Проектирование электронных устройств в Multisim 12.0. Часть 8
Multisim позволяет подключать к разработанной в ее среде схеме виртуальные приборы (программные модели контрольно-измерительных приборов, которые соответствуют реальным приборам). Использование виртуальных инструментов – самый простой способ проверить поведение модели разработанной схемы. В программной среде Multisim виртуальные инструменты представлены в виде пиктограммы инструмента, которая подключается к разрабатываемой схеме и панели инструмента, на которой устанавливаются параметры прибора. В Multisim доступны для использования следующие виртуальные инструменты:
Все представленные выше инструменты находятся на панели инструментов «Приборы». Так же для измерений доступны такие инструменты как вольтметр и амперметр, которые находятся на панели инструментов «Виртуальные измерительные компоненты».
Опишем принцип работы с виртуальными приборами в Multisim. Для того, что бы добавить виртуальный прибор в рабочее поле программы, необходимо нажать на его иконку на панели «Приборы» и разместить его с помощью мыши в необходимом месте на схеме. Для того, что бы отобразить лицевую панель прибора, необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на пиктограмме прибора на схеме. Принцип соединения виртуальных инструментов с элементами схемы такой же, как и для других компонентов схемы. В каждой схеме может использоваться много приборов, в том числе и копии одного и того же прибора. Кроме того, у каждого окна схемы может быть свой набор приборов. Каждая копия прибора настраивается и соединяется отдельно. Рассмотрим подробно работу с виртуальным двухканальным осциллографом в Multisim.
Проведение измерений при помощи виртуального двухканального осциллографа.
Напомним, что осциллограф позволяет измерять следующие параметры электрического сигнала: напряжение, ток, частота, угол сдвига фаз. Данный прибор предоставляет возможность наблюдать за формой сигнала во времени. Двухканальный осциллограф имеет два входа (канал А и В) и может отображать осциллограммы двух сигналов одновременно. Пиктограмма двухканального осциллографа на схеме и его лицевая панель представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Пиктограмма двухканального осциллографа на схеме и его лицевая панель
Каждый канал имеет сигнальный вход и контакт заземления. В программе Multisim осциллограф заземлен по умолчанию, поэтому контакт заземления можно не использовать. В верхней части лицевой панели расположен графический дисплей, который предназначен для графического отображения формы сигнала, а именно, для отображения напряжения по вертикальной оси и, соответственно, времени по горизонтальной оси. Так же прибор оснащен двумя курсорами для проведения измерений во временной области, которые при необходимости можно перемещать при помощи левой кнопки мыши. В нижней части находится панель управления, предназначенная для настройки отображения измеряемого сигнала. Рассмотрим данную панель более подробно. На панели управления размещено четыре окна настроек («Развертка», «Канал А», «Канал В», «Синхронизация»), кнопки «Экран» и «Сохранить», окно «Показаний курсора», в котором расположено три поля:
а так же кнопки стрелок, позволяющие изменять значения показаний курсора в большую или в меньшую сторону. Окно «Показаний курсора» находится под графическим дисплеем и предназначено для отображения времени и напряжения в проверяемых точках (точках пересечения курсора с синусоидальной кривой), а так же для отображения разности между показаниями курсора Т2 и Т1.
Рассмотрим окно «Развертка». В верхней части окна расположено поле «Шкала», в котором задается величина деления по оси Х. Изменять значение данного поля можно при помощи кнопок стрелок, которые появляются после того, как в это поле будет помещен курсор мыши. Начальная точка вывода сигнала на оси Х указывается в поле «задержка Х». Поле может принимать как положительное, так и отрицательное значение. По умолчанию значение данного поля – 0. Отображение сигнала на экране графического дисплея производится слева направо. Ввод положительного значения в данное поле сдвигает начальную точку вывода сигнала вправо, соответственно ввод отрицательного значения сдвигает начальную точку влево. Выбор режима развертки осуществляется посредством нажатия одной из четырех кнопок («Y/T», «Add», «B/A», «A/B»), расположенных в нижней части окна «Развертка». В случае выбора режима «Y/T» (сигнал по оси Y/время) на экране графического дисплея по оси Y будут отображаться сигналы каналов А и В, а ось Х будет осью времени. В режиме «Add» на экране графического дисплея отображается суммарный сигнал каналов А и В. Режимы «B/A», «A/B» используются для построения передаточной характеристики исследуемой схемы, при этом в режиме «B/A» отображается сигнал канала В относительно канала А, а в режиме «A/B» – сигнал канала А относительно канала В.
Рассмотрим окно «Канал А». В верхней части окна расположено поле «Шкала», в котором задается величина деления по оси Y (рис. 2).
Рис. 2. Изменение отображения формы сигнала на дисплее осциллографа в результате ввода новых значений величины деления по оси Х и Y
Рис. 3. Сдвиг начальной точки вывода сигнала канала А на оси Y
Выбор режима работы осуществляется посредством нажатия одной из трех кнопок («АС», «0», «DC»). В режиме «АС» отображается только переменная составляющая сигнала. В режиме «DC» отображается сумма переменной и постоянной составляющих сигнала. В случае выбора кнопки «0» входной канал замыкается на землю, а на экране графического дисплея отображается прямая линия в точке исходной установки оси Y. В правой нижней части окна «Канал А» расположен индикатор входного вывода, отображающий наличие подключения канала А к схеме.
Окно «Канал В» имеет аналогичные параметры настроек, за исключением наличия кнопки «-», которой нет в окне «Канал А». Данная кнопка задает инверсный режим работы осциллографа, в котором сигнал инвертируется относительно положения нуля. Данный режим применим только для канала В.
В верхней правой части панели управления осциллографа расположены две кнопки: «Экран» и «Сохранить». Кнопка «Экран» используется для инверсии цвета фона экрана графического дисплея осциллографа – с ее помощью производится переключение между белым и черным цветом фона (рис. 4).
Рис. 4. Инверсия экрана виртуального осциллографа
Проектирование электронных устройств в Multisim 12.0. Часть 20
Работа с виртуальным осциллографом Tektronix. Часть 1.
Осциллограф показывает форму напряжения во времени в аналоговых и цифровых электрических цепях. При этом этот измерительный прибор используется чаще остальных для тестирования, проверки и отладки схем.
В Multisim в качестве виртуального осциллографа Tektronix используется программный прототип реального осциллографа Tektronix TDS 2024 модели.
Осциллографы TDS 2024 компании Tektronix предназначены для исследования электрических сигналов в различных диапазонах спектра с индикацией результатов измерений на экране, предоставляют пользователю средства анализа функционирования систем и позволяют решать широкий спектр задач по разработке, отладке и тестированию электронных устройств.
Осциллографы TDS 2024 обеспечивают точную регистрацию данных в реальном масштабе времени, вплоть до полного значения полосы пропускания, одинаковую длину памяти при всех значениях временной развертки, сложные режимы синхронизации, позволяющие выделить необходимые сигналы и 11 видов стандартных автоматических измерений. Возможности выполнения быстрого преобразования Фурье (БПФ), а также математические функции сложения и вычитания осциллограмм позволяют анализировать работу схем, определять их характеристики и устранять неполадки.
Осциллограф Tektronix TDS 2024 модели имеет следующие технические характеристики:
Специальная технология компании Tektronix обеспечивает дискретизацию в реальном времени, минимум с 10-кратной передискретизацией по всем каналам, что позволяет точно регистрировать нужные сигналы. Параметры дискретизации не ухудшаются при использовании нескольких каналов.
Расширенные возможности запуска – по фронтам/спадам, по длительности импульса и по видеосигналу – помогают быстро локализировать необходимые сигналы. После захвата сигнала, можно ускорить анализ, воспользовавшись расширенным набором математических функций и автоматическими измерениями. Сигналы можно складывать, вычитать или применять к ним быстрое преобразование Фурье. Одиннадцать автоматических измерений быстро и надежно рассчитывают важные характеристики сигнала, такие как частота или длительность фронта, тогда как встроенная функция контроля предельных значений упрощает выявление существующих проблем.
Интуитивно понятный интерфейс пользователя с отдельной регулировкой параметров вертикального отклонения каждого канала, автонастройкой и автоматическим выбором диапазона предельно упрощает работу с прибором, сокращая время на обучение и повышая эффективность использования.
Осциллограф может автоматически контролировать входные сигналы и выполнять разбраковку типа «годен/не годен», сравнивая эти сигналы с заданными граничными значениями. По результатам проверки осциллограф может выполнять те или иные действия, например, прекращать захват сигнала, отключать функцию проверки предельных значений, сохранять параметры ошибочного сигнала или снимок экрана, или выполнять комбинацию описанных выше операций, что идеально подходит для производственных и сервисных приложений, где нужно быстро принимать решения.
Большая часть возможностей, задокументированных в руководстве реального осциллографа Tektronix TDS 2024 доступна и в виртуальной версии этого прибора в Multisim.
Подключение осциллографа Tektronix к исследуемой схеме в Multisim производится следующим образом. Выберите при помощи левой кнопки мыши значок этого прибора на панели «Приборы» и переместите его пиктограмму в рабочее поле проекта, а затем подключите прибор к схеме, используя выводы виртуального осциллографа. Принцип соединения виртуального осциллографа Tektronix с элементами схемы такой же, как и для других компонентов схемы. Для того, что бы открыть лицевую панель прибора, на которой устанавливаются его параметры, необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на пиктограмме прибора в рабочем поле проекта. После того как панель откроется, сделайте необходимые настройки подобно тому, как бы вы это сделали на панели реального прибора. Пиктограмма виртуального осциллографа Tektronix в рабочем поле проекта и назначение его выводов представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Пиктограмма виртуального осциллографа Tektronix в рабочем поле проекта и назначение его выводов.
Обзор лицевой панели виртуального осциллографа Tektronix.
Осциллограф предоставляет возможность наблюдать за формой сигнала во времени.
Первый шаг в начале работы с новым осциллографом всегда состоит в ознакомлении с содержанием передней панели прибора. Этот практический подход применим и к виртуальному осциллографу. Для удобства работы функции передней панели исполнены весьма наглядно. На передней панели располагаются кнопки и регуляторы. Функции кнопок виртуального осциллографа Tektronix сходны с таковыми в реальном приборе. Виртуальный осциллограф Tektronix – четырехканальный. Лицевая панель осциллографа Tektronix и пример подключения данного виртуального инструмента к схеме представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Лицевая панель виртуального осциллографа Tektronix и пример его подключения к схеме.
Каждый канал осциллографа имеет сигнальный вход. Так же осциллограф оснащен входом внешней синхронизации, контактами компенсации пробника и заземления. В программе Multisim осциллограф заземлен по умолчанию, поэтому контакт заземления можно не использовать. В левой части лицевой панели прибора расположен графический дисплей, который предназначен для графического отображения формы сигнала, а именно, для отображения напряжения по вертикальной оси и, соответственно, времени по горизонтальной оси. В правой части находится панель управления, предназначенная для настройки отображения измеряемого сигнала. На ней размещены следующие окна настроек:
а также отдельные элементы управления (кнопки, ручки ввода). Помимо этого прибор оснащен курсорами для проведения измерений во временной области, которые при необходимости можно перемещать.
Подав на входы виртуального осциллографа исследуемые сигналы, нужно нажать кнопку автоматической установки AUTO SET панели управления прибора и дождаться осциллограмм, которые появляются через несколько секунд. Далее можно уточнить их окончательный вид обычными ручными настройками каналов осциллографа.
Настройка отображения сигналов на дисплее осциллографа.
Рассмотрим окно настроек VERTICAL панели управления осциллографа, в котором производится настройка отображения сигналов на дисплее прибора. В нижней части окна расположено четыре крупных ручки управления VOLTS/DIV – с их помощью устанавливается величина деления по оси Y. Начальная точка вывода сигнала на оси Y указывается при помощи маленьких ручек управления POSITION окна VERTICAL. Координаты точек могут принимать как положительное, так и отрицательное значение. По умолчанию значение данного поля – 0 (в этом случае начальная точка Y находится на пересечении осей Y и Х). Установка положительного значения сдвигает начальную точку вверх по оси Y, соответственно установка отрицательного значения сдвигает начальную точку вниз. Кнопки CH1 MENU, CH2 MENU, CH3 MENU, CH4 MENU включают ручки управления настройкой отображения сигналов, полученных с входов осциллографа. Также с помощью этих кнопок производится управление отображением кривых на дисплее осциллографа (нажатие кнопки приводит к отображению на дисплее сигнала полученного с соответствующего кнопке канала осциллографа).
Рис. 3. Выбор отображения осциллограмм трех каналов при помощи функциональных кнопок окна настроек VERTICAL и меню управления режимами их работы.
Выбор режима работы осуществляется посредством нажатия первой функциональной кнопки из ряда кнопок расположенных справа от графического дисплея, которая в данном случае будет соответствовать пункту меню Coupling окна управления режимом работы выбранного канала. При этом будет доступно подменю из трех пунктов: АС, Ground, DC. Выбор нужного пункта производится последовательным нажатием функциональной кнопки. В режиме АС отображается только переменная составляющая сигнала. В режиме DC отображается сумма переменной и постоянной составляющих сигнала. В случае выбора пункта Ground входной канал замыкается на землю, а на экране графического дисплея отображается прямая линия в точке исходной установки оси Y.
Пункт меню Invert окна управления режимом работы выбранного канала задает инверсный режим работы осциллографа, в котором сигнал инвертируется относительно положения нуля. Инверсия переворачивает на осциллограмме фазу сигнала на 180 градусов относительно нулевого уровня.
Нажатие на кнопку MATH MENU окна настроек VERTICAL выводит на экран меню выбора математических функций, которые включают в себя сложение (CH1+CH2, CH3+CH4), вычитание (CH1-CH2, CH2-CH1, CH3-CH4, CH4-CH3) и быстрое преобразование Фурье (FFT) для каналов 1, 2, 3 и 4. При выборе одного из режимов математических функций на экран осциллографа выводятся исходные сигналы и результат математической обработки (рис. 4). Результат математических функций может быть измерен визуально при помощи сетки или при помощи курсоров (рис. 5).
Рис. 4. Меню выбора математических функций, результат выполнения функции CH2-CH1 (красная кривая) и исходные сигналы.
Рис. 5. Измерение результата выполнения математической функции CH2-CH1 (красная кривая) при помощи курсоров.
Быстрое преобразование Фурье позволяет математически получать из временной зависимости сигнала его частотные компоненты, т.е проводить спектральный анализ сигнала. Результат быстрого преобразования Фурье полезен в следующих случаях:
Выбор оконной функции для быстрого преобразования Фурье (рис. 6):
производится при помощи кнопки Window из подменю FFT.
Рис. 6. Результат быстрого преобразования Фурье: (а) прямоугольное окно, (б) окно Хеннинга, (в) плоское окно.
Оконная функция БПФ используется для подавления краевых эффектов разрывности реальных функций путем введения весовых коэффициентов для выборки данных в окне, обеспечивающих снижение амплитуд краевых точек (старта и стопа) и, в результате, улучшение результатов БПФ.
Разные виды оконных функций дают различные результаты, как по точности, так и по частотному разрешению и используются для разных видов анализируемых сигналов. Т.е. каждая оконная функция является определенным компромиссом между разрешающей способностью по частоте и точностью определения амплитуды. В зависимости от области применения, от характеристик источника сигнала и ряда других параметров и следует выбирать ту или иную оконную функцию.
В нижней части окна VERTICAL расположены индикаторы входных выводов CH1 – CH4, отображающие наличие подключения каналов к схеме.
Управление разверткой.
В правой части панели управления осциллографа расположено окно настроек HORIZONTAL (Развертка), в котором находятся две ручки управления. При помощи крупной ручки задается величина деления по оси Х (число секунд на деление). При необходимости просмотра сигналов с высокой частотой это значение (масштаб по горизонтали) следует уменьшать, а при необходимости просмотра сигналов с низкой частотой – увеличивать. Положение кривой по горизонтали (начальная точка вывода сигнала на оси Х) указывается при помощи маленькой ручки. При этом координаты начальной точки на оси Х могут принимать как положительное, так и отрицательное значение. Отображение сигнала на экране графического дисплея производится слева направо. Выбор режима развертки осуществляется в меню, которое отображается в правой части графического дисплея после нажатия кнопки HORIZ MENU в окне настроек HORIZONTAL.
В случае выбора режима Main (сигнал по оси Y/время) на экране графического дисплея по оси Y будут отображаться сигналы каналов 1, 2, 3 и 4, а ось Х будет осью времени.
Режим «Растяжка окна» задается посредством выбора пункта Window Zone в меню управления режимом развертки. В данном режиме производится выбор участка входного сигнала, который будет отображен растянутым во времени на дисплее осциллографа после выбора пункта Window в меню управления режимом развертки. Напомним, что выбор режима производится при помощи ряда кнопок, расположенных справа от графического дисплея. При этом каждая кнопка выполняет функцию соответствующую указанной в программном меню окна управления. Участок сигнала, который необходимо увеличить, выбирается при помощи двух вертикальных линий путем вращения ручек управления. При помощи крупной ручки устанавливается временной интервал между линиями, вращение маленькой ручки приводит к смещению участка ограниченного этими линиями. Данную функцию увеличения фрагмента можно использовать для локализации и горизонтального растягивания участка базовой осциллограммы с целью более детального (при более высоком горизонтальном разрешении) анализа сигнала. Используйте увеличение фрагмента базовой осциллограммы, чтобы увидеть большее количество деталей. Нужно учитывать, что установка горизонтального масштаба растянутого участка не может быть больше длительности развертки базовой осциллограммы. Иллюстрация режима «Растяжка окна» показана на рисунке 7.
Рис. 7. Иллюстрация режима «Растяжка окна»: (а) выбор при помощи двух вертикальных линий на дисплее осциллографа участка сигнала, который будет увеличен, (б) увеличенный фрагмент сигнала.
При этом рисунок 7а демонстрирует выбор при помощи двух вертикальных линий на дисплее осциллографа участка сигнала, который будет увеличен. Увеличенный фрагмент сигнала показан на рисунке 7б.
Измерения параметров сигналов при помощи курсоров.
Вызов окна управления курсорами производится при помощи кнопки CURSOR (данная кнопка находится в окне настроек MENUS панели управления осциллографом). Курсоры автоматически связаны с числовыми данными, которые отображаются в окне управления синхронно с перемещением курсоров на дисплее. Окно управления выводится справа от графического дисплея и предназначено для отображения времени и напряжения в проверяемых точках (точках пересечения курсора с исследуемой кривой), а также значений Delta (временной сдвиг между курсорами или разность напряжений между проверяемыми точками).
Управление перемещением курсоров выполняется при помощи первой и второй ручек ввода POSITION, которые расположены в окне настроек VERTICAL на панели управления осциллографом. Необходимо отметить, что после активизации курсоров возле ручек ввода засветятся индикаторы CURSOR 1 и CURSOR 2 (рис. 8), что сообщает разработчику о изменении назначения этих ручек ввода. Выбор курсора производится при помощи ряда кнопок, расположенных справа от графического дисплея.
Рис. 8. Включение индикаторов CURSOR 1 и CURSOR 2 после активизации курсоров.
Рис. 9. Окно графического дисплея осциллографа и меню управления курсорами: (а) измерение времени при помощи вертикальных курсоров, (б) измерение напряжения сигнала канала 3 при помощи горизонтальных курсоров.
Во второй части статьи будет рассмотрено сервисное меню виртуального осциллографа Tektronix, управление синхронизацией, автоматические измерения параметров сигналов, настройка цветовой схемы дисплея виртуального осциллографа, автонастройка прибора, установка значений по умолчанию и запуск, сохранение осциллограмм и настроек осциллографа.
Работа с виртуальными приборами в программной среде NI Circuit Design Suite — Multisim 12.0. Часть 2
Принцип работы всех инструментов Multisim (подключение к схеме и использование) идентичен принципу работы реальных аналогов этих приборов. Для того чтобы добавить виртуальный прибор в рабочее поле программы, необходимо нажать на его пиктограмму на панели «Приборы» и разместить его с помощью мыши в необходимом месте на схеме. Для того чтобы отобразить лицевую панель прибора, следует дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на пиктограмме прибора на схеме. После того как панель откроется, введите необходимые настройки подобно тому, как бы вы это сделали на панели реального прибора. Принцип соединения виртуальных инструментов с элементами схемы такой же, как и для других компонентов схемы.
Рассмотрим подробно работу с каждым из виртуальных инструментов в Multisim.
Ваттметр
Ваттметр является специальным прибором для измерения активной мощности. Результат измерения отображается в ваттах. Помимо этого, ваттметр показывает коэффициент мощности, вычисляемый по сдвигу между напряжением и током и их произведению. Коэффициент мощности равен косинусу фазового угла между напряжением и током.
На рис. 1 представлена лицевая панель ваттметра и его пиктограмма на схеме. В верхней части панели находится окно «Результаты измерений», которое предназначено для просмотра результатов измерений, в частности — средней мощности. Ниже этого окна расположено поле «Коэффициент мощности». (Величина коэффициента лежит в диапазоне от 0 до 1.) В нижнем левом и правом углах ваттметра расположены «Входные клеммы».
Рис. 1. Лицевая панель ваттметра, его пиктограмма на схеме и пример подключения этого прибора к схеме
Работа с этим прибором проста. Для того чтобы определить мощность на нагрузке, необходимо первые две входные клеммы ваттметра включить параллельно нагрузке, а следующие две — последовательно. Результат отобразится в окне «Результаты измерений». Пример на рис. 1 демонстрирует определение мощности, рассеиваемой на резисторе R8 схемы.
Функциональный генератор
Функциональный генератор представляет собой инструмент для генерации тестовых сигналов синусоидальной, треугольной или прямоугольной формы и может использоваться для подачи этих сигналов в моделируемую схему. Для подключения к схеме функциональный генератор имеет три вывода: положительный, отрицательный, общий (нейтральный). На рис. 2 показаны лицевая панель рассматриваемого прибора и его пиктограмма на схеме, а также пример его подключения к схеме.
Рис. 2. Лицевая панель функционального генератора, его пиктограмма на схеме и пример подключения этого прибора к схеме
Лицевая панель функционального генератора используется для ввода установок прибора. В ее верхней части расположено поле «Форма сигнала», в котором находятся кнопки выбора одного из трех типов сигналов. Кнопки не имеют названий, но их функции интуитивно понятны, так как на каждой кнопке визуально отображена форма генерируемого с ее помощью выходного сигнала.
В поле «Параметры сигнала» можно задать путем ввода с клавиатуры такие значения генерируемого сигнала:
При выборе кнопки генерации прямо-угольных сигналов в нижней части лицевой панели генератора становится активной кнопка «Фронт/Спад», после нажатия на которую открывается окно «Установка времени фронта/спада» (рис. 3). В этом окне в поле «Время фронта/спада» можно с клавиатуры ввести необходимое значение времени в нс или мкс.
Рис. 3. Окно «Установка времени фронта/спада»
Логический преобразователь
Логический преобразователь изменяет представление схемы и цифровых сигналов и используется для анализа цифровых схем. Реального аналога этот прибор не имеет. На рис. 4 представлены лицевая панель этого виртуального прибора и его пиктограмма на схеме, а также пример его подключения к схеме.
Рис. 4. Лицевая панель логического преобразователя, его пиктограмма на схеме и пример подключения этого прибора к схеме
Прибор имеет восемь входов и один выход. В левой части панели находится окно таблицы истинности исследуемой схемы. Столбцы таблицы соответствуют входам логического преобразователя (A, B, C, D, E, F, G, H). Над каждым столбцом таблицы расположен кружок, который отображается белым цветом в случае, когда вход преобразователя используется, и серым — когда вход свободен. Последний столбец таблицы истинности соответствует выходу логического преобразователя. Значения этого столбца можно изменять для каждого входного условия, для чего необходимо щелкнуть по нему левой кнопкой мыши, переключаясь между тремя возможными установками: «лог. 0», «лог. 1», значение Х.
В нижней части лицевой панели находится строка функций, в которой отображается логическое выражение, соответствующее исследуемой схеме. Логическое выражение в это поле можно ввести и вручную в том случае, когда есть необходимость построить таблицу истинности согласно заданной функции либо произвести синтез схемы, реализующей функцию, описываемую введенным логическим выражением.
В правой части лицевой панели прибора расположено шесть кнопок выбора преобразования:
Для того чтобы получить таблицу истинности исследуемой схемы, необходимо подключить входы логического преобразователя к входам исследуемой схемы, а выход логического преобразователя соединить с выходом схемы, после чего нажать на кнопку «Построение таблицы истинности исследуемой схемы». В результате окно таблицы истинности будет заполнено значениями логических нулей и единиц.
Для построения логического выражения согласно с таблицей истинности необходимо составить таблицу истинности в соответствующем окне лицевой панели логического преобразователя. Для того чтобы заполнить это окно, нужно воспользоваться кнопками-кружками в верхней части лицевой панели. Так же устанавливаются и выходные значения таблицы истинности. После того как таблица составлена, следует нажать на кнопку «Построение логического выражения согласно с таблицей истинности» или «Построение логического выражения в упрощенной форме согласно с таблицей истинности» в случае, когда необходимо получить выражение в дизъюнктивной нормальной форме.
Построение таблицы истинности согласно с логическим выражением производится путем ввода логического выражения в строку функций и последующего нажатия на соответствующую кнопку.
Ввод выражения производится в соответствии со следующими правилами:
Построение схемы, которая реализует логическое выражение, производится путем ввода в строке функций этого выражения и последующего нажатия на кнопку «Построение схемы на логических вентилях согласно с логическим выражением». В результате чего логический преобразователь выведет на рабочее поле программы схему, которая реализует функцию, описывающую введенное в строке функций выражение. Пример данного преобразования представлен на рис. 5.
Рис. 5. Построение схемы, реализующей заданную функцию, при помощи логического преобразователя
Построение схемы в базисе И‑НЕ, которая реализует заданное логическое выражение, производится путем ввода в строке функций этого выражения и последующего нажатия на кнопку «Построение схемы на логических вентилях в базисе И‑НЕ согласно с логическим выражением». В результате чего будет выведена на рабочее поле программы схема, соответствующая условиям заданной функции, реализованная только на вентилях И‑НЕ. Пример такого преобразования представлен на рис. 6.
Рис. 6. Построение схемы в базисе И НЕ при помощи логического преобразователя
Двухканальный осциллограф
Осциллограф позволяет измерять следующие параметры электрического сигнала: напряжение, ток, частоту, угол сдвига фаз. Этот прибор предоставляет возможность наблюдать за формой сигнала во времени. Двухканальный осциллограф имеет два входа (канал А и В) и может отображать осциллограммы двух сигналов одновременно. Пиктограмма двухканального осциллографа на схеме и его лицевая панель представлены на рис. 7.
Рис. 7. Пиктограмма двухканального осциллографа на схеме и его лицевая панель
Каждый канал имеет сигнальный вход и контакт заземления. В программе Multisim осциллограф заземлен по умолчанию, поэтому контакт заземления можно не использовать.
В верхней части лицевой панели расположен графический дисплей, который предназначен для графического отображения формы сигнала, а именно для отображения напряжения по вертикальной оси и, соответственно, времени по горизонтальной оси. Также прибор оснащен двумя курсорами для проведения измерений во временной области, которые при необходимости можно перемещать при помощи левой кнопки мыши.
В нижней части находится панель управления, предназначенная для настройки отображения измеряемого сигнала. На панели управления размещено четыре окна настроек («Развертка», «Канал А», «Канал В», «Синхронизация»), кнопки «Экран» и «Сохранить», а также окно «Показания курсора», в котором расположено три поля:
Окно «Показания курсора» находится под графическим дисплеем и предназначено для отображения времени и напряжения в проверяемых точках (точках пересечения курсора с синусоидальной кривой), а также для отображения разности между показаниями курсора Т2 и Т1.
В верхней части окна «Развертка» расположено поле «Шкала», в котором задается величина деления по оси Х. Начальная точка вывода сигнала на оси Х указывается в поле «Задержка Х». Поле может принимать как положительное, так и отрицательное значение. По умолчанию значение этого поля — 0. Отображение сигнала на экране графического дисплея производится слева направо. Ввод положительного значения в это поле сдвигает начальную точку вывода сигнала вправо, соответственно, ввод отрицательного значения сдвигает начальную точку влево. Выбор режима развертки осуществляется посредством нажатия одной из четырех кнопок (Y/T, Add, B/A, A/B), расположенных в нижней части окна «Развертка». В случае выбора режима «Y/T» (сигнал по оси Y/время) на экране графического дисплея по оси Y будут отображаться сигналы каналов А и В, а ось Х будет осью времени. В режиме Add на экране графического дисплея отображается суммарный сигнал каналов А и В. Режимы B/A и A/B используются для построения передаточной характеристики исследуемой схемы, при этом в режиме B/A отображается сигнал канала В относительно канала А, а в режиме A/B — сигнал канала А относительно канала В.
В верхней части окна «Канал А» расположено поле «Шкала», в котором задается величина деления по оси Y. Начальная точка вывода сигнала на оси Y указывается в поле «Смещение Y». Поле может принимать как положительное, так и отрицательное значение. По умолчанию значение этого поля — 0. (В этом случае начальная точка Y находится на пересечении осей Y и Х.) Ввод положительного значения в это поле сдвигает начальную точку вверх по оси Y, соответственно, ввод отрицательного значения сдвигает начальную точку вниз. (Изменение значения в этом поле на 1 сдвигает исходную точку на одно деление оси Y.)
Выбор режима работы осуществляется посредством нажатия одной из трех кнопок (АС, «0», DC). В режиме АС отображается только переменная составляющая сигнала, а в режиме DC — сумма переменной и постоянной составляющих сигнала. В случае выбора кнопки «0» входной канал замыкается на «землю», а на экране графического дисплея отображается прямая линия в точке исходной установки оси Y. В правой нижней части окна «Канал А» расположен индикатор входного вывода, отображающий наличие подключения канала А к схеме.
Окно «Канал В» имеет аналогичные параметры настроек, за исключением кнопки «–», которой нет в окне «Канал А». С помощью этой кнопки можно задать инверсный режим работы осциллографа, в котором сигнал инвертируется относительно положения нуля. Этот режим применяется только для канала В.
В нижней правой части панели управления осциллографа размещено окно «Синхронизация». В верхней части этого окна находится поле «Запуск», в котором расположены пять кнопок. Первые две кнопки позволяют осуществить выбор запуска сигнала синхронизации — по фронту или по срезу. Следующие три кнопки служат для выбора источника синхронизации: «А» (канал А), «В» (канал В), «Внеш» (внешняя синхронизация). При помощи поля «Уровень» путем ввода значения с клавиатуры можно регулировать уровень, при превышении которого происходит запуск осциллограммы.
В нижней части окна «Синхронизация» находятся кнопки выбора режима синхронизации:
Амперметр
Амперметр — это измерительный прибор для определения силы постоянного и переменного тока в электрической цепи. Показания амперметра зависят от величины протекающего через него тока, в связи с чем сопротивление амперметра по сравнению с сопротивлением нагрузки должно быть как можно меньше.
В Multisim использовать амперметр для измерения протекающего в схеме тока удобнее, чем мультиметр, по причине того, что амперметр занимает меньше места на схеме. Виртуальный амперметр находится на панели инструментов «Виртуальные измерительные компоненты». Эту панель можно добавить в проект при помощи команды меню «Вид/Панель инструментов».
По умолчанию сопротивление амперметра равно 1 мОм, но при необходимости этот параметр можно изменять. Сделать это можно следующим образом. Дважды щелкните левой кнопкой мыши по пиктограмме рассматриваемого прибора и в открывшемся окне «Амперметр» на вкладке «Параметры» в поле «Внутреннее сопротивление» введите нужное значение и единицы измерения (пОм, нОм…).
В этом же окне есть возможность задать режим работы амперметра. По умолчанию установлен режим DC, при котором измеряется только постоянная составляющая сигнала. Если возникает необходимость измерять среднеквадратичное значение сигнала, установите в поле «Режим» режим работы АС. Для вступления в силу внесенных изменений необходимо нажать на кнопку «ОК», которая находится в нижней части диалогового окна.
Работа с прибором проста. К примеру, для измерения тока, протекающего через цепь в ветке между двумя узлами, необходимо включить виртуальный амперметр последовательно с цепью, как и реальный амперметр. Если есть необходимость одновременно измерить ток другого узла цепи, включите в цепь второй амперметр.
Результаты измерений отображаются в окне результатов на пиктограмме амперметра.
На рис. 8 представлен пример подключения двух амперметров к схеме, а также окно настроек этого виртуального инструмента.
Рис. 8. Пример подключения двух амперметров к схеме и окно настроек амперметра
Программа Multisim предоставляет широкий набор виртуальных инструментов, которые позволяют производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. Как вы уже могли убедиться, все приборы изображаются в виде, который максимально приближен к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно.