第一篇实 验 概 论 一、 实验教学的基本要求 为了学好电路、信号与系统实验技术,模拟、数字电子实验技术,电工实验技术课程,培养严谨、踏实、实事求是的科学作风,充分发挥学生的主观能动性,养成正确、良好的操作习惯,应做到以下几点。 (一) 实验前做好预习准备 (1) 仔细阅读教材及实验指导书中的内容,明确实验目的、内容、要求、方法及本实验的注意事项。掌握实验基本原理,熟悉实验线路和步骤。为了避免盲目进行实验,实验前要求每个学生必须进行预习。 (2) 明确实验中要观察的现象、记录的实验数据,以及实验中的注意事项。 (3) 学生只有在认真预习上述内容并写好预习报告的基础上,才能到实验室进行实验,预习不合格的学生不得参加本次实验。 (4) 预习报告的要求。 实验前应阅读实验教程的有关内容并做好预习报告,预习报告有以下内容: ① 实验名称。实验名称是对实验内容的最好概括。通过实验名称,实验设计人员、实验操作人员才能明白自己在进行什么实验,并围绕实验的中心内容开展一系列的工作。 ② 画好实验中所有的实验电路图,拟定所有数据记录和有关内容的表格。 ③ 回答实验教程中的预习要求。 (二) 实验中认真做好实验 (1) 学生在进入实验环境后,必须认真学习实验软件的用法,然后逐一完成各项要求。 (2) 连接实验线路。 ① 在虚拟电路板上,合理布置实验器材与设备。遵循的原则为: 布局整齐、合理、正确,连线简单清晰,方便操作。 ② 接线时,要考虑仪表极性、参考方向、公共参考点与电路图的对应位置,最后再打开虚拟电源开关,观察实验现象。 (3) 故障检查。 实验中要胆大心细,一丝不苟,认真观察实验现象,仔细读取实验数据,随时分析实验结果的合理性。如发生故障,应独立思考、耐心排除,并记下排除故障过程和方法。查找故障的顺序可以从输入到输出,也可以从输出到输入。 (三) 实验后写好实验报告 实验后要求学生认真写好实验报告。实验报告是对整个实验教学过程的全面总结,是对学生的一项基本训练。一份好的实验报告是一项成功实验的最好证明,要求用简洁的形式,将实验结果完整和真实地表达出来。 实验报告要求文理通顺、简明扼要、字迹端正、图表清晰、结论准确、分析合理、讨论深入。采用专用纸张,其他纸张一律不能使用,按照统一格式。 (1) 基础性实验报告内容一般应包括如下几项内容: ① 实验名称。 ② 实验目的。 ③ 简述实验原理。 ④ 实验结果的整理与分析。包括: a. 方框图、状态图、真值表、逻辑图,对于设计性课题应有整个设计过程和关键的设计方法和说明。 b. 对实验结果进行分析与整理,包括与估算结果的比较、误差原因和实验故障原因的分析,得出结论。 ⑤ 总结本次实验的心得体会和收获。 ⑥ 实验原始记录。作为完整的实验文件,实验报告应附有教师签字后的实验数据记录,否则无效。实验报告应在下次做实验时交给教师,不交者不得做下一个实验。 (2) 设计性实验报告的要求。 ① 设计任务、指标。 ② 电路原理。首先要用总体框图说明,然后结合框图逐一介绍各个单元的工作原理。 ③ 单元电路的设计与调试。选择电路形式、电路设计(对所选电路中的各元件值进行定量计算或估算)、电路的接线、整体调试与测试(测量主要技术指标: 说明各项技术指标的测量方法、画出测试原理图、记录并整理实验数据),故障分析及说明,画出整体电路原理图(标出调试后的各元件参数值)。 ④ 误差分析。 ⑤ 电路改进意见及本次实验的心得体会。 二、 Multisim 10软件简介 Multisim是一个完整的设计工具系统,提供了一个庞大的元件数据库,并提供原理图输入接口、全部的数模SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)仿真功能、VHDL/Verilog设计接口与仿真功能、FPGA/CPLD综合、RF射频设计能力和后处理功能,还可以进行从原理图到PCB布线工具包(如Electronics Workbench的Ultiboard)的无缝数据传输。它提供的单一易用的图形输入接口可以满足使用者的设计需求。Multisim提供了全部先进的设计功能,满足使用者从参数到产品的设计要求。因为程序将原理图输入、仿真和可编程逻辑器件紧密集成,所以使用者可以放心地进行设计工作,不必顾及不同供应商的应用程序之间传递数据时出现的问题。 Multisim 10是美国NI公司推出的Multisim版本,是该公司电子线路仿真软件的最新版本。目前NI公司的EWB包含电子电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件、布线引擎Ultiroute及通信电路分析及设计模块CommSIM四个部分,四个部分相互独立,可以分别使用。这四个部分又分为增强专业版、专业版、个人版、教育版、学生版和演示版等多个版本,各版本的功能和价格有着明显的差异。 Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元件以及电子与电工仪器和仪表,通过软件将元件和仪器集合为一体。它是一个完成原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。Multisim 10的元件库提供数千种电路元件供实验选用。同时也可以新建或扩展已有的元件库,而且建库所需的元件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到,因此可很方便地在工程设计中使用。Multisim 10的虚拟测试仪器、仪表种类齐全,有一般实验用的通用仪器,如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源等,还有一般实验室少有或者没有的仪器,如波特图仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、安捷伦万用表、安捷伦示波器、泰克示波器等。Multisim 10具有较为详细的电路分析功能,可以完成电路的瞬态分析、稳态分析等各种电路分析方法,以帮助设计人员分析电路性能。它还可以设计、测试和演示各种电子电路,包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及部分微分接口电路等。该软件还具有强大的Help功能,其Help系统不仅包括软件本身的操作指南,更重要的是包含元件的功能说明。Help中这种元件功能说明有利于使用Multisim 10进行CAI教学。 利用Multisim 10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验,与传统的电子电路设计与实验方法相比,具有如下特点: 设计与实验可以同步进行,可以边设计边实验,修改调试方便; 设计和实验用的元件及测试仪器仪表齐全,可以完成各种类型的电路设计与实验; 可以方便地对电路参数进行测试和分析; 可以直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图; 实验中不消耗实际的元件,实验所需元件的种类和数量不受限制,实验成本低,实验速度快,效率高; 设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。 Multisim 10易学易用,便于学生、工程技术人员学习和综合性的设计、实验,有利于培养综合分析能力、开发能力和创新能力。Multisim同时也适合从事电子相关行业的人员使用。 三、 Multisim 10的基本使用方法 双击Multisim 10图标,将出现如图131所示的Multisim 10主窗口。其中最大的区域为电路编辑工作区,所有的电路设计、连接和仿真测试均可在此工作区进行。Multisim 10主窗口包含菜单栏、工具栏、元件库和仪器工具栏。在工作区的右上角设有启动/停止和暂停/恢复开关。工作区的下方则为状态栏。 图131Multisim 10主界面 1. 菜单栏 菜单栏用于选择文件管理、创建电路和仿真分析等所需的各种命令,如图132所示。 图132Multisim菜单栏 2. 工具栏 (1) 系统工具栏。系统工具栏与Windows应用程序类似,提供常用的操作命令,单击某一按钮,可完成包括刷新电路工作区、打开电路文件、存盘、打印、缩放、剪切、复制、粘贴、调出仿真分析图、调出元件特性对话框、缩小电路尺寸、放大电路尺寸、缩放比例等各种相应的功能,如图133所示。 图133Multisim系统工具栏 (2) 设计工具栏。设计工具栏指导用户进行电路的建立、仿真、分析,并最终输出设计数据。虽然菜单也可以执行设计功能,但使用设计工具栏可以更加方便地进行电路设计,如图134所示。 图134设计工具栏 设计工具栏包括层次项目栏按钮、层次项目电子数据表按钮、数据库管理按钮、元件编辑器按钮(增加元件)、仿真按钮、分析图表按钮、后处理按钮、帮助等。 (3) 仪器工具栏(View→Toolbars→Instruments)。仪器工具栏包括18种虚拟仪器和3种测量仪器,如图135所示。 图135仪器工具栏 18种虚拟仪器包括数字万用表、信号发生器、功率表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、频率计数器、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、IV特性分析仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、函数信号发生器、台式万用表、100MHz示波器、200MHz示波器等。 另外,工具栏还有其他3种测量仪器,如图136所示。一是电流实时测量探针; 二是虚拟实验工具: 麦克风、扬声器、信号分析器、信号发生器等; 三是实时测量探针,可以根据实验需要选择不同的测量项目,如交流、直流电压(电流)等。 (4) 仿真开关(Simulation)。在Multisim 10主窗口的右上角还设有启动/停止开关[如图137(a)所示]和暂停/恢复开关[如图137(b)所示],可以控制电路仿真的开始、暂停、结束。如果在Multisim 10中打开多个文件,但每种仪器仪表只允许在其中一个电路中工作,改线、换线都需要断开仿真开关。开关为灰色时不能使用。 图136其他工具栏 图137仿真开关 (5) 状态栏。 工作区的下方为状态栏,显示主窗口的多个项目,用翻页的方法选择当前窗口。另外,状态栏的右下角为状态条,可显示电路当前的状态,若状态条为绿色,则表示电路正在进行仿真,这时不能进行电路的任何操作(如更换元件、断开导线等)。 3. 元件库 1) 实际元件库 实际元件库提供了丰富的元件,单击某一图标可打开该库,实际元件是有封装的真实元件,参数是确定的,不可任意改变。 实际元件库如图138所示,图中各库依次为: 图138实际元件库 电源/信号源库: 功率源、信号电压源、控制电压源、控制电流源、控制函数器件。 基本元件库: 包括基本虚拟元件、定额虚拟元件、3D虚拟元件、电阻、小型电阻、电位器、电容、电解电容、小型电容、可变电容、电感、小型电感、可变电感、开关、变压器、非线性变压器、复数负载、继电器、连接器、插座、常用绘图器件等常用的无源器件。 二极管库: 包括虚拟二极管元件、二极管、稳压管、发光二极管、桥式整流器、晶闸管(可控硅)整流器、双向晶闸管(可控硅)、变容二极管等。 晶体管库: 包括晶体管虚拟元件、三极管(NPN)、三极管(PNP)、达林顿NPN、达林顿PNP、达林顿管集成阵列、三极管阵列、N沟道耗尽型金属氧化物半导体场效应管、P沟道增强型金属氧化物半导体场效应管、N沟道增强型金属氧化物半导体场效应管、N沟道耗尽型结型场效应管、P沟道耗尽型结型场效应管、N沟道MOS功率管、P沟道MOS功率管、MOS功率对管、UJT管、温度模型等。 模拟集成电路库: 包括数学模型虚拟元件、运算放大器、诺顿运算放大器、电压比较器、多种频率的放大器、特殊功能等。 TTL数字器件库: 包括74标准系列、74S系列、74LS系列、74F系列、74ALS系列、74AS系列。 COMS数字元件库: 包括CMOS工艺40系列(5V电压)、CMOS工艺74HC系列(2V电压)、40系列(10V电压)、74HC系列(4V电压)、40系列(15V电压)、74HC系列(6V电压)、CMOS工艺NC7S系列(2V电压)、NC7S系列(3V电压)、NC7S系列(4V电压)、NC7S系列(5V电压)、NC7S系列(6V电压)。 其他数字器件库(MultiMCU): 包括80系列单片机、PIC16F系列芯片、读/写存储器、只读存储器。 单片机外围设备库: 包括键盘组件、LCD系列显示屏、液晶屏、电机传动/交通灯等组件。 混合数字集成元件库(用VHDL、VerilogHDL等高级语言编辑的模型,功能与Spice编辑的器件相同): 包括与门(或、非等数字器件)、DSP芯片、FPGA芯片(在线可编程逻辑器件)、PLD芯片(可编程逻辑器件)、CPLD芯片(复杂可编程逻辑器件)、微控制器、微处理器、以VHDL为内核的标准IC、“线”信号收发(或驱动器件,用于RS232接口)。 模数混合元件库: 包括混合虚拟元件、555定时器、A/D转换器、D/A转换器、模拟开关、多谐振荡器等。 指示器件库: 包括电压表、电流表、探针、蜂鸣器、灯、虚拟灯、十六进制显示器、条柱显示。 杂项元件库: 包括多功能虚拟器件、传感器(或转换器)、光电耦合器、石英晶体、真空电子管、熔丝、稳压器模块、标准稳压电源模块、标记转换器、增强转换器、标记增强转换器、有损耗传输线、无损耗线路1、无损耗线路2、过滤器、金属氧化物场效应管驱动器、混合电源模块、脉宽调制控制器、网络、杂项元件组。 射频元件库: 包括射频电容、射频电感、射频三极管(NPN)、射频三极管(PNP)、射频N沟道耗尽型MOS管、隧道二极管、带(状)线、铁氧体磁珠。 机电元件库: 包括检测开关、瞬时开关、辅助开关、同步触点、线圈继电器、变压器、保护装置、输出装置。 标记图标: 包括T字横线、输入/输出模型、继电器线圈、继电器触点、计数器、定时器、输出线圈。 设置层次栏按钮。 设置总线按钮。 2) 虚拟元件库 图139虚拟元件库 在View菜单中,选择Toolbars→Virtual即可打开虚拟元件库。虚拟元件为蓝色,其中元件的参数可以随意修改。 虚拟元件库如图139所示。 模拟集成电路库: 包括限流器、3端理想运算放大器、5端理想运算放大器。 基本元件库: 电容、无心线圈、理想电感、磁心线圈、非线性变压器、电位器、继电器(常开)、继电器(常闭)、继电器(常开、常闭)、电阻、音频耦合线圈、多功能变压器、功率源变压器、变压器(可自定参数)、可变电容、可变电感、上拉电阻、压控电阻等常用的无源器件。 二极管库: 包括二极管元件、稳压管。 FET元件库: 四端子双结型晶体管(NPN)、三极管(NPN)、四端子双结型晶体管(PNP)、三极管(PNP)。N沟道砷化镓场效应管、P沟道砷化镓场效应管、N沟道场效应管、P沟道场效应管、N沟道耗尽型金属氧化物半导体场效应管、P沟道耗尽型金属氧化物半导体场效应管、N沟道增强型金属氧化物半导体场效应管、P沟道增强型金属氧化物半导体场效应管、N沟道耗尽型结型场效应管、P沟道耗尽型结型场效应管、N沟道增强型结型场效应管、P沟道增强型结型场效应管等。 测量元件库: 直流电流表(4个方向连接)、探针、直流电压表(4个方向连接)。 杂项元件库: 555定时器、压控开关、晶体管振荡器、带译码驱动的十六进制DCD、保险丝、灯、单稳态电路、直流电动机、光电耦合器、锁相环、共阳极七段数码管、共阴极七段数码管。 电源库: 交流电压源、直流电压源、接地(数字地)、接地(模拟地)、三相电源(△)、三相电源(星形)、Vcc电源(模拟电路)、Vdd电源(数字电路)、Vee电源、Vss电源。 定值元件库: NPN管、PNP管、电容、二极管、电感、电动机、继电器(常开)、继电器(常闭)、继电器(常开、常闭)、电阻。 信号源库: 交流电流源、交流电压源、调幅电压源、时钟脉冲电流源、时钟脉冲电压源、直流电流源、指数电流源、指数电压源、调频电流源、调频电压源、分段性电流源、分段性电压源、脉冲电流源、脉冲电压源、白噪声电压源。 4. Multisim 10的电路创建 首先要在主窗口的电路工作区创建实验电路,通常是在主窗口(相当于一个虚拟的实验平台)直接选用元件连接成电路,再对此电路进行测量和分析。步骤与方法如下。 1) 元件的取用 Multisim 10有3个层次的元件数据库: 主数据库(Master Database)、合作项目数据库(Cooperate Database)、用户数据库(User Database),在库中有相应的元件组,各元件组中有不等数量、不同型号的元件,同时图中显示了该元件的功能符号、电路符号、模型提供商、引脚及封装类型,还提供了详细的说明资料、元件搜索、选择确定等按钮。 这里选择主数据库(Master Database)。 (1) 取用实际元件: 单击所要取用元件所属的实际元件库,即可弹出该元件库。实际元件是指市场上可以买到的元件,其模型参数、封装形式都是元件供应商提供的,用其创建的电路通过后,可以生成能被PCB设计软件(如Uitiboard、Protel等)接受的文件,进而制作印制电路板。 (2) 虚拟元件取值: 虚拟元件的参数值、元件编号等均可由使用者自定。单击所要取用元件所属的虚拟元件库,即可拉出该元件。选择虚拟元件创建的电路,只能用于仿真,不能将设计的文件传送到PCB制作工具中。 2) 元件的编辑 在创建电路时,常需要对元件进行移动、旋转、删除、复制、旋转、着色等编辑操作。此时首先要选中所要编辑的元件,然后右击,在出现的快捷菜单中选择相应的操作命令。 (1) 选择元件: 选择单个元件时,单击某元件,则被选的元件将以红色显示。若要同时选中多个元件,可按住Ctrl键不放,再逐个单击所选元件,使它们都显示为红色,然后放开Ctrl键。若要选中一组相邻的元件,可用鼠标拖曳画出一个矩形区域把这些元件框起来,使它们都显示为红色。若要取消选中状态,可单击电路工作区的空白部分。 (2) 移动元件: 移动元件时,选中需要移动的元件,按住左键,拖动鼠标使元件到达合适位置后放开左键即可。或用上、下、左、右键进行微小移动。 删除和复制元件的方法与Windows中的删除和复制方法一样。 3) 元件的赋值 从库中取出的元件其设置是默认值(又称缺省值),构建电路时需将它按电路要求进行赋值。具体方法为: 选中该元件后单击工具栏的“元件特性”按钮,或直接双击该元件,使弹出相应的元件特性对话框,然后单击特性对话框的选项标签,进行相应的设置。通常是对元件进行标识和赋值。 注意: 在虚拟元件栏中选择所需要的元件模型,做型号、模型等其他修改后只能用于仿真,不能将此图传送到PCB版图制作等工具中,也就是说,虚拟器件中不含封装模型。 (1) 电阻、电容和电感等简单元件。 其元件特性对话框如图1310所示。如要将某电阻标为R1并赋值15kΩ,则应在元件特性对话框中进行如下操作。 图1310电阻等简单元件的特性对话框 单击Label标签进入Label对话框,输入标识符R1(主要对虚拟器件进行修改); 单击数值选项Value进入Value对话框,输入电阻的阻值15,并用图中的箭头按钮选中kΩ,再单击OK按钮即完成了对此电阻的赋值。电容和电感等的操作方法与此类似。 (2) 晶体管和运放等复杂元件。 以三极管2N2222A(β=60)为例,单击晶体管库按钮,在晶体管库中单击三极管符号,在Component中选择2N2222A,单击OK按钮,即可将三极管放置在当前工作窗口; 双击三极管2N2222A图标,弹出BJT_NPN对话框,如图1311所示; 单击Edit model选项,打开Edit Mode菜单,将BF选项(β=296.463)修改为60(即β=60); 单击Edit Mode菜单表格中的任一地方,选择Change Part Mode,回到BJT_NPN对话框,单击OK按钮,即完成了三极管2N2222A(β=60)的修改过程。 图1311三极管特性对话框 (3) 电源/信号源设置。 单击电源/信号源库按钮,可出现电源/信号源库图标,如图1312所示。单击POWER_SOURCES,在Component列表框中选择AC_POWER选项,然后单击OK按钮即可。 图1312电源/信号源库 改变电源电压值,电源的默认值是10V,双击电路编辑窗口中的电源符号,出现如图1313所示的电源特性对话框,可以将交流电源改为120V、频率改为60Hz。 图1313电源特性对话框 4) Multisim 10界面 Multisim 10界面包括工具栏、电路颜色、页尺寸、符号系统等,用户可以使用Multisim 10默认的界面,也可以自己设置Multisim 10界面。这种设置将会是所有后续电路的默认设置,但不影响当前已经绘制的电路。 在设计过程中,可以控制当前电路和元件的显示方式、细节层次等。 改变当前电路的设置,可以用Options/Sheet Properties(菜单属性)进行设置,也可以在电路窗口中的空白处右击,在弹出式菜单中选择Properties进行设置。 Sheet Properties(菜单属性)包括Circuit、Workspace、Wiring、Font、PCB、Visibility等标签页。 Sheet Properties/Circuit标签页,如图1314所示。 图1314Sheet Properties/Circuit选项 (1) Show/Component,显示/关闭类别、元件编号、元件值、品质、元件的功能端口名、元件的外部端口名。 (2) Show/Net Names,显示所有节点编号、使用节点设置、隐藏所有节点。 (3) Show/Bus Entry,显示/关闭总线接入口名。 (4) Color,改变底色、元件颜色、连线颜色。 (5) Save as default,是否保存默认设置。 其他设置选项还可以用View菜单显示或隐藏各个选项,如系统工具栏、设计工具栏,这些更改对当前及以后所有的电路都有效。 另外,在Options主菜单中选择Global Preferences,出现如图1315所示对话框,选择Paths,在Symbol standard栏选择美制(ANSI)或欧制符号(DIN)。 图1315符号制式转换窗口 5) 电路的连接 Multisim 10提供两种连线方式: 自动连线、手动连线。 (1) 自动连线: 自动连线选择引脚间最好的路径自动完成连线,可以避免连线通过元件或连线重叠。 (2) 手动连线: 手动连线要求用户自己控制连线路径。 大多数连线用自动连线完成。先将需用到的元件从相应的库中选出并拖曳至电路工作区,再在电路工作区直接进行线路的连接。将鼠标从一个元件的端点指向欲连线器件的端点即可完成连线。导线上的小圆点称为连接点,它会在连线时自动产生,也可以放置。注意,一个连接点最多只能连接来自4个方向的导线。若将元件拖曳放在导线上,并使元件引出线与导线重合,则可将该元件直接插入导线。 (3) 编辑方法。 ① 删除、改接与调整。 导线、连接点和元件都可在选中后按Delete键进行删除。对导线还可进行这样的操作: 将鼠标指向该导线的一个连接点使其出现小圆点,然后按住鼠标左键拖曳该圆点使导线离开原来的连接点,释放鼠标左键则完成对连线的删除,而若将拖曳移开的导线连至另一个连接点,则可完成连线的改接。 在连接电路时,常需要对元件、连接点或导线的位置进行调整,以保证导线不扭曲、走向合理,并且电路连接简洁、可靠、美观。移动元件、连接点的方法为: 选中后用上、下、左、右键微调。移动导线的方法是: 将光标贴近该导线,然后按下鼠标左键,此时光标变成一个双向箭头,拖动鼠标,即可移动该导线。 ② 导线颜色的设置。 复杂的电路连线或与仪器仪表连接时,使用不同的颜色将便于观察与区别。单条连线默认为红色。如果需要改变单条连线的颜色,右击,在弹出的快捷菜单中选择Change Color,即可设置其连接导线的颜色。 ③ 节点设置。 电路节点可以在电路连线的进程中自动产生。若另外需要节点时,将鼠标指针放在需要放置节点的地方,选择Place→Junction即可得到需要的节点。 ④ 检查电路与保存。 连接完毕的电路图应仔细检查,确保连接的电路图正确无误并作为文件及时保存,以供以后仿真使用。第一次保存前需确定文件欲保存的路径和文件名。 6) 显示栅格 打开Options菜单,选择Sheet Properties/Workspace→Show grid,即可在电路工作区显示或隐藏栅格。 7) 为电路增加文本 Multisim 10允许增加标题栏和文本来注释电路。 (1) 增加标题栏。 在Place菜单中,选择Title Block,会有几种标准标题栏可供选择,根据要求选定后放于图中,双击后出现如图1316所示的对话框,输入后单击“打开”按钮即可。 图1316选择标题栏输入对话框 若要将标题栏中的“项目名称”等修改为中文,则右击标题栏,在弹出的如图1317所示的快捷菜单中,选择Edit Symbol/Title Block选项,将出现图1318所示的编辑窗口,就可以修改标题栏。 图1317修改标题栏对话框 图1318标题栏编辑窗口 (2) 增加说明文本。 说明文本有多种,如电路功能说明、应用规则、输入/输出端口等。另外,在图1317中,Move to有4种放置标题栏的方法; 在Properties中,可以输入标题栏的说明文本。 也可以在窗口空白处右击,在Place Graphic菜单中选择Text命令进入文本输入窗口,输入完毕后在文本框外单击,就可以结束输入,这时文本说明框就能够移动到需要的地方,如图1319所示。 图1319放置标题栏、说明文本 (3) 增加注释。 在Place菜单中选择Comment命令,在其注释框中输入文字(也可输入中文),输入完毕后在文本框外单击,就可以结束输入,这时文本说明框就能够移动到需要的地方,以图标出现在设计图上,如图1319所示。右击图标将弹出图1320所示的快捷菜单,选择Edit Comment选项可以再修改,并可以选择Show Comment/Probe选项进行显示/隐藏说明框。也可选择Properties选项编辑属性。 图1320注释编辑菜单窗口 四、 虚拟仪器仪表的使用 Multisim 10的仪器仪表库提供了数字万用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪、数字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪等18种虚拟仪器,其图标如图135所示。指示器件库中提供了电压表和电流表,它们的使用方法与实际仪表相同,每种虚拟仪器只有一台,而指示器件库中的电压表和电流表则没有限制。 取用仪器仪表的方法,单击需要的仪器图标一直将其拖曳到电路工作区,然后松开鼠标左键,需要的仪器即可出现在电路工作区。 1. 数字万用表 双击拖至电路工作区的数字万用表图标可打开其面板,如图141所示。 数字万用表用于测量交、直流电压和电流,也可测量电阻,只要单击相应的按钮即可。单击Settings(设置转换)按钮打开对话框,根据测量需要可调整电压表内阻、电流表内阻、欧姆表电流和电平表0dB标准电压。 图141数字万用表图标、面板与参数设置对话框 2. 函数信号发生器 图142函数信号发生器图标、 面板及参数设置 函数信号发生器(如图142所示)可以提供正弦波、三角波(锯齿波)、方波(脉冲波)等信号,根据需要的输入信号进行相应的设置。Amplitude表示信号电压的振幅; Duty cycle表示占空比,此设置仅用于三角波和方波,对于正弦信号无此项设置; Offset表示在交流信号中包含的直流分量,若交流信号中没有直流分量,则此项设置为0。在图142中,表示正弦交流信号的最大值为10V、频率为1Hz、直流分量为0V。 函数信号发生器有3个输出端: “+”为正波形端,“-”为负波形端,“Common”为接地端。 3. 示波器 示波器图标、面板如图143所示,其使用方法也和实际仪器基本相同。若需仪器屏幕显示为白色,则单击Reverse按钮即可反色显示。 图143示波器图标、面板 具体步骤如下: (1) 时基(Timebase)调整。 X轴刻度(Scale t/Div)表示横坐标每1格的时间值,应根据信号频率的大小选择合适值(单击箭头按钮或直接输入); X轴坐标原点的位置(Position); 显示方式选择“Y/T”,即Y轴刻度表示电压,水平方向表示时间。 (2) 输入通道(Channel)。 Channel A和Channel B是两个独立的输入通道,可同时观察两个波形。Y轴刻度(Scale V/Div)表示纵坐标每1格的电压值,应根据信号电压的大小选择合适值(单击箭头按钮或直接输入); Y轴坐标原点的位置(Position)。 (3) 输入耦合方式。 AC用于观察信号的交流信号; DC则用于观察直流或包含直流分量的交流信号; 0(接地)表示0V线位置。 (4) 触发方式(Trigger)。 触发信号,若单踪显示则选择与接信号的通道为触发信号,若双踪显示则A、B均可; 触发沿(上升沿或下降沿),一般选择上升沿; Level(触发电平),调节波形的稳定度; 触发方式通常选择Auto。 (5) 仿真。 将示波器接在需要观察和测量的电路中,双击示波器图标,打开仿真开关,示波器显示输入/输出波形如图144所示,将红蓝两指针拖曳至合适的波形位置,就可较准确地读取电压值和时间值,还能读取两指针间的电压差和时间差,因此,测量幅度、周期等都很方便。 图144示波器测量输入/输出波形的电压/周期值 注意: 虚拟仪器不一定要接地,只要电路中有接地元件即可。 4. 波特图仪 波特图仪又称频率特性仪或扫频仪,用于测量电路的频率特性,双击已拖至电路工作区的波特图仪图标可打开其面板,如图145所示。它有一对输入端IN,以提供电路输入的扫描信号,应接被测电路的输入端; 一对输出端OUT,连接在电路的输出端。 图145波特图仪的图标、面板 注意: 测量时电路必须接交流信号源并设置信号大小,但对频率无要求。所测的频率范围由波特图仪的参数设置决定。 (1) 选择测量幅频特性或相频特性: Magnitude(相幅频特性)、Phase(相频特性)按钮。 (2) 选择坐标类型: 通常水平坐标(Horizontal,频率)选Log(单位为dB); 垂直坐标(Vertical)测幅频特性时选Log(单位为dB),测相频特性时选Lin(单位为rad)。 (3) 设置垂直坐标的起点(I框)和终点(F框): 选择合适的值以便可以清楚完整地进行观察。 (4) 单击“启动/停止”开关,电路开始仿真,幅频特性如图146所示。拖曳测量指针到幅频特性曲线的任何位置,都可得到相应有增益、频率值。如果改变波特图仪的坐标参数或电路测试点,则应重新启动电路,以保证仿真结果的准确性。 图146放大器幅频特性的测试 (5) 单击Reverse按钮,可使波特图仪反色显示。 5. 电压表与电流表 从指示器件库中选取的电压表与电流表图标,如图147所示,测量交流电(AC)时显示信号的有效值。 图147电压表图标与特性对话框 若需测量极高内阻的电压源时,则应根据需要对电表参数重新进行设置。 五、 电路仿真实例与分析 1. 打开Multisim 10设计环境。选择“文件”→“新建”→“原理图”命令,即弹出一个新的电路图编辑窗口,在设计工具箱中同时出现一个新的名称。单击“保存”按钮,将该文件命名后保存到指定文件夹下。 2. 在绘制电路图之前,需要先熟悉一下元件栏和仪器栏的内容,看看Multisim 10都提供了哪些电路元件和仪器。 3. 首先放置电源。单击元件栏的放置信号源选项,出现如图151所示的对话框。 图151放置电源 (1) 在“数据库”下拉列表框中选择“主数据库”。 (2) 在“组”下拉列表框中选择Sources。