Multisim10的基本使用-电路的仿真测量

Multisim10的基本使用 ---------电路的仿真测量

学会在NI Multisim10虚拟电子实验平台调用测量元件和仪器仪表，并能设置和使用电流表、电压表、数字万用表、函数信号发生器、示波器和频率计。

知识准备

Multisim10提供了种类齐全的测量工具和虚拟仪器仪表，它们的操作、使用、设置、连接和观测方法与真实仪器几乎完全相同，就好像在真实的实验室环境中使用仪器。在仿真过程中，这些仪器能够非常方便地监测电路工作情况和对仿真结果进行显示及测量。

Multisim10提供了测量元件如电流表、电压表和探针可在如图1-46的测量元件工具栏中调用，或在元器件工具栏上打开“指示器”对话框中调用。

（a ）测量元件工具栏 （b ）指示器对话框

图1-46 调用测量元件的两种方法

Multisim 10还提供了18种虚拟仪器仪表（数字万用表、函数信号发生器、功率计、双踪示波器、4踪示波器、波特图示仪、频率计、字发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、I-V 特性分析仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、安捷伦信号发生器、安捷伦万用表、安捷伦示波器、泰克示波器），1个实时测量探针，4种LabVIEW 采样仪器和1个电流检测探针，都可在如图1-47所示工具栏中找到。

图1-47 虚拟仪器仪表工具栏

函数 信号源 双踪 示波器 波特 图示仪 I-V 特性

分析仪

逻辑转换仪

安捷伦

示波器 频谱分析

逻辑 分析仪 安捷伦万用表 实时测

量探针

网络分

析仪

功率表 泰克

示波器

字

发生器 失真

度分析仪

安捷伦

信号源

电流检测探针

4种LabIEW 采样仪器

数字 万用表 4踪 示波器 频率计

指示器元件库

在我们测量电流、电压时，常使用如图1-48所示是数字电流表、数字电压表和数字万用表来测量电流和电压。Multisim10仿真环境同样可使用虚拟的数字电流表、数字电压表和数字万用表来测量电流、电压，如图1-49所示。

（a）数字电流表（b）数字电压表（c）数字万用表

图1-48测量电流电压的实际仪表

（a）数字电流表（b）数字电压表（c））数字万用表

图1-49 Multisim10中虚拟电压、电流表和万用表

如图1-50所示，测量电流时将电流表串联于电路中，测量电压时将电压表并联在电路或元件两端，对直流电有正负极之分，对交流电没有正负之分。虚拟电压表、电流表将会直接显示出测量值，小数点精确到三位数。Multisim10中电流表默认内阻为1×10-9Ω，电压表内阻为10MΩ。

双击电流表或电压表图标将弹出参数对话框，可设置仪表的内阻大小、模式等进行设置，如图1-51所示，将电流表内阻设置为1Ω，将直流（DC）表可变换为交流表（AC）。

图1-50 测量电压电流图1-51 修改电流表参数

在我们测量电路工作情况时还常用到信号发生器、频率计和示波器等，如图1-52所示的。

（a）频率计（b）模拟示波器（c）信号发生器

图1-52 真实的频率计、示波器和信号发生器

Multisim10提供的函数信号发生器、频率计、示波器等在功能和使用方法上都与真实的仪器相同，而且Multisim10还提供了四台三维的高性能测量仪器（安捷伦信号发生器、安捷伦万用表、安捷伦示波器和泰克示波器），如图1-53所示。

（a ）频率计 （b ）双踪示波器

（c ）安捷伦数字示波器 （d ）安捷伦信号发生器

图1-53 Multisim10中虚拟频率计、示波器和信号发生器

由图1-53可见，在使用虚拟仪器仪表测量时，工作区有两个显示界面：一是添加到电路中的仪器仪表图标，二是进行操作显示的仪器仪表面板。

如图1-54所示为数字万用表的图标和面板。通过仪器仪表图标的外接端子将仪器仪表连接到电路，双击此图标将弹出或隐藏仪器仪表面板，并在面板中进行仪器仪表设置、显示等操作，面板可拖动到电路工作区任何位置。允许在一个电路中同时使用多个相同的虚拟仪表仪器，只不过它们的仪器仪表标识不同。

图1-54 数字万用表的图标和面板

使用虚拟仪器仪表测量电路时，可按下列步骤操作（以使用万用表测交流电流为例）： 仪表图标

仪表标识

外接端子

任务实施

一、使用电流表和电压表测量交直流电流、电压

以测量简单电路的电流、电压，介绍虚拟电流表、电压表的调用、设置和使用方法。

1.测量发光二极管指示电路的电流、电压

（1）搭建直流供电的发光二极管指示电路

①保存新建电路

在Multisim10操作界面，按下键盘上“Ctrl+N ”按键，新建一个原理图，保存该电路到E 盘“仿真”

文件夹”命名为“发光二极管指示电路1”。

②调用元器件

调用12V 直流电源、接地、2K Ω电阻和一支红色发光二极管到电路工作区。

③连接电路

按图1-55所示连接好电路（注意发光二极管正极接电源高电位）。

图1-55 发光二极管指示电路1

(2)调用电流表、电压表

① 调出测量元件工具条

在主菜单栏或主工具栏空白处单击鼠标右键，弹出如图1-56（a ）所示快捷菜单，勾选“测量元件”栏，弹出如图1-56（b ）所示“测量元件”工具条。

（a ） 弹出右键快捷菜单 （b ）调出测量元件工具条

图1-56 调出测量元件工具条

也可在元器件栏上按下“”指示器按钮，打开调用指示器库对话框。

② 调出电压表和电流表

单击“测量元件”工具条中“

”按钮，鼠标将带出水平仿真的电流表，拖放到电路工作区；同样单击 “”按钮调出水平放置的电压表置于电路工作区，再单击“

”按钮调出垂直放置的电压表，如图1-57所示。

图1-57 调用直流电流表和电压表

（3）连接电流、电压表

电流表U1需串联于电路中，故需将原电路R1与LED1之间的连接导线删除，将电流表U1串联于回路中；电压表U2直接并联于电阻R1两端，电压表U3并联于发光二极管LED1两端即可。与真实测量电路相同，测量直流电时需考虑仪表的正负极,如图1-58所示。

图1-58 连接电流电压表到电路中

（4）设置或改变电流电压表的参数

双击电压表，弹出如图1-59所示的电压表设置修改对话框，在“参数”页有两项：电压表内阻为10M Ω，模式为DC(直流)。这里默认设置，不做修改。

图1-59 弹出电压表设置对话框

（5）仿真测量电流、电压

直流数字

式电压

表，内阻

为10M Ω

完成电路连接和仪表设置后，按下仿真工具栏的“”按钮，或打开仿真电源开关“”，如图1-60所示，可见电路中发光二极管发光，电流表显示电路直流电流为5.171mA,电阻R1两端电压为10.340V ，发光二极管两端电压为1.660V 。

图1-60 测量发光二极管电路电流和各元件两端电压

2.测量白炽灯交流电路的电流、电压有效值

（1）搭建白炽灯交流测量电路，如图1-61所示。

W

图1-61 白炽灯交流电路

① 保存新建电路，命名为“白炽灯交流电路”

② 调用各元器件、灯泡和测量仪表放置到电路工作区

在电源元件库（Sources ）中调用交流电源、接地；在指示器库（Indicators ）调用120 V 100W 灯泡（LAMP ）,如图1-62所示；也可在指示器库调用电压表和电流表，如图1-63所示。

图1-62 在指示器库调用灯泡 图1-63 指示器库调用电流表

③ 连接电路 电流表

灯泡

按图1-61所示连接好电路和测量仪表。

（2）设置电流、电压表

双击电流表弹出如图1-64所示的仪表设置对话框，在“参数”页的模式栏修改为“AC”（交流电）,同样将电压表改为“AC”（交流电压表）。

图1-64 设置电压表为交流电压表

（3）仿真测量电流、电压

完成电路连接和仪表设置后，打开仿真电源开关“”，如图1-65所示，灯泡发光并闪烁，表示

是交流电供电，电流表显示0.833mA（理论计算值：I=P/U=100/120=0.833mA）,灯泡X1两端电压为120V。

图1-65 仿真测量白炽灯两端电压及回路电流有效值

二、使用数字万用表测量电阻、电流、电压

以测量简单串并联电路的电流、电压介绍虚拟数字万用表的调用、设置和使用方法。

1.测量发光二极管指示电路的电流、电压

（1）调用数字万用表

打开前面搭建的发光二极管指示电路1，将鼠标移到图1-66所示的虚拟仪器仪表工具栏“”上，单击万用表按键，鼠标将带出数字万用表图标到电路工作区，移到指定位置后，单击鼠标，就将数字万用表放置到电路工作区了，调用三只数字万用表，其图标相同只是标识分别为XMM1、XMM2、XMM3，如图1-67

所示。

图1-66 调用数字万用表的位置 图1-67 放置三只数字万用表于工作区

（2）连接数字万用表

使用虚拟万用表测量电路电流、电压与实际测量环境相同，测直流时有正负极之分，测电压时万用表并联于元件两端，测电流时串联于电路中。在图1-67中，将万用表XMM1直接并联于R1两端；先把R1与LED1之间导线删除断开，再将万用表XMM2串联于回路中；XMM3并联于LED1两端。如图1-68所示。

图1-68 连接万用表

（3）设置数字万用表

双击万用表图标，即可弹出数字万用表面板，面板将显示测量数据和万用表的设置。

① 设置万用表XMM1为直流电压挡

双击XMM1图标，弹出如图1-69所示的万用表面板，从面板上可见：有测量数据显示屏、4个功能选择键（电流挡A 、电压挡V 、电阻挡Ω、电压损耗分贝挡dB ）、被测信号类型键（交流和直流）、面板设置键、正极（+）负极（-）两个引线端。将万用表XMM1设置为直流电压挡，按下电压键“

”和直流键“” 即可。

图1-69 万用表XMM1的面板

按下万用表面板的设置按键“”，将弹出如图1-70所示的万用表设置对话框，对话框有电仪器仪表工

具栏

气设置和显示设置两栏内容。电气设置中可设置电流表内阻、电压表内阻、电阻表电流和相对分贝值，一般采用系统默认值：电流表内阻1n Ω，电压表内阻1G Ω；万用表显示设置中可设置电流表、电压表、电阻表的最大量程，系统默认显示最大电流1GA 、显示最大电压1GV 、显示最大电阻10G Ω,这里都采用系统默认参数，不作修改，故按下“取消”退出设置。

图1-70 万用表XMM1设置对话框

② 设置万用表XMM2为直流电流挡

如图1-71所示，在万用表的面板上按下“A ”和“—”两个按键，将万用表XMM2设置为直流电流表；其参数设置采用系统默认，不作修改。

图1-71 万用表XMM2设置

③ 设置万用表XMM3为直流电压挡

万用表XMM3的设置方法与XMM1的设置方法相同，设置为直流电压表，其余采用系统默认参数。

（4）仿真测量电路

测量电路连接和万用表设置好后，按下仿真电源开关“”，如图1-72所示，发光二极管发光，三只万用表分别显示：10.34V 、5.17mA 、1.66V 。与前面图1-60测量数据相同。

注意：使用实际万用表测量电流、电压时，不能在测量过程中转换万用表档位！但在Multisim10环境中可以边仿真测量边设置，便于观察不同情况下的测量结果，其灵活性强。

万用表电

气设置和

显示设置

图1-72 万用表仿真测量发光二极管电路电流电压

2.测量白炽灯交流电路的电流、电压

打开已搭建的白炽灯交流电路，将电路中的电压表和电流表删除，更换为万用表XMM1和XMM2，如图1-73所示。连接好电路后，将两只万用表分别设置为交流电压挡和交流电流挡，其它参数默认，如图1-74所示。

图1-73 万用表测量交流电路图1-74 万用表设置为交流电压和交流电流

按下仿真电源开关“”，如图1-75所示，灯泡闪烁，两只万用表分别显示：120V、833.335mA。与前面图1-65测量数据相同。

图1-75 万用表测量交流电压电流有效值

3.测量电阻阻值

(1)调用电阻器

从元件工具栏打开电阻器调用对话框，分别取出 1.2K Ω、2K Ω、3K Ω三支电阻到电路工作区，并且在电源调用对话框取出“接地”到工作区。

（2）调用万用表

从仪器仪表工具栏取出一台万用表到工作区，并把万用表设置为欧姆挡。

（3）测量电阻值

① 使用虚拟万用表的欧姆挡分别测量三支电阻器的阻值，如图1-76（a ）所示。

② 将三支电阻器串联后，使用万用表测量其总阻值，如图1-76（b ）所示。

③ 将三支电阻器并联后，使用万用表测量其总阻值，如图1-76（c ）所示。

（a ）测量每个电阻阻值 （b ）测量三支电阻串联后阻值 （c ）测量三支电阻并联后阻值

图1-76 万用表测量电阻阻值

三、使用函数信号发生器产生波形、示波器测量波形

1.使用函数信号发生器产生波形

（1）调用函数信号发生器

在Multisim10环境，鼠标指向虚拟仪器仪表工具栏，单击函数信号发生器按键“”，即可将信号发生器调到电路工作区，如图1-77所示。从图标上可知Multisim10提供的函数信号发生器可产生三角波、正弦波和矩形波三种电压波形，仪器上有3个引线端口：正极、公共端和负极。

图1-77 函数信号发生器的图标及含义

（2）连接函数信号发生器

它有三个接线端，当连接正极“+”和公共端将输出正极性信号，如图1-78（a）所示；连接负极“-”和公共端将输出反相180°的负极性信号，如图1-78（b）所示；连接正极“+”和负极“-”将输出幅度2倍的正极性信号，如图1-78（c）所示。

（a）连接“+”和公共端（b）连接“-”和公共端（c）连接“+”和“-”

图1-78 不同连接方法输出的信号

（3）设置函数信号发生器

双击函数信号发生器图标，将弹出如图1-79所示的函数信号发生器面板。

①选择波形

单击面板上

、、条形按钮，就可以输出相应的正弦波、三角波和矩形波的电压波形。

图

1-79 信号发生器面板

②设置信号频率大小、幅度大小等

面板上的“信号选项”有：输出信号频率大小设置、三角波与矩形波的占空比设置、输出信号电压振幅设置、输出信号中直流成分大小设置、矩形波的上升沿/下降沿时间设置。

“频率”是设置输出信号的频率，其设置范围为1HZ～1000THZ。设置频率时，将鼠标移到如图1-80（a）所示频率数值框位置，鼠标变为手形，按数值增加或减小按钮可改变频率数值，也可直接在数

值框内输入所需频率大小；右侧是频率单位选择框，单击鼠标弹出如图1-80（b ）所示的下拉菜单，可选择频率的单位。

（a ）设置频率大小数值 （b ）设置频率单位

图1-80 数值输出信号的频率大小

“占空比”是设置输出信号的持续期（高电平）与信号周期的比值，只对三角波与矩形波有效。

“振幅” 是设置输出信号电压幅度大小，是信号峰峰值的一半，设置范围为1fVp ～1000TVp 。 “偏移” 是设置输出信号中直流成分的大小，设置范围很大，默认为0，表示输出电压没有叠加直流成分。

在输出矩形波时，单击“设置上升/下降时间”按钮，弹出如图1-81所示的设置对话框，可以设置输出矩形波的上升/下降时间。

图1-81设置输出矩形波的上升/下降时间

知识窗——安捷伦信号发生器

Multisim10还提供了一款三维的安捷伦函数信号发生器。 单击仪器仪表工具栏上安捷伦函数信号发生器按钮，即可调出安捷伦函数信号发生器的图标，双击图标，将弹出与实际安捷伦函数信号发生器相同的面板，如图1-82所示。具体设置在以后介绍。

图1-82

安捷伦函数信号发生器 2.使用示波器观测波形

（

1）调用示波器

在Multisim10环境，鼠标指向虚拟仪器仪表工具栏，单击示波器按键“”

，即可将双通道示波器调到电路工作区，图标如图1-83所示。从图标上可知Multisim10提供的双通道示波器有6个连接点：A 通道输入和接地、B 通道输入和接地、Ext Tring 外触发端和接地。

图1-83 双踪示波器图标及含义

（2）连接示波器

如图1-84所示，将函数信号发生器图标的正极“+”与示波器A 通道的“+”连接，信号发生器图标的负极“—”与示波器A 通道的“—”连接，同时一定接地。

图1-84 连接信号发生器与双踪示波器 外触发的

两接线端

B 通道的

两接线端

温馨提示

虚拟示波器与实际示波器连接稍有不同：一是两通道A 、B 可以只用一根线与被测点连线，测量的是该点与地之间的波形；二是可以将示波器每个通道的+和-端接在某两点上，示波器测量的是这两点之间的波形。

（3）设置示波器

双击示波器图标，将弹出如图1-85所示的示波器面板。

① 设置时间基准（时间轴）

图1-85 双踪示波器面板 ：设置X 轴方向每格所代表的时间，即量程。单击该栏后将出现上下箭头，按

动上下箭头，可设置水平方向每格时间值。例如要测量一个频率为1KHz 的信号，“比例”可设置为500us/Div ，表示X 轴（水平）方向每格代表500us ，信号的一个周期刚好占2格。

：设置X 轴方向扫描线的起始位置，设置不同值，便于观察波形。

：设置4种显示方式。

“Y/T ”方式指的是X 轴显示时间，Y 轴显示电压值，这是最常用的方式，一般用以测量电路的输入、输出电压波形；

“加载”实际为“叠加”方式，指的是X 轴显示时间，Y 轴显示A 通道和B 通道电压之和；

“B/A ”或“A/B ”方式指的是X 轴和Y 轴都显示电压值，常用于测量电路传输特性和观察李沙育图形。

② 设置通道A

：设置A 通道输入信号的Y 轴每格电压值，即量程。可根据输入信号大小来选

择，使信号波形在示波器显示屏上显示出合适的位置。例如要测量一个振幅为60mV 的信号，“比例”可设置为50mV /Div ，表示Y 轴（垂直）方向每格代表50mV ，波形在垂直方向占1格多。

：设置Y 轴的起始点位置，起始点为0表明Y 轴起始点在示波器显示屏中线，起

始点为正值表明Y 轴原点位置向上移，否则向下移。

：信号输入耦合方式，有AC （交流耦合）、0（0耦合）、DC （直流耦合）三种。

设置为交流耦合时，只显示交流分量；设置为直流耦合时示波器显示直流和交流之和；设置为0耦合，示波器内部输入端对地短路，且与外部开路，信号不能输入，Y 轴显示一条直线，便于调节原点位置。 波形显示区 通道控制区

③ 设置通道B

通道B 的Y 轴比例（量程）、起始点、耦合方式等项内容与A 通道相同。

④ 设置触发方式

触发方式主要用来设置X 轴的触发信号、触发电平及边沿等。

：设置被测信号开始的边沿，可选择上升沿或下降沿。

：触发源选择，“A 或B ”表明用A 通道或B 通道的输入信号作为X 轴的触发信号。

“外部”表明触发信号取自外部。

：设置触发信号的电平，使触发信号在某一电平时启动扫描。

：设置触发类型。

“正弦”这一词为汉化软件翻译有误，实际为单脉冲触发方式按钮，按下该按钮后示波器处于单次扫描等待状态，触发信号来到后开始一次扫描。

“标准”为常态扫描方式按钮，这种扫描方式是指没有触发信号时就没有扫描线。

“自动”为自动扫描方式按钮，这种扫描方式不管有无触发信号时均有扫描线，一般情况下使用自动方式。

“无”表明没有触发信号。

⑤ 设置测量波形参数显示区

如图1-86所示，在屏幕上有T1、T2两条可以左右移动的读数指针，指针上方注有1、2的三角形标志，用以读取所显示波形的具体数值，并将其显示在屏幕下方的测量数据显示区。

图1-86 双踪示波器面板

数据区显示T1时刻、T2时刻、T2～T1时段读取的3组数据，每一组数据都包括时间值(Time)、通道A 的幅值和通道B 的幅值。用户可拖动读数指针左右移动，或通过单击数据区左侧T1、T2的箭头按钮移动指针线的方式读取数值。如图1-86所示，参数显示区T1时刻为109.252ms 表示电路仿真运行在T1时刻为109.252ms ，在T2时刻为111.250ms ，T2-T1为两个周期的时间，即为1.998ms （约为2ms ），；1、T2指针位置的电压幅值约为100mV 。

通过调节两读数指针，就可以十分方便的测量信号的周期、脉冲宽度、上升时间及下降时间等参数。 为了测量方便准确，单击Pause （暂停）按钮，使波形“冻结”，然后再测量。再移动T1T2两读数指针来读取相应参数。

⑥ 设置信号波形显示颜色

只要设置A 、B 通道连接线的颜色，则波形的显示颜色便与连接线的颜色相同。方法是选中连接导线，单击鼠标右键，在弹出的对话框中选中“图块颜色”，在弹出的颜色对话框中设置连接线的颜色，如图

1-87

T1、T2对应幅值

所示。

（a）右击鼠标弹出快捷菜单（b）导线颜色设置对话框

图1-87 设置导线及波形显示颜色

⑦设置显示屏幕背景颜色

单击操作面板右下方的按钮，即可改变屏幕背景的颜色。如要将屏幕背景恢复为原色，再次单击即可。

⑧存储读数

对于读数指针测量的数据，单击操作面板右下方的按钮即可将其存储。数据存储为ASCII 码格式。

⑨移动波形

在电路仿真动态显示时，单击（暂停）按钮，再可通过改变“”的设置而左右移动波形；也可通过拖动显示屏幕下沿的滚动条也可左右移动波形。如图1-88所示。

图1-88 移动X位置观察和读取波形

（4）示波器仿真测量

①如图1-89所示，调用函数信号发生器和双踪示波器各1台，还有接地，连接好测量线路。

②设置函数信号发生器产生一个振幅为200mV频率为465KHz正弦波；对应设置示波器X轴每格为1us/Div，通道A的Y轴每格200Mv/Div，通道B的Y轴每格500Mv/Div，其他设置如图1-90所示。

图1-89 函数信号发生器与示波器的两路连接

③ 按下仿真电源开关“”或运行按钮或F5，如图1-90所示，移动两读数指针，测量出两信号的周期，以及T1、T2时间点对应的对应幅度。

图1-90 设置信号发生器与示波器以及示波器仿真波形

知识窗——多种示波器

Multisim10还提供了四踪示波器和两款三维的示波器：安捷伦示波器和泰克示波器。 单击仪器仪表工具栏上四踪示波器

按钮，即可调出四踪示波器的图标，双击图标将弹出四踪示波器

面板，如图1-91所示。

图1-91 四踪示波器

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ftyl.html