，僅適用于三角波和方波。

>Amplitude：設(shè)置信號的峰值。

圖3-33函數(shù)信號發(fā)生器的按鈕、圖標(biāo)和面板

>SetRise/FallTime：設(shè)置信號的上升時間與下降時間，僅適用于方波。點(diǎn)擊該按鈕，出現(xiàn)圖3-34所示對話框，可在對話框中輸入上升/下降時間，再按Accept按鈕即可。如點(diǎn)擊Default按鈕，則恢復(fù)默認(rèn)值。

圖3-34SetRise/FallTime對話框

2．函數(shù)信號發(fā)生器使用示例

【例3-2】用函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生三角波，并用示波器進(jìn)行觀察。

按圖3-35所示方法連接電路，雙擊函數(shù)信號發(fā)生器，打開面板進(jìn)行設(shè)置，如圖3-36(a)所示，波形選擇三角波，將頻率設(shè)置為100Hz，占空比設(shè)置為80％，幅度設(shè)置為5V，偏置電壓設(shè)置為2V。用示波器觀察輸出波形，雙擊打開示波器的面板，如圖3-36(b)所示，示波器測得的波形和函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)置的輸出波形一致。

圖3-35函數(shù)信號發(fā)生器使用示例

圖3-36函數(shù)信號發(fā)生器面板設(shè)置和示波器觀察結(jié)果

(a)(b)3.2.3瓦特表

1．瓦特表簡介

瓦特表是一種測試電路功率的儀器，交直流均可測量，其按鈕、圖標(biāo)和面板分別如圖3-37(a)、圖3-37(b)和圖3-37(c)所示。

圖3-37瓦特表的按鈕、圖標(biāo)和面板

該圖標(biāo)中有兩組端子，左邊兩個端子為電壓輸入端子，與所要測試電路并聯(lián)；右邊兩個端子為電流輸入端子，與所要測試電路串聯(lián)。所測得的功率顯示在面板上面的欄內(nèi)，該功率是所測電路的平均功率，單位會自動調(diào)整。

PowerFactor：顯示功率因素。

2．瓦特表使用示例

【例3-3】用瓦特表測量圖3-38(a)所示電路的功率和功率因素。

按圖連接好電路，V兩個端子并聯(lián)在所測電路的兩端，I兩個端子串聯(lián)在所測電路中，這和實(shí)際的瓦特表的連接是一致的。雙擊打開瓦特表的面板，打開仿真開關(guān)，測量結(jié)果顯示為：平均功率為259.107m

W，功率因素為0.72，如圖3-38(b)所示。

圖3-38電路功率和功率因素測量電路和測量結(jié)果

3.2.4示波器

1．示波器簡介

示波器是電子實(shí)驗室中使用最為頻繁的儀器之一，Multisim提供的示波器與實(shí)際的示波器在外觀和操作方法上基本相同。利用示波器可以觀察一路或兩路信號波形并分析測得信號的頻率、周期和幅度等參數(shù)。其按鈕、圖標(biāo)和面板分別如圖3-39(a)、圖3-39(b)和圖3-39(c)所示，圖標(biāo)上A、B、T、G端分別是A通道輸入、B通道輸入、外觸發(fā)端和接地端。雙擊其圖標(biāo)，可以顯示它的面板。

圖3-39示波器的按鈕、圖標(biāo)和面板

示波器的面板由兩部分組成：上面是示波器的觀察窗口，顯示A、B兩通道的信號波形；下面是它的控制面板和數(shù)軸數(shù)據(jù)顯示區(qū)。示波器的控制面板由4個設(shè)置區(qū)組成，分別是：Timebase區(qū)、ChannelA區(qū)、ChannelB區(qū)、Trigger區(qū)。在示波器的觀察窗口中有兩條可以左右移動的讀數(shù)指針，指針上方有三角形標(biāo)志，通過鼠標(biāo)左鍵可拖動讀數(shù)指針左右移動，在數(shù)據(jù)顯示區(qū)會顯示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，該區(qū)域有3個區(qū)：T1區(qū)、T2區(qū)和T2-T1區(qū)。下面是各區(qū)域的詳細(xì)說明。

(1)Timebase區(qū)：設(shè)置掃描時基，也就是X軸的刻度設(shè)置。

>Scale：選擇X軸方向每一個格代表的時間。

>Xposition：設(shè)置X軸方向時間基線的起始位置。

>Y/T：選中表示水平掃描信號為時間基線，垂直掃描信號為A或B通道輸入信號。

>Add：選中表示水平掃描信號為時間基線，垂直掃描信號為A和B通道輸入信號之和。

>B/A：選中表示水平掃描信號為A通道輸入信號，垂直掃描信號為B通道輸入信號。

>A/B：選中表示水平掃描信號為B通道輸入信號，垂直掃描信號為A通道輸入信號。

(2)ChannelA區(qū)：設(shè)置A通道Y軸刻度等相關(guān)參數(shù)。

>Scale：選擇Y軸方向每一個格代表的時間。

>Yposition：設(shè)置A通道波形Y軸顯示的起始位置。

>AC：設(shè)置測量交流信號，以電容耦合方式輸入A通道信號。

>0：設(shè)置輸入端接地。

>DC：設(shè)置測量交直流信號，以直流耦合方式輸入A通道信號。

(3)ChannelB區(qū)：設(shè)置B通道Y軸刻度等相關(guān)參數(shù)。該區(qū)設(shè)置與ChannelA區(qū)相同。

(4)Trigger區(qū)：設(shè)置示波器觸發(fā)方式。

>Edge欄：有兩個按鈕，分別為上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)。

>Level：設(shè)置觸發(fā)電平。

>Sing：設(shè)置單脈沖觸發(fā)。

>Nor：設(shè)置使用一般觸發(fā)方式。

>A：設(shè)置A通道信號觸發(fā)。

>B：設(shè)置B通道信號觸發(fā)。

>Ext：設(shè)置使用T端子連接的信號作為外部觸發(fā)信號。

(5)T1區(qū)：顯示移動T1數(shù)軸(紅色)讀取的數(shù)據(jù)

>T1：T1數(shù)軸對應(yīng)的X軸的值。

>VA1：T1數(shù)軸與A通道波形相交位置的Y軸的值。

>VB1：T1數(shù)軸與B通道波形相交位置的Y軸的值。

(6)T2區(qū)：顯示移動T2數(shù)軸(藍(lán)色色)讀取的數(shù)據(jù)，與T1區(qū)類似。

(7)T2-T1區(qū)：顯示T2與T1數(shù)軸之間差值的有關(guān)數(shù)據(jù)。

>T2-T1：T2和T1數(shù)軸間的X軸方向的差值。

>VA1-VA2：T2和T1數(shù)軸間的A通道波形Y軸方向的差值。

>VB1-VB2：T2和T1數(shù)軸間的B通道波形Y軸方向的差值。

示波器使用時為了區(qū)分A、B兩通道的波形，可以將兩路波形以不同的顏色來顯示。方法是：將鼠標(biāo)指向連接A、B通道的導(dǎo)線，右擊彈出快捷菜單選擇Color，在對話框中選擇顏色，仿真時，示波器顯示的波形顏色與導(dǎo)線的顏色一致。點(diǎn)擊面板右下方的Reverse按鈕，可改變屏幕的顏色，再次點(diǎn)擊可以恢復(fù)原來的顏色。對于讀數(shù)指針測量的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊Save按鈕可將其存儲。在動態(tài)顯示波形時，可按暫停按鈕暫停波形顯示，通過拖動顯示屏下邊的滾動條左右移動波形進(jìn)行觀察，或改變Xposition和Yposition的值，左右或上下移動波形進(jìn)行觀察。

2．示波器使用示例

【例3-4】用示波器觀察李沙育圖形。

按圖3-40連接實(shí)驗電路，交流電壓源V1頻率設(shè)置為1000Hz，初相設(shè)置為0Deg，V2的頻率設(shè)置為2000Hz，初相為180Deg，其余參數(shù)相同。雙擊示波器面板，點(diǎn)擊B/A按鈕，打開仿真開關(guān)，可觀察到李沙育圖形如圖3-41所示。改變V1或V2的頻率和相位，觀察仿真結(jié)果。

圖3-40實(shí)驗電路

圖3-41示波器顯示結(jié)果

3.2.5波特圖儀

1．波特圖儀簡介

波特圖儀是一種用來測量和顯示一個電路、系統(tǒng)或放大器幅頻特和相頻特性的儀器，是交流分析的重要工具，類似于實(shí)際電路測量中常用的掃頻儀。其按鈕、圖標(biāo)和面板分別如圖3-42(a)、圖3-42(b)和圖3-42(c)所示。圖標(biāo)上有in+、in-、out+、out-4個端子，其中in兩個端子連接系統(tǒng)信號輸入端，out兩個端子連接系統(tǒng)信號輸出端。雙擊圖標(biāo)，可打開波特圖儀的面板。注意：在使用波特圖儀時，必須在系統(tǒng)的信號輸入端連接一個交流信號源或函數(shù)信號發(fā)生器，此信號源由波特圖儀自行控制不需設(shè)置。

圖3-42波特圖儀的按鈕、圖標(biāo)和面板

面板上各項說明如下：

>Magnitude：設(shè)定波特圖儀顯示幅頻特性曲線。

>Phase：設(shè)定波特圖儀顯示相頻特性曲線。

>Save：存儲測量的特性曲線。

>Set：設(shè)置掃描的分辨率，分辨率越高掃描時間越長，曲線越平滑。

>Vertical區(qū)：設(shè)置垂直軸參數(shù)。其中Log按鈕設(shè)置Y軸采用對數(shù)刻度,Line按鈕設(shè)置Y軸采用線性刻度，垂直軸一般選擇采用線性刻度。F欄內(nèi)設(shè)置垂直軸最高的刻度值，I欄內(nèi)設(shè)置垂直軸最低的刻度值。

>Horizontal區(qū)：設(shè)置水平頻率軸參數(shù)。其中Log按鈕設(shè)置水平軸采用對數(shù)刻度，Line按鈕設(shè)置水平軸采用線性刻度，水平軸一般選擇采用對數(shù)刻度。F欄內(nèi)設(shè)置水平軸最大的刻度值，I欄內(nèi)設(shè)置水平軸最小的刻度值。

> ：這兩個按鈕可以左右移動窗口中的數(shù)軸，鼠標(biāo)拖曳數(shù)軸上方的三角形也可左右移動數(shù)軸。在按鈕右邊有兩個顯示欄，分別顯示數(shù)軸所在位置的垂直軸的讀數(shù)和水平軸的讀數(shù)。

2．波特圖儀使用示例

【例3-5】用波特圖儀觀察串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線。

按圖3-43連接R、L、C的串聯(lián)電路，調(diào)入波特圖儀，按圖連接好。打開波特圖儀的面板，調(diào)節(jié)各參數(shù)，觀察到電路的諧振曲線如圖3-44所示。

圖3-43串聯(lián)諧振電路實(shí)驗電路

圖3-44波特圖儀測量電路幅頻特性曲線的結(jié)果

移動數(shù)軸到曲線的峰值處，該點(diǎn)所對應(yīng)的頻率即是電路的諧振頻率。由波特圖儀測試結(jié)果可知電路的諧振頻率為1.288kHz。

按Phase按鈕，調(diào)節(jié)面板中各參數(shù)，可觀察到電路的相頻特性曲線如圖3-45所示。

圖3-45波特圖儀測量電路相頻特性曲線的結(jié)果

3.2.6字信號發(fā)生器

1．字信號發(fā)生器簡介

字信號發(fā)生器也稱為數(shù)字邏輯信號源，是一個最多能夠產(chǎn)生32位邏輯信號，用來對數(shù)字邏輯電路進(jìn)行邏輯測試的儀器。內(nèi)有一個最大可達(dá)0400H的可編程32位數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)按一定的觸發(fā)方式、速度、循環(huán)方式產(chǎn)生32位同步邏輯信號。字信號發(fā)生器的按鈕、圖標(biāo)和面板分別如圖3-46(a)、圖3-46(b)和圖3-46(c)所示。

圖3-46字信號發(fā)生器的按鈕、圖標(biāo)和面板

字信號發(fā)生器的圖標(biāo)左右各16個端子，分別為0～15和16～31的邏輯信號輸出端，可連接至測試電路的輸入端。圖標(biāo)下面還有R和T兩個端子，R為數(shù)據(jù)備用信號端，T為外觸發(fā)信號端。

雙擊圖標(biāo)可打開字信號發(fā)生器的面板，如圖3-46(c)所示，其面板共有6個區(qū)：Address區(qū)、Edit區(qū)、Trigger區(qū)、Frequency區(qū)、Controls區(qū)和當(dāng)前輸出數(shù)據(jù)顯示區(qū)。

(1)Address區(qū)：顯示和設(shè)置可編程32位數(shù)據(jù)區(qū)的位置和范圍。

>Edit：顯示正在編輯的那條字信號(32位數(shù)據(jù))的地址，可以在左邊數(shù)據(jù)區(qū)中選取所要編輯的地址。

>Current：顯示正在輸出的那條字信號的地址。

>Intal和Final：分別表示輸出字信號的起始地址和終止地址，設(shè)置后，字信號從起始地址開始逐條輸出。

(2)Edit區(qū)：編輯Address區(qū)中Edit所指地址中的數(shù)據(jù)，可以使用以下3種方式之一輸入數(shù)據(jù)。

>Hex：8位十六進(jìn)制數(shù)。

>ASCII：4位ASCII碼。

>Binary：32位二進(jìn)制數(shù)。

除了以上方法，還可以在左邊數(shù)據(jù)區(qū)中選取后直接編輯其中的數(shù)據(jù)，左邊數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)是以8位十六進(jìn)制數(shù)的形式存放的。

(3)Trigger區(qū)：設(shè)置觸發(fā)方式。

>Internal：內(nèi)部觸發(fā)。

>External：外部觸發(fā)，將輸入端T連接的信號設(shè)置為觸發(fā)信號。

>：上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)。

(4)Frequency區(qū)：設(shè)置字信號輸出的頻率(速度)。

(5)Controls區(qū)：設(shè)置字信號發(fā)生器的輸出方式。

>Cycle：設(shè)置字信號的輸出為循環(huán)方式，即在設(shè)置的地址初值到終值之間字信號以設(shè)定的頻率循環(huán)輸出。

>Burst：設(shè)置字信號的輸出為單幀方式，即從設(shè)置的地址初值以設(shè)定的頻率逐條輸出，直到設(shè)定的終值地址停止輸出。

>Step：設(shè)置字信號的輸出為單步方式，即每點(diǎn)擊鼠標(biāo)一次輸出一條字信號。

>Breakpoint：設(shè)置中斷點(diǎn)。在Cycle和Burst方式中，要使字信號輸出到某條地址后自動停止輸出，應(yīng)先用鼠標(biāo)選擇要停止的位置(地址)，點(diǎn)擊Breakpoint按鈕，此時左邊數(shù)據(jù)區(qū)中對應(yīng)地址的數(shù)據(jù)右邊出現(xiàn)一個“*”號，運(yùn)行至斷點(diǎn)處將停止輸出，按暫?；騀6鍵可以恢復(fù)輸出。

>Pattern：當(dāng)需要清除設(shè)置的斷點(diǎn)地址時，打開Pattern對話框(如圖3-47所示)，選中Clearbuffer，再點(diǎn)擊Accept按鈕即可。

圖3-47Pattern對話框

Pattern對話框中其他選項的作用分別是：

Open：打開字信號文件。

Save：將字信號文件存盤。

UpCounter：選中的地址區(qū)數(shù)據(jù)遞增編碼。

DownCounter：選中的地址區(qū)數(shù)據(jù)遞減編碼。

ShiftRight：選中的地址區(qū)數(shù)據(jù)右移方式編碼。

ShiftLeft：選中的地址區(qū)數(shù)據(jù)左移方式編碼。

(6)輸出顯示區(qū)：輸出端輸出信號的同時會在面板的最下邊顯示輸出各位的數(shù)據(jù)。

2．字信號發(fā)生器使用示例

【例3-6】用字信號發(fā)生器產(chǎn)生邏輯測試信號。

按圖3-48連接電路，雙擊字信號發(fā)生器打開其面板，在面板中設(shè)置起始地址分別為0000H和0008H。按Pattern按鈕進(jìn)入Pattern對話框，選中DownCounter并點(diǎn)擊Accept按鈕，設(shè)置的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)按遞減編碼。打開仿真開關(guān)可以看到數(shù)碼管循環(huán)顯示數(shù)字0～8。面板設(shè)置和顯示如圖3-49所示。

圖3-48字信號發(fā)生器產(chǎn)生邏輯測試信號示例

圖3-49字信號發(fā)生器面板設(shè)置和顯示

3.2.7邏輯分析儀

1．邏輯分析儀簡介

邏輯分析儀可以同時測量和分析16路邏輯信號，可用于對數(shù)字邏輯信號的高速采集和時序分析，邏輯分析儀的按鈕、圖標(biāo)和面板分別如圖3-50(a)、圖3-50(b)和圖3-50(c)所示。

圖3-50邏輯分析儀的按鈕、圖標(biāo)和面板

圖標(biāo)右側(cè)從上至下16個端子是邏輯分析儀的輸入信號端口，使用時連接電路的測試

信號。圖標(biāo)下部的C、Q、T3個端子分別為外時鐘輸入端、時鐘控制輸入端和觸發(fā)控制輸入端。

雙擊圖標(biāo)打開邏輯分析儀的面板，如圖3-50(c)所示，上面區(qū)域是16路測試信號的波形顯示區(qū)，如果某路連接有被測信號，則該路小圓圈內(nèi)出現(xiàn)一個黑圓點(diǎn)。當(dāng)改變連接導(dǎo)線的顏色時，顯示波形的顏色隨之改變。波形顯示區(qū)有兩根數(shù)軸，拖動數(shù)軸上方的三角形，可以左右移動數(shù)軸。

面板下面是各參數(shù)設(shè)置區(qū)和顯示區(qū)，各項說明如下：

(1)仿真控制區(qū)：控制仿真的進(jìn)行。

>Stop：停止仿真。

>Reset：復(fù)位并清除當(dāng)前顯示波形。

(2)數(shù)軸讀數(shù)顯示區(qū)：顯示數(shù)軸所在的有關(guān)數(shù)據(jù)。

左窗口為時間窗口，T1為數(shù)軸1(紅色)所處時間位置，T2為數(shù)軸2(藍(lán)色)所處時間位置，T1-T2為數(shù)軸1和數(shù)軸2之間的時間差值。右窗口為讀數(shù)窗口，上面為數(shù)軸1讀數(shù)，下面為數(shù)軸2讀數(shù)，讀數(shù)為4位十六進(jìn)制數(shù)即用16位二進(jìn)制數(shù)分別表示1～16路邏輯信號。

(3)Clock區(qū)：設(shè)定時鐘，也就是顯示窗口的水平軸。

圖3-51Clocksetup對話框

>Clock/Div：設(shè)定每格顯示多少個時鐘脈沖。

>set：點(diǎn)擊Set按鈕出現(xiàn)圖3-51所示的Clocksetup對話框，在此進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。

ClockSource：External選項設(shè)定使用外部時鐘脈沖，Internal選項設(shè)定使用內(nèi)部時鐘脈沖。

ClockRate：設(shè)置時鐘脈沖的頻率。

SamplingSetting：設(shè)置取樣方式。其中Pre-triggerSamples欄設(shè)置前沿觸發(fā)取樣數(shù)，Post-triggerSamples欄設(shè)置后沿觸發(fā)取樣數(shù)，ThresholdVoltage(V)欄設(shè)置取樣的門限電壓。

(4)Trigger區(qū)：設(shè)定觸發(fā)方式。

點(diǎn)擊Set按鈕出現(xiàn)圖3-52所示的TriggerSetting對話框，在此可對觸發(fā)方式進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。

圖3-52TriggerSetting對話框

>TriggerClockEdge：設(shè)定觸發(fā)方式，有Positive(上升沿觸發(fā))、Negative(下降沿觸發(fā))和Both(升降沿都觸發(fā))3個選項。

>TriggerQualifier：設(shè)定觸發(fā)控制字，X總是有效，0、1符合觸發(fā)控制字觸發(fā)有效。

>TriggerPatterns：設(shè)定觸發(fā)信號的樣本，其中可以在PatternA、PatternB和PatternC設(shè)定3組觸發(fā)樣本，也可以在TriggerCombinations欄中設(shè)置組合觸發(fā)樣本。

2．邏輯分析儀使用示例

【例3-7】用邏輯分析儀測試JK觸發(fā)器的輸入、輸出信號時序波形。

按圖3-53連接電路，時鐘信號和輸入J、K信號用字發(fā)生器產(chǎn)生。字發(fā)生器中所有地址中的可編程32位數(shù)據(jù)按遞增編碼，數(shù)據(jù)的第0位作為時鐘信號送到JK觸發(fā)器的CP端，數(shù)據(jù)的第1位作為J端輸入信號，數(shù)據(jù)第2位作為K端輸入信號。同時，將時鐘信號、J信號、K信號、輸出端Q和~Q的信號連接到邏輯分析儀的1～5路輸入端，觀察JK觸發(fā)器輸入輸出時序波形。邏輯分析儀的測試結(jié)果如圖3-54所示，由邏輯分析儀測得的時序波形分析可以知道波形完全符合JK觸發(fā)器的邏輯功能。

圖3-53JK觸發(fā)器時序波形測試電路

圖3-54邏輯分析儀測得的時序波形

3.2.8邏輯轉(zhuǎn)換儀

1.邏輯轉(zhuǎn)換儀簡介

邏輯轉(zhuǎn)換儀是Multisim2001特有的數(shù)字虛擬儀器，使用邏輯轉(zhuǎn)換儀可以使電路設(shè)計變得更容易。邏輯轉(zhuǎn)換儀的功能包括：

(1)將邏輯電路轉(zhuǎn)換成真值表。

(2)將真值表轉(zhuǎn)換成邏輯表達(dá)式。

(3)將真值表轉(zhuǎn)換成簡化表達(dá)式。

(4)將邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換成真值表。

(5)將表達(dá)式轉(zhuǎn)換成邏輯電路。

(6)將邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換成與非門邏輯電路。

邏輯轉(zhuǎn)換儀的按鈕、圖標(biāo)和面板分別如圖3-55(a)、圖3-55(b)和圖3-55(c)所示。圖標(biāo)中包括9個端子，左邊8個端子用來連接輸入信號，右邊一個端子連接輸出信號，只有在用到邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表時，才需要將圖標(biāo)與邏輯電路相連接。

圖3-55邏輯轉(zhuǎn)換儀的按鈕、圖標(biāo)和面板

2．邏輯轉(zhuǎn)換儀使用示例

1)由邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表

【例3-8】電路如圖3-56所示，利用邏輯轉(zhuǎn)換儀直接得到該電路的真值表。

將電路的輸入端連接到邏輯分析儀的輸入端，將電路的輸出端連接到邏輯分析儀的輸出端，打開邏輯分析儀的面板，點(diǎn)擊 按鈕即可得到相應(yīng)的真值表，如圖3-57所示。

圖3-56例3-7電路圖

圖3-57真值表

2)由真值表轉(zhuǎn)換成邏輯表達(dá)式

真值表的獲得有兩種方法：第一種方法就是剛才由邏輯電路轉(zhuǎn)換來的真值表；第二種方法是在真值表中直接輸入的方法，這種方法可分為以下3個步驟：

第一步：根據(jù)輸入變量的個數(shù)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊邏輯轉(zhuǎn)換儀面板上代表輸入端的小圓圈

(A～H)選定輸入變量，此時真值欄內(nèi)自動出現(xiàn)輸入變量的所有組合，而右邊輸出列的初始值全部是“？”。

第二步：根據(jù)所要設(shè)計的邏輯關(guān)系來確定并修改真值表的輸出值，方法是用鼠標(biāo)點(diǎn)擊輸出列的值，則輸出值在0、1、X之間變換，確定輸出值。

第三步：點(diǎn)擊 按鈕，這時面板底部邏輯表達(dá)式欄將出現(xiàn)相應(yīng)的邏輯表達(dá)式，注意表達(dá)式中的A‘

表示邏輯變量A的“非”。

將圖3-57中的真值表轉(zhuǎn)換成邏輯表達(dá)式，按按鈕，面板底部邏輯表達(dá)欄中得到邏輯表達(dá)式，如圖3-58所示。

圖3-58真值表轉(zhuǎn)換成邏輯表達(dá)式

3.2.9失真度分析儀

1．失真度分析儀簡介

失真度分析儀是一種測試電路總諧波失真與信噪比的儀器，用于在用戶指定的基準(zhǔn)頻率下，進(jìn)行電路總諧波失真或信噪比的測量。其按鈕、圖標(biāo)和面板分別如圖3-59(