虚拟仪器的使用课件

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1、第第3章章 Multisim9 虚拟仪器虚拟仪器虚拟仪器的使用课件1概述概述2交流和直流测量类仪器交流和直流测量类仪器3数字逻辑测试类仪器数字逻辑测试类仪器4射频测量类仪器射频测量类仪器5 仿真仪器仿真仪器本章主要内容本章主要内容虚拟仪器的使用课件3.1 概述概述3.1.1虚拟仪器的介绍虚拟仪器的介绍 虚拟仪器虚拟仪器：（：（Virtual Instrumention)是基于计算机的仪器。是基于计算机的仪器。 计算机和仪器紧密结合是目前仪器发展的一个方向。计算机和仪器紧密结合是目前仪器发展的一个方向。 二者结合方式有二者结合方式有2种：种： 将计算机装入仪器：智能仪器将计算机装入仪器：智能仪器

2、 将仪器装入计算机：虚拟仪器将仪器装入计算机：虚拟仪器虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统从从Multisim9开始，用户可以利用虚拟仪器编程软件开始，用户可以利用虚拟仪器编程软件LabView定制自己的虚拟仪器定制自己的虚拟仪器虚拟仪器的使用课件软件中，虚拟仪器的都有图标，符号和仪器面板软件中，虚拟仪器的都有图标，符号和仪器面板3个外观图个外观图图标图标符号图符号图仪器面仪器面板板虚拟仪器的使用课件3.1.2 虚拟仪器的主要特点虚拟仪器的主要特点u仿真的同时可以改变设置仿真的同时可以改变设置u仿真的同时重新连接仪器端子仿真的同时

3、重新连接仪器端子u在一个电路图中可以使用多个同样的仪器在一个电路图中可以使用多个同样的仪器u仪器的设置和显示数据可以与电路图一起保存仪器的设置和显示数据可以与电路图一起保存u仪器面板可以根据屏幕分辨率和显示模式自动改变大小仪器面板可以根据屏幕分辨率和显示模式自动改变大小虚拟仪器的使用课件3.1.3 虚拟仪器的分类虚拟仪器的分类可以分为可以分为6大类：大类：交流和直流测量类仪器交流和直流测量类仪器：函数发生器、万用表、双通道示波器，：函数发生器、万用表、双通道示波器， 4通道示波器、功率表、伏安特性分析仪通道示波器、功率表、伏安特性分析仪 频率计，扫描仪，失真度分析仪频率计，扫描仪，失真度分析仪

4、数字逻辑测试类仪器数字逻辑测试类仪器：逻辑分析仪、逻辑转换仪和字函数发生器：逻辑分析仪、逻辑转换仪和字函数发生器射频测量类仪器射频测量类仪器：频谱分析仪和网络分析仪：频谱分析仪和网络分析仪仿真仪器仿真仪器：安捷伦信号发生器、安捷伦数字万用表、安捷伦数字示波器：安捷伦信号发生器、安捷伦数字万用表、安捷伦数字示波器 泰克数字示波器泰克数字示波器测量笔测量笔基于基于LabVIEW仪器仪器：LabVIEW的麦克风，扬声器、信号分析仪和信号发生器的麦克风，扬声器、信号分析仪和信号发生器虚拟仪器的使用课件3.1.4虚拟仪器的添加和使用虚拟仪器的添加和使用1 仪器添加的操作步骤：仪器添加的操作步骤： （1）

5、在仪器工具栏单击需添加的仪器按钮图标）在仪器工具栏单击需添加的仪器按钮图标 （2）在绘图区合适的地方单击鼠标左键）在绘图区合适的地方单击鼠标左键 （3）单击仪器符号的连线端子，移动鼠标到电路图的连接位置。）单击仪器符号的连线端子，移动鼠标到电路图的连接位置。虚拟仪器的使用课件练习练习31 在练习在练习25的电路中的电路中添加函数发生器和添加函数发生器和逻辑分析仪。逻辑分析仪。虚拟仪器的使用课件2 设置仪表设置仪表方法：双击图中虚拟仪器的图标，在面板中设置有关参数方法：双击图中虚拟仪器的图标，在面板中设置有关参数虚拟仪器的使用课件练习练习32对练习对练习31中的函数发生器和逻辑分析仪做如下设置中

6、的函数发生器和逻辑分析仪做如下设置设置时钟源为外部，其他采用默认设置设置波形：方波波形：方波频率：频率：500HZ占空比：占空比：10振幅：振幅：5V偏移：偏移：0V其他默认值其他默认值虚拟仪器的使用课件3仿真分析仿真分析开启仿真功能的方法：开启仿真功能的方法： Simulate（仿真）（仿真）/Run（运行）（运行） 仿真开关仿真开关 按按F5键键虚拟仪器的使用课件练习练习33A 对练习对练习32电路进行仿真电路进行仿真步骤：步骤：1做好仿真准备，对开关做好仿真准备，对开关J1，J2进行设置。进行设置。 双击双击J1图标，弹出对话框，在参数选项卡中转换开关键设为图标，弹出对话框，在参数选项卡

7、中转换开关键设为“E” 双击双击J2图标，转换开关键设为图标，转换开关键设为“L”2单击单击Simulate（仿真）（仿真）/Run（运行）（运行）3观察仿真结果观察仿真结果 问题：（问题：（1）按下）按下E键，键，L键，改变键，改变J1状态，状态，改变改变J2状态，观察数码管的状态状态，观察数码管的状态填写下表，总结填写下表，总结74LS190的的LOAD端和端和CTEN端有何作用？端有何作用？J1J2U1虚拟仪器的使用课件（2）改变计数器脉冲信号的频率）改变计数器脉冲信号的频率观察频率的高低对数码管的显示有何影响？观察频率的高低对数码管的显示有何影响？（3）该电路为几进制加法还是减法计数器

8、？）该电路为几进制加法还是减法计数器？（4）观察逻辑分析仪的结果，看逻辑分析仪的结果与（）观察逻辑分析仪的结果，看逻辑分析仪的结果与（3）答案是否相符？）答案是否相符？B 74LS190是一个是一个BCD码可逆计数器，若码可逆计数器，若U/D端置端置0，为十进制加法计，为十进制加法计数器置数器置1，为减法计数器。，为减法计数器。 对对32的电路如何修改可以变为减法计数器？的电路如何修改可以变为减法计数器？ 如何修改可以变成一个可控的可逆计数器？如何修改可以变成一个可控的可逆计数器？本次练习检查要求：本次练习检查要求：1）练习）练习32的电路，仿真结果，问题（的电路，仿真结果，问题（1）（）（2

9、）（）（3）（）（4）的答案）的答案2）练习）练习33B部分的设计结果部分的设计结果虚拟仪器的使用课件3.2交流和直流测量类仪器交流和直流测量类仪器电压表和电流表电压表和电流表数字万用表（数字万用表（Multimeter）函数发生器（函数发生器（Function Generator）双通道示波器（双通道示波器（Oscilloscope）四通道示波器（四通道示波器（4 Channel Oscilloscope）失真度仪（失真度仪（Distortion Analyzer）频率计（频率计（Frequency couterFrequency couter）功率表（功率表（Wattmeter）IV分析仪

10、（分析仪（IV Analyzer）波特图仪（波特图仪（Bode Plotter）虚拟仪器的使用课件(存放在指示元器件库中存放在指示元器件库中)VoltmeterAmmeter3.2.13.2.1电压表和电流表电压表和电流表虚拟仪器的使用课件练习练习34练习使用电流表和电压表练习使用电流表和电压表利用电流表和电压表测试下图中利用电流表和电压表测试下图中D3上的电压，及流过的电流上的电压，及流过的电流画出测试电路。画出测试电路。若二极管反向，电压表和电流表又该如何接？若二极管反向，电压表和电流表又该如何接？提示：要考虑仪表内阻引起的测量误差。提示：要考虑仪表内阻引起的测量误差。 二极管正向时电压很

11、小，反向时电流很小二极管正向时电压很小，反向时电流很小参考教材：参考教材：P2虚拟仪器的使用课件3.2.2 数字万用表（数字万用表（Multimeter） Multisim 9提供的万用表外观和操作与实际的万用表相似，可以测电提供的万用表外观和操作与实际的万用表相似，可以测电流流A、电压、电压V、电阻、电阻和分贝值和分贝值db，测直流或交流信号。万用表有正极和，测直流或交流信号。万用表有正极和负极两个引线端负极两个引线端 。测量支路电流时，万用表串连于电路测量支路电流时，万用表串连于电路测量电压和电阻时，万用表并联于被测元器件测量电压和电阻时，万用表并联于被测元器件思考：测电流、电压及电阻时思

12、考：测电流、电压及电阻时万用表接法有何不同万用表接法有何不同虚拟仪器的使用课件练习练习351 利用万用表测量图中电源提供的总电流利用万用表测量图中电源提供的总电流 测量测量R1和和R3上的电压。上的电压。 要求：画出测量电路要求：画出测量电路 记录万用表的测量结果记录万用表的测量结果虚拟仪器的使用课件2 测量测量R1和和R2两端的电阻两端的电阻 要求：画出测量电路，记录测量值要求：画出测量电路，记录测量值提示：提示：R1在在Basic/POTENTIOMETER虚拟仪器的使用课件3.2.3函数发生器（函数发生器（Function Generator） Multisim 9提供的函数发生器可以产

13、生正弦波、三角波和矩形波，信提供的函数发生器可以产生正弦波、三角波和矩形波，信号频率可在号频率可在1Hz到到999MHz范围内调整。信号的幅值以及占空比等参数也可范围内调整。信号的幅值以及占空比等参数也可以根据需要进行调节。信号发生器有三个引线端口：负极、正极和地以根据需要进行调节。信号发生器有三个引线端口：负极、正极和地虚拟仪器的使用课件连接规则连接规则： 信号发生器图标上有，信号发生器图标上有，GND， 连接和连接和GND，输出正极性信号，输出正极性信号 连接和连接和GND，输出负极性信号，输出负极性信号 连接和，输出幅值等于信号发生器的有效值连接和，输出幅值等于信号发生器的有效值2倍倍

14、连接，连接，GND和和，输出两个幅值相等，极性相反的信号，输出两个幅值相等，极性相反的信号 虚拟仪器的使用课件3.2.4 双通道示波器（双通道示波器（Oscilloscope） Multisim 9提供的双通道提供的双通道示波器与实际的示波器外观和示波器与实际的示波器外观和基本操作基本相同，该示波器基本操作基本相同，该示波器可以观察一路或两路信号波形可以观察一路或两路信号波形的形状，分析被测周期信号的的形状，分析被测周期信号的幅值和频率，时间基准可在秒幅值和频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。示波器直至纳秒范围内调节。示波器图标有图标有6个连接点：个连接点：A通道输入通道输入正负极、正负极

15、、B通道输入正负极、外通道输入正负极、外触发端触发端T正负极正负极.与真实示波器区别与真实示波器区别:负极可以接地负极可以接地,也可以不接地也可以不接地虚拟仪器的使用课件练习练习36 绘制如下电路图，并设置示波器的参数，使示波器显示如下波形绘制如下电路图，并设置示波器的参数，使示波器显示如下波形参考教材：P271李萨如图李萨如图虚拟仪器的使用课件3.2.5四通道示波器（四通道示波器（4 Channel Oscilloscope） 四通道示波器与双通道示波器的使用方法和参数调整方式完全一样，只是四通道示波器与双通道示波器的使用方法和参数调整方式完全一样，只是多了一个通道控制器旋钮多了一个通道控制

16、器旋钮 ，当旋钮拨到某个通道位置，才能对该通道的，当旋钮拨到某个通道位置，才能对该通道的Y轴进行调整轴进行调整。 通道通道A，BC，D输入信号输入信号连线的颜色就连线的颜色就是示波器波形是示波器波形的颜色，注意的颜色，注意只能在仿真之前只能在仿真之前设置设置虚拟仪器的使用课件练习练习37使用函数发生器产生如下波形，利用使用函数发生器产生如下波形，利用4通道示波器观察波形通道示波器观察波形要求：要求：用函数发生器用函数发生器XFG1产生正弦波形，输出产生正弦波形，输出2路相位现反的信号，用示波器的通道路相位现反的信号，用示波器的通道A、D显示（显示（1KHZ，5Vpp）用函数发生器用函数发生器X

17、FG2产生三角波，用示波器的通道产生三角波，用示波器的通道B显示，显示，5KHZ，5VPP用函数发生器用函数发生器XFG3产生方波，用示波器的通道产生方波，用示波器的通道C显示，显示，10KHZ，5VPP 根据以上要求，绘制出电路图，并对仪器做设置，能产生如下波形。根据以上要求，绘制出电路图，并对仪器做设置，能产生如下波形。虚拟仪器的使用课件3.2.6功率表（功率表（Wattmeter） (瓦特表瓦特表)功率表用来测量电路的交流功率表用来测量电路的交流或者直流功率，有四个引线或者直流功率，有四个引线端口：电压正极和负极、电端口：电压正极和负极、电流正极和负极。流正极和负极。功率功率功率因数测试

18、结果：有效功率测试结果：有效功率 功率因数：电压与电流相位差的余弦功率因数：电压与电流相位差的余弦虚拟仪器的使用课件练习练习38用功率表测量如下电路中电源提供的功率以及功率因数用功率表测量如下电路中电源提供的功率以及功率因数提示：提示：电压输入端并联于被测电路电压输入端并联于被测电路电流输入端串联于被测电路电流输入端串联于被测电路虚拟仪器的使用课件3.2.7 IV分析仪（分析仪（IV Analyzer） IV分析仪专门用来分析晶体管的伏安特性曲线，如二极管、分析仪专门用来分析晶体管的伏安特性曲线，如二极管、NPN管、管、PNP管、管、NMOS管、管、PMOS管等器件。管等器件。IV分析仪相当于

19、实验室的晶体管图示分析仪相当于实验室的晶体管图示仪，仪，需要将晶体管与连接电路完全断开需要将晶体管与连接电路完全断开，才能进行，才能进行IV分析仪的连接和测试。分析仪的连接和测试。 用用IV分析仪测晶体管的伏安特性曲线时，不能连接在电路中，要分析仪测晶体管的伏安特性曲线时，不能连接在电路中，要单个测量。单个测量。虚拟仪器的使用课件测量步骤：测量步骤：1 选中虚拟仪器工具栏上的选中虚拟仪器工具栏上的IV分析仪分析仪2 放置放置IV分析仪到电路中分析仪到电路中3 在在IV分析仪的控制面板的元件中选择相应的分析仪的控制面板的元件中选择相应的晶体管类型晶体管类型虚拟仪器的使用课件练习练习39 利用利用

20、IV分析仪测试二极管分析仪测试二极管1N4148、三极管、三极管BC107BP场效应管场效应管2N7000的伏安特性的伏安特性 虚拟仪器的使用课件3.2.83.2.8频率计（频率计（Frequency couterFrequency couter）作用作用：测量数字信号的频率、周期、相位，脉冲信号的上升沿和测量数字信号的频率、周期、相位，脉冲信号的上升沿和下降沿。下降沿。 使用过程中应注意根据输入信号的幅值调整频率计的使用过程中应注意根据输入信号的幅值调整频率计的SensitivitySensitivity（灵敏度）和（灵敏度）和Trigger LevelTrigger Level（触发电平）

21、。（触发电平）。 虚拟仪器的使用课件Measurement：Freg测量频率测量频率Period测量周期测量周期Pluse测量正极性和负极性脉冲持续时间测量正极性和负极性脉冲持续时间Rise/Fall测量脉冲的上升时间和下降时间测量脉冲的上升时间和下降时间Coupling：选择耦合方式选择耦合方式RMS：选择灵敏度选择灵敏度Trigger Level：选择触发电平值，输入信号必须选择触发电平值，输入信号必须大于触发器电平才能进行测量大于触发器电平才能进行测量虚拟仪器的使用课件练习练习3-10 利用函数发生器产生频率为利用函数发生器产生频率为1KHZ的方波信号的方波信号 采用频率计测量方波的频率

22、，正负脉冲宽度采用频率计测量方波的频率，正负脉冲宽度 信号周期，脉冲信号的上升时间和下降时间信号周期，脉冲信号的上升时间和下降时间要求：要求： 1 根据上述要求，绘制测量电路根据上述要求，绘制测量电路 2 改变函数发生的参数设置，观察频率计的结果是否也做相应变化改变函数发生的参数设置，观察频率计的结果是否也做相应变化虚拟仪器的使用课件3.2.9 波特图仪（波特图仪（Bode Plotter） 利用波特图仪可以方便地测量和显示电路的频率响应，波特利用波特图仪可以方便地测量和显示电路的频率响应，波特图仪适合于分析滤波电路或电路的频率特性，特别易于观察截止图仪适合于分析滤波电路或电路的频率特性，特别

23、易于观察截止频率。频率。虚拟仪器的使用课件3-11 利用波特图仪测量利用波特图仪测量RC一阶低通滤波器的频率特性一阶低通滤波器的频率特性输入端与被测电路输入端并联，输出端与被测电路输出端并联输入端与被测电路输入端并联，输出端与被测电路输出端并联使用时必须在电路输入端示意性地接一个信号源，但不需要进行任何参数的设定使用时必须在电路输入端示意性地接一个信号源，但不需要进行任何参数的设定虚拟仪器的使用课件3.2.10 失真度仪（失真度仪（Distortion Analyzer） 失真度仪专门用来测量电路的信号失真度，失真度仪提供的频率范围为失真度仪专门用来测量电路的信号失真度，失真度仪提供的频率范围

24、为20Hz100kHz。 面板最上方给出测量失真度的提示信息和测量值。面板最上方给出测量失真度的提示信息和测量值。 Fundamental Freq（分析频率）处可以设置分析频率值；选择分析（分析频率）处可以设置分析频率值；选择分析THD（总谐波失真）或（总谐波失真）或SINAD（信噪比），单击（信噪比），单击Set按钮，打开设置窗口如按钮，打开设置窗口如图所示，由于图所示，由于THD的定义有所不同，可以设置的定义有所不同，可以设置THD的分析选项的分析选项。 虚拟仪器的使用课件总谐波失真总谐波失真：英文全称：英文全称Total Harmonic Distortion，简称，简称THD。总谐波

25、失真是指用信号源输入时，由于非线性元件所引起的总谐波失真是指用信号源输入时，由于非线性元件所引起的输出信号（谐波及其倍频成分）比输入信号多出的额外谐波输出信号（谐波及其倍频成分）比输入信号多出的额外谐波成分，成分，谐波失真是由于系统不是完全线性造成的谐波失真是由于系统不是完全线性造成的，用新增加，用新增加总谐波成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。总谐波成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。 一般说来，一般说来，1000Hz频率处的总谐波失真最小，不少产品频率处的总谐波失真最小，不少产品均以该频率的失真作为它的指标均以该频率的失真作为它的指标 信噪比信噪比,即即SNR（Signal

26、 to Noise Ratio）又称为讯噪比，）又称为讯噪比，即放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比，即放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比，常常用分贝数表示。常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。音越少。一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回放的音质量越高，否则相反。信噪比一般越小，声音回放的音质量越高，否则相反。信噪比一般不应该低于不应该低于 70dB，高保真音箱的信噪比应达到，高保真音箱的信噪比应达到110dB以上以上。虚拟仪器的使用课件3.3 数字逻辑测试类仪器

27、数字逻辑测试类仪器字信号发生器（字信号发生器（Word Generator）逻辑分析仪（逻辑分析仪（Logic Analyzer）逻辑转换器（逻辑转换器（Logic Converter）虚拟仪器的使用课件3.3.1 逻辑分析仪（逻辑分析仪（Logic Analyzer）作用作用：数字信号的高速采集和时序分析，可同步记录和显示：数字信号的高速采集和时序分析，可同步记录和显示16路的数字信号。路的数字信号。逻辑分析仪的连接端口有：逻辑分析仪的连接端口有：16路信号输入端、外接时钟端路信号输入端、外接时钟端C、时钟控制端、时钟控制端Q以及触发控制输入端以及触发控制输入端T。 面板分上下两个部分，上面

28、板分上下两个部分，上半部分是显示窗口，下半部分半部分是显示窗口，下半部分是逻辑分析仪的控制窗口，控是逻辑分析仪的控制窗口，控制信号有：制信号有：Stop（停止）、（停止）、Reset（复位）、（复位）、Reverse（反（反相显示）、相显示）、Clock（时钟）设（时钟）设置和置和Trigger（触发）设置。（触发）设置。 虚拟仪器的使用课件Clock setup（时钟设置）对话框（时钟设置）对话框 Clock Source（时钟源）选择外（时钟源）选择外触发或内触发；触发或内触发； Clock rate（时钟频率）：（时钟频率）：1Hz100MHz范围内选择；范围内选择； Sampling

29、Setting（取样点设置）：（取样点设置）：Pre-trigger samples （触发前取样点）（触发前取样点）、Post- trigger samples（触发后取样（触发后取样点）点） 和和Threshold voltage（开启电压）（开启电压）设置。设置。 虚拟仪器的使用课件 点击点击Trigger下的下的 Set（设置）按钮时，出现（设置）按钮时，出现Trigger Setting（触发设置）对话框（触发设置）对话框Trigger Clock Edge（触发边沿）：（触发边沿）：Positive（上升沿）、（上升沿）、Negative（下降沿）、（下降沿）、Both（双向触发）

30、。（双向触发）。Trigger patterns（触发模式）：（触发模式）：由由A、B、C定义触发模式，在定义触发模式，在Trigger Combination（触发组合）（触发组合）下有下有21种触发组合可以选择。种触发组合可以选择。虚拟仪器的使用课件练习练习313利用逻辑分析仪观察利用逻辑分析仪观察74LS90的输出信号之间的的输出信号之间的时序关系，确定哪位为时序关系，确定哪位为4位二进制中的最高位，位二进制中的最高位，哪位为最低位？哪位为最低位？提示：提示：逻辑分析仪的时钟逻辑分析仪的时钟源设为外部源设为外部虚拟仪器的使用课件3.3.2 逻辑转换器（逻辑转换器（Logic Conver

31、ter）作用：一种虚拟仪器，逻辑转换器。实际中没有这种仪器，逻作用：一种虚拟仪器，逻辑转换器。实际中没有这种仪器，逻辑转换器可以在逻辑电路、真值表和逻辑表达式之间进行转换。辑转换器可以在逻辑电路、真值表和逻辑表达式之间进行转换。有有8路信号输入端，路信号输入端，1路信号输出端。路信号输出端。6种转换功能依次是：逻辑电种转换功能依次是：逻辑电路转换为真值表、真值表转换路转换为真值表、真值表转换为逻辑表达式、真值表转换为为逻辑表达式、真值表转换为最简逻辑表达式、逻辑表达式最简逻辑表达式、逻辑表达式转换为真值表、逻辑表达式转转换为真值表、逻辑表达式转换为逻辑电路、逻辑表达式转换为逻辑电路、逻辑表达式

32、转换为与非门电路。换为与非门电路。虚拟仪器的使用课件逻辑转换器的使用逻辑转换器的使用输入端输入端逻辑输出端逻辑输出端把逻辑转换器接入逻辑电路把逻辑转换器接入逻辑电路虚拟仪器的使用课件逻辑电路转换为真值表逻辑电路转换为真值表单击单击单击单击真值表转换为逻辑表达式真值表转换为逻辑表达式真值表转换为简化的逻辑表达式真值表转换为简化的逻辑表达式单击单击非号用非号用“，”代替代替虚拟仪器的使用课件单击单击逻辑表达式转换为逻辑表达式转换为2输入与门的逻辑电路输入与门的逻辑电路逻辑表达式转换为逻辑表达式转换为2输入与非门的逻辑电路输入与非门的逻辑电路单击单击虚拟仪器的使用课件单击单击在面板下方填入逻辑表达式

33、在面板下方填入逻辑表达式虚拟仪器的使用课件练习练习3141利用逻辑转换器分析如图所示的组合逻辑电路的真值表利用逻辑转换器分析如图所示的组合逻辑电路的真值表 和简化的逻辑表达式。和简化的逻辑表达式。 要求：要求：1）绘制测试电路）绘制测试电路 2）得出真值表）得出真值表 3）得出表达式）得出表达式3个个输输入入信信号号虚拟仪器的使用课件2 利用逻辑转换器化简以下逻辑函数，并画出逻辑电路图1）2）要求：逻辑电路要求分别画出要求：逻辑电路要求分别画出2输入与门、输入与门、2输入与非门组成的逻辑电路输入与非门组成的逻辑电路提示：输入表达式后，先转换为真值表，再转换为简化的逻辑表达式，再转换提示：输入表

34、达式后，先转换为真值表，再转换为简化的逻辑表达式，再转换 为电路图为电路图虚拟仪器的使用课件3.3.3 字信号发生器（字信号发生器（Word Generator）作用：数字信号激励源，能产生作用：数字信号激励源，能产生32路同步逻辑信号路同步逻辑信号左侧是控制面板，右侧是字信号发生器的字符窗口。控制面板分左侧是控制面板，右侧是字信号发生器的字符窗口。控制面板分为为Controls（控制方式）、（控制方式）、Display（显示方式）、（显示方式）、Trigger（触发）（触发）、Frequency（频率）等几个部分。（频率）等几个部分。 为数据准备好信号输为数据准备好信号输出端出端虚拟仪器的使

35、用课件练习练习315用字函数发生器产生用字函数发生器产生0F循环输出的循环输出的4路时序信号，采用逻辑分析仪路时序信号，采用逻辑分析仪显示结果，采用逻辑电平指示器指示数据是否准备好显示结果，采用逻辑电平指示器指示数据是否准备好步骤步骤: 1绘制电路绘制电路 2设置字函数发生器：设置字函数发生器： 控制方式：循环控制方式：循环 触发方式：内部，上升沿触发触发方式：内部，上升沿触发 输出频率：输出频率：200HZ 字缓冲区初始值为：字缓冲区初始值为：00000000 终止值为：终止值为：0000000F 显示方式：十六进制显示方式：十六进制 3 设置逻辑分析仪时钟为：设置逻辑分析仪时钟为：200H

36、Z 4观察仿真结果：观察仿真结果： 逻辑分析仪中输出信号中，哪个路输出为逻辑分析仪中输出信号中，哪个路输出为4位二进制中位二进制中 的最高位，哪位为最低位。的最高位，哪位为最低位。 5若要函数发生器产生若要函数发生器产生07信号，利用逻辑分析仪来观察结果，如何修改电路？信号，利用逻辑分析仪来观察结果，如何修改电路？ 绘制出测试电路，并对仪器做相应设置。绘制出测试电路，并对仪器做相应设置。虚拟仪器的使用课件组合逻辑电路原理及应用仿真组合逻辑电路原理及应用仿真（1） 138译码器原理译码器原理译码器：把一组二进制代码翻译成特定的信号。译码器：把一组二进制代码翻译成特定的信号。 如：通过译码器把计算

37、机地址总线翻译成各个端口地址，如：通过译码器把计算机地址总线翻译成各个端口地址， 计算机才能知道读计算机才能知道读/写哪个地址端口。写哪个地址端口。3.3.4 Multisim9 在数字电路中的应用在数字电路中的应用 虚拟仪器的使用课件验证验证138的真值表的真值表练习练习316虚拟仪器的使用课件（2） 利用利用138构成一位全加器构成一位全加器虚拟仪器的使用课件练习练习317字信号字信号发生器发生器虚拟仪器的使用课件练习练习318利用逻辑分利用逻辑分析仪测试电路析仪测试电路逻辑逻辑转换仪转换仪虚拟仪器的使用课件时序逻辑电路仿真时序逻辑电路仿真1计数器设计与仿真计数器设计与仿真计数器的设计计数

38、器的设计常用的集成十六进制同步计数器：常用的集成十六进制同步计数器：74161异步清零，异步清零，同步置数同步置数其中其中ABCD为预先设置的初始值，为预先设置的初始值，当当LOAD（预置端）为低时，等待时钟下降沿来临时（预置端）为低时，等待时钟下降沿来临时,初始值有效。初始值有效。CLR为清零端，低电平有效。为清零端，低电平有效。RCO为进位端，当输出全为为进位端，当输出全为1时，时，RCO为高电平。为高电平。同步清零：清零条件满足时，需要等待时钟的触发沿来临，才能完成清零同步清零：清零条件满足时，需要等待时钟的触发沿来临，才能完成清零异步清零：清零条件满足时，不需要触发沿，直接完成清零异步

39、清零：清零条件满足时，不需要触发沿，直接完成清零虚拟仪器的使用课件利用集成芯片设计利用集成芯片设计N N进制计数器时（进制计数器时（反馈清零法）反馈清零法）， 异步清零异步清零以以N N作为清零输出代码作为清零输出代码 同步清零同步清零以以N N1 1作为清零输出代码作为清零输出代码反馈置数法类似反馈置数法类似 思考思考: :设计一个设计一个7 7进制计数器进制计数器, ,若使用芯片为异步清零方式若使用芯片为异步清零方式, ,则在输出为多少时清零则在输出为多少时清零? ? 若使用同步清零方式芯片呢若使用同步清零方式芯片呢? ?虚拟仪器的使用课件CP脉冲脉冲引入方式引入方式型号型号计数模式计数模

40、式清零方式清零方式预置数预置数方方 式式同步同步741614位二进制加法位二进制加法异步异步 (低电平低电平)同步同步74HC1614位二进制加法位二进制加法异步异步 (低电平低电平)同步同步74HCT1614位二进制加法位二进制加法异步异步 (低电平低电平)同步同步74LS191单时钟单时钟4位二进制可逆位二进制可逆无无异步异步74LS193双时钟双时钟4位二进制可逆位二进制可逆异步异步 (高电平高电平)异步异步74160十进制加法十进制加法异步异步 (低电平低电平)同步同步74LS190单时钟十进制可逆单时钟十进制可逆无无异步异步异步异步74LS293双时钟双时钟4位二进制加法位二进制加法

41、异步异步无无74LS902-5-10进制加法进制加法异步异步异步异步 2 几种常用的集成电路计数器虚拟仪器的使用课件3. 用集成计数器构成任意进制计数器用集成计数器构成任意进制计数器N M 的情况的情况（1 1）几片集成计数器级联后再反馈清零）几片集成计数器级联后再反馈清零 若几片集成计数器级联后再进行反馈清零的话，可以更灵若几片集成计数器级联后再进行反馈清零的话，可以更灵活地组成任意进制的计数器。活地组成任意进制的计数器。 下图中使用了两片下图中使用了两片74LS90，每片都接成十进制计数器，级每片都接成十进制计数器，级联后再采取反馈清零措施就构成了联后再采取反馈清零措施就构成了六十二进制六

42、十二进制的计数器。的计数器。A片为片为0110，B片为片为0010时，时，A、B两片同时清零！两片同时清零！虚拟仪器的使用课件（3）每片集成计数器单独反馈清零后再进行级联 当两片集成计数器进行级联时，用反馈清零法将一片集成计数器接成N1进制的计数器，将另一片接成N2进制的计数器，然后两片集成计数器再进行级联，可得到N1N2进制的计数器。 下图中使用了两片集成计数器74LS90构成 68=48 进制进制计数器。反馈清零与级联配合构成四十八进制计数器 八进制计数器六进制计数器虚拟仪器的使用课件二二 - 五五 - 十进制计数器十进制计数器 74LS90A、结构和工作原理简介、结构和工作原理简介时钟时

43、钟输入端输入端直接清零端直接清零端直接置直接置9 9端端二进制计数器二进制计数器 五进制计数器五进制计数器 十进制计数器十进制计数器 虚拟仪器的使用课件74LS90的功能表的功能表计计 数数LL计计 数数LL计计 数数LL计计 数数LLHLLHHHLLLLLLHHLLLLLHHQDQCQBQACPS9(2)S9(1)R0(2)R0(1)输输 出出时钟时钟置位输入置位输入复位输入复位输入HLLHHHL在计数或清零时，均要求在计数或清零时，均要求S9(1)和和S9(2)中至少一个必须为中至少一个必须为0。只有在只有在R0(1)和和R0(2)同时为同时为1时，才能清零。时，才能清零。虚拟仪器的使用课

44、件2 分频器设计与仿真分频器设计与仿真利用利用74161实现二分频实现二分频该电路实际为一个该电路实际为一个4位二进制计数器，每输入一个脉冲计数位二进制计数器，每输入一个脉冲计数一次，输入时钟频率和输出一次，输入时钟频率和输出ABCD频率依次相差频率依次相差2倍倍练习练习320 分频电路分频电路虚拟仪器的使用课件1 竞争冒险的概念及其产生的原因竞争冒险的概念及其产生的原因 概念概念 竞争：同一个门的一组输入信号，由于通过不同数目的门，经过不竞争：同一个门的一组输入信号，由于通过不同数目的门，经过不同的路径，门的延迟时间不同，它们到达门输入端的时间会有先有后同的路径，门的延迟时间不同，它们到达门

45、输入端的时间会有先有后组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险 冒险：由于在门的输入端有竞争，当输入信号发生变化时，冒险：由于在门的输入端有竞争，当输入信号发生变化时，可能导致在输出端产生尖峰脉冲（干扰脉冲）可能导致在输出端产生尖峰脉冲（干扰脉冲）虚拟仪器的使用课件例如：例如： 产生竞争冒险的原因产生竞争冒险的原因 每个门电路的传输延迟时每个门电路的传输延迟时间不同，致使信号间不同，致使信号A、B状态状态变化的时间有先有后。变化的时间有先有后。AFB1&F=AB=AA=0竞争不一定产生冒险竞争不一定产生冒险G1G2虚拟仪器的使用课件练习练习321AB竟竟争争冒冒险险的的验验证证观察何时

46、产生冒险现象？观察何时产生冒险现象？虚拟仪器的使用课件3.4 射频测量类仪器射频测量类仪器频谱分析仪（频谱分析仪（Spectrum Analyzer）网络分析仪（网络分析仪（Network Analyzer）虚拟仪器的使用课件3.4.1频谱分析仪（频谱分析仪（Spectrum Analyzer）测试高频电路频域的测量仪器，主要用来分析电路的幅频特性，测试高频电路频域的测量仪器，主要用来分析电路的幅频特性，类似于时域的示波器，能测量信号功率和所含的频率特性，类似于时域的示波器，能测量信号功率和所含的频率特性，其频域分析范围的上限为其频域分析范围的上限为4GHz。 虚拟仪器的使用课件3.4.2 网

47、络分析仪（网络分析仪（Network Analyzer） 网络分析仪主要用来测量双端口网络的特性，如衰减器、放大器、混频网络分析仪主要用来测量双端口网络的特性，如衰减器、放大器、混频器、功率分配器等。器、功率分配器等。虚拟仪器的使用课件3.5 仿真仪器仿真仪器仿真仪器仿真仪器主要根据世界著名仪器公司主要根据世界著名仪器公司Agilent和和Textronix生产的仪器，生产的仪器，在计算机中仿制其外形、操作和功能等特性而成的虚拟仪器。在计算机中仿制其外形、操作和功能等特性而成的虚拟仪器。Agilent信号发生器（信号发生器（33120A）Agilent数字万用表（数字万用表（34401A）Ag

48、ilent数字示波器（数字示波器（54622D）泰克数字示波器（泰克数字示波器（TDS 2024）这这4种仪器与真实仪器的面板，按钮、旋钮操作方式完全相同，种仪器与真实仪器的面板，按钮、旋钮操作方式完全相同，使用起来更加真实。使用起来更加真实。虚拟仪器的使用课件3.5.1Agilent信号发生器信号发生器 Agilent信号发生器的型号是信号发生器的型号是33120A，这是一个高性能，这是一个高性能15 MHz的综的综合信号发生器。合信号发生器。Agilent信号发生器有两个连接端，上方是同步信号输入信号发生器有两个连接端，上方是同步信号输入端，端，下方是普通信号输出端下方是普通信号输出端。单

49、击最左侧的电源按钮，即可按照要求输。单击最左侧的电源按钮，即可按照要求输出信号。出信号。虚拟仪器的使用课件1操作使用操作使用 与与Multisim9虚拟仪器不同之处：操作与真实操作类似，虚拟仪器不同之处：操作与真实操作类似，使用时必须打开使用时必须打开电源开关才能使用。电源开关才能使用。仪器面板：显示区、调节旋钮、电源开关、功能键区和输出端仪器面板：显示区、调节旋钮、电源开关、功能键区和输出端接线端：上方为同步信号输入接线端：上方为同步信号输入 下方为输出端下方为输出端虚拟仪器的使用课件2 使用举例（练习使用举例（练习322）（1）使用示波器观察安捷伦函数发生器输出波形，输出频率为）使用示波器

50、观察安捷伦函数发生器输出波形，输出频率为20KHZ，3Vpp的三角波。的三角波。步骤：步骤：1）如图连接好电路，双击函数发生器图标，在仪器面板上按）如图连接好电路，双击函数发生器图标，在仪器面板上按Power键键虚拟仪器的使用课件2）系统默认输出信号为频率）系统默认输出信号为频率1KHZ，幅度，幅度100mVpp3）修改幅度值，单击）修改幅度值，单击 ，输入，输入1.5(面板输入，键盘输入）面板输入，键盘输入）,按下按下4）修改频率值，单击）修改频率值，单击 ， 输入输入20，按，按5）修改波形的形状，单击）修改波形的形状，单击虚拟仪器的使用课件若要改变单位（以频率为例），先点击若要改变单位（

51、以频率为例），先点击 ，然后点击，然后点击 先点击先点击 ，然后点击，然后点击先点击先点击 ，然后点击，然后点击换为换为MHZ换为换为KHZ换为换为HZ若要改变信号偏置，点击若要改变信号偏置，点击再利用旋钮调整大小再利用旋钮调整大小幅值由幅值由Vpp（峰峰值）转换为（峰峰值）转换为Vrms（有效值）方法类似。（有效值）方法类似。虚拟仪器的使用课件3.5.2 Agilent数字万用表数字万用表 Agilent万用表的型号是万用表的型号是34401A，其图标和面板如图所示，其图标和面板如图所示，这是一个高性能这是一个高性能6位半位半的数字万用表。的数字万用表。Agilent万用表有五个连万用表有五

52、个连接端，应注意面板的提示信息连接。单击最左侧的电源按钮，接端，应注意面板的提示信息连接。单击最左侧的电源按钮，即可使用万用表，实现对各种电类参数的测量即可使用万用表，实现对各种电类参数的测量。全位显示全位显示:显示显示09半位显示半位显示:只能显示只能显示016位半：最高位只能显示位半：最高位只能显示0和和1，低六位最大能显示，低六位最大能显示999999虚拟仪器的使用课件1操作使用操作使用5个接线端子：个接线端子：200V Max端子一对（端子一对（2，4）1000V Max端子一对（端子一对（1，3）电流接线端一个（电流接线端一个（5,3）12345虚拟仪器的使用课件2使用举例（练习使用

53、举例（练习323）利用安捷伦万用表测试利用安捷伦万用表测试电位器的阻值电位器的阻值1 电路连接如图电路连接如图2 双击万用表图标，打开仪器面板，单击双击万用表图标，打开仪器面板，单击“电源开关电源开关”3单击单击4 开始电路仿真开始电路仿真利用键盘控制电位器的阻值：利用键盘控制电位器的阻值：A：阻值变大：阻值变大ShiftA：阻值变小：阻值变小观察改变电位器阻值时，万用表测得的结果有何变化观察改变电位器阻值时，万用表测得的结果有何变化虚拟仪器的使用课件电流的测量电流的测量利用利用3（负），（负），5（正）号接线端，串联与被测支路（正）号接线端，串联与被测支路点击点击再点击再点击仿真显示结果仿真

54、显示结果练习练习324虚拟仪器的使用课件电压的测量电压的测量利用（利用（1，3）或（）或（2，4）与被测电路并联。）与被测电路并联。DCV：测直流电压：测直流电压ACV：测量交流电压：测量交流电压虚拟仪器的使用课件频率或周期的测量频率或周期的测量点击点击, 测量频率测量频率点击点击屏幕显示屏幕显示Shift,点击点击,可测量周期可测量周期练习练习325虚拟仪器的使用课件3.5.3 Agilent示波器示波器 Agilent示波器的型号是示波器的型号是54622D，图标和面板如图所示，图标和面板如图所示，这是一个这是一个2模拟通道、模拟通道、16个逻辑通道个逻辑通道、100-MHz的宽带示波器。

55、的宽带示波器。Agilent示波器下方的示波器下方的18个连接端是信号输入端，右侧是外接触个连接端是信号输入端，右侧是外接触发信号端、接地端。单击电源按钮，即可使用示波器，实现各发信号端、接地端。单击电源按钮，即可使用示波器，实现各种波形的测量。种波形的测量。虚拟仪器的使用课件图标图标模拟输入模拟输入数字信号输入数字信号输入触发端触发端数字地数字地标准信号标准信号输出端输出端虚拟仪器的使用课件示波器的校准示波器的校准示波器使用之前需要校准示波器使用之前需要校准操作操作:1如图接线如图接线,校准信号输出端接模拟通道校准信号输出端接模拟通道2点击点击POWER,点击点击,点击点击点击点击,仿真后仿

56、真后,显示显示5V,周期为周期为1ms的方波的方波在在Multisim环境中，一般不用校准！环境中，一般不用校准！虚拟仪器的使用课件使用举例使用举例用安捷伦示波器观察用安捷伦示波器观察2路正弦波信号路正弦波信号8路数字时序信号路数字时序信号字函数发生器产生字函数发生器产生0255以以4KHZ频率循环的频率循环的8路数字时序信号路数字时序信号练习练习327虚拟仪器的使用课件操作步骤：操作步骤：开始仿真开始仿真1）单击）单击Power按钮。若未显示，单击模拟通道按钮按钮。若未显示，单击模拟通道按钮2）转动）转动调整波形的显示调整波形的显示3）单击模拟通道按钮，关闭模拟通道，单击数字通道按钮）单击模

57、拟通道按钮，关闭模拟通道，单击数字通道按钮虚拟仪器的使用课件数学函数运算数学函数运算可以对模拟通道上采集的信号进行信号的相减，相乘，积分，微分和可以对模拟通道上采集的信号进行信号的相减，相乘，积分，微分和快速傅立叶变换等数学运算快速傅立叶变换等数学运算练习练习328输入信号为输入信号为1KHZ，5V方波，利用安捷伦示波器对信号进行方波，利用安捷伦示波器对信号进行FFT运算。运算。步骤：步骤：1）点击）点击2）点击屏幕下方）点击屏幕下方3）点击）点击显示功能软键盘，显示功能软键盘，选择相应的设置项，旋转选择相应的设置项，旋转可以对运算结果的显示进行调整可以对运算结果的显示进行调整虚拟仪器的使用课

58、件练习练习329从通道从通道1输入输入3KHZ，5V正弦波，通道正弦波，通道2输入输入1KHZ，5V方波信号方波信号实现信号实现信号“12”，“12”虚拟仪器的使用课件3.5.4 泰克数字示波器泰克数字示波器泰克泰克TDS 2024示波器，示波器，4通道，通道，200兆赫兹兆赫兹虚拟仪器的使用课件使用举例使用举例（1）简单测量信号）简单测量信号如图接好电路，单击如图接好电路，单击CH1 MENU，单击，单击AUTO SET，自动显示波形，自动显示波形（2）自动测量）自动测量测量测量CH2的频率，周期，峰峰值，的频率，周期，峰峰值，上升时间及高电平持续时间上升时间及高电平持续时间练习练习3-30: P180 图图5-12虚拟仪器的使用课件测量笔测量笔在整个电路仿真过程中，可测量电路中某节点的电压或电流，频率在整个电路仿真过程中，可测量电路中某节点的电压或电流，频率3.6虚拟仪器的使用课件练习练习:利用测量笔测量下图中三极管利用测量笔测量下图中三极管b, e, c极的电压，电流，频率。极的电压，电流，频率。虚拟仪器的使用课件