4.2.2 Мультиметр (Multimeter)
Мультиметр является комбинированным прибором, предназначенным для измерения постоянных и переменных напряжений и токов, сопротивления и затухания сигнала между двумя точками схемы.
Рисунок 4.2 — Мультиметр
На развёрнутой панели мультиметра (рисунок 4.2) расположены дисплей для отображения результатов измерения, клеммы для подключения к схеме и кнопки управления. С помощью первой группы кнопок управления (верхний ряд) производится выбор одного из режимов измерения: либо измерения тока (A), либо напряжения (V), либо сопротивления (Ω), либо ослабления (dB). С помощью второй группы кнопок мультиметр устанавливается или в режим измерения постоянного тока, или в режим измерения переменного тока. В режиме измерения переменного тока мультиметр измеряет эффективное (действующее) значение переменного тока Кнопкой Settings вызывается диалоговое окно установки параметров мультиметра. В этом диалоговом окне выставляются следующие параметры:
Ammeter resistance — внутреннее сопротивление амперметра;
Voltmeter resistance — входное сопротивление вольтметра;
Ohmmeter current — ток, с помощью которого измеряется сопротивление;
Decibel standard —значение эталонного напряжения V1, по отношению к которому измеряется ослабления или усиления в децибелах в контролируемой точке (по умолчанию V1=1 В). При этом для коэффициента передачи K используется формула: K = 20·log (V2/V1), где V2 — напряжение в контролируемой точке.
4.2.3 Функциональный генератор (Function Generator)
Функциональный генератор является источником напряжения, формирующим на своих выходах либо синусоидальный, либо треугольный, либо прямоугольный сигнал.
Рисунок 4.3 — Функциональный генератор
На развёрнутой панели функционального генератора (рисунок 4.3) расположены клеммы для подключения к схеме, кнопки выбора формы выходного сигнала и кнопки установки параметров выбранного сигнала.
С помощью кнопок выбора формы выходного сигнала выбирается либо синусоидальный, либо треугольный, либо прямоугольный сигнал.
С помощью кнопок установки параметров выбранного сигнала выставляются следующие параметры:
Frequency — частота выходного сигнала;
Duty cycle — коэффициент заполнения в %: для импульсных сигналов это отношение длительности импульса к периоду повторения, то есть величина, обратная скважности; для треугольных сигналов это соотношение между длительностями переднего и заднего фронта;
Amplitude — амплитуда выходного сигнала;
Offset — смещение (постоянной составляющей) выходного сигнала.
При заземлении клеммы генератора Common (общий) на выходных клеммах генератора "-" и "+" формируются сигналы сдвинутые по фазе на 180º.
4.2.4 Осциллограф (Oscilloscope)
Двухканальный осциллограф предназначен для отображения изменения амплитуды электронных сигналов во времени.
Рисунок 4.4 — Осциллограф
На развёрнутой панели осциллографа (рисунок 4.4) расположены дисплей для отображения результатов измерения, клеммы для подключения к схеме и четыре группы кнопок выбора режима работы осциллографа (Time base, Trigger, Channel A и Channel B).
4.2.4.1 Развёртка сигнала по вертикали (группы Channel A и Channel B)
Осциллограф имеет два входных канала (группы Channel A и Channel B). Для этих каналов предусмотрена раздельная регулировка чувствительности (масштаба шкалы вертикальной развёртки) в диапазоне от 10 мкВ/дел (μV/Div) до 5 кВ/дел (kV/Div), а также регулировка смещения по вертикали (Y position) от минус 3 до плюс трёх. Кроме того, каждый канал имеет три кнопки выбора режима: AC, 0 и DC. Режим АС предназначен для наблюдения сигналов переменного тока. Этот режим называют также режимом "закрытого входа", так как в этом режиме на входе усилителя стоит разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную составляющую. Как и в реальном осциллографе, использующем "закрытый" вход, в виртуальном осциллографе первый цикл измерения тоже отображается с большой погрешностью. Постоянная составляющая сигнала рассчитывается и устраняется в течение первого цикла измерения, после чего на экран осциллографа выводится только переменная составляющая сигнала. В режиме 0 входной зажим замыкается на землю. Режим DC (включен по умолчанию) предназначен для наблюдения сигналов как постоянного, так и переменного тока. Этот режим также называют режимом "открытого входа", так как входной сигнал поступает на вход вертикального усилителя непосредственно. С правой стороны от кнопок DC расположены входные зажимы.
Примечание. Не подключайте вход осциллографа, работающий в режиме DC, к исследуемой схеме через разделительный конденсатор. В этом случае осциллограф может выдать искажённый сигнал.
4.2.4.2 Горизонтальная развёртка (группа Time base)
Режим развёртки по горизонтали определяют клавиши Y/T, A/B и B/A. В режиме Y/T по вертикальной оси производится развёртка сигналов, пришедших по каналам A и B, а по горизонтальной оси развёртка по времени. В режиме A/B по вертикальной оси производится развёртка сигнала канала A, а по горизонтальной оси развёртка сигнала канала B. Этот режим позволяет исследовать частотные и фазовые характеристики сигналов (фигуры Лиссажу, петли гистерезиса). Режим B/A аналогичен режиму A/B, но в этом режиме канал A управляет горизонтальной разверткой, а канал B - вертикальной. В режимах A/B и B/A масштаб шкалы горизонтальной развёртки определяется соответственно масштабом сигналов B и A. Для подробного анализа формы сигнала целесообразно установить для режима просмотра осциллограмм флажок «Пауза после каждого экрана». Флажок Pause after each screen находится на закладке Analysis/Analysis Options/Instruments).
В режиме развертки Y/T длительность горизонтальной развертки может быть задана в диапазоне от 0,1 нс/дел (ns/div) до 1 с/дел (s/div) с возможностью установки смещения в тех же единицах (от минус 5.00 до плюс 5.00) по горизонтали (X position).
4.2.4.3 Синхронизация развёртки (группа Trigger)
Установки группы Trigger определяют условия, при которых запускается горизонтальная развертка в режиме Y/T. Синхронизация горизонтальной развертки может быть автоматической от канала A или B (клавиша Auto), внутренней от канала A (клавиша A) или от канала B (клавиша B), а также внешней от входа синхронизации горизонтальной развертки (клавиша Ext). В режиме Y/T дополнительно предусмотрен ждущий режим (Edge) с запуском развертки по переднему или заднему фронту запускающего сигнала (выбирается нажатием соответствующей кнопки) и с заданием уровня (Level) запуска. Уровень запуска развёртки (Level) задаётся в пределах от минус 5.00 до плюс 5.00, то есть на оси Y осциллографа задается координата, при пересечении которой изображением сигнала производится запуск развертки. Постоянный сигнал не может пересечь уровень запуска развёртки. Поэтому для вывода на экран осциллографа постоянного сигнала необходимо установить режим автоматической синхронизации развёртки.
Заземление осциллографа осуществляется с помощью клеммы Ground, расположенной в правом верхнем углу прибора, и не является обязательным для заземлённых исследуемых цепей.
4.2.4.4 Расширенная панель осциллографа
Кнопка Expand разворачивает графический дисплей осциллографа, перемещая органы управления в низ окна.
При нажатии на кнопку Expand вид развёрнутой панели осциллографа существенно меняется. Размер экрана на панели увеличивается, появляется возможность прокрутки изображения по горизонтали и его сканирования с помощью вертикальных визирных линий (синего и красного цвета), которые за треугольные ушки, обозначенные цифрами 1 и 2, могут быть установлены курсором в любое место экрана. При этом в индикаторных окошках под экраном приводятся время и результаты измерения напряжения исследуемых сигналов в тех местах осциллограммы, где вертикальные визирные линии пересекают изображение сигнала, а также отображается разность между этими значениями в двух позициях курсоров.
Клавиша Reduce возвращает обычное изображение виртуальной развёрнутой панели.
Клавиша Reverse переключает изображение осциллограммы с позитивного на негативное и наоборот.
Клавиша Save позволяет сохранить осциллограмму в файле формата Scope Data (*.SCP).
Чтобы распечатать осциллограмму, выберите File/Print, и выберите XYPlot. Для появления этой опции в диалоговом окне File/Print, должен быть отображен расширенный осциллограф.
При проведении моделирования на компьютере имеется возможность окраски изображений осциллограмм. Для этого достаточно задать желаемые цвета проводникам, подводящим сигналы к соответствующим каналам. Цвета проводникам можно задать после двойного щелчка по ним левой кнопкой мыши.