NI Multisim1 1.0中數(shù)字萬用表的使用

楊曉雷

上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院 上海 200234

NI Multisim1 1.0中數(shù)字萬用表的使用

楊曉雷

上海師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院 上海 200234

介紹了NI Multisim 11.0仿真軟件，NI Multisim 11.0中數(shù)字萬用表的種類、虛擬數(shù)字萬用表和仿真安捷倫數(shù)字萬用表的使用。

NI Multisim 11.0；數(shù)字萬用表；使用

萬用表的使用范圍很廣，可用于電阻、電容、電流、電壓、二極管、三極管等參數(shù)測(cè)量。由于萬用表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有用途多、量程廣、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在物理、電工電子的教學(xué)和實(shí)踐過程中成為不可缺少的測(cè)量工具。萬用表按測(cè)量結(jié)果的指示方式分為模擬萬用表和數(shù)字萬用表。模擬萬用表是以一個(gè)表頭為核心部件的多功能測(cè)量?jī)x表，測(cè)量值由表頭指針指示讀取；數(shù)字萬用表的測(cè)量值由液晶顯示屏直接以數(shù)字的形式顯示，讀取方便，有些還帶有語音提示功能。數(shù)字萬用表與模擬萬用表相比，具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、顯示清晰、過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，掌握數(shù)字萬用表的使用方法是物理實(shí)驗(yàn)、電工電子技術(shù)的一項(xiàng)基本技能。本文通過介紹仿真軟件NI Multisim 11.0中數(shù)字萬用表的使用來掌握數(shù)字萬用表的使用方法。

1 仿真軟件NI Multisim 11.0簡(jiǎn)介

NI Multisim 11.0是美國(guó)國(guó)家儀器有限公司(National Instruments，簡(jiǎn)稱NI)推出的以Windows操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的一個(gè)專門用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件，是早期的Electronic Workbench(EWB)的升級(jí)換代產(chǎn)品，啟動(dòng)界面如圖1所示。這一簡(jiǎn)單易用的Multisim 11.0軟件以圖形化的方式消除了傳統(tǒng)電路仿真的復(fù)雜性，提供了功能更強(qiáng)大的電子仿真設(shè)計(jì)界面和更為方便的電路圖及文件管理功能。更重要的是，Multisim 11.0使電路原理圖的仿真與完成PCB設(shè)計(jì)的Ultiboard 11仿真軟件結(jié)合起來一起構(gòu)成新一代的EWB軟件，使電子電路的仿真與PCB的制作更為有效。

圖1

作為Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，NI Multisim 11.0是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。NI Multisim 11.0計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)這一問題。學(xué)生可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。NI Multisim 11.0軟件是電子電路教學(xué)的首選軟件工具，它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

工程師可以使用NI Multisim 11.0交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真；也可以幫助教育工作者吸引學(xué)生，用互動(dòng)、動(dòng)手操作的方式研究電路行為，深化電路理論。通過NI Multisim 11.0和虛擬儀器技術(shù)，工程師和電子電路教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。

2 NI Multisim 11.0中數(shù)字萬用表的種類

NI Multisim 11.0中提供了20多種在電子電路分析中常用的儀器儀表，其中的數(shù)字萬用表有2種，普通虛擬數(shù)字萬用表(如圖2所示)；仿真Agilent(安捷倫)34401A型數(shù)字萬用表(如圖3所示)。

圖2

圖3

3 虛擬數(shù)字萬用表的使用

3.1 面板操作

NI Multisim 11.0中提供的虛擬數(shù)字萬用表外觀和操作與實(shí)際的萬用表相似，可以用來測(cè)量電流(A)、電壓(V)、電阻(Ω)和分貝值(dB)，測(cè)量直流或交流信號(hào)。在儀器欄選中數(shù)字萬用表后，電路工作區(qū)將彈出如圖2(a)所示的圖標(biāo)，雙擊數(shù)字萬用表圖標(biāo)，彈出如圖2(b)所示的數(shù)字萬用表的面板。

數(shù)字萬用表的面板共分4個(gè)區(qū)，從上到下、從左到右各區(qū)的功能為：

(1)顯示區(qū)：顯示萬用表測(cè)量結(jié)果，測(cè)量單位由萬用表自動(dòng)產(chǎn)生。

(2)功能設(shè)置區(qū)：點(diǎn)擊面板上相應(yīng)的按鈕，可進(jìn)行設(shè)置與測(cè)量。

圖4

Electronic setting(電氣特性設(shè)置)包括：

Ammeter resistance(R)—設(shè)置與電流表串聯(lián)的內(nèi)阻，其大小影響電流的測(cè)量精度。

Voltmeter resistance(R)—設(shè)置與電壓表并聯(lián)的內(nèi)阻，其大小影響電壓的測(cè)量精度。

Ohmmeter current(I)—用于設(shè)置歐姆表測(cè)量時(shí)，流過歐姆表的電流。

dB relative value(V)—用于設(shè)置分貝相對(duì)值，預(yù)先設(shè)置為774.597 mV。

Display setting(顯示特性設(shè)置)包括：

Ammeter Overrange(I)，Voltmeter Overrange(V)，Ohmmeter Overrange(R)，主要用來設(shè)置電流表、電壓表、歐姆表的測(cè)量范圍。

3.2 功能選擇

在功能設(shè)置區(qū)有4個(gè)選擇按鈕，當(dāng)需要選擇某項(xiàng)功能時(shí)，只需單擊相應(yīng)的功能按鈕即可。被選中按鈕與其他按鈕顏色不同，在圖2(b)中選中的是“直流電壓檔”。

A(電流擋)：測(cè)量電路中某支路的電流。測(cè)量時(shí)，數(shù)字萬用表應(yīng)串聯(lián)在待測(cè)支路中。用作電流表時(shí)，數(shù)字萬用表的內(nèi)阻非常小(1 nΩ)。

V(電壓擋)：測(cè)量電路兩節(jié)點(diǎn)之間的電壓。測(cè)量時(shí)，數(shù)字萬用表應(yīng)與兩節(jié)點(diǎn)并聯(lián)。用作電壓表時(shí)，數(shù)字萬用表的內(nèi)阻非常高，可以達(dá)到1 GΩ。

Ω(歐姆擋)：測(cè)量電路兩節(jié)點(diǎn)之間的電阻。被測(cè)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的所有元件當(dāng)做一個(gè)“元件網(wǎng)絡(luò)”。測(cè)量時(shí)，數(shù)字萬用表應(yīng)與“元件網(wǎng)絡(luò)”并聯(lián)。

式中u0和ui分別為輸出電壓和輸入電壓。默認(rèn)計(jì)算分貝的標(biāo)準(zhǔn)電壓是1 V，也可以在設(shè)置面板中進(jìn)行調(diào)節(jié)。

+：對(duì)應(yīng)數(shù)字萬用表的正極；－：對(duì)應(yīng)數(shù)字萬用表的負(fù)極。通過“+”“－”兩個(gè)端子連接電路的測(cè)試點(diǎn)。

3.3 使用舉例

3.3.1 測(cè)量電壓、電流

圖5

圖6

3.3.2 測(cè)量電阻

圖7

圖8

4 仿真安捷倫數(shù)字萬用表的使用

在NI Multisim 11.0用戶界面中，將Agilent 34401A儀表圖標(biāo)的對(duì)應(yīng)接線端子連接到電路圖中，用鼠標(biāo)雙擊圖標(biāo)，彈出面板，面板主要有顯示區(qū)、電源開關(guān)、功能鍵區(qū)和接線端子四部分組成，如圖9所示。

圖9

該仿真儀器與NI Multisim 11.0虛擬儀器不同之處在于使用時(shí)必須打開電源開關(guān)，而NI Multisim11.0虛擬儀器沒有電源開關(guān)。

4.1 基本設(shè)置

(1)單擊面板上的電源開關(guān)power，顯示屏點(diǎn)亮，即進(jìn)入測(cè)試準(zhǔn)備狀態(tài)。

(2)Shift按鈕為換擋按鈕，單擊Shift按鈕后，Agilent 34401A萬用表的顯示屏的右下角會(huì)出現(xiàn)Shift字樣，再單擊其他功能按鈕，將執(zhí)行該按鈕上方的標(biāo)識(shí)功能。

(3)Single按鈕用于單觸發(fā)模式的選擇設(shè)置，打開Agilent 34401A萬用表時(shí)，其處于自動(dòng)觸發(fā)模式狀態(tài)，單擊Single按鈕后，設(shè)置成單觸發(fā)狀態(tài)。如果從單觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到自動(dòng)觸發(fā)狀態(tài)，不能簡(jiǎn)單地單擊Single來設(shè)置，而應(yīng)該首先單擊Shift按鈕，這時(shí)，Agilent 34401A萬用表的顯示屏的右下角將會(huì)出現(xiàn)Shift字樣，此時(shí)，單擊Single后，才由單觸發(fā)轉(zhuǎn)換回到自動(dòng)觸發(fā)狀態(tài)。

4.2 量程的選擇

(1)Agilent 34401A萬用表面板上的∨，∧和Auto/Man為量程選擇按鈕。∨用于減小量程，∧用于增大量程，Auto/Man進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和人工測(cè)量的轉(zhuǎn)換。選擇自動(dòng)測(cè)量模式時(shí)，量程范圍自動(dòng)改變；選擇人工測(cè)量模式時(shí)，需要手動(dòng)設(shè)置量程，并且顯示屏上顯示Man字樣。

(2)被測(cè)值超過所選擇的量程時(shí)，面板顯示OVLD。

(3)∨，∧和Auto/Man按鈕與Shift按鈕結(jié)合起來可以選擇顯示不同的位數(shù)。

4.3 使用舉例

4.3.1 電流電壓的測(cè)量

圖10

圖11

圖12

4.3.2 電阻的測(cè)量

圖13

圖14

4.3.3 頻率或周期的測(cè)量

圖15

圖16

4.3.4 二極管極性和好壞的判斷

圖17

二極管斷路時(shí)，若顯示屏顯示“OPEN”字樣，表明二極管是開路故障；二極管短路時(shí)，若顯示屏顯示0 V，表明二極管是短路故障(如圖18所示)。

圖18

NI Multisim 11.0中數(shù)字萬用表的使用操作，不僅克服了實(shí)驗(yàn)儀器易損壞的缺陷，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)課時(shí)，無形中增加了教學(xué)資源，同時(shí)又優(yōu)化了教學(xué)效果，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生分析、理解問題的能力，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是一個(gè)有益的探索。但是，NI Multisim 11.0畢竟是一種軟件，雖然它與實(shí)際實(shí)驗(yàn)很接近，但是它缺乏實(shí)際操作環(huán)節(jié)，而這一點(diǎn)對(duì)目前我國(guó)的學(xué)生來說顯得尤為重要，故不容忽視。因此，Multisim軟件不能完全取代實(shí)際操作，應(yīng)該根據(jù)具體情況，合理安排不同的實(shí)驗(yàn)方式，以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到事半功倍的效果。

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NI Multisim 11.0 digital multimeter use

Yang Xiaolei
Shanghai normal university, Shanghai, 200234, China

Introduces the simulation software NI Multisim 11.0 features and characteristics and NI Multisim 11.0 kinds of digital multimeter. Application of NI Multisim 11.0 virtual digital multimeter and simulation Agilent digital multimeter to measure the voltage, current, resistance, frequency or cycle etc. parameters and diode polarity and judged good or bad operation process.

NI Multisim 11.0; digital multimeter; use

2011-10-17

楊曉雷，碩士，高級(jí)講師。