Multisim10的基本使用-电路的仿真测量

Multisim10的基本使用---------电路的仿真测量学会在NIMultisim10虚拟电子实验平台调用测量元件和仪器仪表，并能设置和使用电流表、电压表、数字万用表、函数信号发生器、示波器和频率计。知识准备Multisim10提供了种类齐全的测量工具和虚拟仪器仪表，它们的操作、使用、设置、连接和观测方法与真实仪器几乎完全相同，就好像在真实的实验室环境中使用仪器。在仿真过程中，这些仪器能够非常方便地监测电路工作情况和对仿真结果进行显示及测量。Multisim10提供了测量元件如电流表、电压表和探针可在如图1-46的测量元件工具栏中调用，或在元器件工具栏上打开“指示器”对话框中调用。（a）测量元件工具栏（b）指示器对话框图1-46调用测量元件的两种方法Multisim10还提供了18种虚拟仪器仪表（数字万用表、函数信号发生器、功率计、双踪示波器、4踪示波器、波特图示仪、频率计、字发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、I-V特性分析仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、安捷伦信号发生器、安捷伦万用表、安捷伦示波器、泰克示波器），1个实时测量探针，4种LabVIEW采样仪器和1个电流检测探针，都可在如图1-47所示工具栏中找到。图1-47虚拟仪器仪表工具栏函数信号源双踪示波器波特图示仪I-V特性分析仪逻辑转换仪安捷伦示波器频谱分析仪逻辑分析仪安捷伦万用表实时测量探针网络分析仪功率表泰克示波器字发生器失真度分析仪安捷伦信号源示波器电流检测探针4种LabIEW采样仪器数字万用表4踪示波器频率计电流表指示器元件库“指示器”按钮探针电压表在我们测量电流、电压时，常使用如图1-48所示是数字电流表、数字电压表和数字万用表来测量电流和电压。Multisim10仿真环境同样可使用虚拟的数字电流表、数字电压表和数字万用表来测量电流、电压，如图1-49所示。（a）数字电流表（b）数字电压表（c）数字万用表图1-48测量电流电压的实际仪表（a）数字电流表（b）数字电压表（c））数字万用表图1-49Multisim10中虚拟电压、电流表和万用表如图1-50所示，测量电流时将电流表串联于电路中，测量电压时将电压表并联在电路或元件两端，对直流电有正负极之分，对交流电没有正负之分。虚拟电压表、电流表将会直接显示出测量值，小数点精确到三位数。Multisim10中电流表默认内阻为1×10-9Ω，电压表内阻为10MΩ。双击电流表或电压表图标将弹出参数对话框，可设置仪表的内阻大小、模式等进行设置，如图1-51所示，将电流表内阻设置为1Ω，将直流（DC）表可变换为交流表（AC）。V112VR13kΩU1DC1e-009W4.000mA+-U2DC10MW12.000V+-图1-50测量电压电流图1-51修改电流表参数在我们测量电路工作情况时还常用到信号发生器、频率计和示波器等，如图1-52所示的。（a）频率计（b）模拟示波器（c）信号发生器图1-52真实的频率计、示波器和信号发生器电流表串联于回路中修改电流表内阻修改电流表模式：直流DC，交流AC电压表并联于电路两端Multisim10提供的函数信号发生器、频率计、示波器等在功能和使用方法上都与真实的仪器相同，而且Multisim10还提供了四台三维的高性能测量仪器（安捷伦信号发生器、安捷伦万用表、安捷伦示波器和泰克示波器），如图1-53所示。（a）频率计（b）双踪示波器（c）安捷伦数字示波器（d）安捷伦信号发生器图1-53Multisim10中虚拟频率计、示波器和信号发生器由图1-53可见，在使用虚拟仪器仪表测量时，工作区有两个显示界面：一是添加到电路中的仪器仪表图标，二是进行操作显示的仪器仪表面板。如图1-54所示为数字万用表的图标和面板。通过仪器仪表图标的外接端子将仪器仪表连接到电路，双击此图标将弹出或隐藏仪器仪表面板，并在面板中进行仪器仪表设置、显示等操作，面板可拖动到电路工作区任何位置。允许在一个电路中同时使用多个相同的虚拟仪表仪器，只不过它们的仪器仪表标识不同。图1-54数字万用表的图标和面板使用虚拟仪器仪表测量电路时，可按下列步骤操作（以使用万用表测交流电流为例）：仪表图标仪表面板外接端子指示仪表标识外接端子任务实施一、使用电流表和电压表测量交直流电流、电压以测量简单电路的电流、电压，介绍虚拟电流表、电压表的调用、设置和使用方法。1.测量发光二极管指示电路的电流、电压（1）搭建直流供电的发光二极管指示电路①保存新建电路在Multisim10操作界面，按下键盘上“Ctrl+N”按键，新建一个原理图，保存该电路到E盘“仿真”连接仪器仪表调用仪器仪表设置仪器仪表的参数双击万用表图标即可打开万用表面板，可以操作面板上相应按钮，设置为交流电流挡，还可设置对话窗口的数据。将万用表图标上的连接端（接线柱）与相应电路串联，连线过程类似元器件的连线。改变仪器仪表的参数从仪器仪表工具栏将所选用的仪器仪表→万用表的图标拖到电路工作区即可，类似元器件的拖放。仿真测量电路连接和参数设置后，打开仿真开关，万用表面板上就会显示出测量的数据。还可以与实际仪器一样根据需要操作面板。在测量或观察过程中，可以根据测量或观察的结果来改变仪器仪表参数的设置。这里根据情况把电流表内阻改为1uΩ。文件夹”命名为“发光二极管指示电路1”。②调用元器件调用12V直流电源、接地、2KΩ电阻和一支红色发光二极管到电路工作区。③连接电路按图1-55所示连接好电路（注意发光二极管正极接电源高电位）。V112VR12kΩLED1图1-55发光二极管指示电路1(2)调用电流表、电压表①调出测量元件工具条在主菜单栏或主工具栏空白处单击鼠标右键，弹出如图1-56（a）所示快捷菜单，勾选“测量元件”栏，弹出如图1-56（b）所示“测量元件”工具条。（a）弹出右键快捷菜单（b）调出测量元件工具条图1-56调出测量元件工具条也可在元器件栏上按下“”指示器按钮，打开调用指示器库对话框。②调出电压表和电流表单击“测量元件”工具条中“”按钮，鼠标将带出水平仿真的电流表，拖放到电路工作区；同样单击“”按钮调出水平放置的电压表置于电路工作区，再单击“”按钮调出垂直放置的电压表，如图1-57所示。图1-57调用直流电流表和电压表（3）连接电流、电压表电流表U1需串联于电路中，故需将原电路R1与LED1之间的连接导线删除，将电流表U1串联于回路中；电压表U2直接并联于电阻R1两端，电压表U3并联于发光二极管LED1两端即可。与真实测量电路相同，测量直流电时需考虑仪表的正负极,如图1-58所示。图1-58连接电流电压表到电路中（4）设置或改变电流电压表的参数双击电压表，弹出如图1-59所示的电压表设置修改对话框，在“参数”页有两项：电压表内阻为10MΩ，模式为DC(直流)。这里默认设置，不做修改。图1-59弹出电压表设置对话框（5）仿真测量电流、电压直流数字式电流表，内阻为1×10-9Ω直流数字式电压表，内阻为10MΩ完成电路连接和仪表设置后，按下仿真工具栏的“”按钮，或打开仿真电源开关“”，如图1-60所示，可见电路中发光二极管发光，电流表显示电路直流电流为5.171mA,电阻R1两端电压为10.340V，发光二极管两端电压为1.660V。图1-60测量发光二极管电路电流和各元件两端电压2.测量白炽灯交流电路的电流、电压有效值（1）搭建白炽灯交流测量电路，如图1-61所示。V1120Vrms60Hz0°X1120V_100WU1DC1e-009W0.000A+-U2DC10MW0.000V+-图1-61白炽灯交流电路①保存新建电路，命名为“白炽灯交流电路”②调用各元器件、灯泡和测量仪表放置到电路工作区在电源元件库（Sources）中调用交流电源、接地；在指示器库（Indicators）调用120V100W灯泡（LAMP）,如图1-62所示；也可在指示器库调用电压表和电流表，如图1-63所示。图1-62在指示器库调用灯泡图1-63指示器库调用电流表③连接电路电流表灯泡按图1-61所示连接好电路和测量仪表。（2）设置电流、电压表双击电流表弹出如图1-64所示的仪表设置对话框，在“参数”页的模式栏修改为“AC”（交流电）,同样将电压表改为“AC”（交流电压表）。图1-64设置电压表为交流电压表（3）仿真测量电流、电压完成电路连接和仪表设置后，打开仿真电源开关“”，如图1-65所示，灯泡发光并闪烁，表示是交流电供电，电流表显示0.833mA（理论计算值：I=P/U=100/120=0.833mA）,灯泡X1两端电压为120V。图1-65仿真测量白炽灯两端电压及回路电流有效值二、使用数字万用表测量电阻、电流、电压以测量简单串并联电路的电流、电压介绍虚拟数字万用表的调用、设置和使用方法。1.测量发光二极管指示电路的电流、电压（1）调用数字万用表打开前面搭建的发光二极管指示电路1，将鼠标移到图1-66所示的虚拟仪器仪表工具栏“”上，单击万用表按键，鼠标将带出数字万用表图标到电路工作区，移到指定位置后，单击鼠标，就将数字万用表放置到电路工作区了，调用三只数字万用表，其图标相同只是标识分别为XMM1、XMM2、XMM3，如图1-67所示。电压表模式设置为交流模式（AC）图1-66调用数字万用表的位置图1-67放置三只数字万用表于工作区（2）连接数字万用表使用虚拟万用表测量电路电流、电压与实际测量环境相同，测直流时有正负极之分，测电压时万用表并联于元件两端，测电流时串联于电路中。在图1-67中，将万用表XMM1直接并联于R1两端；先把R1与LED1之间导线删除断开，再将万用表XMM2串联于回路中；XMM3并联于LED1两端。如图1-68所示。图1-68连接万用表（3）设置数字万用表双击万用表图标，即可弹出数字万用表面板，面板将显示测量数据和万用表的设置。①设置万用表XMM1为直流电压挡双击XMM1图标，弹出如图1-69所示的万用表面板，从面板上可见：有测量数据显示屏、4个功能选择键（电流挡A、电压挡V、电阻挡Ω、电压损耗分贝挡dB）、被测信号类型键（交流和直流）、面板设置键、正极（+）负极（-）两个引线端。将万用表XMM1设置为直流电压挡，按下电压键“”和直流键“”即可。图1-69万用表XMM1的面板仪器仪表工具栏万用表的图标万用表面板测量数据显示屏功能选择键：电流、电压、电阻、分贝信号类型键：交流、直流设置键：电气、显示显示屏正极引线端按下万用表面板的设置按键“”，将弹出如图1-70所示的万用表设置对话框，对话框有电气设置和显示设置两栏内容。电气设置中可设置电流表内阻、电压表内阻、电阻表电流和相对分贝值，一般采用系统默认值：电流表内阻1nΩ，电压表内阻1GΩ；万用表显示设置中可设置电流表、电压表、电阻表的最大量程，系统默认显示最大电流1GA、显示最大电压1GV、显示最大电阻10GΩ,这里都采用系统默认参数，不作修改，故按下“取消”退出设置。图1-70万用表XMM1设置对话框②设置万用表XMM2为直流电流挡如图1-71所示，在万用表的面板上按下“A”和“—”两个按键，将万用表XMM2设置为直流电流表；其参数设置采用系统默认，不作修改。图1-71万用表XMM2设置③设置万用表XMM3为直流电压挡万用表XMM3的设置方法与XMM1的设置方法相同，设置为直流电压表，其余采用系统默认参数。（4）仿真测量电路测量电路连接和万用表设置好后，按下仿真电源开关“”，如图1-72所示，发光二极管发光，三只万用表分别显示：10.34V、5.17mA、1.66V。与前面图1-60测量数据相同。注意：使用实际万用表测量电流、电压时，不能在测量过程中转换万用表档位！但在Multisim10环境中可以边仿真测量边设置，便于观察不同情况下的测量结果，其灵活性强。电压挡万用表电气设置和显示设置电流挡直流直流图1-72万用表仿真测量发光二极管电路电流电压2.测量白炽灯交流电路的电流、电压打开已搭建的白炽灯交流电路，将电路中的电压表和电流表删除，更换为万用表XMM1和XMM2，如图1-73所示。连接好电路后，将两只万用表分