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第3章虛擬儀器使用本章要點(diǎn)3.1常用指示器件的使用3.2常用虛擬儀器的使用3.3運(yùn)行電路仿真

本章重點(diǎn)●

指示器件的使用●

儀器的參數(shù)設(shè)置●

常用虛擬儀器的使用返回3.1常用指示器件的使用

1.電壓表、電流表的使用在指示器件庫(kù)(Indicators)中提供有電壓表(Voltmeter)和電流表(Ammeter),如圖3-1所示,雙擊電壓表或電流表,屏幕彈出儀表設(shè)置對(duì)話(huà)框,單擊Value選項(xiàng)卡,設(shè)置儀表參數(shù),圖3-2中的Resistance欄用于設(shè)置內(nèi)阻,一般為提高測(cè)量精度,電壓表的內(nèi)阻要設(shè)置大一些,電流表的內(nèi)阻要設(shè)置小一些;Mode下拉列表框用于選擇交流(AC)、直流(DC)工作方式。3.數(shù)碼管的使用七段數(shù)碼管的每一段與引腳之間有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系,在某一引腳上加高電平,其對(duì)應(yīng)的數(shù)碼段就發(fā)光顯示,如果要用七段數(shù)碼管顯示十進(jìn)制數(shù),需加上一個(gè)譯碼電路。帶譯碼的8421數(shù)碼管有4個(gè)引腳線(xiàn),從左到右分別對(duì)應(yīng)4位二進(jìn)制數(shù)的高位至低位,可顯示0~F之間的16個(gè)數(shù)。

數(shù)碼管有兩類(lèi),即七段數(shù)碼管(SEVEN_SEG_DISPLAY)和帶譯碼的8421數(shù)碼管(DCD_HEX),其外觀如圖3-5所示。返回3.2常用虛擬儀器的使用

3.2.1儀器的基本操作3.2.2數(shù)字萬(wàn)用表(Multimeter)3.2.3函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(FunctionGenerator)3.2.4功率計(jì)(Wattmeter)3.2.5雙蹤示波器(Oscilloscope)3.2.6波特圖示儀(BodePlotter)3.2.7字信號(hào)發(fā)生器(WordGenerator)3.2.8邏輯分析儀(LogicAnalyzer)3.2.9邏輯轉(zhuǎn)換儀(LogicConverter)

3.2.1儀器的基本操作虛擬儀器有儀器按鈕、儀器圖標(biāo)和儀器面板3種表示方式。圖3-6所示為數(shù)字萬(wàn)用表的圖標(biāo)、面板圖及儀器工具欄,圖標(biāo)上有對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)柱。儀器存放在儀器庫(kù)欄,移動(dòng)光標(biāo)到適當(dāng)位置單擊放置該儀器。儀器的圖標(biāo)用于連接線(xiàn)路。雙擊儀器圖標(biāo)可打開(kāi)儀器的面板。

返回電壓或測(cè)量電流,測(cè)量電壓時(shí)萬(wàn)用表與被測(cè)電路相并聯(lián),測(cè)量電流時(shí)萬(wàn)用表串接在被測(cè)電路中。根據(jù)測(cè)量的信號(hào)是交流還是直流,通過(guò)面板上的【~】按鈕或【-】按鈕來(lái)切換。⑵電阻測(cè)量測(cè)量某電路的電阻,需將萬(wàn)用表兩表筆與被測(cè)電路相并聯(lián),選擇面板上的【Ω】按鈕,啟動(dòng)電路后,在面板上就可以讀出測(cè)量的阻值。在測(cè)量電阻時(shí)應(yīng)注意:①電路中必須有一個(gè)接地點(diǎn),否則無(wú)法測(cè)出電阻阻值。②測(cè)量的電路中不能存在交直流信號(hào)源,否則測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。③multiSIM提供的萬(wàn)用表電阻擋無(wú)法判斷二極管、三極管的好壞。由于數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量的是有效值,而交流電壓源的電壓為最大值,兩者之間為0.707倍的關(guān)系,所以測(cè)出的輸入交流電壓為14.142V,測(cè)出的輸出直流電壓為18.722V。返回3.2.3函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(FunctionGenerator)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以輸出正弦波、三角波和方波三種波形,輸出波形的頻率、幅度、直流偏置電壓及占空比等參數(shù)均可以調(diào)節(jié),修改時(shí)可直接在面板上設(shè)置。

它們分別接到示波器的A、B通道,示波器的兩通道參數(shù)設(shè)置也相同,從輸出波形看,雙極性連接方式輸出信號(hào)的幅度為單極性連接方式輸出信號(hào)幅度的2倍。返回3.2.4功率計(jì)(Wattmeter)功率計(jì)用于測(cè)量電路中的平均功率和功率因子,在進(jìn)行電路連接時(shí),標(biāo)V兩個(gè)端子為電壓輸入端口,與測(cè)試電路并聯(lián);標(biāo)I的兩個(gè)端子為電流輸入端口,與測(cè)試電路串聯(lián)。

圖3-13所示為純電阻負(fù)載和感性負(fù)載電路的平均功率和功率因數(shù)的測(cè)試,其中電壓源輸出為峰值電壓。從圖中可得知純電阻負(fù)載電路的功率為99.998W,功率因子為1;感性負(fù)載電路的功率為71.729W,功率因子為0.847。返回3.2.5雙蹤示波器(Oscilloscope)示波器可以直觀地觀測(cè)信號(hào)的時(shí)域波形,系統(tǒng)提供了數(shù)字式存儲(chǔ)示波器,可以觀察到瞬間變化的波形。圖3-14所示為示波器的圖標(biāo)和面板圖。輸入耦合方式中有三種,“AC”表示交流耦合;“0”表示接地,可用于確定零電平在屏幕上的基準(zhǔn)位置;“DC”表示直流耦合。其中B通道中的按鈕在單獨(dú)使用時(shí),顯示B通道的反相波形,若與時(shí)基調(diào)節(jié)中的Add一起使用,則顯示A、B通道A-B迭加波形。3.觸發(fā)方式設(shè)置示波器的觸發(fā)方式設(shè)置面板如圖3-17所示,其中:Edge用于選擇上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)。Level用于選擇觸發(fā)電平的大小。觸發(fā)方式有六種選擇,一般情況下使用“Auto”方式。4.示波器讀數(shù)方法為了測(cè)量準(zhǔn)確和讀數(shù)方便,一般在暫停仿真操作凍結(jié)波形后,再進(jìn)行觀測(cè)。圖3-14中的指針1處讀數(shù)中的T1表示當(dāng)前位置的時(shí)刻,VA1表示當(dāng)前位置A通道的電壓值,VB1表示當(dāng)前位置B通道的電壓值;指針1、2處的讀數(shù)差中的T2-T1表示兩讀數(shù)軸之間的時(shí)間差,它一般用于測(cè)量信號(hào)周期等;VA2-VA1(或VB2-VB1)表示兩讀數(shù)軸處A(或B)通道波形的電壓差,一般用于測(cè)量信號(hào)的幅度、峰峰值等。返回3.2.6波特圖示儀(BodePlotter)波特圖示儀是用來(lái)分析電路的頻率響應(yīng),可以測(cè)試電路的幅頻特性和相頻特性,與實(shí)驗(yàn)室中的掃頻儀相似,其圖標(biāo)和面板如圖3-20所示。

1.連接電路波特圖示儀有IN和OUT兩個(gè)端口,IN端口的+端連接電路輸入端,OUT端口的+端連接電路輸出端,而-極與模擬地相連。4.應(yīng)用舉例圖3-21所示為一個(gè)晶振頻率測(cè)量電路,觀測(cè)該晶振的頻率特性曲線(xiàn),讀出晶振的諧振頻率。⑴搭接電路。由于波特圖示儀在測(cè)量時(shí)必須在輸入端外加一個(gè)交流電壓源的激勵(lì)信號(hào)(這與掃頻儀是不同的),故電路中加入了一個(gè)交流電壓源。⑵打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān),觀察電路的頻率特性曲線(xiàn),拖動(dòng)讀數(shù)指針至幅度最小處。⑶從面板中讀出當(dāng)前值為:增益為-18.955dB,頻率為15.136MHz。⑷單擊【Set】按鈕設(shè)置掃描的分辨率為1000,提高測(cè)量精度,將觀測(cè)的頻率范圍設(shè)置為14.5MHz~15.5MHz,重新讀出諧振頻率為15.171MHz。返回3.2.7字信號(hào)發(fā)生器(WordGenerator)字信號(hào)發(fā)生器是一個(gè)最多能夠產(chǎn)生32位同步邏輯信號(hào)的儀器,可以用來(lái)對(duì)數(shù)字邏輯電路進(jìn)行測(cè)試,實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字激勵(lì)源編輯器,其圖標(biāo)和面板圖如圖3-22所示。3.字信號(hào)輸出方式設(shè)置字信號(hào)發(fā)生器被激活后,經(jīng)過(guò)編輯的字信號(hào)按照一定的規(guī)律逐行輸出,同時(shí)在面板的底部對(duì)應(yīng)于各輸出端的32個(gè)小圓圈內(nèi)將實(shí)時(shí)顯示輸出字信號(hào)各個(gè)位(Bit)的值。字信號(hào)的輸出方式如圖3-24所示,分為三種方式,Step表示單步輸出;Burst方式表示字信號(hào)是從首地址開(kāi)始至末地址連續(xù)逐條單循環(huán)地輸出字信號(hào);Cycle方式則表示循環(huán)不斷地進(jìn)行Burst方式的字信號(hào)輸出。在Burst和Cycle狀態(tài)下可設(shè)置中斷點(diǎn),通過(guò)光標(biāo)選中某一地址的字信號(hào)后,單擊Breakpoint實(shí)現(xiàn),設(shè)置為中斷點(diǎn)的字信號(hào)在顯示區(qū)中以*號(hào)顯示,當(dāng)運(yùn)行至該地址時(shí)輸出暫停,單擊Burst或Cycle則恢復(fù)輸出。圖3-24字信號(hào)的輸出方式4.模式設(shè)置單擊圖3-24中的【Pattern】按鈕,屏幕彈出圖3-25所示的對(duì)話(huà)框。該對(duì)話(huà)框用來(lái)自定義字信號(hào)輸出模型和字信號(hào)文件的操作,其中:Clearbuffer復(fù)選框用于設(shè)置是否清除字信號(hào)編輯區(qū)的內(nèi)容。Open復(fù)選框用于打開(kāi)存有字信號(hào)內(nèi)容的字信號(hào)文件。Save復(fù)選框用于保存字信號(hào)的內(nèi)容。圖3-25模式設(shè)置對(duì)話(huà)框UpCounter設(shè)置輸出遞增編碼的字信號(hào),DownCounter設(shè)置輸出遞減編碼的字信號(hào),ShiftRight設(shè)置輸出右移編碼字信號(hào),ShiftLeft設(shè)置輸出左移編碼字信號(hào)。5.觸發(fā)方式及輸出頻率設(shè)置圖3-22中的Trigger區(qū)用于設(shè)置觸發(fā)方式,有兩種觸發(fā)方式:Internal(內(nèi)部)和Externa1(外部)當(dāng)選擇內(nèi)部觸發(fā)方式時(shí),字信號(hào)的輸出直接受輸出方式按鈕(Step、Burst、Cyc1e)控制。當(dāng)選擇外部觸發(fā)方式時(shí),必須接入外觸發(fā)脈沖信號(hào),而且要定義“上升沿”或“下降沿”觸發(fā),然后單擊輸出方式按鈕,待觸發(fā)脈沖到時(shí)才啟動(dòng)輸出。為了保持同步,往往用DataReady端(數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒)指示。圖3-22中的Frequency區(qū)用于設(shè)置字信號(hào)輸出頻率,在Burst和Cycle狀態(tài)下的輸出快慢由設(shè)定的輸出頻率決定。6.編輯字信號(hào)圖3-22所示面板圖中的Edit區(qū)用于字信號(hào)模型編輯,如圖3-26所示。3.2.8邏輯分析儀(LogicAnalyzer)邏輯分析儀可以同時(shí)觀察多路邏輯信號(hào)波形,適用于邏輯信號(hào)高速采集和準(zhǔn)確的時(shí)序分析,是分析和設(shè)計(jì)大規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)的有力工具。系統(tǒng)提供的分析儀可以同步記錄和顯示16路邏輯信號(hào),其圖標(biāo)和面板圖如圖3-28所示。1.連接電路邏輯分析儀圖標(biāo)左側(cè)16個(gè)端口是輸入信號(hào)端,使用時(shí)連接電路的測(cè)量點(diǎn),圖標(biāo)下部的C端口為外時(shí)鐘輸入端,Q端口為時(shí)鐘控制輸入端,T是觸發(fā)控制輸入端。2.面板輸入端和邏輯波形顯示圖3-28中面板左邊的16個(gè)小圓圈對(duì)應(yīng)16個(gè)輸入端,從上到下排列依次為最低位至最高位。為區(qū)別各路的波形,一般將輸入的連接導(dǎo)線(xiàn)設(shè)置為不同的顏色。波形的時(shí)間軸可以通過(guò)面板下邊的Clocks/Div欄(時(shí)基)設(shè)置。當(dāng)波形密集時(shí),可將時(shí)基設(shè)置小一點(diǎn)。拖動(dòng)讀數(shù)指針可以讀取數(shù)據(jù),面板下部的兩個(gè)方框內(nèi)顯示指針處的時(shí)間讀數(shù)和邏輯讀數(shù)(16進(jìn)制數(shù))。3.時(shí)鐘控制設(shè)置單擊面板下部Clock區(qū)的【Set】按鈕,可以對(duì)波形采集的控制時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置。時(shí)鐘源選擇Internal,必須在內(nèi)部時(shí)鐘頻率欄內(nèi)輸入相應(yīng)頻率。Clockqualifier(時(shí)鐘觸發(fā)電平控制)的設(shè)置決定時(shí)鐘控制輸入端對(duì)時(shí)鐘的控制方式,選中外部時(shí)鐘(External)時(shí)才起作用。4.觸發(fā)模式設(shè)置單擊Trigger區(qū)的【Set】按鈕可以進(jìn)行觸發(fā)模式設(shè)置。觸發(fā)時(shí)鐘沿有上升沿(Positive)、下降沿(Negative)和任意邊沿(Both)三種選擇選擇。Triggerqualifier(觸發(fā)電平限制)對(duì)觸發(fā)有控制作用,若該位設(shè)置為“X”,則觸發(fā)控制端不起作用;若該位設(shè)置為0(或1),則僅當(dāng)觸發(fā)控制端輸入信號(hào)為0(或1)時(shí),觸發(fā)字才起作用。返回3.2.9邏輯轉(zhuǎn)換儀(LogicConverter)邏輯轉(zhuǎn)換儀是multiSIM軟件中特有的虛擬儀器,實(shí)際工作中不存在與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備。它能完成邏輯表達(dá)式、真值表和邏輯電路三者之間的相互轉(zhuǎn)換,為邏輯電路的設(shè)計(jì)與仿真帶來(lái)了方便,圖3-34是邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)和面板圖。8位輸入端輸出端電路→真值表真值表→表達(dá)式真值表→簡(jiǎn)化表達(dá)式表達(dá)式→真值表表達(dá)式→電路表達(dá)式→與非電路邏輯表達(dá)式區(qū)圖3-34邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)和面板圖真值表區(qū)1.連接電路邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)中有9個(gè)端子,左邊8個(gè)用于連接電路的輸入端,右邊的一個(gè)端子用于連接電路的輸出端。只有在將邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表時(shí),才需將圖標(biāo)與邏輯轉(zhuǎn)換儀相連。2.從邏輯電路導(dǎo)出真值表⑴繪制邏輯電路。⑵將邏輯電路的輸入端連到邏輯轉(zhuǎn)換儀的輸入端,將邏輯電路的輸出端連到邏輯轉(zhuǎn)換儀的輸出端。⑶單擊按鈕(電路→真值表),系統(tǒng)自行轉(zhuǎn)換并在真值表區(qū)列出該電路的真值表,如圖3-35所示。圖3-35要轉(zhuǎn)換的電路及轉(zhuǎn)換后的真值表3.從真值表導(dǎo)出邏輯表達(dá)式⑴根據(jù)輸入端的個(gè)數(shù)用鼠標(biāo)單擊邏輯轉(zhuǎn)換儀面板頂部輸入端的小圓圈,選定輸入信號(hào)(由A到H)。⑵選定輸入信號(hào)后,真值表區(qū)將自動(dòng)出現(xiàn)輸入信號(hào)的所有組合,而真值表區(qū)右端輸出列全部顯示為“?”。⑶用鼠標(biāo)單擊“?”,可以在“0”、“1”、“X”之間切換,根據(jù)實(shí)際要求修改真值表的輸出值0、1和X(不定)。⑷單擊按鈕(真值表→表達(dá)式),在面板底部邏輯表達(dá)式欄出現(xiàn)相應(yīng)的邏輯表達(dá)式,表達(dá)式中的“ˊ”表示邏輯變量“非”,如Aˊ表示。⑸單擊按鈕(真值表→簡(jiǎn)化表達(dá)式),可獲得簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的簡(jiǎn)化表達(dá)式如圖3-36所示。圖3-36真值表導(dǎo)出簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式4.其它轉(zhuǎn)換在邏輯轉(zhuǎn)換儀底部邏輯表達(dá)式欄內(nèi)輸入表達(dá)式(“與-非”式及“或-非”式均可),然后單擊按鈕(表達(dá)式→真值表)得到相應(yīng)的真值表。單擊按鈕(表達(dá)式→門(mén)電路)則得到相應(yīng)的邏輯電路圖。單擊按鈕(表達(dá)式→與非電路)得到由與非門(mén)構(gòu)成的電路。轉(zhuǎn)換后的邏輯門(mén)電路將出現(xiàn)在電路工作區(qū)并處于選中狀態(tài),可以進(jìn)行移動(dòng)或刪除操作。返回3.3運(yùn)行電路仿真仿真電

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