Multisim 10 虚拟仪器除了前面介绍的几种常用电子仪器外,还有波特图示仪,频率计、IV(伏安特性)分析仪、失真分析仪等。
波特图示仪主要用来测量和显示电路的幅频特性与相频特性,类似于扫频仪,适合于分析滤波电路或电路的频率特性,特别易于观察截止频率,是分析滤波器的常用工具。波特图示仪的图标和面板如图 3.21 所示。
波特图示仪有“IN”和“OUT”两对端口,其中“IN”端口的“+”和“-”分别接电路输入端的正端和负端;“OUT”端口的“+”和“-”分别接电路输出端的正端和负端。使用波特图仪时,必须在电路的输入端接入AC(交流)信号源。
图 3.21 波特图示仪的图标及面板
用鼠标双击波特图仪图标打开波特图仪面板,波特图仪的面板主要由显示区、游标测量显示区、模式选择区、坐标设置区和控制区 5 部分组成。具体设置如下:
模式选择区分为“幅度”和“相位”两种模式。“幅度”为幅频特性显示测量按钮;“相位”为相频特性显示测量按钮。
坐标设置区分为“水平”和“垂直”设置。“水平”栏为X轴设置区,用来设置频率的初始值和终止值。“垂直”栏为Y轴设置区,用来设置幅度的初始值和终止值,与水平设置区类似。
1)坐标设置
在“水平”坐标或“垂直”坐标设置区内,按下“对数”按钮,则坐标以对数(底数为 10)的形式显示;按下“线性”按钮,则坐标以线性的结果显示。
①水平坐标。水平坐标轴总是显示频率值,水平坐标标度(1 mHz ~ 1 000 THz,它的标度由水平轴的初始值“I”或终值“F”决定。在信号频率范围很宽的电路中,分析电路频率响应时,通常选用对数坐标,以对数为坐标所绘出的频率特性曲线称为波特图。
②垂直坐标。当测量电压增益时,垂直坐标轴显示输出电压与输入电压之比。若选择“对数”,则单位是分贝(dB);如果选择“线性”,显示的是比值。当测量相位时,垂直轴总是以度(°)为单位显示相位角。
2)坐标数值的读出
要得到特性曲线上任意点的频率、增益或相位差,可用鼠标拖动读数指针(位于波特图仪中的垂直光标),或者用读数指针移动按钮来移动读数指针(垂直光标)到需要测量的点,读数指针(垂直光标)与曲线的交点处的频率和增益或相位角的数值显示在读数框中。
“设置”是用来设置扫描的分辨率。用鼠标单击“设置”按钮,出现分辨率设置对话框,数值越大分辨率越高。
例如:搭建一阶RC低通滤波器,用波特图示仪测量其频率特性,电路连接如图 3.22 所示,测试结果如图 3.23 所示。使用波特图示仪时,电路输入端必须加交流信号源,但信号源输入对波物图示仪的频率特性分析结果没有影响。
图 3.22 频率特性的测试电路
图 3.23 电路的幅度和相位测试结果
频率计主要用来测量信号的频率、周期,还可以测量脉冲信号宽度、上升沿和下降沿,频率计的图标、面板以及使用如图 3.24 所示。频率计只有一个接线端口,用来连接被测信号输入端。使用过程中应注意根据输入信号的幅值调整频率计的“灵敏度”和“触发电平”。“耦合”模式选择分为“AC”与“DC”,按下“AC”仅显示信号中的交流成分,按下“DC”显示信号交流成分加直流成分。输入信号的电平达到并超过触发电平时才开始测量。
图 3.24 频率计的图标和面板
IV分析仪,即伏安特性分析仪,专门用来分析晶体管的伏安特性曲线,如二极管、NPN管、PNP管、NMOS管、PMOS管等器件。 IV分析仪相当于实验室的晶体管图示仪。
测量时需要将晶体管与连接电路完全断开,才能进行IV分析仪的连接和测试。 IV分析仪有 3 个接线端,实现与晶体管的连接。 IV分析仪面板由伏安特性曲线显示窗口、元件类型选择区、电流范围选项、电压范围选项、晶体管符号及连接方法 5 部分组成。
在“元件”下拉菜单中选择要测试的器件类别,然后单击“仿真参数”按钮,系统弹出仿真参数设置对话框,然后根据要求选择相应的参数范围。注意,若测量的元器件在电路中,必须让测量器件的引脚与整个电路断开,方能正确测试。 IV分析仪测试晶体三极管的连接及伏安特性曲线如图 3.25 所示。
图 3.25 IV分析仪测试晶体三极管
失真分析仪是一种用来测量电路总谐波失真和信噪比的仪器。一般用于音频设备的性能测试,如音频功率放大器的失真测试,音频信号发生器输出的测试。失真分析仪的图标和面板如图 3.26 所示。图标中只有一个接口接被测端,双击图标可打开失真分析仪的控制面板。
图 3.26 失真分析仪面板图
失真分析仪的面板主要由显示区、分析设置区、仪器开关区、控制区和显示设置区 5 部分组成。分析设置区的“基频”用来设置基准频率;“频率分辨率”用来设置频率分辨率。“控制”区中,“THD”用于测试分析总谐波失真,“SINAD”用于测量分析信噪比失真。“设置”按钮用来对THD和SINAD分析进行设置。“显示”设置区是设置分析结果为百分比(﹪)还是分贝(dB)。