Multisim仿真元件库与虚拟仪器仿真元件库与虚拟仪器 1 Multisim 仿真元件库仿真元件库2 虚拟仪器的使用虚拟仪器的使用 MultisimMultisim 仿真元件仿真元件库库1.1 1.1 电电源源库库 点击电源库(sources)图标，展开后如图1所示。 图1电源库1接地端(Ground)接地端为电路中的接地元件，电位为0 V。在Multisim电路图上可以同时调用多个接地端，多个接地端在电气上是连接在一起的。2数字接地端(Digital Ground)Multisim在进行数字电路“Real”仿真时，电路中的数字元件要接上示意性的电源，数字接地端是该电源的参考点。VCC电压源(VCC Voltage Source)VCC电压源是直流电压源的简化符号，常用于为数字元件提供电能或逻辑高电平，也可为模拟电路提供直流电源。 4VDD电压源(VDD Voltage Source)VDD电压源与VCC电压源基本相同，当为CMOS器件提供直流电源进行“Real”仿真时，只能用VDD电压源。5直流电压源(DC Voltage Source)直流电压源是一个理想电压源，使用时允许短路，但电压值降为0。双击直流电压源可打开其属性框，在Value页可以设置其电压值，在Label页可以设置其标号，在Display页可以选择显示的内容，在Fault页可以设置其故障，故障设置页如图2所示。 图2 电源故障设置框 6直流电流源(DC Current Source)直流电流源是一个理想电流源，使用时允许开路，但电流值降为0。7交流电压源(AC Voltage Source)交流电压源是一个正弦交流电压源，电压、频率、初相等参数均可在其属性框中设置，属性对话框中的Voltage是指最大值，而Voltage RMS则是有效值，两者只需设其一，另一个程序会自动给出。8交流电流源(AC Current Source)交流电流源是一个正弦交流电流源。 9时钟电压源(Clock Source)时钟电压源实质上是一个幅度、频率及占空比均可调节的矩形波发生器，常作为数字电路的时钟信号，其参数可在其属性对话框中设置。10调幅信号源(AM Source)调幅信号源是产生正弦波调制的调幅信号源，其参数设置如图3所示。11调频电压源(FM Voltage Source)调频电压源是提供调频电压的信号源。12调频电流源(FM Current Source)调频电流源是提供调频电流的信号源。 1FSK信号源(FSK Source)当输入信号为二进制码“1”时，输出频率为f1的正弦波；当输入信号为二进制码“0”时，输出频率为f2的正弦波。f1、f2及正弦波峰值电压可在其属性框中设置。属性框设置如图3所示，测得FSK的波形如图4所示。 图3 FSK属性设置框 图4 FSK信号波形 14电压控制正弦波电压源(Voltage Controlled Sine Wave)该电压源产生的是一正弦波电压，但其频率受外加电压的控制，具体控制情况可打开其属性框进行设置，如图5所示。当前设置为：当输入为0 V时，输出频率为1000 Hz的信号；当输入信号为2 V时，输出频率为50 Hz的信号，输出信号的最小值为 -1 V，最大值为1 V。连接测试电路见图6，该电源的受控电压波形如图7所示。 图5 压控正弦信号源参数设置 图6 测试电路 图7 压控正弦信号波形 15电压控制方波电压源(Voltage Controlled Square Wave) 该电压源的使用方法类似于压控正弦信号源的使用方法，电压源输出为方波信号。16电压控制三角波电压源(Voltage Controlled Triangle Wave)该电压源的使用方法类似于压控正弦信号源的使用方法，电压源输出为三角波信号。17电压控制电压源(Voltage Controlled Voltage Source)该电压源的输出电压大小受输入电压控制，在Value页可以设置电压的比值，即电压增益。 18电压控制电流源(Voltage Controlled Current Source)该电流源的输出电流大小受输入电压控制。19电流控制电压源(Current Controlled Voltage Source)该电压源的输出电压大小受输入电流控制。20电流控制电流源(Current Controlled Current Source)该电流源的输出电流大小受输入电流控制。21脉冲电压源(Pulse Voltage Source)脉冲电压源是一种输出脉冲参数可配置的周期性电源，通过属性框Value页可设置其各参数，如图8所示。 图8 脉冲电压源参数设置 22脉冲电流源(Pulse Current Source)脉冲电流源与脉冲电压源类似，不过输出的是脉冲电流。2指数电压源(Exponential Voltage Source)指数电压源是一种参数可设置的按指数规律变化的电压源，其属性框类似于脉冲电压源的，在其Value页可对其各参数进行设置。注意：该电压源不是周期性的。24 指数电流源(Exponential Current Source)指数电流源的输出为按指数规律变化的电流。 25分段线性电压源(Piecewise Linear Voltage Source)分段线性电压源即PWL信号源，通过设置不同的时间及电压值，可控制输出电压的波形。其参数设置框如图9所示。 图9 PWL信号源参数设置 产生PWL信号波形的方式有两种： Open Data File方式：先直接用文本编辑TXT文档，输入时间电压对，时间和电压的中间用若干空格隔开并保存，然后点击Browse按钮调用即可。 Enter Point方式：在属性框界面表格中直接填写时间电压对。下面用第一种方式产生PWL信号波形。 打开记事本，在记事本中输入以下时间电压对：0 00.1 00.10001 10.2 10.3 20.4 20.5 0保存文件，在Multisim中调用并仿真，用示波器观察该PWL波形，如图10所示。 图10 PWL信号波形 26分段线性电流源(Piecewise Linear Current Source)分段线性电流源除输出是电流外，其余与分段线性电压源相同。27压控分段线性电压源(Voltage Controlled Piecewise Linear Source)该电压源是一个分段压控线性电压源，可以在其属性框中输入控制电压和对应的输出电压。 28受控单脉冲(Controlled One_Shot)该电源能将输入的波形信号变换成幅度和脉冲宽度可控制的脉冲信号。属性框参数设置如图11所示。输入端“”输入波形信号，当输入端波形超过触发电平时，输出端就被触发输出高电平；输入端“”用来控制输出脉冲的宽度；输入端“C”为控制端，低电平时允许脉冲输出，高电平时阻止脉冲触发。 图11 受控单脉冲参数设置 2929多项式电压源多项式电压源(Polynomial Source)(Polynomial Source)该电压源的输出电压是一个取决于多个输入信号电压的受控电压源，有V1、V2、V3三个电压输入端，一个电压输出端，输出电压与输入电压直接的函数关系为打开其属性框，可在Value页中设置A、B、C、的值。 3030非线性相关电源非线性相关电源(Nonlinear Dependent Source)(Nonlinear Dependent Source)该电源的输出可以是电压也可以是电流，输出是三个输入电压和两个输入电流的函数，函数关系可以在其属性框中设置，如图12所示。 图12 非线性相关电源属性框 1.2 1.2 基本元件库基本元件库点击基本元件库(Basic)图标 ，展开后如图13所示。基本元件库中包含现实元件箱22个，每个现实元件箱中存放若干个与现实元件一致的仿真元件供选用。库中还有10个虚拟元件箱，其中的元件不需要选择，而是直接调用后再通过其属性对话框设置参数。虚拟元件箱带有绿色衬底。选择元件时应尽量选择现实元件箱中的元件，使仿真更接近于现实情况。 图13 基本元件库 1电阻(Resistor)电阻箱中放置着参数与现实电阻相一致的仿真元件，取用时类似于有许多不同阻值的现实电阻提供给使用者，根据需要进行选择使用。双击可以打开其属性框，但一般情况下不能改变其阻值，除非修改模型参数。2虚拟电阻(Resistor Virtual)虚拟电阻的阻值可以在其属性框中进行改变(见图14)，还可以设置其温度特性，其表达式为 图14 虚拟电阻的属性框 电容(Capacitor)电容箱中的电容是无极性的，参数只能选用，一般不能改动，也没有考虑温度系数。4虚拟电容(Capacitor Virtual)与虚拟电阻类似，参数值可通过属性框进行设置，还可考虑温度特性和容差。5电解电容(CAP_Electrolit)电解电容是一种带极性的电容。仿真元件没有电压限制，但现实元件都有一定的耐压。6上拉电阻(Pullup)上拉电阻一端接VCC(+5 V)，另一端接逻辑电路中的一个点，使该点电压接近VCC即可。 7电感(Inductor)电感在使用时与现实电阻类似，要进行选择，参数不能改动。8虚拟电感(Inductor Virtual)虚拟电感在使用时与虚拟电阻类似，参数可以设置。9电位器(Potentiometer)电位器即可变电阻，其阻值可以进行调节。元件的阻值是两个固定端之间的值，百分比指的是滑动点与其指向端点间的阻值占总电阻的百分数。百分数可以通过“key=a”来调整，按动键盘上的a键按一定百分数减少，按shift+a键增加百分数来进行改变。字母和增减的比例可以在属性框中设置，属性框如图15所示。 图15 电位器属性框 10虚拟电位器(Virtual Potentiometer)虚拟电位器两固定端之间的值可以通过属性框进行设置，其余的同电位器。11可变电容(Variable Capacitor)可变电容的设置类似于电位器。12虚拟可变电容(Virtual Variable Capacitor)虚拟可变电容的值可以通过属性框进行设置。1可变电感(Variable Inductor)可变电感的设置方法类似于电位器。14虚拟可变电感(Virtual Variable Inductor) 图16 EDR201A05型号继电器的相关信息 15继电器(Relay)不同型号的继电器，其开关的开断电压是不同的，且不能改动。如型号为EDR201A05的继电器，在Component Browser中点击Detail Report可查阅到它的相关信息，如图16所示。其Coil_Vpull=75，Coil_Vdrop=0.8，由此可知开关的闭合电压是75 V，开关的断开电压是0.8 V。16虚拟继电器(Virtual Relay) 虚拟继电器开关断开和闭合的电压以及其他参数可以在其属性框中设置。 17变压器(Transformer)变压器的变比N = V1/V2，该元件箱中的变压器的变比不能变动，使用时通常要求变压器的两边都接地。18虚拟变压器(Virtual Transformer)虚拟变压器的变比可以在其属性框中设置，其余同变压器一样使用。19非线性变压器(Nonlinear Transformer)非线性变压器即空心变压器。 20虚拟非线性变压器(Virtual Nonlinear Transformer)虚拟非线性变压器是一个电磁参数可设置的变压器，如设置非线性磁饱和、初次级线圈损耗、初次级线圈漏感等电磁参数。21磁芯(Magnetic Core)磁芯是一个理想化的模型，具体的磁芯参数可以设置。最典型的应用是把磁芯和无芯线圈或空芯变压器结合在一起构成一个系统，模拟线性和非线性的电磁元件。 22无芯线圈(Coreless Coil)利用无芯线圈可创建一个理想的电磁感应电路模型，线圈匝数可在其属性框中设置。2连接器(Connectors)连接器是一种机械装置，用以给输入和输出信号提供连接方式，不会对仿真产生影响，但可随电路原理图传递到PCB中。24插座(Sockets)插座为集成电路等标准形状的插件提供位置，可随电路原理图传递到PCB中。 25半导体电阻(Resistor Semiconductor)(略)26半导体电容(Capacitor Semiconductor)(略)27排电阻(Resistor Packs)排电阻也称为封装电阻，8个电阻并列封装在一个壳内，具有相同的电阻值。28开关(Switch)可通过设置的控制键来控制开关的通断状态。 1.3 1.3 二极管库二极管库 二极管库中有12个元件箱，点击二极管库(Diodes)图标 ，展开后如图17所示。 图17 二极管库 1普通二极管(Diode)普通二极管为参数仿真实际的二极管，选取使用。2虚拟二极管(Diode Virtual)虚拟二极管相当于一个理想二极管。稳压二极管(Zener Diode)稳压二极管仿真国外各大公司的众多型号，元件可直接选取调用。点击其属性对话框中的Edit Model按钮，在打开的Edit Model对话框中可读出其有关参数。 4虚拟稳压二极管(Zener Diode Virtual)这是一个理想的稳压二极管，稳压值可以在其属性框中设置。5发光二极管(Light-Emitting Diode)发光二极管元件箱含有6种不同颜色的发光二极管。当有正向电流流过时才产生可见光。注意：其正向压降比普通二极管大。6全波桥式整流器(Full-Wave Bridge Rectifier)全波桥式整流器俗称桥堆。 7肖特基二极管(Schotiky Diode)肖特基二极管通常作为开关二极管。8可控硅整流器(Silicon-Controlled Rectifier，SCR)可控硅整流器又称为晶闸管。9双向二极管(DIAC)双向二极管相当于两个背靠背的肖特基二极管并联，是依赖于双向电压的双向开关。10双向可控硅(TRIAC)双向可控硅相当于两个背靠背的单向可控硅并联。 11变容二极管(Varactor Diode)变容二极管是一种在反偏时具有相当大的结电容的PN结二极管，这个结电容的大小受加在变容二极管两端的反偏电压的控制。12引线二极管(Pin-Diode)(略) 1.4 1.4 晶体管库晶体管库 晶体管库中包含了各种类型的三极管和MOS管，共有34个元件箱。点击晶体管库(Transistors)图标 ，展开后如图18所示。1达林顿管阵列(Darlington Array)达林顿管阵列提供大的驱动电流，可带动大的负载。2NPN晶体管(BJT_NPN)双极性的晶体管用BJT表示，有NPN和PNP两种类型。该元件箱中的元件仿真各生产厂家的具体型号，选取使用。图18 晶体管库 虚拟NPN晶体管(BJT_NPN_Virtual)虚拟NPN晶体管为理想元件，参数可在Edit Modle对话框中设置。4PNP晶体管(BJT_PNP)(略)5虚拟PNP晶体管(BJT_PNP_Virtual)(略)6虚拟四端式NPN晶体管(BJT_NPN_4T_Virtual)(略)7虚拟四端式PNP晶体管(BJT_PNP_4T_Virtual)(略) 8达林顿NPN晶体管(Darlington_NPN)达林顿NPN晶体管又称为复合晶体管，它由两个晶体管连接而成，可获得很大的电流增益和很高的输入电阻。9达林顿PNP晶体管(Darlington_PNP)(略)10BJT晶体管阵列(BJT Array)BJT晶体管阵列是将若干个晶体管封装在了一起，在具体使用时，可根据需要选用其中的几只。 11MOS门控制的功率开关(IGBT)IGBT是一种MOS门控制的功率开关，具有非常小的导通阻抗。12三端N沟道耗尽型MOS管(MOS_3TDN)MOS管是金属氧化物绝缘栅场效应管的简称，根据沟道的不同有P沟道和N沟道之分；根据沟道是否存在，有耗尽型和增强型之分。三端MOS管是将其衬底和源极在内部连接在一起的MOS管。1虚拟三端N沟道耗尽型MOS管(MOS_3TDN_ Virtual)(略) 14三端P沟道耗尽型MOS管(MOS_3TDP)(略)15虚拟三端P沟道耗尽型MOS管(MOS_3TDP_ Virtual)(略)16三端N沟道增强型MOS管(MOS_3TEN)(略)17虚拟三端N沟道增强型MOS管(MOS_3TEN_ Virtual)(略)18三端P沟道增强型MOS管(MOS_3TEP)(略) 19虚拟三端P沟道增强型MOS管(MOS_3TEP_ Virtual)(略)20四端N沟道耗尽型MOS管(MOS_4TDN)四端MOS管是将衬底作为电极单独引出的MOS管。21四端P沟道耗尽型MOS管(MOS_4TDP)(略)22四端N沟道增强型MOS管(MOS_4TEN)(略)2四端P沟道增强型MOS管(MOS_4TEP)(略) 24N沟道JFET(JFET_N)JFET是指结型场效应管，有N沟道和P沟道之分。25虚拟N沟道JFET(JFET_N_ Virtual)(略)26P沟道JFET(JFET_P)(略)27虚拟P沟道JFET(JFET_P_ Virtual)(略)28N沟道砷化镓FET(GaAsFET_N)砷化镓场效应管(GASFET)属于高速场效应管，通常用在微波电流中。29P沟道砷化镓FET(GaAsFET_P)(略) 30N沟道功率MOSFET(Power MOS_N)MOSFET的门限电压通常在24 V之间，与BJT功率管相比，它没有二次击穿问题，也不需要大的驱动电流，速度上也高于BJT功率管。31P沟道功率MOSFET(Power MOS_P)(略)32复合功率MOSFET复合功率MOSFET是由N沟道功率MOSFET和P沟道功率MOSFET复合而成的功率MOSFET。图19 模拟元件库 1.5 模拟元件库模拟元件库模拟元件库(Analog)包含了各种模拟集成元件，共有9个元件箱，其中4个是虚拟元件箱。点击模拟元件库图标，展开后如图19所示。 1运算放大器(Opamp)该元件箱中有五端、七端和八端3种运算放大器(运放)，其中八端运放为双运放。2三端虚拟运算放大器(Opamp3 Virtual)三端运放是一种虚拟元件，其仿真速度比较快。诺顿运放(Norton Opamp)诺顿运放即电流差分放大电路，相当于一个输出电压正比于输入电流的互阻放大器。4五端虚拟运放(Opamp5 Virtual)五端虚拟运放比三端运放增加了正电源、负电源两个端子。 5宽带运放(Wide Bandwidth Amplifiers) 宽带运放为普通运算放大器，如741型运放。6七端虚拟运放(Opamp7 Virtual)七端虚拟运放与五端虚拟运放相比，又多了COMP1和COMP2两个输出端子。 7比较器(Comparator) 该元件的功能是比较两个输入端电压的大小和极性，并输出对应的状态。 8虚拟比较器(Comparator Virtual)虚拟比较器仅有X和Y两个输入端，一个输出端。当XY时，输出高电平，否则输出低电平。 9特殊功能运放(Special Function)该元件箱中有许多应用在具体环节的运放，如视频运放、前置运放、测试运放、有源滤波器等。 1.6 TTL元件库元件库TTL元件库含有74系列的TTL数字集成逻辑器件。其中含有六大系列TTL元件，点击TTL元件库图标 ，展开TTL元件库如图20所示。其中74是普通型集成电路，74LS是低功耗肖特基型集成电路。 图20 TTL元件库 1.7 CMOS元件库元件库 点击CMOS元件库图标 ，展开后如图21所示。CMOS元件库含有74系列和4XXX系列的CMOS数字集成逻辑器件。注意：在欧式符号下10 V和15 V的4XXX系统CMOS逻辑器件元件箱的图标误写为5 V图标。 图21 CMOS元件库 1.8 其他数字元件库其他数字元件库 点击其他数字元件库图标 ，展开后如图22所示。 图22 其他数字元件库 1数字逻辑元件(TTL Components)该元件箱中存放有虚拟的TTL基本电路，如与门、或门、非门等。2微处理器(Microcontrollers)该元件箱中存放有微处理器集成芯片。VHDL可编程逻辑器件(VHDL)该元件箱中存放着用硬件描述语言VHDL编写模型的常用数字逻辑元件。使用时需另外购买VHDL模块。 4Velilog HDL可编程逻辑器件(Velilog HDL)该元件箱中存放着用硬件描述语言Verilog HDL编写模型的常用数字逻辑元件。使用时需另外购买Verilog HDL模块。5线性驱动器(Line Driver)(略)6线性接收器(Line Receiver)(略)7线性传输器(Line Transceiver)(略) 1.9 数字模拟混合库数字模拟混合库点击数字模拟混合库图标 ，展开后如图23所示。 图23 数字模拟混合库 1A/D、D/A转换器(ADC_DAC)该工具箱中存放着常见的3种类型模/数、数/模转换器。(1) ADC：将输入的模拟信号转换成8位的数字信号输出。(2) IDAC：将数字信号转换成与其大小成正比例的模拟电流。(3) VDAC：将数字信号转换成与其大小成正比例的模拟电压。2555定时器定时器(Timer)555定时器是一种用途十分广泛的集成芯片。 模拟开关(Analog Swich)模拟开关是一种在特定的两控制电压之间以对数规律改变的电阻器。4虚拟模拟开关(Analog Swich Virtual)(略)5单稳态(Monostable)该元件是边沿触发脉冲产生电路，被触发后产生固定宽度的脉冲信号，脉冲宽度由RC定时电路控制。6锁相环(Phase-Locked Loop)该元件模型用来实现锁相环路的功能，它由压控检测电路和低通滤波器组成。 1.10 指示部件库指示部件库 点击指示部件库图标 ，展开后如图24所示。 图24 指示部件库 1电压表(Voltmeter)该表可用来测量交、直流电压。2电流表(Ammeter)该表可用来测量交、直流电流。探测器(Probe)探测器相当于一个LED(发光二极管)，它仅有一个端子，可将其连接到电路中某个点。当该点电平达到高电平时便发光指示，可用来显示数字电路中某点电平的状态。 4蜂鸣器(Buzzer)该器件用计算机自带的扬声器模拟压电蜂鸣器。当加在其端口的电压超过设定值时，压电蜂鸣器就按设定的频率鸣响。5灯泡(Lamp)其额定电压和功率不可设置，额定电压指的是交流电的最大值。当加在灯泡上的电压大于额定电压的50%而小于额定电压时，灯泡一边亮；而当外加电压大于额定电压而小于150%额定电压值时，灯泡两边亮；而当外加电压超过150%额定电压值时，灯泡被烧毁。灯泡烧毁后不能恢复，只能选取新的灯泡。 6虚拟灯泡(Virtual Lamp)该元件的工作电压及功率可由用户在属性对话框中设置，其余与现实灯泡相同。7十六进制显示器(Hex Display)十六进制显示器能显示0F之间的16个数字，它有3种类型： (DCD_HEX)：带译码的七段数码显示器，有4条引脚线，从左至右，分别对应4位二进制数的最高位至最低位。 SEVEN_SEG_COM_K：共阴七段数码显示器。 SEVEN_SEG_DISPLAY：共阳七段数码显示器。 8条形光柱(Bargraph) DCD_BARGAPH：带译码的条形光柱，相当于10个LED发光管串联，但只有一个阳极(左边端子)和一个阴极(右边端子)。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。 LVL_ BARGAPH：通过电压比较器来检测输入电压的高低，并把检测结果送到光柱中某个LED以显示电压高低。其余与DCD_ BARGAPH相同。 UNDCD_ BARGAPH：不需译码的条形光柱，由10个LED发光管同向并排排列，但分别连接，左侧为阳极，右侧为阴极。LED发光管正向压降为2 V。 1.11 杂项元器件库杂项元器件库点击其他部件库图标 ，展开后如图25所示。 图25 杂项元器件库 1晶振(Crystal)晶振箱中放置了多个振荡频率的现实晶振，可根据需要灵活选用。2虚拟晶振(Crystal Virtual)虚拟晶振模型参数选取了典型值(LS = 0.00254648，CS = 9.9718e -014，RS = 6.4，CO=2.868e -011)，其振荡频率为10 MHz。光电耦合器(Optocoupler)光电耦合器是一种利用光把信号从输入端耦合到输出端的器件。 4虚拟光电耦合器(Optocoupler Virtual)输出电流可设置的虚拟光电耦合器。5真空管(Vacuum Tube)真空管有三个电极：阴极K被加热后发射电子，阳极P收集电子，栅极G控制到达阳极的电子数量。6虚拟真空管(Vacuum Tube Virtual)(略) 7保险丝(Fuse) 保险丝箱中存放有各种规格的保险丝。8虚拟保险丝(Virtual Fuse)虚拟保险丝为熔断电流可设置的保险丝。9三端稳压电源(Voltage Regulator)(略)10电压基准器件(Voltage Reference)(略)11过压保护器件(Voltage Suppressor)(略 12直流电机(Motor)该器件是理想直流电机的通用模型，用以仿真直流电机在串联激励、并联激励和分开激励下的特性。1开关电源的降压转换器(Buck Converter)(略)14开关电源的升压转换器(Boost Converter)(略)15开关电源的升降压转换器(Buck Boost Converter)该器件对DC电压进行升压或降压转换。 16有损传输线(Lossy Transmission Line)有损传输线是一个模拟有损媒介的两端口网络，如通过电信号的一段导线。 17无损传输线类型1(LossLess Line Type1)该模型模拟理想状态下传输线的特性阻抗和传输延迟特性，而且特性阻抗是纯电阻性的。18无损传输线类型2(LossLess Line Type2)该模型与无损传输线类型1相似。19网表模型(Net)网表模型是一个创建模型的模板，允许用户输入120个引脚的网表。 1.12 数学控制模型库数学控制模型库点击数学控制模型库图标 ，展开后如图26所示。 图26 数学控制模型库 1乘法器(Multiplier)该器件的输出VO等于Vx与Vy的乘积，即2除法器(Divider)该器件的输出VO等于Vx除以Vy的商，即传输函数模型传输函数模型(Transfer Function Block)该器件的功能是模拟在S域中一个电子器件、电路或系统的传输特性，其数学模型为 4电压增益模型(Voltage Gain Block)该器件的功能是将输入电压扩大K倍后传递给输出端，K值与频率无关。5电压微分器(Voltage Differentiator)该器件的功能是对输入电压求微分。6电压积分器(Voltage Integrator)该器件对输入电压进行积分并将结果传递到输出端。7电压磁滞模型(Voltage Hysterisis Block)该模型仿真同相比较器的功能，它提供了输出电压相对输入电压的滞回。VIH和VIL分别设置输入电压的高、低门限值。 8电压限幅器电压限幅器(Voltage Limiter)该器件表示输出电压VOUT在预定的上限电压VU和下限电压VL范围内变化，输出电压VOUT与输入电压VIN之间关系如下：VOUT = K (VIN + VIOFF) (VLVOUTVU)VOUT = VU (VOUT VU)VOUT = VL (VOUT VL)9电流限幅器电流限幅器(Current Limiter Block)该器件是一个电流限幅器。 10电压控制限幅器(Voltage Controlled Limiter)该器件是一个电压限幅器，具有电压单入，单出的函数关系。输出电压的偏移被限制在设定的上限、下限电平之间，输出电压的平滑性发生在预定的范围内。11电压回转率模型(Voltage Slew Rate Bolck)该模块的功能是模拟放大器或系统中输出电压对时间的最大变化率。12三通道电压加法器(Three Way Voltage Summer)该器件是一个数学功能块，其输出电压等于3个输入电压的算术之和。其数学表达式为 1.13 1.13 射频器件库射频器件库 当信号的频率足够高时，电路中元器件的模型要产生质的改变。射频器件库中提供了射频元件模型，点击射频器件库图标 ，展开后如图27所示。图27 射频器件库 1射频电容器(RF Capacitor)在射频电路中，RF电容的性能不同于低频状态下的常规电容，它同作许多传输线、波导、不连续器件和电介质之间的一种连接。2射频电感器(RF Inductor)在众多的射频电感中，螺旋形的电感提供了较高的电感量和Q值。射频NPN晶体管(RF BJT_NPN)射频双极型(NPN)晶体管的基本工作原理与低频段的晶体管相同。然而，射频晶体管有一个取决于基极和集电极的转换和充电次数较高的最大工作频率。 4射频PNP晶体管(RF BJT_PNP)(略)5射频MOSFET(RF MOS_3TDN)射频MOSFET管与双极型晶体管相比，有不同的载流子。6肖特基二极管(Tunnel Diode)(略)7传输线(Strip Line)传输线在微波频段是很常用的传导线。 1.14 1.14 机电类元件库机电类元件库机电类元件库中有8个元件箱，包含一些电工类器件。点击机电类元件库图标 ，展开后如图28所示。 图28 机电类元件库 1感测开关(Sensing Switches)该类的开关都可以通过键盘上的一个键来控制其断开或闭合，这个键的设置需打开所选开关的属性对话框，在Value tab栏内输入字母AZ、Space或Enter之一即可。当反复按键盘上对应的键时，感测开关将反复开合。2开关(Switches)开关与感测开关不同之处在于按键盘上对应的键使开关断开或闭合后，状态在整个仿真过程中一直保持不变。如要恢复初始状态，只有删除这个开关，重新从元件库中调用。 接触器(Supplementary Contacts)接触器的基本操作方法与感测开关相同。4计时接点(Timed Contacts)常开接点到时闭合，常闭接点到时断开。5线圈与继电器(Coils，Relay)该元件箱中放置有电动机启动器线圈，前向或快速启动器线圈、反向启动器线圈、慢启动器线圈、控制继电器、时间延迟继电器等。 6线性变压器(Line Transformer)该元件箱中包含各种空芯类和铁芯类电感器及变压器。7保护装置(Protection Devices) 该元件箱中存放有各类保护装置，如：熔丝、过载保护器、热过载、磁过载、梯形逻辑过载等。8输出设备(Output Devices)该元件箱中存放的输出设备有：发光指示器、电机、直流电机电枢、三相电机、加热器、LED指示器等。 2 虚拟仪器的使用虚拟仪器的使用 2.1 2.1 数字万用表数字万用表1 1数字万用表简介数字万用表简介数字万用表是最基本的仪表，它能完成交直流电压、电流和电阻的测量，也可以用分贝(dB)的形式显示电压和电流。点击数字万用表图标按钮(见图29(a)，即可取出一个浮动的数字万用表，移至电路中相应位置后，按鼠标左键即可将它放置于该处。数字万用表的图标如图29(b)所示，图标上的+、-两个端子就是连接测试线的端子。在使用数字万用表之前，需双击图标打开图29(c)所示的数字万用表的面板进行设置。面板上包括六个功能按钮及一个设定按钮。点击相应的按钮，可以测量不同的物理量，具体功能如下。 A：测量电流；V：测量电压；：测量电阻；dB：测量分贝值； ：测量交流；：测量直流；Set.：对万用表内部的参数进行设定。按Set按钮后，出现参数设置对话框，如图30所示。 图29 数字万用表按钮、图标和面板 图30 数字万用表内部的参数设置 面板上各项说明如下： Ammeter Resistance (R)：设置测试电流时表头的内阻。 Voltmeter Resistance (R)：设置测试电压时表头的内阻。 Ohmmeter Current(I)：设置测试电阻时流过表头的电流值。 Ammeter Overrange(I)：设置电流表的测量范围。 Voltmeter Overrange(V)：设置电压表的测量范围。 Ohmmeter Overrange(R)：设置欧姆表的测量范围。 2数字万用表使用示例【例3-1】 电路如图31所示，用万用表测量电路中的电流和电阻R2两端的电压。按图连接线路，XMM1表串联在电路中，用来测量电路中的电流，双击打开其面板，点击A按钮和按钮选择直流电流挡测量；XMM2表并联在R2的两端，用来测量电阻R2两端的电压，双击打开其面板，点击V按钮和按钮选择直流电压挡测量；打开仿真开关即可测得电流和电压值，如图32所示，测量结果与理论计算值一致。 图31 数字万用表测量电流和电压 图32 测量结果 2.2 2.2 函数信号发生器函数信号发生器1 1函数信号发生器简介函数信号发生器简介函数信号发生器是电子实验室最常用的信号源，Multisim 2001提供的函数信号发生器可以产生正弦波、三角波和方波三种信号，并可以设置占空比和偏移电压。点击函数信号发生器图标按钮(见图30(a)，即可取出一个浮动的函数信号发生器，移至目的地后，按鼠标左键即可将它放置于该处。函数信号发生器图标如图33(b)所示，三个接线端分别为：正极(+)、公共端(Common)和负极(-)。使用函数信号发生器时，需先双击函数信号发生器图标，打开如图33(c)所示的函数信号发生器面板进行设定。面板上各项说明如下： Waveforms区：选择输出信号的波形类型，有正弦波、三角波和方波3种信号供选择。 Signal Options区：对Waveforms区选取的信号进行相应的设置。 Frequency：设置信号的频率。 Duty Cycle：设置信号的占空比，仅适用于三角波和方波。 Amplitude：设置信号的峰值。 图33 函数信号发生器的按钮、图标和面板 Set Rise/Fall Time：设置信号的上升时间与下降时间，仅适用于方波。点击该按钮，出现图34所示对话框，可在对话框中输入上升/下降时间，再按Accept按钮即可。如点击Default按钮，则恢复默认值。 图34 Set Rise/Fall Time对话框 2 2函数信号发生器使用示例函数信号发生器使用示例【例3-2】 用函数信号发生器产生三角波，并用示波器进行观察。按图35所示方法连接电路，双击函数信号发生器，打开面板进行设置，如图36(a)所示，波形选择三角波，将频率设置为100 Hz，占空比设置为80，幅度设置为5 V，偏置电压设置为2 V。用示波器观察输出波形，双击打开示波器的面板，如图36(b)所示，示波器测得的波形和函数信号发生器设置的输出波形一致。 图35 函数信号发生器使用示例 图36 函数信号发生器面板设置和示波器观察结果 (a) (b) 2.3 2.3 瓦特表瓦特表1 1瓦特表简介瓦特表简介瓦特表是一种测试电路功率的仪器，交直流均可测量，其按钮、图标和面板分别如图37(a)、图37(b)和图37(c)所示。 图37 瓦特表的按钮、图标和面板 该图标中有两组端子，左边两个端子为电压输入端子，与所要测试电路并联；右边两个端子为电流输入端子，与所要测试电路串联。所测得的功率显示在面板上面的栏内，该功率是所测电路的平均功率，单位会自动调整。Power Factor：显示功率因素。 2 2瓦特表使用示例瓦特表使用示例【例3-3】 用瓦特表测量图38 (a)所示电路的功率和功率因素。按图连接好电路，V两个端子并联在所测电路的两端，I两个端子串联在所测电路中，这和实际的瓦特表的连接是一致的。双击打开瓦特表的面板，打开仿真开关，测量结果显示为：平均功率为259.107m m W，功率因素为0.72，如图38(b)所示。 图38 电路功率和功率因素测量电路和测量结果 2.4 2.4 示波器示波器1 1示波器简介示波器简介示波器是电子实验室中使用最为频繁的仪器之一，Multisim提供的示波器与实际的示波器在外观和操作方法上基本相同。利用示波器可以观察一路或两路信号波形并分析测得信号的频率、周期和幅度等参数。其按钮、图标和面板分别如图39(a)、图39(b)和图39(c)所示，图标上A、B、T、G端分别是A通道输入、B通道输入、外触发端和接地端。双击其图标，可以显示它的面板。 图39 示波器的按钮、图标和面板 示波器的面板由两部分组成：上面是示波器的观察窗口，显示A、B两通道的信号波形；下面是它的控制面板和数轴数据显示区。示波器的控制面板由4个设置区组成，分别是：Timebase区、Channel A区、Channel B区、Trigger区。在示波器的观察窗口中有两条可以左右移动的读数指针，指针上方有三角形标志，通过鼠标左键可拖动读数指针左右移动，在数据显示区会显示出相应的数据，该区域有3个区：T1区、T2区和T2-T1区。下面是各区域的详细说明。 (1) Timebase区：设置扫描时基，也就是X轴的刻度设置。 Scale：选择X轴方向每一个格代表的时间。 X position：设置X轴方向时间基线的起始位置。 Y/T：选中表示水平扫描信号为时间基线，垂直扫描信号为A或B通道输入信号。 Add：选中表示水平扫描信号为时间基线，垂直扫描信号为A和B通道输入信号之和。 B/A：选中表示水平扫描信号为A通道输入信号，垂直扫描信号为B通道输入信号。 A/B：选中表示水平扫描信号为B通道输入信号，垂直扫描信号为A通道输入信号。 (2) Channel A区：设置A通道Y轴刻度等相关参数。 Scale：选择Y轴方向每一个格代表的时间。 Y position：设置A通道波形Y轴显示的起始位置。 AC：设置测量交流信号，以电容耦合方式输入A通道信号。 0：设置输入端接地。 DC：设置测量交直流信号，以直流耦合方式输入A通道信号。 (3) Channel B区：设置B通道Y轴刻度等相关参数。该区设置与Channel A区相同。(4) Trigger区：设置示波器触发方式。 Edge栏：有两个按钮，分别为上升沿触发和下降沿触发。 Level：设置触发电平。 Sing：设置单脉冲触发。 Nor：设置使用一般触发方式。 A：设置A通道信号触发。 B：设置B通道信号触发。 Ext：设置使用T端子连接的信号作为外部触发信号。 (5) T1区：显示移动T1数轴(红色)读取的数据 T1：T1数轴对应的X轴的值。 VA1：T1数轴与A通道波形相交位置的Y轴的值。 VB1：T1数轴与B通道波形相交位置的Y轴的值。(6) T2区：显示移动T2数轴(蓝色色)读取的数据，与T1区类似。(7) T2-T1区：显示T2与T1数轴之间差值的有关数据。 T2-T1：T2和T1数轴间的X轴方向的差值。 VA1-VA2：T2和T1数轴间的A通道波形Y轴方向的差值。 VB1-VB2：T2和T1数轴间的B通道波形Y轴方向的差值。 示波器使用时为了区分A、B两通道的波形，可以将两路波形以不同的颜色来显示。方法是：将鼠标指向连接A、B通道的导线，右击弹出快捷菜单选择Color，在对话框中选择颜色，仿真时，示波器显示的波形颜色与导线的颜色一致。点击面板右下方的Reverse按钮，可改变屏幕的颜色，再次点击可以恢复原来的颜色。对于读数指针测量的数据，点击Save按钮可将其存储。在动态显示波形时，可按暂停按钮暂停波形显示，通过拖动显示屏下边的滚动条左右移动波形进行观察，或改变X position和Y position的值，左右或上下移动波形进行观察。 2 2示波器使用示例示波器使用示例【例3-4】 用示波器观察李沙育图形。按图40连接实验电路，交流电压源V1频率设置为1000 Hz，初相设置为0 Deg，V2的频率设置为2000 Hz，初相为180 Deg，其余参数相同。双击示波器面板，点击B/A按钮，打开仿真开关，可观察到李沙育图形如图41所示。改变V1或V2的频率和相位，观察仿真结果。 图40 实验电路 图41 示波器显示结果 2.5 2.5 波特图仪波特图仪1 1波特图仪简介波特图仪简介波特图仪是一种用来测量和显示一个电路、系统或放大器幅频特和相频特性的仪器，是交流分析的重要工具，类似于实际电路测量中常用的扫频仪。其按钮、图标和面板分别如图42(a)、图42(b)和图42(c)所示。图标上有in+、in-、out+、out- 4个端子，其中in两个端子连接系统信号输入端，out两个端子连接系统信号输出端。双击图标，可打开波特图仪的面板。注意：在使用波特图仪时，必须在系统的信号输入端连接一个交流信号源或函数信号发生器，此信号源由波特图仪自行控制不需设置。 图42 波特图仪的按钮、图标和面板 面板上各项说明如下： Magnitude：设定波特图仪显示幅频特性曲线。 Phase：设定波特图仪显示相频特性曲线。 Save：存储测量的特性曲线。 Set：设置扫描的分辨率，分辨率越高扫描时间越长，曲线越平滑。 Vertical区：设置垂直轴参数。其中Log按钮设置Y轴采用对数刻度, Line按钮设置Y轴采用线性刻度，垂直轴一般选择采用线性刻度。F栏内设置垂直轴最高的刻度值，I栏内设置垂直轴最低的刻度值。 Horizontal区：设置水平频率轴参数。其中Log按钮设置水平轴采用对数刻度，Line按钮设置水平轴采用线性刻度，水平轴一般选择采用对数刻度。F栏内设置水平轴最大的刻度值，I栏内设置水平轴最小的刻度值。 ：这两个按钮可以左右移动窗口中的数轴，鼠标拖曳数轴上方的三角形也可左右移动数轴。在按钮右边有两个显示栏，分别显示数轴所在位置的垂直轴的读数和水平轴的读数。 2 2波特图仪使用示例波特图仪使用示例【例3-5】 用波特图仪观察串联谐振电路的频率特性曲线。按图43连接R、L、C的串联电路，调入波特图仪，按图连接好。打开波特图仪的面板，调节各参数，观察到电路的谐振曲线如图44所示。 图43 串联谐振电路实验电路 图44 波特图仪测量电路幅频特性曲线的结果 移动数轴到曲线的峰值处，该点所对应的频率即是电路的谐振频率。由波特图仪测试结果可知电路的谐振频率为1.288 kHz。按Phase按钮，调节面板中各参数，可观察到电路的相频特性曲线如图45所示。 图45 波特图仪测量电路相频特性曲线的结果 2.6 2.6 字信号发生器字信号发生器1 1字信号发生器简介字信号发生器简介字信号发生器也称为数字逻辑信号源，是一个最多能够产生32位逻辑信号，用来对数字逻辑电路进行逻辑测试的仪器。内有一个最大可达0400H的可编程32位数据区，数据区中的数据按一定的触发方式、速度、循环方式产生32位同步逻辑信号。字信号发生器的按钮、图标和面板分别如图46(a)、图46(b)和图46(c)所示。 图46 字信号发生器的按钮、图标和面板 字信号发生器的图标左右各16个端子，分别为015和1631的逻辑信号输出端，可连接至测试电路的输入端。图标下面还有R和T两个端子，R为数据备用信号端，T为外触发信号端。双击图标可打开字信号发生器的面板，如图46(c)所示，其面板共有6个区：Address区、Edit区、Trigger区、Frequency区、Controls区和当前输出数据显示区。 (1) Address区：显示和设置可编程32位数据区的位置和范围。 Edit：显示正在编辑的那条字信号(32位数据)的地址，可以在左边数据区中选取所要编辑的地址。 Current：显示正在输出的那条字信号的地址。 Intal和Final：分别表示输出字信号的起始地址和终止地址，设置后，字信号从起始地址开始逐条输出。 (2) Edit区：编辑Address区中Edit所指地址中的数据，可以使用以下3种方式之一输入数据。 Hex：8位十六进制数。 ASCII：4位ASCII码。 Binary：32位二进制数。除了以上方法，还可以在左边数据区中选取后直接编辑其中的数据，左边数据区中的数据是以8位十六进制数的形式存放的。 (3) Trigger区：设置触发方式。 Internal：内部触发。 External：外部触发，将输入端T连接的信号设置为触发信号。 ：上升沿触发和下降沿触发。(4) Frequency区：设置字信号输出的频率(速度)。 (5) Controls区：设置字信号发生器的输出方式。 Cycle：设置字信号的输出为循环方式，即在设置的地址初值到终值之间字信号以设定的频率循环输出。 Burst：设置字信号的输出为单帧方式，即从设置的地址初值以设定的频率逐条输出，直到设定的终值地址停止输出。 Step：设置字信号的输出为单步方式，即每点击鼠标一次输出一条字信号。 Breakpoint：设置中断点。在Cycle和Burst方式中，要使字信号输出到某条地址后自动停止输出，应先用鼠标选择要停止的位置(地址)，点击Breakpoint按钮，此时左边数据区中对应地址的数据右边出现一个“*”号，运行至断点处将停止输出，按暂停或F6键可以恢复输出。 Pattern：当需要清除设置的断点地址时，打开Pattern对话框(如图47所示)，选中Clear buffer，再点击Accept按钮即可。 图47 Pattern对话框 Pattern对话框中其他选项的作用分别是： Open：打开字信号文件。 Save：将字信号文件存盘。 Up Counter：选中的地址区数据递增编码。 Down Counter：选中的地址区数据递减编码。 Shift Right：选中的地址区数据右移方式编码。 Shift Left：选中的地址区数据左移方式编码。(6) 输出显示区：输出端输出信号的同时会在面板的最下边显示输出各位的数据。 2 2字信号发生器使用示例字信号发生器使用示例【例3-6】 用字信号发生器产生逻辑测试信号。按图48连接电路，双击字信号发生器打开其面板，在面板中设置起始地址分别为0000H和0008H。按Pattern按钮进入Pattern对话框，选中Down Counter并点击Accept按钮，设置的数据区数据按递减编码。打开仿真开关可以看到数码管循环显示数字08。面板设置和显示如图49所示。 图48 字信号发生器产生逻辑测试信号示例 图49 字信号发生器面板设置和显示 2.7 2.7 逻辑分析仪逻辑分析仪1 1逻辑分析仪简介逻辑分析仪简介逻辑分析仪可以同时测量和分析16路逻辑信号，可用于对数字逻辑信号的高速采集和时序分析，逻辑分析仪的按钮、图标和面板分别如图50(a)、图50(b)和图50(c)所示。 图50 逻辑分析仪的按钮、图标和面板 图标右侧从上至下16个端子是逻辑分析仪的输入信号端口，使用时连接电路的测试信号。图标下部的C、Q、T 3个端子分别为外时钟输入端、时钟控制输入端和触发控制输入端。双击图标打开逻辑分析仪的面板，如图50(c)所示，上面区域是16路测试信号的波形显示区，如果某路连接有被测信号，则该路小圆圈内出现一个黑圆点。当改变连接导线的颜色时，显示波形的颜色随之改变。波形显示区有两根数轴，拖动数轴上方的三角形，可以左右移动数轴。 面板下面是各参数设置区和显示区，各项说明如下：(1) 仿真控制区：控制仿真的进行。 Stop：停止仿真。 Reset：复位并清除当前显示波形。(2) 数轴读数显示区：显示数轴所在的有关数据。左窗口为时间窗口，T1为数轴1(红色)所处时间位置，T2为数轴2(蓝色)所处时间位置，T1-T2为数轴1和数轴2之间的时间差值。右窗口为读数窗口，上面为数轴1读数，下面为数轴2读数，读数为4位十六进制数即用16位二进制数分别表示116路逻辑信号。 (3) Clock区：设定时钟，也就是显示窗口的水平轴。 图51 Clock setup对话框 Clock/Div：设定每格显示多少个时钟脉冲。 set：点击Set按钮出现图51所示的Clock setup对话框，在此进行详细设置。 Clock Source：External选项设定使用外部时钟脉冲，Internal选项设定使用内部时钟脉冲。 Clock Rate：设置时钟脉冲的频率。 Sampling Setting：设置取样方式。其中Pre-trigger Samples栏设置前沿触发取样数，Post-trigger Samples栏设置后沿触发取样数，Threshold Voltage(V)栏设置取样的门限电压。 (4) Trigger区：设定触发方式。点击Set按钮出现图52所示的Trigger Setting对话框，在此可对触发方式进行详细设置。 图52 Trigger Setting对话框 Trigger Clock Edge：设定触发方式，有Positive(上升沿触发)、Negative(下降沿触发)和Both(升降沿都触发) 3个选项。 Trigger Qualifier：设定触发控制字，X总是有效，0、1符合触发控制字触发有效。 Trigger Patterns：设定触发信号的样本，其中可以在Pattern A、Pattern B和Pattern C设定3组触发样本，也可以在Trigger Combinations栏中设置组合触发样本。 2 2逻辑分析仪使用示例逻辑分析仪使用示例【例3-7】 用逻辑分析仪测试JK触发器的输入、输出信号时序波形。按图53连接电路，时钟信号和输入J、K信号用字发生器产生。字发生器中所有地址中的可编程32位数据按递增编码，数据的第0位作为时钟信号送到JK触发器的CP端，数据的第1位作为J端输入信号，数据第2位作为K端输入信号。同时，将时钟信号、J信号、K信号、输出端Q和Q的信号连接到逻辑分析仪的15路输入端，观察JK触发器输入输出时序波形。逻辑分析仪的测试结果如图54所示，由逻辑分析仪测得的时序波形分析可以知道波形完全符合JK触发器的逻辑功能。 图53 JK触发器时序波形测试电路 图54 逻辑分析仪测得的时序波形 2.8 2.8 逻辑转换仪逻辑转换仪1. 1. 逻辑转换仪简介逻辑转换仪简介逻辑转换仪是Multisim 2001特有的数字虚拟仪器，使用逻辑转换仪可以使电路设计变得更容易。逻辑转换仪的功能包括：(1) 将逻辑电路转换成真值表。(2) 将真值表转换成逻辑表达式。(3) 将真值表转换成简化表达式。(4) 将逻辑表达式转换成真值表。(5) 将表达式转换成逻辑电路。(6) 将逻辑表达式转换成与非门逻辑电路。 逻辑转换仪的按钮、图标和面板分别如图55(a)、图55(b)和图55(c)所示。图标中包括9个端子，左边8个端子用来连接输入信号，右边一个端子连接输出信号，只有在用到逻辑电路转换为真值表时，才需要将图标与逻辑电路相连接。 图55 逻辑转换仪的按钮、图标和面板 2 2逻辑转换仪使用示例逻辑转换仪使用示例1) 由逻辑电路转换为真值表【例3-8】 电路如图56所示，利用逻辑转换仪直接得到该电路的真值表。将电路的输入端连接到逻辑分析仪的输入端，将电路的输出端连接到逻辑分析仪的输出端，打开逻辑分析仪的面板，点击按钮即可得到相应的真值表，如图57所示。 图56 例3-7电路图 图57 真值表 2) 由真值表转换成逻辑表达式真值表的获得有两种方法：第一种方法就是刚才由逻辑电路转换来的真值表；第二种方法是在真值表中直接输入的方法，这种方法可分为以下3个步骤：第一步：根据输入变量的个数。用鼠标点击逻辑转换仪面板上代表输入端的小圆圈(AH)选定输入变量，此时真值栏内自动出现输入变量的所有组合，而右边输出列的初始值全部是“？”。 第二步：根据所要设计的逻辑关系来确定并修改真值表的输出值，方法是用鼠标点击输出列的值，则输出值在0、1、X之间变换，确定输出值。第三步：点击按钮，这时面板底部逻辑表达式栏将出现相应的逻辑表达式，注意表达式中的A 表示逻辑变量A的“非”。将图57中的真值表转换成逻辑表达式，按按钮，面板底部逻辑表达栏中得到逻辑表达式，如图58所示。 图58 真值表转换成逻辑表达式 2.9 2.9 失真度分析仪失真度分析仪1 1失真度分析仪简介失真度分析仪简介失真度分析仪是一种测试电路总谐波失真与信噪比的仪器，用于在用户指定的基准频率下，进行电路总谐波失真或信噪比的测量。其按钮、图标和面板分别如图59(a)、图59(b)和图59(c)所示。面板中只有一个端子，连接电路的输出信号。 图59 失真度分析仪的按钮、图标和面板 双击图标打开其面板如图59(c)所示，下面介绍面板中各部分功能和设置。(1) 显示区：最上面一栏，功能是显示测试结果，其内容和单位由Control Mode区和Display Mode区控制。(2) Control Mode区：这个区域有3个按钮。 THD：设定分析总谐波失真，此时显示栏左边显示的是Total Harmonic Distortion(THD)，右边屏幕中显示的是测得的谐波失真的值。 图60 Settings对话框 SINAD：设定分析信噪比，此时显示栏左边显示的是Signal Noise Distortion(SND)，右边屏幕中显示的是测得的信噪比的值。 Settings：设置分析参数，点击Settings按钮，出现图60所示的对话框。对话框中THD Definition区用来选择谐波失真的定义标准，有IEEE和ANSI/IEC两种标准。Start Frequency栏用来设置失真分析的起始频率，End Frequency栏用来设置失真分析的终止频率，Harmonic Num用来设置分析的谐波次数。 (3) Display Mode区：单位选择区。 ：设定百分数显示，常用于谐波失真分析。 dB：设定分贝值，信噪比只能用分贝显示。(4)Fundamental Frequency区：设置分析基频，并显示分析频率范围。 Start：启动失真度分析仪开始分析。 Stop：停止分析。这两个按钮的功能与仿真开关打开和关闭是一致的。 2 2失真度分析仪使用示例失真度分析仪使用示例【例3-8】 测试图61所示单管放大电路的总谐波失真和信噪比。 将输出信号接失真度分析仪的端子，双击图标打开面板，在Control Mode区中选定THD，可以测得总谐波失真；在Control Mode区中选定SINAD，可以测得信噪比。测试结果如图62和图63所示。 图61 单管放大电路 图62 总谐波失真测试结果 图63 信噪比测试结果 2.10 2.10 频谱分析仪频谱分析仪1 1频谱分析仪简介频谱分析仪简介频普分析仪是用来对信号做频域分析的仪器，测量信号所包含的频率及频率所对应的幅度，在对信号进行分析时，往往要用到频谱分析仪，其按钮、图标和面板分别如图64(a)、图64(b)和图64(c)所示。 图64 频谱分析仪的按钮、图标和面板 图标上有两个端子，端子IN连接电路测试点，端子T连接外触发信号。双击图标打开面板，如图64(c)所示，面板上左侧是频谱曲线显示区，利用数轴可以读取数轴所在的频率和对应的幅值，显示在面板左侧的底部；右侧侧是各设置区，分别介绍如下：(1) Span Control区：频率范围设定方式。 Set Span：频率范围由Frequency区域设定。 Zero Span：频率范围由Frequency区域的Center栏设定的中心频率确定。 Full Span：频率范围设定为全部范围，即04 GHz。 (2) Frequency区：设定频率有关参数。 Span：设定频率范围。 Start：设定起始频率。 Center：设定中心频率。 End：设定终止频率。注意：设定完值后一定要点击Enter按钮。 (3) Amplitude区：设定幅度有关参数。 dB：纵坐标使用dB刻度。 dBm：纵坐标使用dBm刻度。 Lin：纵坐标使用线性刻度。 Range：设定纵坐标每格代表多少幅值。 Ref：Reference Level设定参考电平。 (4) Resolution Frequency区：设定频率分辨率。(5) Controls区：控制设置。 Start：启动分析。 Stop：停止分析。 Trigger Set：选择触发源是Internal(内部触发)还是External(外部触发)，选择触发模式是Continue(连续触发)还是Signal(单次触发)。 Display-Ref：显示由Amplitude区的Ref值确定的参考电平水平线(dB、dBm)。 2 2频谱分析仪使用示例频谱分析仪使用示例【例3-10】 使用频谱分析仪测量方波信号的频谱。按图65连接电路，打开频谱仪面板，按图66所示设置频谱仪各项参数，运行仿真开关，等待电路分析直到曲线稳定，结果如图66所示。移动显示窗口中的数轴可以读取每个频率点所对应的信号幅度。 图65 方波频谱分析电路图 图66 频谱分析仪测试结果 2.11 2.11 网络分析仪网络分析仪1. 1. 网络分析仪简介网络分析仪简介网络分析仪是一种用来分析双端口网络的仪器，它可以测量电子电路及元件的特性。Multisim提供的网络分析仪可以测量电路的S参数并计算出H、Y、Z参数，它是高频电路中最常用的仪器之一。该虚拟网络分析仪的按钮、图标及面板如图67所示。图标中有两个端子，分别连接电路的输入端口和输出端口。 图67 网络分析仪的按钮、图标和面板 双击图标打开面板如图67(c)所示，面板左边是显示屏，右边是各参数设置区，下面详细说明各区域的使用和设置。(1) Marker区：设定显示屏中数据的显示模式。 Re/Im：直角坐标模式显示数据。 Mag/ph(Degs)：极坐标模式显示数据。 dB Mag/ph(Degs)：分贝极坐标模式显示数据。 滚动条：控制显示窗口游标所指的位置。 (2) Trace区：设定所要显示的参数，只要按下所要显示的参数按钮即可显示。(3) Format区：设置参数格式。 Parameter：选择所要分析的参数，其中包括S-Parameter(S 参数)、H-Parameter(H参数)、Y-Parameter(Y 参数)、Z-Parameter(Z参数)、Stability factor(稳定因素)。 显示模式选择：显示模式有Smith(史密斯格式)、Mag/ph(增益/相位的频率响应图即波特图)、Polar(极化图)、Re/Im(实部/虚部) 4种显示模式。 Scale：设置上面4种显示模式的刻度参数。 Auto Scale：设置由程序自动调制刻度参数。 Set up：设置显示窗口的显示参数，如线宽、颜色等。 (4) Data区：提供数据管理功能。 Load：读取数据文件。 Save：保存数据文件。 Exp：输出数据至文本文件。 Print：打印数据。 (5) Mode区：设置分析模式，包括一个栏位和一个按钮。 Measurement：设置为测量模式。 Match Net.Designer：设置为电路设计模式，可以显示电路的稳定度、阻抗匹配、增益等数据情况。 RF Characterizer：设置为射频特性分析模式。 Set up：设定上面3种分析模式的参数，在不同的分析模式下，将会有不同的参数设置。 2 2网络分析仪使用示例网络分析仪使用示例【例3-11】 用网络分析仪分析图68所示电路的特性。按图68连接电路，电路的输入端连接到网络分析仪的P1端，输出端连接到P2端。打开网络分析仪，在面板中进行相应的设置。启动仿真开关开始分析，分析结束后将在显示屏中显示结果，其S参数史密斯格式、波特图、极化图分别如图69、图70和图71所示。 图68 例3-11电路图 图69 网络分析仪应用史密斯格式分析结果 图70 网络分析仪应用波特图分析结果 图71 网络分析仪应用极化图分析结果