1.3 仪器仪表的使用

仪器仪表库的图标及功能如图1-17所示。该库中所含仪器仪表如下：数字万用表、函数信号发生器、瓦特表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、数字频率计、字信号发生器、逻辑转换仪、逻辑分析仪、IV特性分析仪、失真分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、安捷伦函数信号发生器、安捷伦数字万用表、安捷伦数字示波器、泰克数字示波器、LabVIEW虚拟仪器、测试探针、电流钳。

1.数字万用表（Multimeter）

数字万用表是一种可以用来测量交直流电压、交直流电流、电阻及电路中两点之间的分贝损耗，自动调整量程的数字显示的多用表。

用鼠标双击数字万用表图标，可以放大数字万用表面板，如图1-18所示。用鼠标单击数字万用表面板上的“Set…（设置）”按钮，则弹出参数设置对话框，可以设置数字万用表的电流表内阻、电压表内阻、欧姆表电流及测量范围等参数。

2.函数信号发生器（Function Generator）

函数信号发生器是可提供正弦波、三角波、方波三种不同波形信号的电压信号源。用鼠标双击函数信号发生器图标，可以放大函数信号发生器的面板。函数信号发生器的面板如图1-19所示。

函数信号发生器的输出波形、工作频率、占空比、幅度和直流偏置，可通过鼠标单击波形选择按钮和在各窗口设置相应的参数来实现。频率设置范围为1Hz～1000THz；占空比调整值可从1%～99%；幅度设置范围为1V_p～1000TV_p；偏移设置范围为-1000TV～1000TV。

3.瓦特表（Wattmeter）

瓦特表用来测量电路的功率，交流或者直流均可测量。用鼠标双击瓦特表的图标可以放大瓦特表的面板。电压输入端与测量电路并联连接，电流输入端与测量电路串联连接。瓦特表的面板如图1-20所示。

4.双通道示波器（Oscilloscope）与四通道示波器（Four-channel Oscilloscope）

示波器是用来显示电信号波形的形状、大小、频率等参数的仪器。用鼠标双击示波器图标，放大的示波器的面板图如图1-21所示。

示波器面板各按键的作用、调整及参数的设置与实际的示波器类似。四通道示波器使用方法与二通道相似，故不详叙。

（1）时基（Time base）控制部分的调整

1）时间基准。X轴刻度显示示波器的时间基准，其基准为0.1ns/Div～1000s/Div可供选择。

2）X轴位置控制。X轴位置控制X轴的起始点。当X的位置调到0时，信号从显示器的左边缘开始，正值使起始点右移，负值使起始点左移。X位置的调节范围为-5.00～+5.00。

3）显示方式选择。显示方式选择示波器的显示，可以从“幅度/时间（Y/T）”切换到“A通道/B通道中（A/B）”“B通道/A通道（B/A）”或“Add”方式。

● Y/T方式：X轴显示时间，Y轴显示电压值。

● A/B、B/A方式：X轴与Y轴都显示电压值。

● Add方式：X轴显示时间，Y轴显示A通道、B通道的输入电压之和。

（2）示波器输入通道（Channel A/B）的设置

1）Y轴刻度。Y轴电压刻度范围为1mV/Div～1000V/Div，可以根据输入信号大小来选择Y轴刻度值的大小，使信号波形在示波器显示屏上显示出合适的幅度。

2）Y轴位置（Y position）。Y轴位置控制Y轴的起始点。当Y的位置调到0时，Y轴的起始点与X轴重合，如果将Y轴位置增加到1.00，Y轴原点位置从X轴向上移一大格，若将Y轴位置减小到-1.00，Y轴原点位置从X轴向下移一大格。Y轴位置的调节范围为-3.00～+3.00。改变A、B通道的Y轴位置有助于比较或分辨两通道的波形。

3）Y轴输入方式。Y轴输入方式即信号输入的耦合方式。当用AC耦合时，示波器显示信号的交流分量；当用DC耦合时，显示的是信号的AC和DC分量之和。

当用0耦合时，在Y轴设置的原点位置显示一条水平直线。

（3）触发方式（Trigger）调整

1）触发信号选择。触发信号选择一般选择自动触发（Auto）。选择“A”或“B”，则用相应通道的信号作为触发信号。选择“Ext”，则由外触发输入信号触发。选择“Single”为单脉冲触发。选择“Normal”为一般脉冲触发。

2）触发沿（Edge）选择。触发沿（Edge）可选择上升沿或下降沿触发。

3）触发电平（Level）选择。触发电平（Level）选择触发电平范围。

（4）示波器显示波形读数

要显示波形读数的精确值时，可用鼠标将游标拖到需要读取数据的位置。显示屏幕下方的方框内，显示游标与波形垂直相交点处的时间和电压值，以及两游标位置之间的时间、电压的差值。

用鼠标单击“Reverse”按钮可改变示波器屏幕的背景颜色。用鼠标单击“Save”按钮可按ASCII码格式存储波形读数。

5.波特图仪（Bode Plotter）

波特图仪可以用来测量和显示电路的幅频特性与相频特性，类似于扫频仪。用鼠标双击波特图仪图标，放大的波特图仪的面板图如图1-22所示。可选择幅频特性（Magnitude）或者相频特性（Phase）进行测量。

波特图仪有In和Out两对端口，其中In端口的“+”和“-”分别接电路输入端的正端和负端；Out端口的“+”和“-”分别接电路输出端的正端和负端。使用波特图仪时，必须在电路的输入端接入AC（交流）信号源。

（1）坐标设置

在垂直（Vertical）坐标或水平（Horizontal）坐标控制面板图框内，单击“Log”按钮，则坐标以对数（底数为10）的形式显示；单击“Lin”按钮，则坐标以线性的结果显示。

水平（Horizontal）坐标：标度（1mHz～1000THz），水平坐标轴总是显示频率值。它的标度由水平轴的初始值I（Initial）和终值F（Final）决定。

在信号频率范围很宽的电路中，分析电路频率响应时，通常选用对数坐标（以对数为坐标所绘出的频率特性曲线称为波特图）。

垂直（Vertical）坐标：当测量电压增益时，垂直轴显示输出电压与输入电压之比，若使用对数基准，则单位是分贝；如果使用线性基准，则显示的是比值。当测量相位时，垂直轴总是以度为单位显示相位角。

（2）读取坐标数值

要得到特性曲线上任意点的频率、增益或相位差，可用鼠标拖动游标（位于波特图仪中的垂直光标），或者用游标移动按钮来移动游标（垂直光标）到需要测量的点，游标（垂直光标）与曲线的交点处的频率和增益或相位角的数值显示在读数框中。

（3）分辨率设置

“Set…”用来设置扫描的分辨率，用鼠标单击“Set…”按钮，出现分辨率设置对话框，数值越大，则分辨率越高。

6.数字频率计（Frequency Counter）

数字频率计是用来测量信号频率的仪器，它可以显示与信号频率有关的一些信息。数字频率计图标及面板如图1-23所示，可观察频率、周期、脉宽、上升时间/下降时间。

7.字信号发生器（Word Generator）

字信号发生器是能产生16路（位）同步逻辑信号的一个多路逻辑信号源，用于对数字逻辑电路进行测试。

用鼠标双击字信号发生器图标，字信号发生器面板如图1-24所示。

（1）字信号的输入

在字信号编辑区，32bit的字信号以8位十六进制数编辑和存放，可以存放1024条字信号，地址编号为0000～03FF。

字信号输入操作：将光标指针移至字信号编辑区的某一位，用鼠标单击后，由键盘输入如二进制数码的字信号，光标自左至右、自上至下移位，可连续地输入字信号。

在字信号显示（Display）编辑区可以编辑或显示字信号格式有关的信息。字信号发生器被激活后，字信号按照一定的规律逐行从底部的输出端送出，同时在面板的底部对应于各输出端的小圆圈内，实时显示输出字信号各位（bit）的值。

（2）字信号的输出方式

字信号的输出方式分为Step（单步）、Burst（单帧）、Cycle（循环）三种方式。用鼠标单击一次“Step”按钮，字信号输出一条，这种方式可用于对电路进行单步调试。

用鼠标单击“Burst”按钮，则从首地址开始至末地址连续逐条地输出字信号。

用鼠标单击“Cycle”按钮，则循环不断地进行Burst方式的输出。

Burst和Cycle情况下的输出节奏由输出频率的设置决定。

Burst输出方式时，当运行至该地址时输出暂停，再用鼠标单击“Pause”则恢复输出。

（3）字信号的触发方式

字信号的触发分为Internal（内部）和External（外部）两种触发方式。当选择Internal（内部）触发方式时，字信号的输出直接由输出方式按钮（SteP、Burst、Cycle）启动。当选择External（外部）触发方式时，则需接入外触发脉冲，并定义“上升沿触发”或“下降沿触发”。然后单击输出方式按钮，待触发脉冲到来时才启动输出。此外在数据准备好输出端还可以得到与输出字信号同步的时钟脉冲输出。

（4）字信号的存盘、重用、清除等操作

用鼠标单击“Set…”按钮，弹出Settings对话框，在对话框中Clear buffer（清字信号编辑区）、Load（打开字信号文件）、Save（保存字信号文件）三个选项用于对编辑区的字信号进行相应的操作。字信号存盘文件的后缀为“.DP”。对话框中UP counter（按递增编码）、Down counter（按递减编码）、Shift right（按右移编码）、Shift left（按左移编码）四个选项用于生成一定规律排列的字信号。例如，选择UP counter，则按0000～03FF排列；如果选择Shift right，则按8000、4000、2000等逐步右移一位的规律排列；其余类推。

8.逻辑转换仪（Logic Converter）

逻辑转换仪是Multisim特有的仪器，能够完成真值表、逻辑表达式和逻辑电路三者之间的相互转换，实际中不存在与此对应的设备。逻辑转换仪面板如图1-25所示。

（1）逻辑电路→真值表

逻辑转换仪可以导出多路（最多8路）输入一路输出的逻辑电路的真值表。首先画出逻辑电路，并将其输入端接至逻辑转换仪的输入端，输出端连至逻辑转换仪的输出端。单击“”按钮，在逻辑转换仪的显示窗口，即真值表区出现该电路的真值表。

（2）真值表→逻辑表达式

真值表的建立：一种方法是根据输入端数，用鼠标单击逻辑转换仪面板顶部代表输入端的小圆圈，选定输入信号（A~H）。此时其值表区自动出现输入信号的所有组合，而输出列的初始值全部为“0”，可根据所需要的逻辑关系修改真值表的输出值而建立真值表；另一种方法是由电路图通过逻辑转换仪转换过来的真值表。

对已在真值表区建立的真值表，用鼠标单击“真值表→逻辑表达式”按钮，在面板的底部逻辑表达式栏出现相应的逻辑表达式。如果要简化该表达式或直接由真值表得到简化的逻辑表达式，单击“真值表→简化表达式”按钮后，在逻辑表达式栏中出现相应的该真值表的简化逻辑表达式。在逻辑表达式中的“＇”表示逻辑变量的“非”。

（3）表达式→真值表、逻辑电路或逻辑与非门电路

可以直接在逻辑表达式栏中输入逻辑表达式，“与—或”式及“或—与”式均可，然后单击“表达式→真值表”按钮得到相应的真值表；单击“表达式→电路”按钮得相应的逻辑电路；单击“表达式→与非门电路”按钮得到由与非门构成的逻辑电路。

9.逻辑分析仪（Logic Analyzer）

逻辑分析仪用于对数字逻辑信号的高速采集和时序分析，可以同步记录和显示16路数字信号。逻辑分析仪的面板图如图1-26所示。

（1）数字逻辑信号与波形的显示与读数

面板左边的16个小圆圈对应16个输入端，各路输入逻辑信号的当前值在小圆圈内显示，从上到下排列依次为最低位至最高位。16路输入的逻辑信号的波形以方波形式显示在逻辑信号波形显示区。通过设置输入导线的颜色可修改相应波形的显示颜色。波形显示的时间轴刻度可通过面板下边的Clocks/Div设置。读取波形的数据可以通过拖放游标完成。在面板下部的两个方框内显示指针所处位置的时间读数和逻辑读数（4位十六进制数）。

（2）触发方式设置

单击Trigger区的“Set…”按钮，可以弹出触发方式对话框。触发方式有多种选择，对话框中可以输入A、B、C三个触发字。逻辑分析仪在读到一个指定字或几个字的组合后触发。触发字的输入可单击标志为A、B或C的编辑框，然后输入二进制的字（0或1）或者x，x代表该位为“任意”（0、1均可）。用鼠标单击对话框中Trigger combinations方框右边的按钮，弹出由A、B、C组合的8组触发字，选择8种组合之一，并单击“OK”后，在Trigger combinations方框中就被设置为该种组合的触发字。

三个触发字的默认设置均为xxxxxxxxxxxxxxxx，表示只要第一个输入逻辑信号到达，无论是什么逻辑值，逻辑分析仪均被触发开始波形的采集，否则必须满足触发字条件才被触发。此外，Trigger qualifier（触发限定字）对触发有控制作用。若该位设为x，触发控制不起作用，触发完全由触发字决定；若该位设置为“1”（或“0”），则仅当触发控制输入信号为“1”（或“0”）时，触发字才起作用；否则即使触发字组合条件满足也不能引起触发。

（3）采样时钟设置

用鼠标单击对话框面板下部Clock区的“Set…”按钮弹出时钟控制对话框。在对话框中，波形采集的控制时钟可以选择内时钟或者外时钟；上升沿有效或者下降沿有效。如果选择内时钟，内时钟频率可以设置。此外对Clock qualifier（时钟限定）的设置决定时钟控制输入对时钟的控制方式。若该位设置为“1”，表示时钟控制输入为“1”时开放时钟，逻辑分析仪可以进行波形采集；若该位设置为“0”，表示时钟控制输入为“0”时开放时钟；若该位设置为“x”，表示时钟总是开放，不受时钟控制输入的限制。

10.IV（电流/电压）特性分析仪

IV（电流/电压）特性分析仪用来分析二极管、PNP和NPN晶体管、PMOS和CMOS FET的IV特性。注意：IV特性分析仪只能够测量未连接到电路中的元器件。IV（电流/电压）特性分析仪的面板如图1-27所示。

11.失真分析仪（Distortion Analyzer）

失真分析仪是一种用来测量电路信号失真的仪器，Multisim提供的失真分析仪频率范围为20Hz～20kHz，失真分析仪面板如图1-28所示。

在Controls（控制模式）区域中，THD负责设置分析总谐波失真，SINAD负责设置分析信噪比，Set…负责设置分析参数。

12.频谱分析仪（Spectrum Analyzer）

频谱分析仪用来分析信号的频域特性，Multisim提供的频谱分析仪频率范围上限为4GHz，频谱分析仪面板如图1-29所示。

在图1-29所示频谱分析仪面板中，分为5个区。

1）在Span Control区中，当选择Set span时，频率范围由Frequency区域设定；当选择Zero span时，频率范围仅由Frequency区域的Center栏设定的中心频率确定；当选择Full span时，频率范围设定为0～4GHz。

2）在Frequency区中，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。

3）在Amplitude区中，当选择dB时，纵坐标刻度单位为dB；当选择dBm时，纵坐标刻度单位为dBm；当选择Lin时，纵坐标刻度单位为线性。

4）在Resolution Freq区中，可以设定频率分辨率，即能够分辨的最小谱线间隔。

5）在Controls区中，当选择Start时，启动分析；当选择Stop时，停止分析；当选择Set…时，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Continuous（连续触发）还是Single（单次触发）。

频谱图显示在频谱分析仪面板左侧的窗口中，利用游标可以读取其每点的数据并显示在面板右侧下部的数字显示区域中。

13.网络分析仪（Network Analyzer）

网络分析仪是一种用来分析双端口网络的仪器，可以测量衰减器、放大器、混频器、功率分配器等电子电路及元器件的特性。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。网络分析仪面板如图1-30所示。

（1）显示窗口数据显示模式设置

显示窗口数据显示模式在Marker区中设置。当选择Re/Im时，显示数据为直角坐标模式。当选择Mag/Ph（Degs）时，显示数据为极坐标模式。当选择dB Mag/Ph（Degs）时，显示数据为分贝极坐标模式。滚动条控制显示窗口游标所指的位置。

（2）选择需要显示的参数

在Trace区域中选择需要显示的参数，只要单击需要显示的参数按钮（Z11、Z12、Z21、Z22）即可。

（3）参数格式

参数格式在Graph区中设置。

Param.选项中可以选择所要分析的参数，其中包括S-parameters（S参数）、H-parameters（H参数）、Y-parameters（Y参数）、Z-parameters（Z参数）、Stability factor（稳定因素）5种。

（4）显示模式

显示模式可以通过选择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）完成。以上4种显示模式的刻度参数可以通过Scale设置；程序自动调整刻度参数由Auto scale设置；显示窗口的显示参数，如线宽、颜色等由Set up设置。

（5）数据管理

Settings区域提供数据管理功能。单击“Load”按钮读取专用格式数据文件；单击“Save”按钮储存专用格式数据文件；单击“Export”按钮输出数据至文本文件；单击“Print”按钮打印数据。

（6）分析模式设置

分析模式在Mode区中设置。当选择Measurement时为测量模式；当选择Match net.designer时为电路设计模式，可以显示电路的稳定度、阻抗匹配、增益等数据；当选择RF characterizer时为射频特性分析模式。

14.安捷伦函数信号发生器（Agilent Function Generator）

安捷伦函数信号发生器是以安捷伦公司的33120A型函数信号发生器为原型设计的，它是一个高性能、能产生15MHz多种波形信号的综合函数发生器。安捷伦函数信号发生器面板如图1-31所示。至于它的详细功能和使用方法，参考Agilent 33120型函数信号发生器的使用手册。

15.安捷伦数字万用表（Agilent Multimeter）

安捷伦数字万用表是以安捷伦公司的34401A型数字万用表为原型设计的，它是一个高性能的、测量精度为六位半的数字万用表。安捷伦数字万用表面板如图1-32所示。至于它的详细功能和使用方法，参考Agilent 34401A型数字万用表的使用手册。

16.安捷伦数字示波器（Agilent Oscilloscope）

安捷伦数字示波器是以安捷伦公司的54622D型数字示波器为原型设计的，它是一个两模拟通道、16个数字通道、100MHz数据宽带、附带波形数据磁盘外存储功能的数字示波器。安捷伦数字示波器面板如图1-33所示。至于它的详细功能和使用方法，参考Agilent 54622D型数字示波器的使用手册。

17.泰克数字示波器（Tektronix Oscilloscope）

泰克数字示波器是以泰克公司的TDS 2024型数字示波器为原型设计的，它是一个四模拟通道、200MHz数据宽带、带波形数据存储功能的液晶显示数字示波器。泰克数字示波器面板如图1-34所示。至于它的详细功能和使用方法，参考TDS 2024型数字示波器的使用手册。

18.LabVIEW虚拟仪器

Multisim 14提供LabVIEW虚拟仪器。设计人员可以在LabVIEW的图形开发环境下创建自定义的仪器。这些由自己创建的仪器具备LabVIEW开发系统的全部高级功能，包括数据获取、仪器控制和运算分析等。

LabVIEW仪器可以是输入仪器，也可以是输出仪器。输入仪器接收仿真数据用于显示和处理。输出仪器可以将数据作为信号源在仿真中使用。需要注意的是，一个LabVIEW虚拟仪器不能既是输入型又是输出型的仪器。

要能够创建和修改LabVIEW虚拟仪器，用户必须拥有LabVIEW 8.0（或更高版本）开发系统，必须安装LabVIEW实时运行引擎在用户的计算机中。它的版本需和用于创建仪器的LabVIEW开发环境相对应。NI Circuit Design Suite已经提供了LabVIEW 8.0和LabVIEW 8.2实时运行引擎。

Multisim 14包含了以下几种LabVIEW的例子。

1）BJT分析仪（BJT Analyzer）用于测量BJT晶体管的电流-电压特性，与IV特性分析仪类似。

2）阻抗计（Impedance Meter）用于测量电路中两个节点之间的阻抗值。

3）传声器（Microphone）用于记录计算机声音装置的音频信号，以及把声音数据作为信号源输出。

4）扬声器（Speaker）通过计算机声音设备播放输入的信号。

5）信号分析仪（Signal Analyzer）显示时域信号、自动功率频谱或平均输入信号。

6）信号发生器（Signal Generator）产生正弦波、三角波、方波和锯齿波。

7）实时信号发生器（Streaming Signal Generator）产生正弦波、三角波、方波和锯齿波，并允许仿真运行期间改变信号。

19.测试探针（Probe）

Multisim 14在探针这个工具上进行了全新的设计，提供了7种探针。

测量探针（Probe）既可以在直流通路中对电压、电流、功率进行静态测试，也可以在交直流通路中，对电路的某个点的电位或某条支路的电流以及频率特性进行动态测试，使用方式灵活方便。

20.电流钳（Current Clamp）

电流钳是对工业应用中通过互感器进行电流测试的仿真。在如图1-35所示电路中，双击电流钳图标，可将电压与电流的比率设置为1V/mA。如图1-36所示，这样可以通过示波器等仪器显示出的电压值换算出流过该导线的电流值。

仿真运行，在示波器上观察出其电压波形图如图1-37所示，其峰峰值电压为2.3kV，按照电压电流比率1V/mA，可算出其电流的峰峰值为2.3A。

这些虚拟仪器大致可分为3类，即模拟类仪器、数字类仪器和频率类仪器。模拟类仪器有数字万用表、函数信号发生器、瓦特表、示波器、IV特性分析仪等；数字类仪器有字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪等；频率类仪器有频率计、频谱分析仪、网络分析仪等。进行电路仿真分析时，对不同类型的电路可选用相应的测试仪器，如数字量的测量可选用逻辑分析仪。但有的虚拟仪器可混用，如示波器可测量模拟电压信号，也可测量数字信号（脉冲波形）。总之测试仪器的使用可根据用户的习惯选择。