第9章Multisim9虛擬儀器的使用PCB制圖與電路仿真單擊Multisim9操作面板上的圖標，會將指示器件庫Indicators打開，如圖9-1所示。在Family中，包含有很多的指示器件，如電壓表、電流表、電壓探測器、燈泡、條形光柱、數碼管和蜂鳴器等。圖9-1指示器件選擇窗口

9.1常用指示器件的使用9.1常用指示器件的使用9.1.1電壓表、電流表的使用選用電壓表和電流表可以分別測量電路中的交直流電壓和電流，測量值可以直接從表頭上讀出，電壓表和電流表都有“＋”“－”端子與電路相連。雙擊電壓表或者電流表，可以打開儀表的參數設置對話框，根據需要調整儀表的相關參數。如設置電壓表的內阻，交直流檔位等，在進行電路分析時還可進行故障設置，十分方便。9.1常用指示器件的使用9.1.2電壓探測器、燈泡、蜂鳴器和條形光柱的使用電壓探測器是一個單端器件，相當于一個發光二極管，當其探極所測電壓大于設定值時，探測器發光。在Multisim9中有多種顏色的電壓探測器供用戶選擇。

Multisim9中提供的燈泡分為燈泡（LAMP）和虛擬燈泡（VIRTUAL-LAMP）兩種，前一種工作電壓和功率不可調整，后一種可根據需要調整工作電壓和功率。加在燈泡兩端的電壓達到額定電壓的50％～150％時，燈泡發光，且隨著電壓的增加燈泡的亮度會逐漸增加，當電壓超過燈泡額定電壓的150％時，燈泡不亮。重新調整電路，使燈泡兩端電壓恢復正常，燈泡恢復發光。對于直流，燈泡發出穩定的光；而對于交流，燈泡一閃一閃發光。指示器件庫中提供蜂鳴器供用戶檢測電路中的交流信號。當電路中的交流信號達到某個值時，蜂鳴器發聲。

Multisim9中提供的條形光柱有三種，如圖9-2所示。其中a、b兩種是探測電路兩端電壓的，當電壓達到某個值時，a中相應數量的燈發光，而b中是對應的第幾個燈發光。c是探測電路電流的，可同時探測多個支路電流是否達到規定值，達到的相應燈會亮。9.1常用指示器件的使用

(a)(b)(c)圖9-2條形光柱9.1常用指示器件的使用9.1.3數碼管的使用圖9-3數碼管外觀

Multisim9中提供的數碼管有五類：阿爾法數碼管，可以顯示英文字母和數字；帶譯碼的8421數碼管；七段數碼管；符號顯示數碼管；雙數碼管等。其中較為常用的是帶譯碼的8421數碼管和七段數碼管，其對應外觀如圖9-3所示。帶譯碼的8421數碼管有四個管腳，從左往右對應4位二進制數碼的高位到低位，可以顯示0～F之間的16個數。七段數碼顯示管有八個管腳，一個管腳用于選定該數碼管，其余七個端子分別和數碼管的七段顯示管對應，如果某個管腳加高電平，則對應的數碼段亮。需注意的是，要顯示十進制數，要另加譯碼電路。9.2數字萬用表的使用

圖9-4萬用表的圖標和面板圖

Multisim9中的萬用表與實際的萬用表外觀類似，圖9-4所示為萬用表的圖標和操作面板圖。通過圖標中的“＋”“－”端子將萬用表連接到電路的兩節點之間，可測量交直流電壓、電流和電阻，也能測量分貝損耗。9.2數字萬用表的使用9.2.1數字萬用表的測量方法測量電壓和電阻時，萬用表圖標中的“＋”和“－”應與所測端點并聯。然后按下面板中的V或Ω按鈕即可進行測量。當測電流時，萬用表圖標中的“＋”和“－”應串接在電路中。然后按下面板中的A按鈕即可進行測量。根據待測信號是交流還是直流，可以通過點擊【～】按鈕或【——】按鈕來切換。9.2數字萬用表的使用9.2.2數字萬用表的參數設置圖9-5萬用表參數設置

按下Set…按鈕，能對萬用表相關參數進行測量，如圖9-5所示。由電路理論知，電流表的內阻要求盡可能的小，而電壓表的內阻應盡可能的大，否則會影響測量結果的精確度。讀者可以自行設置參數，仿真后可直觀得出內阻對于測量精度的影響。9.2數字萬用表的使用9.2.3應用實例如圖9-6所示是利用萬用表進行測量的實例，表1串接在電路中，測量時按下A按鈕即可測量電流；表2并聯在待測電路兩端，測量時按下V按鈕即可測量電壓。從兩表中可以讀出電路中的電流為6mA，而R2電阻兩端電壓為6V。從應用實例中可以看出，與實際萬用表相比，Multisim9中的萬用表測量時不存在檔位的選擇。

圖9-6萬用表測量實例

9.3函數信號發生器的使用圖9-7信號發生器的圖標和面板

函數信號發生器可以產生正弦波、三角波和矩形波。輸出的波形的頻率、幅度、直流偏置電壓以及占空比等都可以在面板上直接調節。9.3.1函數信號發生器的連接圖9-7是函數信號發生器的圖標和操作面板圖。從圖標可以看出信號發生器有三個端子，分別是“＋”、“接地”和“－”。在面板上可以設置相關參數，其中占空比參數主要是針對三角波和方波信號的，而上升沿/下降沿時間調節是用于方波波形的調整。函數信號發生器有兩種接法：一種是單極性連接，即將“＋”或“－”和“接地”一起接入到電路中，輸出極性信號，其幅值等于信號發生器的有效值；另一種是雙極性連接，即將“＋”和“－”連接到電路中，輸出幅值等于信號發生器有效值兩倍的信號。9.3函數信號發生器的使用9.3.2應用實例圖9-8函數信號發生器的連接

圖9-8所示為函數信號發生器的兩種連接方式，兩個函數信號發生器的參數設置完全一致，都選擇的是輸出頻率為50Hz,幅度為10V的正弦波。它們分別接到示波器的A通道和B通道，示波器兩通道設置也完全相同，從示波器所顯示的輸出波形來看，雙極性連接方式輸出信號的幅度是單極性連接方式輸出信號幅度的2倍。9.4功率計的使用9.4.1功率計的連接

圖9-9功率計的圖標和面板

功率計是用來測量電路中的平均功率和功率因數，圖9-9所示為功率計的圖標和面板圖。功率計共有四個接線端子，電壓端的正負端和電流端的正負端。在測量時，功率計電壓端應與待測電路兩端并聯，而電流端應串接在電路中。仿真開始后，雙擊功率計圖標，就可從功率計面板上讀出平均功率和功率因數。9.4功率計的使用9.4.2功率計的應用

圖9-10功率計的應用圖9-10功率計的應用

圖9-10所示為純電阻負載和容性負載電路的平均功率和功率因數的測試，圖中交流電流源輸出的電壓幅值為220V。從仿真可以看出，對于純電阻負載，平均功率為近40W，功率因數為1。而電路中存在容性負載后，平均功率為37.4W，功率因數為0.967。因而電路中如果存在容性負載，功率因數會減少。9.5雙通道示波器的使用

Multisim9中提供的雙通道示波器圖表和面板如圖9-11所示，它有A、B兩個通道，可以同時觀察一路或兩路信號波形的形狀，分析被測周期信號的幅值和頻率，與真實示波器不同的是，其接地線可以接，也可不接,ExtTrig為外觸發輸入端。

圖9-11雙通道示波器的圖標和面板

9.5.1掃描時基選擇

圖9-12雙通道示波器的設置窗口

1.Scale（掃描時間）表示X軸每一刻度代表的時間。2.Xposition(X位移)表示時間基準的起始點位置。3.Y/T按鈕表示X軸顯示時間刻度，Y軸顯示A、B通道信號波形的顯示方式，是打開示波器后的默認顯示方式。4.Add表示X軸顯示時間刻度，Y軸顯示A、B通道信號疊加波形的顯示方式。5.B/A表示將A通道信號作為X軸掃描信號，Y軸顯示B通道信號波形的顯示方式。A/B與之相反。9.5雙通道示波器的使用9.5.2輸入通道設置示波器有兩個完全相同的輸入通道：ChannelA通道和ChannelB通道。以ChannelA為例，其面板如圖9-12（b）所示。其中：1.Scale（Y軸刻度選擇）表示Y軸每一刻度所代表的電壓刻度，其單位為V/Div，范圍為1pv～1000Tv。2.Yposition（Y位移）表示Y軸的原點位置。即波形在Y軸的偏移位置，調整范圍為－3～＋3。9.5雙通道示波器的使用9.5.3觸發方式設置示波器觸發方式設置面板如圖9-12所示。其中：1.Edge用于觸發邊沿的選擇，有上升邊沿和下降邊沿等觸發方式。2.Level用于設置觸發電平的大小。3.Type用于觸發方式的選擇。9.5雙通道示波器的使用9.5.4示波器的讀數方法圖9-13雙通道示波器的讀數面板9.5雙通道示波器的使用9.5.5應用舉例圖9-14半波整流電路觀察9.6四通道示波器的使用9.6.1與雙蹤示波器的不同圖9-15四通道示波器的圖標和面板圖9.6四通道示波器的使用9.6.2應用舉例圖9-16觀測單穩態觸發器電路9.7波特圖示儀的使用9.7.1波特圖示儀的操作圖9-17波特圖示儀的圖標和面板圖

波特圖示儀與實驗室中的頻率特性測試儀類似，可以用來測試電路或者系統的幅頻特性和相頻特性。如圖9-17是波特圖示儀的圖標和操作面板圖。1.連接2.參數設置9.7波特圖示儀的使用9.7.2應用舉例

圖9-18波特圖示儀測量低通濾波電路

9.8頻率計的使用9.8.1頻率計的認識圖9-19頻率計的圖標和面板圖

Multisim9中提供的頻率計的圖標和操作面板如圖9-19所示，它可以用來測量數字信號的頻率、周期、相位以及脈沖信號的上升沿和下降沿。9.8頻率計的使用9.8.2應用舉例圖9-20頻率計應用的仿真電路在Multisim9的電路仿真窗口中建立如圖9-20的仿真電路。函數信號發生器產生的是頻率為1KHz、幅度為10V的正弦波信號。仿真開始，可以利用頻率計測出相關的參數。9.9字信號發生器的使用9.9.1認識字信號發生器圖9-21字信號發生器的圖標和面板圖字信號發生器是一個通用的數字激勵源編輯器，可以采用多種方式產生32位的同步邏輯信號，用于對數字邏輯電路進行測試。如圖9-21為字信號發生器的圖標和操作面板圖。在操作面板上，左側是控制面板，右側是字信號發生器的字符窗口。控制面板分為Controls（控制方式）、Display（顯示方式）、Trigger（觸發）、Frequency（頻率）等幾個部分。9.9字信號發生器的使用圖9-22字元設置對話框單擊Set按鈕，彈出圖9-22所示的對話框，其中Pre-setPatterns區中：NoChange表示沒改變；Load為載入；Save為保存；Clearbuffer為清除緩沖區；UpCounter為加計數；DownCount為減計數；ShiftRight為右移位；ShiftLeft為左移位。DisplayType區：Hex為十六進制；Dec為十二進制。BufferSize為設置緩沖區大小，而InitialPattern為設定初始值。9.9字信號發生器的使用9.9.2應用舉例如圖9-23所示，是用虛擬的數碼管顯示由字信號發生器產生一個由0～3之間循環代碼的例子。在圖9-24中設置緩沖區大小為0004，然后在圖9-25的字符顯示窗口中單擊起始字符，輸入0001～0003，每輸入一次，按一次回車鍵，系統自動跳到下一個地址。整個設置完畢，啟動仿真，單擊Cycle按鈕，會看到數碼顯示管會從0～3循環顯示。

圖9-23連接電路圖9.9字信號發生器的使用圖9-24參數設置圖9-25顯示結果9.10邏輯分析儀的使用圖9-26邏輯分析儀的圖標和面板圖

邏輯分析儀常用于數字電路的時序分析，可以同時觀察十六路邏輯信號，圖9-26所示為邏輯分析儀的圖標和內部參數設置對話窗口。9.10邏輯分析儀的使用9.10.1邏輯分析儀的認識圖9-27顯示控制區圖9-28讀數區圖9-29時鐘控制設置區圖9-30觸發方式設置區控制面板下半部分從左往右依次為顯示控制區（圖9-27）、數據顯示讀數區（圖9-28）、時鐘控制設置區（圖9-29）和觸發方式設置區（圖9-30）。圖9-31時鐘脈沖設置圖9-32觸發方式設置

9.10邏輯分析儀的使用9.10邏輯分析儀的使用9.10.2應用舉例圖9-33同步二進制加法計數器圖9-33所示為利用邏輯分析儀分析同步二進制計數器的邏輯電路。電路中集成計數器4520是同步二進制計數器，通過CP1端口對信號源V1輸出的方波信號進行計數。信號源V1輸出的是頻率為100Hz幅度為5V的方波。圖9-34計數器輸出端波形顯示9.10邏輯分析儀的使用9.11邏輯轉換儀的使用圖9-35邏輯轉換儀的圖標和面板圖

Multisim9提供了一種虛擬儀器邏輯轉換儀，圖9-35所示為邏輯轉換儀的圖標和操作面板圖。實際中沒有這種儀器，邏輯轉換儀可以在邏輯電路、真值表和邏輯表達式之間進行轉換。邏輯轉換儀圖標上共有9個接線端，從左至右的8個接線端為信號輸入端，剩下1個為信號輸出端。在操作面板的最上方的A、B、C、D、E、F、G、H和OUT九個按鈕分別對應圖標上的九個接線端子。單擊A、B、C等幾個端子后，在下方的顯示區中將顯示所輸入的數字邏輯信號的所有組合以及其所對應的輸出。9.11邏輯轉換儀的使用9.11.1從邏輯電路導出真值表1.繪制邏輯電路圖。2.將邏輯電路的輸入端、輸出端分別連接到邏輯分析儀的輸入端和輸出端。3.雙擊邏輯分析儀，彈出操作面板，單擊按鈕，系統自行轉換并在真值表區列出該電路對應的真值表，如圖9-36所示。圖9-36邏輯電路圖及其轉換后的真值表9.12Ⅳ分析儀的使用圖9-37Ⅳ分析儀的圖標和面板圖

Ⅳ分析儀用于測試二極管、晶體管和MOS管的伏安特性曲線，等同于實驗室中的晶體管特性曲線測試儀，其圖標和參數控制面板如圖9-37所示。9.12.1Ⅳ分析儀的認識9.12Ⅳ分析儀的使用Ⅳ分析儀的操作面板的右半部分為幾個部分，其中：Components區是伏安特性測試對象選擇區，有二極管、晶體管、MOS管等選項。CurrentRange區是電流范圍設置區，有對數（Log）和線性(Lin)兩種選擇。VoltageRange區是電壓范圍設置區，有對數（Log）和線性(Lin)兩種選擇。Reverse用于轉換顯示區背景顏色。Sim_Param是仿真參數設置區。單擊該按鈕，彈出如圖9-38所示的參數設置對話框。圖9-38參數設置對話框9.12Ⅳ分析儀的使用9.12.2應用舉例圖9-39二極管特性測試9.13失真度分析儀的使用圖9-40失真度分析儀的圖標和面板圖失真度分析儀是用于測量信號的失真程度與信噪比的儀器，圖9-40所示為失真度分析儀的圖標和操作面板圖。9.13失真度分析儀的使用9.13.1失真度分析儀的認識圖9-41標準選擇對話框失真度分析儀的圖標上只有一個接線端子，使用時只需與電路的輸出端相連即可。失真度分析儀的操作面板上方的顯示屏顯示的是總諧波失真的值。

9.13失真度分析儀的使用9.13.2應用舉例圖9-42共射放大電路失真度測試9.13失真度分析儀的使用圖9-43失真波形圖9-44總諧波失真調節電位器R5的阻值（按下A可以增加阻值，按下Shift鍵再按A可以減小阻值），可以改變輸入信號的幅度大小，通過增加輸入信號的幅度，使之超過三極管Q1的動態范圍，從而產生失真。9.14頻譜分析儀的使用頻譜分析儀是用來分析信號的頻域特性的，在Mutisim9中其頻域分析范圍的上限為4GHz，圖9-45所示為頻率分析儀的圖標和操作面板圖。圖9-45頻譜分析儀的圖標和面板圖

9.14.1頻譜分析儀的認識9.14頻譜分析儀的使用圖9-46觸發源參數設置頻譜分析儀的圖標上有兩個接線端子，IN端子與電路的輸出端相連，T端子與外部觸發相連。頻譜分析儀操作面板右側包括4個區：1．SpanControl區用來控制頻率范圍：2．Frequency區用來設定頻率：Span設定頻率范圍；Start設定起始頻率；Center設定中心頻率；End設定終止頻率。3．Amplitude區用來設定幅值單位，有三種選擇：dB、dBm和Lin。dB=10log10V；dBm=20log10（V/0.775）；Lin為線性表示。4．仿真按鈕及觸發方式設置區9.14頻譜分析儀的使用9.14.2應用舉例圖9-47分析方波信號

建立圖9-47所示的仿真電路圖。其中信號發生器產生的波形設置為頻率為1KHz,幅值為10V的方波，而頻譜分析儀的參數設置如圖中所示，觸發源參數設置默認即可。值得注意的是，參數設置完畢，必須點擊Frequency區中Enter按鈕方才有效。啟動仿真分析，所得結果如顯示屏所示，與理論分析一致。9.15安捷倫信號發生器的使用圖9-48安捷倫信號發生器的圖標和面板圖

Multisim9提供的安捷倫信號發生器的型號是33120A，這是一個高性能15MHz的綜合信號發生器，不僅能產生常用的函數波形，還可以產生特殊波形和用戶自定義波形，其圖標和操作面板如圖9-48所示，從圖中可以看出，安捷倫信號發生器的操作面板與真實的安捷倫信號發生器的操作方式完全一樣，這就為用戶提供了更為逼真的仿真環境。9.15.1操作使用9.15安捷倫信號發生器的使用安捷倫信號發生器的圖標上有兩個連接端，上方是SYNC信號輸出端，下方是普通信號輸出端，與操作面板上接線端相對應。在安捷倫信號發生器的操作面板上單擊最左側的電源按鈕，即可按照要求輸出信號。通過面板上的相關按鈕，可以調節輸出信號。安捷倫信號發生器操作面板分為若干個區，其中：1．FUNCTION/MODULATION區用來產生常用的信號。

2．AM/FM區調節信號的頻率和幅度。

3．MODIFY區調節信號的調頻頻率和調頻度。

4．TRIG區用來設置信號的觸發模式，有單觸發（Single）和內部觸發（Internal）兩種模式。5．STATE區中的Rcall用于調用前次存儲的數據，Store用于選擇存儲狀態。9.15安捷倫信號發生器的使用9.15.2應用舉例

圖9-49安捷倫信號發生器應用電路

按照圖9-49所示連接電路，設置輸出頻率為1KHz、幅度為7V的方波電壓信號。

9.15安捷倫信號發生器的使用圖9-50仿真結果9.16安捷倫數字萬用表的使用圖9-51安捷倫數字萬用表的圖標和面板圖

Multisim9提供的安捷倫萬用表的型號是34401A，這是一個高性能6位半的數字萬用表，不僅能測量電壓、電流、電阻和頻率，還可以進行數字運算，其圖標和操作面板如圖9-51所示。仿真方式下的安捷倫萬用表操作面板和實際儀器操作方式完全一樣。9.16安捷倫數字萬用表的使用9.16.1操作使用9.16.2應用舉例圖9-52測量直流電壓安捷倫萬用表的圖標上有五個連接端，與操作面板上的接線端子對應。上面4個接線端子分為兩對測量輸入端，右側的上下兩個端子為一對，左側的上下兩個端子為一對，它們都可以用來測量電壓，上面的端子為正極，下面端子為公共端。最下面一個端子為電流測試輸入端。在實際連接時可通過觀察操作面板上右側的提示信息連接，也可參閱儀器操作說明書連接端子到應用電路中。按照如圖9-52所示的實驗電路連接仿真電路，仿真過程中安捷倫萬用表的操作同