1.2. Приборы

Виртуальные приборы – это модельные компоненты Multisim, которые соответствуют реальным приборам. Например, среди виртуальных приборов в Multisim есть осциллографы, генераторы сигналов, анализаторы спектра и др.

Чтобы добавить виртуальный прибор, выберите его с панели приборов (Instruments), рис. 4. Чтобы посмотреть лицевую панель прибора, дважды кликните на иконку прибора. Выводы прибора соединяются с элементами схемы так же, как и другие компоненты.

В Multisim также есть эмулированные реально существующие приборы Agilent и Tektronix.

1.2.1. Генераторы сигналов

Генератор XFG1 является идеальным источником напряжения, вырабатывающим сигналы синусоидальной, прямоугольной или треугольной формы.

Средний вывод генератора при подключении к схеме обеспечивает общую точку для отсчета амплитуды переменного напряжения. Для отсчета напряжения относительно нуля общий вывод заземляют. Крайние правый и левый выводы служат для подачи переменного напряжения на схему. Напряжение на правом выводе изменяется в положительном направлении относительно общего вывода, напряжение на левом выводе – в отрицательном.

Отображение передней панели прибора производится двойным щелчком мыши на уменьшенном изображении. Рабочее окно генератора сигналов приведено на рис. 5.

Рис. 4. Панель приборов и их изображения: виртуальных приборов: мультиметра XMM1, генератора сигналов XFG1, двух- и четырехканальных осциллографов XCS1, XCS2, плоттера Боде XBP1, анализатора спектраXSA1; эмулированных реально-существующих приборов: функционального генератора XFG2, мультиметра XMM2, осциллографов XSC3 и XSC4, пробника XCP1; регистрирующих приборов из библиотеки индикаторов: вольтметра U1, амперметра U2, пробника напряжения X1, лампы накаливания Х2.

	На передней панели задаются следующие параметры сигнала генератора: частота выходного напряжения (Frequency), скважность (Duty Cycle), амплитуда выходного напряжения (Amplitude), постоянная составляющая выходного напряжения (Offset).
Рис. 5. Панель генератора сигналов XFG1

Генератор XFG2 (рис. 4) фирмы Agilent является аналогом реального источника напряжения, вырабатывающим сигналы синусоидальной, прямоугольной, треугольной формы, AM, FM сигналы и др. Амплитуда выходного сигнала изменяется от 50 мВ до 20 В, а частота – от 0,9 мГц до 10 МГц. Лицевая панель генератора представлена на рис. 6. Перед началом работы генератор необходимо включить, а в конце – выключить кнопкой Power (On/Off). Для перехода к функциям, указанным над кнопками, необходимо нажать клавишу Shift, расположенную в правом нижнем углу, а затем кнопку под нужной функцией. Необходимое значение амплитуды или частоты сигнала можно получить, изменяя положение плавной регулировки или с помощью кнопок со стрелками. Выходной сигнал снимается с гнезда «Output».

Рис. 6. Лицевая панель генератора сигналов Agilent 33120А.

1.2.2. Осциллографы

Осциллограф XSC1 (рис. 4) представляет собой аналог двухлучевого запоминающего осциллографа. Можно подключить осциллограф к уже включённой схеме или во время работы cxемы переставить выводы к другим точкам – изображение на экране осциллографа изменится автоматически.

Остановить процесс расчета параметров и характеристик схемы в любой момент времени можно нажатием клавиши F9 или выбором пункта Pause (Пауза) в меню Circuit. Продолжить расчет можно повторным нажатием клавиши F9 или выбором пункта Resume меню Circuit. Нажатием кнопки "Пуск-Стоп" в верхнем углу экрана начинается или прекращается расчет параметров схемы.

На схему выводится уменьшенное изображение осциллографа. На этом изображении имеется четыре входных зажима: верхний правый зажим – общий; нижний правый – вход синхронизации; левый и правый нижние зажимы представляют собой соответственно вход канала А (channel А) и вход канала В (channel В). Напряжение по каждому из каналов снимается между точками «+» и «–», соответствующих большему и меньшему потенциалам исследуемых участков цепи на схеме.

Двойным щелчком мыши по уменьшенному изображению открывается изображение передней панели осциллографа (рис. 7).

Рис. 7. Изображение передней панели осциллографа

Непосредственно под экраном находится линейка прокрутки, позволяющая наблюдать любой временной отрезок процесса от момента включения до момента выключения схемы.

На экране осциллографа расположены два курсора, обозначаемые 1 и 2, при помощи которых можно измерить мгновенные значения напряжений в любой точке осциллограммы. Для этого просто переместите мышью курсоры за треугольники в их верхней части в требуемое положение. Координаты точек пересечения первого курсора с осциллограммой отображаются в верхней строке, координаты второго курсора – в средней строке. В нижней строке отображаются значения разностей между соответствующими координатами первого и второго курсоров. Результаты можно записать в файл. Для распечатки полученных осциллограмм удобно получить изображение на белом фоне, нажав кнопку .

Работа с осциллографом XSC2 (рис. 4) аналогична работе с осциллографом XSC1. Напряжение по каждому из каналов снимается между точкой подключения соответствующего канала и «землей». Настройка развертки по каждому выбранному каналу производится отдельно.

Лицевая панель двухканального осциллографа XSC3 (рис. 4) Agilent 46422D представлена на рис. 8. Включение/выключение осциллографа осуществляется нажатием кнопки Power. Подключение прибора для измерения аналоговых (непрерывных) сигналов осуществляется через разъемы соответствующих каналов «1» и «2» на панели «Analog». Здесь же происходит настройка развертки по вертикали от 1мВ до 5В в клетке и необходимое смещение осциллограммы сигнала вверх и вниз.

Рис. 8. Лицевая панель осциллографа Agilent 54622D

Подключение цифровых (дискретных) сигналов осуществляется через разъем D0-D15 на панели Digital. Здесь же осуществляется регулировка величин развертки по вертикали разрядов D0-D7, D8-D15 и смещение сигналов вверх и вниз.

Настройка развертки по горизонтали и сдвиг вправо и влево осуществляется с соответствующей панели «Horizontal», обработки файлов и расчет – с панели Run Control.

Функции синхронизации, управления дисплеем, работой с файлами и измерениями, представленные в центральной части панели управления, позволяют эффективно использовать данный осциллограф как измерительный инструмент.

Для наиболее удобного восприятия полученных осциллограмм желательно предварительно покрасить подводящие провода по каждому каналу в свой цвет. Это позволит получить изображение на экране осциллограм соответствующего цвета.

Лицевая панель четырехканального осциллографа XSC4 (рис. 4) фирмы Tektronix представлена на рис. 9.

Рис. 9. Лицевая панель осциллографа Tektronix TDS 2024

Управление осциллографом Tektronix TDS 2024 аналогично управлению осциллографом Agilent 46422D. Функции управления экраном, измерениями, файлами и положением курсоров представлены в верхней части экрана, синхронизации – в средней, а настройкой разверток по вертикали по каждому из каналов и всех по горизонтали – в нижней.

Цветовое изображение по каждому из каналов соответствует цвету, указанному на лицевой панели (канал 1 – желтый, канал 2 – голубой, канал 3 – розовый, канал 4 – зеленый). Величина развертки по каждому каналу указана соответствующим цветом в нижней части экрана.

Управление режимом измерения сигналов AC/DC (переменной составляющей / постоянной и переменной составляющей сигнала) по каждому из каналов, включение / выключение режима инверсии и др. настройки осуществляются с помощью кнопок в правой части панели экрана и отображены на самом экране.

1.2.3. Анализатор спектра XSA1

Анализатор спектра XSА1, предназначен для определения спектра сигнала в любой точке радиотехнической цепи. Можно подключить анализатор спектра к уже включённой схеме или во время работы схемы переставить выводы к другим точкам – изображение на экране анализатора спектра изменится автоматически.

На рис. 10 представлена передняя панель анализатора спектра с изображением амплитудного спектра положительного гармонического сигнала S(t)=1+Sin(21000t). Спектр сигнала содержит две гармонических составляющих с амплитудами, равными 1 В (постоянную составляющую с частотой 0 Гц, основную гармонику с частотой 1000 Гц).

Рис. 10. Изображение передней панели анализатора спектра XSA1

Для корректного отображения спектра необходимо выбрать диапазон частот, задавая начальное значение диапазона в окне Start, конечное значение – в поле End, сохранить настройки, нажав иконку Enter, центр отображаемого диапазона частот Center выставляется автоматически. Частота дискретизации Resolution Freq. при расчете спектра выбирается кратной основной частоте сигнала. Перемещая маркер, внизу рабочего окна отображаются значения частоты и амплитуды выбранной гармоники. На рис. 10 маркер установлен на основную гармонику (амплитуда 958.445 mV, частота 1.004 kHz) отклонения от заданных исходных параметров не превышает 5%, что не превышает погрешности программного пакета Multisim.

1.2.4. Плоттер Боде

Плоттер Боде XBP1 (рис. 4) предназначен для снятия амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик. Лицевая панель плоттера представлена на рис. 11. К разъемам In и Out подключаются входной и выходной сигналы.

Рис. 11. Лицевая панель плоттера Боде

При снятии АЧХ и ФЧХ по горизонтали снимать в логарифмическом масштабе, а по вертикали – в линейном. При настройке плоттера задаются минимальные (I) и максимальные (F) значения частоты, магнитуды и фазового сдвига. В правом столбце указываются единицы измерения или коэффициент 10⁰, 10³, 10⁶, 10⁹ (-, k, M, G).

После моделирования на полученной характеристике в левом верхнем углу появляется значок измерителя. Переместив его по горизонтали в любую точку экрана, на нижней панели отразятся значения координат точки пересечения измерителя и полученной характеристики.