Bode plotter multisim что это

Плоттер Боде

Плоттер Боде позволяет получить амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики электрических цепей. На рис. 3.18 показан пример использования плоттера Боде для получения амплитудно-частотной характеристики полосно-пропускающего фильтра. Схема полосно- пропускающего фильтра получена с помощью Создателя фильтров, располагающегося во вкладке меню Инструментарий. На лицевой панели плоттера Боде, которая появляется после щелчка левой кнопкой мыши по значку плоттера, можно задать пределы изменения амплитуды и фазы изучаемого сигнала. Плоттер, с помощью контакта +IN подключается к входу электрической схемы и с помощью контакта +OUT к выходу. Контакты -IN и -OUT заземляются. Плоттер имеет экранный курсор, с помощью которого можно получить точное значение измеряемой величины. Работа с плоттером Боде будет подробно описана при рассмотрении практических примеров в подразделе по моделированию фильтров верхних и нижних частот, а также при определении коэффициента усиления и полосы пропускания усилителей.

Рис. 3.18. Измерение амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик фильтров с помощью Боде-плоттера

Частотомер

Частотомер используется для измерения параметров переменного сигнала. Кнопки на лицевой панели (рис. 3.19) предназначены для задания следующих параметров: частота — для измерения частоты;

период — для измерения длительности одного полного периода; длительность — для измерения длительности положительного и отрицательного импульсов;

фронт/спад — для измерения длительности нарастания переднего и спада заднего фронта импульса;

АС — для измерения только переменной составляющей сигнала;

DC — для измерения постоянной и переменной составляющей сигнала; уровень запуска — пороговый уровень, выше которого начинаются измерения;

медленные сигналы — поставить галочку, если частота сигналов меньше 20 Гц.

Рис. 3.19. Измерение параметров сигнала с помощью частотомера

Логический преобразователь

Логический преобразователь (Logic Converter) — это виртуальный прибор, не имеющий реальных аналогов. Он предназначен для работы с логическими схемами и логическими выражениями. Логический преобразователь и его лицевая панель представлены на рис. 3.20. Прибор имеет 8 входов (8

входных переменных) А, В, С, D, Е, F, G, и Н и один выход Out (крайний правый контакт).

С помощью логического преобразователя можно осуществлять следующие операции:

• — получение таблицы истинности для логической схемы (клавиша 1);
• — преобразование таблицы истинности в логическое выражение (клавиша 2);
• — минимизация логических выражений (клавиша 3);
• — обратное преобразование логического выражения в таблицу истинности (клавиша 4);
• — синтез логических схем по логическому выражению в базисе И, ИЛИ, НЕ (клавиша 5);
• — синтез логических схем по логическому выражению в базисе И-НЕ (клавиша 6).

Рис. 3.20. Построение и анализ логических схем с помощью логического

Изучение работы логического преобразователя начнем с составления логической схемы, представленной в верхней части рисунка 3.20. Схема состоит из следующих логических элементов:

U2A — элемент ИЛИ;

U3A — элемент НЕ (инвертор);

На логической схеме обозначения элементов приведены в соответствии с IEC (International Electro technical Commission). Эта опция задана в настройках программы Multisim 14: Установки -> Общие установки -> вкладка Компоненты -> IEC 60617. Сравнительные обозначения логических элементов в соответствии с IEC, ГОСТ и ANSI представлены в Приложении 1.

После того, как логическая схема составлена, подключим ее к входным переменным А, В, С, D и выходному контакту OUT. Нажмем на клавишу на лицевой панели логического анализатора, обозначенную цифрой 1. Программа автоматически заполнит правый результирующий столбец таблицы истинности, и таблица истинности примет вид, показанный на рис. 3.20. Чтобы получить логическое выражение для собранной схемы, кликнем по клавише 2, и в нижней строке лицевой панели появится логическое выражение, показанное на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Логическое выражение для логической схемы на рис. 3.20

В полученном выражении инверсия обозначается апострофом, логическое сложение — знаком +, логическое умножение не обозначается. Чтобы получить логическое выражение, не обязательно собирать логическую схему, достаточно просто заполнить таблицу истинности. Для этого надо выбрать количество входных переменных, например, А, В, С, D и в правом столбце задать результирующие значения, щелкая левой кнопкой мыши. Если несколько раз щелкнуть мышью по одному месту, то последовательно появляются символы 0, 1, X. Знак «X» показывает, что значение в этой клеточке не влияет на конечный результат.

Чтобы минимизировать полученное выражение, кликнем по клавише 3. Получим логическое выражение, представленное на рис. 3.22.

Рис. 3.22. Логическое выражение для заданной логической схемы после минимизации

Для решения обратной задачи, т.е. получения таблицы истинности для заданного логического выражения, надо ввести это выражение в окошко под таблицей истинности и нажать клавишу 4. Получим результат, показанный на рис. 3.23.

Рис. 3.23. Таблица истинности для логического выражения, заданного в нижней строке

Если теперь нажать клавишу 5, то по заданному логическому выражению будет построена логическая схема в базисе И, ИЛИ, НЕ, показанная на рис. 3.24а).

Рис. 3.24. Логические схемы для логического выражения на рис. 3.24 а) для базиса И, ИЛИ, НЕ; б) для базиса И-НЕ

Если требуется использовать для построения схемы только базисные элементы И — НЕ, то необходимо воспользоваться клавишей 6. Будет построена схема, представленная на рис. 3.246).

3.4 Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter)

Лицевая панель измерителя АЧХ-ФЧХ показача рис. 3.7. Измеритель предназначен для анализа амплитудно-частотных(при нажатой кнопке MAGNI-TUDE, включена по умолчанию) и фазочастотных(при нажатой кнопке PHASE) характнристик при логарифмической(кнопка LOGвключена по умолчанию) или линейной(кнопка LIN)шкале по осям Y(VERTICAL) и Х (HORIZONTAL). Настройка измерителя заключается в выборе пределов измерения коэффициента передачи и вариации частоты с помощью кнопок в окошках F- максимальное и I- минимальное значение. Значение частоты и соответствующее ей значение коэфициента передачи или фазы индицируется в окошках в правом нижнем углу измерителя.

Подключение прибора к исследуемой схеме осуществляется с помощью зажимов IN (вход) и OUT (выход). Левые клеммы зажимов подключаются соответственно ко входу и выходу исследуемого устройства, а правые — к общей шине. Ко входу устройства необходимо подключить функциональный генератор или другой источник переменного напряжения, при этом каких-либо настроек в этих устройствах не требуется.

Концепция виртуальных приборов – это простой и быстрый способ увидеть результат с помощью имитации реальных событий. Принцип работы всех инструментов Multisim (подключение к схеме, использование) идентичен принципу работы реальных аналогов этих приборов. Для того, что бы добавить виртуальный прибор в рабочее поле программы, необходимо при помощи левой кнопки мыши нажать на его пиктограмму 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. После того как панель откроется, сделайте 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 такими виртуальными приборами, как логический анализатор и плоттер Боде.

Логический анализатор

Логический анализатор – это прибор, предназначенный для отслеживания состояния логических элементов цифровых электронных устройств при разработке больших систем, а так же для выявления неисправностей. Для съема сигналов с исследуемой схемы логический анализатор имеет 16 выводов. Помимо этого данный виртуальный прибор оснащен тремя входами запуска: С (внешняя синхронизация), Q (избирательный вход запуска), Т (маскированный вход запуска).

Продемонстрируем работу данного прибора. Для генерации сигналов воспользуемся двумя функциональными генераторами, которые настроим таким образом, чтобы они выполняли генерацию прямоугольных импульсов с разной частотой – в нашем случае 1 kHz и 5 kHz. Подключим выводы функциональных генераторов к выводам съема сигналов логического анализатора при помощи проводников разного цвета, в результате чего прямоугольные импульсы на часовой диаграмме логического анализатора будут отображаться также разными цветами. Запустим симуляцию схемы, откроем лицевую панель логического анализатора. Пиктограмма логического анализатора, подключение к схеме и его лицевая панель представлены на рисунке 1. На рисунке 2 представлены окна настроек функциональных генераторов XFG1 и XFG2.

Рис. 1. Пиктограмма логического анализатора, подключение к схеме и его лицевая панель

Рис. 2. Окна настроек функциональных генераторов XFG1 и XFG2

Рассмотрим лицевую панель логического анализатора более подробно. Шестнадцать переключателей в левой части панели соответствуют шестнадцати каналам съема сигналов. Переключатели становятся активными в том случае, если выводы анализатора подключены к узлам цифровой схемы, в противном случае, когда каналы анализатора свободны – переключатели не активны. В следующей колонке отображены имена узлов схемы соответствующие подключенным к ним каналам анализатора. После запуска симуляции схемы логический анализатор снимает входные значения со своих выводов и отображает полученные данные в виде прямоугольных импульсов на часовой диаграмме во временной области лицевой панели. Вывод значений начинается с канала 1. В нижней части временной области отображаются сигналы, полученные с входов запуска анализатора. Так же прибор оснащен двумя курсорами, предназначенными для проведения измерений во временной области. В нижней части лицевой панели рассматриваемого прибора расположена панель управления, в левой части которой находятся три кнопки:

• «Стоп» (остановить анализ);
• «Сброс» (очистить экран временной области);
• «Экран» (инвертировать цвет экрана временной области).

В центральной части панели управления находится окно показаний курсора, в котором расположены три поля:

• «Т1» (показания курсора Т1);
• «Т2» (показания курсора Т2);
• «Т2-Т1» (временной сдвиг между курсорами).

Кнопки стрелок позволяют изменять значения показаний курсора в большую или в меньшую сторону. Код позиции курсора отображается в поле «Входной код», которое расположено за полем показаний курсора.

В правой части панели управления находится окно параметров запуска, в котором в поле «Время/Дел» можно задать число тактов часовой диаграммы на деление. Настройку параметров тактирования входных сигналов можно произвести при помощи кнопки «Установка», которая расположена в группе «Развертка» окна параметров запуска. После нажатия на эту кнопку откроется окно «Установки синхронизации» (рис. 3), в котором настраиваются следующие параметры:

• «Источник» — источник синхроимпульсов (внешний или внутренний), параметр задается посредством установки переключателя в нужную позицию;
• «Тактовая частота» – устанавливается путем ввода значения с клавиатуры в данное поле;
• «Определитель» – задается активный уровень сигнала синхронизации (0 или 1);
• «Дискретизация» – задаются параметры выборки сигналов до порога, после порога, а так же пороговая величина.

Рис. 3. Окно «Установки синхронизации»

Настройка дополнительных условий запуска анализатора производится в окне «Установки запуска» (рис. 4). Данное окно можно вызвать из окна параметров запуска при помощи кнопки «Установка», которая находится в группе «Уровень». В окне настраивается маска, по которой осуществляется фильтрация логических уровней и синхронизация входных сигналов. Для вступления в силу внесенных изменений необходимо нажать на кнопку «Принять».

Рис. 4. Окно «Установки запуска»

Плоттер Боде.

Плоттер Боде предназначен для анализа амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик и представления их в линейном или логарифмическом масштабе. Наиболее полезен данный инструмент для анализа схем фильтров. Плоттер Боде имеет четыре вывода: два вывода IN и два вывода OUT. Подключение прибора к исследуемой схеме осуществляется при помощи выводов отмеченных значком «+» (вывод IN «+» подключается к входу схемы, вывод OUT «+» – к выходу), выводы «–» подключаются к общей шине.

Рассмотрим более подробно лицевую панель прибора. В ее левой части расположен графический дисплей, который предназначен для графического отображения формы сигнала. Так же прибор оснащен курсором для проведения измерений в любой точке графика, курсор при необходимости можно перемещать при помощи левой кнопки мыши. Управлять положением курсора можно так же и при помощи стрелок перемещения вертикального курсора, которые расположены в нижней левой части лицевой панели плоттера Боде под графическим дисплеем. Между стрелками находятся два информационных поля, в которых отображаются значения частоты и фазы (или коэффициента передачи), полученные на пересечении вертикального курсора и графика. В правой части находится панель управления, предназначенная для настройки параметров плоттера Боде. Рассмотрим данную панель более подробно. В верхней части панели находится поле «Режим», в котором размещено две кнопки: «Амплитуда» и «Фаза». При нажатой кнопке «Амплитуда» прибор работает в режиме анализа амплитудно-частотных характеристик. При нажатой кнопке «Фаза» – в режиме анализа фазо-частотных характеристик. В полях «По горизонтали» и «По вертикали» можно задать параметры горизонтальной и вертикальной осей координат при логарифмической или линейной шкале. Логарифмическая шкала используется в том случае, если сравниваемые значения имеют большой разброс, как например, в случае анализа амплитудно-частотой характеристики. Переключение шкалы производится при помощи кнопок «Log» (логарифмическая) и «Лин» (линейная). Масштаб горизонтальной (ось Х) и вертикальной (ось Y) осей определяется начальным («I» — initial) и конечным («F» — final) значениями. На экране графического дисплея плоттера Боде по оси Х всегда отображается частота. При измерении коэффициента передачи ось Y отображает отношение выходного напряжения схемы к его входному напряжению. Для логарифмической шкалы единицы – децибелы. В том случае если измеряется фаза, вертикальная ось всегда показывает угол фазы в градусах. При анализе амплитудно-частотной характеристики диапазон значений по вертикальной оси может быть задан в линейном масштабе от 0 до 10е+09, в логарифмическом масштабе – от –200 dB до 200 dB. При анализе фазо-частотной характеристики диапазон значений по вертикальной оси может быть задан от –720 градусов до +720 градусов. Пример подключения плоттера Боде к схеме фильтра и лицевая панель данного прибора представлены на рисунке 5.

Рис. 5. Пример подключения плоттера Боде к схеме фильтра и лицевая панель данного прибора

В поле «Управление» лицевой панели прибора расположены три кнопки:

• «Экран» – данная кнопка предназначена для инверсии цвета графического дисплея (черный/белый);
• «Сохранить» – кнопка предназначена для сохранения результатов измерений в файл на диск в формате.bod (формат плоттера Боде) или.tdm (двоичный файл);
• «Уст…» — кнопка предназначена для выбора разрешающей способности плоттера Боде. После нажатия на кнопку «Уст…» открывается диалоговое окно «Установки» (рис. 6), в котором в поле «Разрешающая способность» можно установить необходимое количество точек разрешения в диапазоне от 1 до 1000 и для того, что бы изменения вступили в силу, нажать на кнопку «Принять». В нижней части панели управления плоттера Боде расположено четыре переключателя («Вх +», «Вх –», «Вых +», «Вых –»), которые отображают наличие подключения выводов плоттера Боде к исследуемой схеме.

Рис. 6. Диалоговое окно «Установки».

Перед тем как запустить симуляцию схемы в Multisim необходимо обратить внимание на то, чтобы используемые в схеме виртуальные приборы были правильно настроены. Данное замечание является достаточно важным, так как в некоторых случаях установка параметров по умолчанию может не подходить для вашей схемы, а установка пользователем некорректных параметров может стать причиной того, что полученные результаты окажутся неверными или трудно читаемыми. При возникновении проблем в процессе симуляции схемы, возникшие ошибки записываются в файл журнала ошибок и аудита, который можно просмотреть, выбрав в основном меню «Моделирование» пункт «Журнал моделирования/анализа». Необходимо отметить, что настройки виртуальных приборов можно изменять и во время симуляции.

Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter)

Измеритель диаграмм Боде (или потер Боде) предназначен для измерения АЧХ и ФЧХ электрических цепей.

Лицевая панель измерителя АЧХ-ФЧХ (измерителя диаграмм Боде) показана на рис. 1.12.

Измеритель позволяет проводить анализ амплитудно-частотных характеристик (при нажатой кнопке MAGNITUDE, включена по умолчанию) и фазочастотных (при нажатой кнопке PHASE) характеристик при логарифмической (кнопка LOG включена по умолчанию) или линейной (кнопка LIN) шкале по осям Y (VERTICAL) и Х (HORIZONTAL). Настройка измерителя состоит в выборе пределов измерения коэффициента передачи и вариации частоты с помощью кнопок в окошках А – максимальное и I – минимальное значения. Значение частоты и советующее ей значение коэффициента передачи или фазы индицируется в окошках в правом нижнем углу измерителя.

Подключение прибора к исследуемой схеме осуществляется с помощью зажимов IN (вход) и OUT (выход). Левые клеммы зажимов подключаются, соответственно, к входу и выходу исследуемого устройства, а правые – к общей шине. К входу устройства необходимо подключить функциональный генератор или другой источник переменного напряжения, при этом каких-либо настроек в этих устройствах не требуется.

2. Практическая часть

1. Измерить параметры сигнала генератора гармонических коле­баний с помощью осциллографа и вольтметра. 1.1. Собрать схему измерения (рис. 1.13).

1.1.1. Нарисовать п отчете временную диаграмму гармони­ческого сигнала с амплитудой U m = 5 В и частотой /= 2 кГц, показав единицы измерения по осям, а также амплитуду и период.

1.2. Установить на выходе i-енератора гармонический сигнал с амплитудой U M = 5 В и частотой/^ 2 кГц.

1.3. Получить на экране осциллографа устойчивое, неограни­ченное сверху, по оси К, изображение 2-3 периодов гармонического сигнала в пределах всего экрана по оси X.

Это достигается путем регулировки чувствительности канала А по оси У (переключатель В/Дел), времени развертки но оси X (пе­реключатель Время/Дел) и установки осциллографа в режим вну­тренней синхронизации по каналу А с запуском развертки но положительному перепаду входного сигнала.

1.4. Измерить осциллографом амплитуду U m гармонического сигнала. Измерение амплитуды сводится к расчету её по формуле (рис. 1.14)˸

Vm – К у , где Н т амплитуда изображения сигнала в делениях шкалы по оси Y, К у масштабный множитель по оси К (значение переклю­чателя В/Дел).

Измерить амплитуду сигнала значительно проще, в случае если перейти в режим увеличенной передней панели осциллографа (нажав кнопку ZOOM). Измерить амплитуду сигнала с помощью визирной линии и сравнить с измеренным значением ранее.

1.5. Измерить вольтметром амплитуду гармонического сигнала. На дисплее мультимстра отображается действующее (эффектив­ное) значение переменного напряжения 1/ л. Амплитуду сигнала рассчитать по формуле˸

и сравнить с измеренным ранее.

1.6. Измерить с помощью осциллографа период и вычислить частоту исследуемого сигнала. Измерение периода сводится к расчету ᴇᴦο по формуле (см. рис. 1.14)˸

Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter) — понятие и виды. Классификация и особенности категории «Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter)» 2015, 2017-2018.

Лицевая панель измерителя АЧХ-ФЧХ показана на рис. 19. Измеритель предназначен для анализа амплитудно-частотных (при нажатой кнопке MAGNITUDE, включена по умолчанию) и фазо-частотных (при нажатой кнопке PHASE) xaрактеристик при логарифмической (кнопка LOG, включена по умолчанию) или линейной (кнопка LIN) шкале по осям Y (VERTICAL) и Х (HORIZONTAL). Настройка измерителя заключается в выборе пределов измерения коэффициента передачи и вариации частоты с помощью кнопок в окошках F – максимальное и I – минимальное значение.

Значение частоты и соответствующее ей значение коэффициента nepедачи или фазы индицируются в окошках в правом нижнем углу измерителя. Значения указанных величин в отдельных точках АЧХ или ФЧХ можно получить с помощью вертикальной визирной линии, находящейся в исходном состоянии в начале координат и перемещаемой по графику мышью или кнопками ←, →. Результаты измерения можно записать также в текстовый файл. Для этого необходимо нажать кнопку SAVE и в диалоговом окне указать имя файла (по умолчанию предлагается имя схемного файла). В полученном таким образом текстовом файле «*.scp» АЧХ и ФЧХ представляются в табличном виде.

Рис. 19. Измеритель АЧХ и ФЧХ.

Подключение прибора к исследуемой схеме осуществляется с помощью зажимов IN (вход) и OUT (выход). Левые клеммы зажимов подключаются соответственно к входу и выходу исследуемого устройства, а правые – к общей шине (земля). Ко входу устройства необходимо подключить функциональный генератор или другой источник переменного напряжения, при этом каких-либо настроек в этих устройствах не требуется.

Спектральный анализатор

Спектральный анализатор (spectrum analyzer) служит для измерения амплитуды гармоники с заданной частотой. Также он может измерить мощность сигнала и частотных компонент, определить наличие гармоник в сигнале. Результаты работы спектрального анализатора отображаются в частотной области, а не временной. Обычно сигнал- это функция времени, для её измерения используется осциллограф. Иногда ожидается синусоидальный сигнал, но он может содержать дополнительные гармоники, в результате, невозможно измерить уровень сигнала. Если же сигнал измеряется спектральным анализатором, получается частотный состав сигнала, то есть определяется амплитуда основной и дополнительных гармоник.

Прибор предназначен для измерения мощности и коэффициента мощности.

Токовый пробник.

Токовый пробник предназначен для измерения значений тока в любом участке цепи моделируемой схемы.

Измерительный пробник.

Показывают постоянные и переменные напряжения и токи на участке цепи, а также частоту сигнала.

В программе EWB используется большой набор приборов для проведения измерений: амперметр, вольтметр, осциллограф, мультиметр, Боде Плоттер (Bode Plotter) (графопостроитель частотных характеристик схем), функциональный генератор, генератор слов, логический анализатор и логический преобразователь.

Простейшими приборами в Electronics Workbench являются вольтметр и амперметр, которые расположены в поле индикаторов (Indicators) Они не требуют настройки, автоматически изменяя диапазон измерений. В одной схеме можно применять несколько таких приборов одновременно, наблюдая токи в различных ветвях и напряжения на различных элементах.

Амперметр – используется для измерения переменного и постоянного тока рис. 2.6. Выделенная толстой линией сторона прямоугольника, изображающего амперметр, соответствует отрицательной клемме. Двойным щелчком мыши на изображении амперметра открывается диалоговое окно для изменения параметров амперметра: вида измеряемого тока, величины внутреннего сопротивления.

Рис. 2.6. Изображение амперметра

Величина внутреннего сопротивления вводится с клавиатуры в строке Resistance , вид измеряемого тока (опция Mode ) выбирается из списка. При измерении переменного синусоидального тока (АС) амперметр будет показывать его действующее значение

где – амплитудное значение тока.

Внутренние сопротивление 1 мОм, установленное по умолчанию, в большинстве случаев оказывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы. Его значение можно изменить, однако использование амперметра с очень маленьким внутренним сопротивлением в схемах с высоким выходным импедансом может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы. В качестве амперметра можно использовать мультиметр.

Вольтметр используется для измерения переменного и постоянного напряжения рис. 2.7.

Рис. 2.7. Изображение вольтметра

Выделенная толстой линией сторона прямоугольника, изображающего вольтметр, соответствует отрицательной клемме. Двойным щелчком мыши на изображении вольтметра открывается диалоговое окно для изменения параметров вольтметра: вида измеряемого напряжения; величины внутреннего сопротивления. Величина внутреннего сопротивления вводится с клавиатуры в строке Resistance , вид измеряемого напряжения (опция Mode ) выбирается из списка. При измерении переменного синусоидального напряжения (АС) вольтметр будет показывать действующее значение напряжения U , определяемое по формуле

где – амплитудное значение напряжения.

Внутреннее сопротивление вольтметра 1 МОм, установленное по умолчанию, в большинстве случаев оказывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы. Его значение можно изменить, однако использование вольтметра с очень высоким внутренним сопротивлением в схемах с низким выходным импедансом может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы. В качестве вольтметра можно использовать мультиметр.

Кроме описанных амперметра и вольтметра в Electronics Workbench имеется семь приборов, с многочисленными режимами работы, каждый из которых можно использовать в схеме только один раз. Эти приборы расположены на панели приборов. Слева на панели расположены приборы для формирования и наблюдения аналоговых величин: мультиметр, функциональный генератор, осциллограф, Боде-плоттер рис. 2.8.:

Рис 2.8. Аналоговые измерительные приборы.

Мультиметр используется для измерения: напряжения (постоянного и переменного), тока (постоянного и переменного), сопротивления, уровня напряжения в децибелах.

Для настройки мультиметра нужно двойным щелчком мыши на его уменьшенном изображении открыть его увеличенное изображение рис. 2.9.

Рис. 2.9. Изображения мультиметра

а – уменьшенное изображения для схем; б – увеличенное изображение для настройки мультиметра.

На увеличенном изображении нажатием левой кнопки мыши выбирается: измеряемая величина по единицам измерения – А , V , Ω или dB ; вид измеряемого сигнала – переменный или постоянный; режим установки параметров мультиметра. Установка вида измеряемой величины производится нажатием соответствующей кнопки на увеличенном изображении мультиметра. Нажатие кнопки с символом «

» устанавливает мультиметр для измерения действующего значения переменного тока и напряжения, постоянная составляющая сигнала при измерении не учитывается. Для измерения постоянного напряжения и тока нужно на увеличенном изображении мультиметра нажать кнопку с символом «– ». В качестве амперметра и вольтметра мультиметр используется так же, как и стандартные приборы.

Мультиметр – единственный в Electronics Workbench стандартный прибор, предназначенный для измерения сопротивления. Для использования мультиметра в качестве омметра его следует подсоединить параллельно участку цепи, сопротивление которого нужно измерить, на увеличенном изображении мультиметра нажать кнопку Ω и кнопку с символом «–» переключения в режим измерения постоянного тока. Включить схему. На табло мультиметра при этом появится измеренное значение сопротивления.

Чтобы избежать ошибочных показаний, схема должна иметь соединение с землей и не иметь контакта с источниками питания, которые должны быть исключены из схемы, причем идеальный источник тока должен быть заменен разрывом цепи, а идеальный источник напряжения – короткозамкнутым участком.

Осциллограф , имитируемый программой Workbench , представляет собой аналог двулучевого запоминающего осциллографа и имеет две модификации:

1. простую модификацию с уменьшенным для создания схемы изображением рис. 2.10 а и увеличенным изображением для настройки осциллографа рис. 2.10 б

Рис. 2.10. Простая модификация осциллографа

а – изображение осциллографа в схеме, б – панель осциллографа для настройки

Расширенная модификация по своим возможностям приближается к лучшим цифровым запоминающим осциллографам рис. 2.11.

Рис. 2.11. Расширенная модификация осциллографа

Из-за того, что расширенная модель занимает много места на рабочем поле, рекомендуется начинать исследования простой моделью, а для подробного исследования процессов – использовать расширенную модель.

Осциллограф можно подключить к уже включенной схеме или во время работы схемы переставить выводы к другим точкам – изображение на экране осциллографа изменится автоматически. Двойным щелчком мыши по уменьшенному изображению открывается изображение передней панели простой модели осциллографа с кнопками управления, информационными полями и экраном.

Для проведения измерений осциллограф нужно настроить, для чего следует задать:

· расположение осей, по которым откладывается сигнал;

· нужный масштаб развертки по осям;

· смещение начала координат по осям;

· режим работы по входу: закрытый или открытый;

· режим синхронизации: внутренний или внешний.

Настройка осциллографа производится при помощи полей управления, расположенных на панели управления. Панель управления общая для обеих модификаций осциллографа и разделена на четыре поля управления:

· горизонтальной разверткой (Time base );

· синхронизацией (Trigger );

Поле управления горизонтальной разверткой (масштабом времени) служит для задания масштаба горизонтальной оси осциллографа при наблюдении напряжения на входах каналов А и В в зависимости от времени. Временной масштаб задается в: с/дел, мс/дел, мкс/дел, нс/дел (s/div, ms/div, ms/div, ns/div соответственно). Величина одного деления может быть установлена от 0,1 нс до 1 с. Масштаб может дискретно уменьшаться на один шаг при щелчке мышью на кнопке справа от поля и увеличиваться при щелчке на кнопке .

Нажатие клавиши Expand на панели простой модели открывает окно расширенной модели осциллографа.

Панель расширенной модели осциллографа в отличие от простой модели расположена под экраном и дополнена тремя информационными табло, на которые выводятся результаты измерений. Кроме того, непосредственно под экраном находится линейка прокрутки, позволяющая наблюдать любой временной отрезок процесса от момента включения до момента выключения схемы. В сущности, расширенная модель осциллографа это совершенно другой прибор, позволяющий намного удобнее и более точно проводить численный анализ процессов.

Чтобы вернуться к прежнему изображению осциллографа, следует нажать клавишу Reduce , расположенную в правом нижнем углу.

Боде-плоттер (графопостроитель )используется для получения амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных (ФЧХ) характеристик схемы рис. 2.12.

Рис. 2.12. Изображения Боде-плоттера

а – уменьшенное изображение для отражения в схеме, б – увеличенное для настройки прибора

Боде-плоттер измеряет отношение амплитуд сигналов в двух точках схемы и фазовый сдвиг между ними. Отношение амплитуд сигналов может измеряться в децибелах. Для измерения Боде-плоттер генерирует собственный спектр частот, диапазон которого может задаваться при настройке прибора. Частота любого переменного источника в исследуемой схеме игнорируется, однако схема должна включать какой-либо источник переменного тока.

Боде-плоттер имеет четыре зажима: два входных (IN ) и два выходных (OUT ). Для измерения отношения амплитуд или фазового сдвига нужно подключить положительные выводы входов IN и OUT (левые выводы соответствующих входов) к исследуемым точкам, а два других вывода заземлить. При двойном щелчке мышью по уменьшенному изображению Боде-плоттера (рис. 2.12 а ) открывается его увеличенное изображение (рис. 2.12 б ).

Верхняя панель плоттера задает вид получаемой характеристики: АЧХ или ФЧХ. Для получения АЧХ следует нажать кнопку Magnitude, для получения ФЧХ – кнопку Phase. Левая панель управления (Vertical ) задает:

· начальное (I – initial) и конечное (F – final) значения параметров, откладываемых по вертикальной оси,

· вид шкалы вертикальной оси – логарифмическая (LOG ) или линейная (LIN ).

Правая панель управления (Horizontal ) настраивается аналогично.

При получении АЧХ по вертикальной оси откладывается отношение напряжений:

· в линейном масштабе от 0 до 10 9 ;

· в логарифмическом масштабе от –200 dB до 200 dB.

При получении ФЧХ по вертикальной оси откладываются градусы: от –720 до +720. По горизонтальной оси всегда откладывается частота в герцах или в производных единицах.

В начале горизонтальной шкалы расположен курсор. Его можно перемещать нажатием на кнопки со стрелками, расположенными справа от экрана, либо «тащить» с помощью мыши. Координаты точки пересечения курсора с графиком характеристики выводятся на информационных полях внизу справа. С помощью Боде-плоттера нетрудно построить топографическую диаграмму на комплексной плоскости для любой схемы.

Функциональный генератор является идеальным источником напряжения, вырабатывающим сигналы синусоидальной, прямоугольной или треугольной формы рис. 2.13.

а – уменьшенное изображение для формирования схемы. б – увеличенное для настройки генератора.

Средний вывод генератора при подключении к схеме обеспечивает общую точку для отсчета амплитуды переменного напряжения. Для отсчета напряжения относительно нуля общий вывод заземляют. Крайние правый и левый выводы служат для подачи переменного напряжения на схему. Напряжение на правом выводе изменяется в положительном направление, а напряжение на левом выводе – в отрицательном, относительно общего вывода.

При двойном щелчке мышью по уменьшенному изображению функционального генератора открывается его увеличенное изображение, с помощью которого осуществляют:

· установка формы сигнала.

· установка частоты сигнала.

· установка амплитуды выходного напряжения.

· установка постоянной составляющей выходного напряжения.

1 Установка формы сигнала . Для выбора требуемой формы выходного сигнала необходимо нажать на кнопку с соответствующим изображением. Форму треугольного и прямоугольного сигналов можно изменить, уменьшая или увеличивая значение в поле Duty Cycle (скважность). Этот параметр определяется для сигналов треугольной и прямоугольной формы. Для треугольной формы напряжения он задает длительность (в процентах от периода сигнала) между интервалом нарастания напряжения и интервалом спада.

Установив, например, значение 20, можно получить длительность интервала нарастания 20 % от периода, а длительность интервала спада – 80 % . Для прямоугольной формы напряжения этот параметр задает соотношение между длительностями положительной и отрицательной части периода.

2 Установка частоты сигнала . Частота генератора регулируется от 1 Hz до 999 MHz. Значение частоты устанавливается в строке Frequency с помощью клавиатуры и кнопок со стрелками. В левом поле устанавливается численное значение, в правом – единица измерения (Hz, kHz, MHz – Гц, кГц, МГц соответственно).

3 Установка амплитуды выходного напряжения . Амплитуду выходного напряжения можно регулировать от 0 мВ до 999 кВ. Значение амплитуды устанавливается в строке Amplitude с помощью клавиатуры и кнопок со стрелками. В левом поле устанавливается численное значение, в правом – единица измерения (mV, mV, V, kV – мкВ, мВ, В, кВ соответственно).

4 Установка постоянной составляющей выходного напряжения . Постоянная составляющая переменного сигнала устанавливается в строке Offset при помощи клавиатуры или кнопок со стрелками. Она может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Это позволяет получить, например, последовательность однополярных импульсов.

Инструменты анализа схем электрических принципиальных в программной среде NI Multisim 12.0. Часть 1

Multisim позволяет строить аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы различной степени сложности. С помощью мыши и клавиатуры исследуемую схему собирают на рабочем поле. Электронная виртуальная лаборатория, созданная на основе программы Multisim, предоставляет возможность наглядно моделировать и анализировать линейные и нелинейные электрические цепи. Параметры компонентов цепи, режима работы, виды и параметры воздействий можно изменять в широком диапазоне значений.

Основные задачи анализа схем в общем случае сводятся к тому, чтобы проверить:

• выполняются ли необходимые условия действия;
• сможет ли схема начать функционировать при первом включении электропитания после окончания монтажа и наладки, как поведет себя при перерыве питания и будет ли способна после его восстановления правильно продолжить работу;
• обеспечивается ли возникновение сигнала, обращающего внимание персонала на потерю схемой работоспособности как из-за неисправности технологического оборудования, так и при неполадках в самой схеме;
• правильно ли секционировано питание;
• может ли новая схема работать совместно с остальными электрическими устройствами;
• обеспечивается ли защита от токов короткого замыкания;
• обеспечивается ли защита от перегрузки;
• как поведет себя схема при перегорании предохранителей;
• не повлечет ли за собой заземление (нарушение изоляции относительно земли) опасных последствий;
• нет ли ложных цепей, то есть таких цепей, которые возникают помимо нашей воли;
• обеспечивается ли безопасность обслуживающего персонала;
• обеспечивается ли безопасность оборудования — защищено ли оно от перегрева, пробоя изоляции, вредного влияния среды и т. п.;
• нет ли в схеме таких обязательных элементов, неисправность которых не может быть своевременно обнаружена в процессе ее работы. Если такие элементы есть (обычно это защита, сигнализация и блокировки безопасности), то нужно обусловить обязательность периодической проверки их действия;
• верно ли выбран режим работы оборудования, проводов и кабелей;
• правильно ли согласованы времена совместно действующих аппаратов.

В Multisim входит множество средств анализа данных моделирования (рис. 1):

Рис. 1. Меню функций анализа программы Multisim

• «Рабочая точка DC» — расчет режима по постоянному току. В этом режиме из моделируемой схемы исключаются все конденсаторы и закорачиваются все катушки индуктивности. Результат анализа обычно дает промежуточные значения для дальнейшего исследования.
• «Режим AC» — расчет амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик.
• «Переходные процессы» — расчет переходных процессов в цепи.
• «Фурье» — проведение спектрального анализа Фурье, то есть анализа сложных периодических сигналов, применимого к любым несинусоидальным периодическим функциям, преобразуемым в синусоидальные или косинусоидальные формы и постоянную составляющую.
• «Шумы» — анализ спектра внутренних шумов, который заключается в создании шумовой модели схемы путем использования шумового вклада каждого резистора и полупроводникового устройства.
• «Искажения» — анализ нелинейных и интермодуляционных искажений. Применяется для анализа искажений сигнала, которые могут быть не очевидны при использовании анализа переходного процесса.
• «Изменения на DC» — вариация параметров используемых в анализируемой схеме источников питания при расчете режима по постоянному току.
• «Чувствительность» — расчет относительной чувствительности характеристик схемы к изменениям параметров выбранного компонента при частотном анализе на переменном токе (AC) или при расчете статического режима на постоянном токе (DC). Анализ чувствительности помогает определить количество компонентов схемы, которые будут влиять на выходной сигнал.
• «Изменение параметров» — многовариантный параметрический анализ электрической схемы. Он позволяет проверять работу схемы, изменяя при симуляции значения параметров компонентов в заданном диапазоне, что исключает необходимость нескольких симуляций схемы с разными параметрами компонентов.
• «Изменение температуры» — температурные испытания схемы. Этот анализ позволяет проверять работу схемы, изменяя при симуляции значения температуры в заданном диапазоне, что исключает потребность в нескольких симуляциях схемы с разными значениями температуры. При этом можно установить начальное и конечное значения температуры, а также ее приращения.
• «Нулей и полюсов» — расчет карты нулей и полюсов передаточной характеристики анализируемой схемы для определения стабильности электрической схемы.
• «Передаточная функция» — расчет передаточной функции DC при малом сигнале между входным источником и двумя выходными узлами (для напряжения) или выходной переменной (для тока) в схеме. Вычисление входного и выходного сопротивления.
• «Критических режимов» — исследование критических комбинаций параметров компонентов, действующих на схему. Multisim выполняет этот анализ в сочетании с DC- или AC-анализом.
• «Монте-Карло» — статистический анализ по методу Монте-Карло, позволяет исследовать влияние изменения свойств компонентов на работу схемы.
• «Ширины проводников» — расчет минимальной ширины трассы, необходимой для поддержания в любом проводнике схемы RMS тока.
• «Пакетный» — возможность собрать в пакет разные анализы для последовательного их выполнения при помощи одной интерпретируемой команды.
• «Составленный пользователем» — позволяет вручную загрузить SPICE card или netlist и ввести SPICE-команды, что расширяет возможности настройки симуляции по отношению к использованию графического интерфейса Multisim. Однако при этом разработчик должен быть знаком с синтаксисом SPICE-команд.

Процесс эмуляции и анализа исследуемой схемы можно представить в виде следующих этапов:

1. Считывание программной эмуляции с окна редактора схем сведений обо всех компонентах схемы, номинальных значениях и соединениях элементов.
2. Проверка правильности сборки схемы и введенных данных о компонентах. После чего данные о компонентах схемы заменяются их математическими моделями SPICE. При этом в случае обнаружения критической ошибки эмуляция прерывается.
3. Автоматическое составление на основании введенных сведений о компонентах схемы и решение численными методами системы линейных, нелинейных или дифференциальных уравнений.
4. Представление результатов эмуляции на индикаторах виртуальных приборов, графических экранах и сохранение в специальной контрольной записи (audit trail), доступной для автономного просмотра.

Для начала анализа необходимо выбрать нужную функцию из основного меню программы Multisim посредством запуска команды «Моделирование» → «Вид анализа» (рис. 1), настроить параметры анализа и выполнить анализ нажатием кнопки «Моделировать».

Основным инструментом просмотра результатов моделирования является плоттер Grapher. Данные отображаются в виде графиков (рис. 2а) или таблиц (рис. 2б). На графике показана одна или несколько зависимостей вдоль вертикальной или горизонтальной оси. В таблице представлены строки и колонки текстовых данных. Окно плоттера разделяется на несколько закладок, число которых зависит от количества выбранных функций анализа. У каждой закладки имеются две возможные активные зоны, указанные красной стрелкой на левом поле: напротив названия закладки или активного графика (таблицы). Некоторые команды, например копирования/вставки/удаления, влияют только на активную область. Настройки плоттера позволяют изменять такие параметры, как масштаб, диапазон выводимых значений, стили линий осей и т. д. Предусмотрена возможность экспорта полученных результатов моделирования в форматы NI LabView, MS Exсel или MathCad. Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для дальнейшей обработки, что позволяет значительно повысить качественный уровень проведения лабораторных и практических исследований.

Рис. 2. Окно плоттера Grapher — результаты анализа в виде:
а) графика;
б) таблицы

Обзор результатов анализа при помощи плоттера Grapher

Для генерации данных для всех видов анализа в Multisim предусмотрена симуляция схемы. Для каждого вида анализа задаются свои настройки. Результаты анализа отображаются в окне плоттера Grapher, сохраняются для использования в постпроцессоре, записываются в журнал аудита, который можно открыть для просмотра при помощи команды основного меню Multisim «Моделирование» → «Журнал моделирования/анализа» (рис. 3).

Рис. 3. Диалоговое окно «Журнал моделирования/анализа»

Grapher — это программа пакета Multisim, которая позволяет представить результаты моделирования в графическом виде и используется для отображения результатов разных видов анализа программы Multisim в виде графиков и диаграмм. При этом на графиках данные отображаются в виде кривых по вертикальной и горизонтальной оси, на диаграммах отображаются текстовые данные в строках и колонках. В зависимости от количества запущенных видов анализа в окне может отображаться несколько вкладок с результатами анализа. Окно плоттера Grapher открывается автоматически после нажатия в окне анализа на кнопку «Моделировать» или же при помощи команды основного меню «Вид» → «Графопостроитель». Активная область диаграммы/графика, так же как и активная вкладка, помечается красной стрелкой. Впоследствии к помеченной вкладке или области применяются операции копирования, вставки, удаления. В Grapher есть возможность управлять отображением кривых графиков на экране — показывать/скрывать кривые, выделять их маркерами. Под каждым графиком размещен ряд чекбоксов (расшифровка) с соответствующими названиями переменных и цветными линиями, отображающими график функции этой переменной. Управление видимостью кривых на экране выполняется установкой/снятием флажков в чекбоксах. Выделить кривую на графике можно, щелкнув левой кнопкой мыши по области названия ее переменной в поле расшифровки или же по самой кривой на графике. Причем данная кривая становится активной (выделяется при помощи маркеров), а ее название помечается красной стрелкой.

Панель инструментов Grapher предоставляет ряд функций, благодаря которым можно управлять отображением графиков на экране плоттера:

• «Удалить» — удаление вкладки или графика;
• «Копировать» — копирование вкладки или графика;
• «Вставить» — вставка ранее скопированного листа графика или графика;
• «Сетка» — отображение/скрытие сетки для выбранного графика;
• «Расшифровка» — отображение/скрытие ряда чекбоксов для выбранного графика (каждому из чекбоксов соответствует название переменной и цветная линия, при помощи которой отображается график функции этой переменной);
• «Курсоры» — отображение/скрытие двух курсоров и окна данных «Курсор» в окне плоттера (рис. 4);

Рис. 4. Результат использования функции «Курсор»

• «Черный фон» — инверсия фона экрана плоттера (черный/белый);
• «Показать линии для всех кривых» — отображение кривых графиков функций в виде линий;
• «Показать метки данных для всех кривых» — отображение меток данных для всех кривых графиков функций (линии при этом не отображаются);
• «Показать линии и метки данных для всех кривых» — отображение кривых в виде линий с нанесенными на них метками данных;
• «Увеличить», «Уменьшить», «Восстановить масштаб», «Увеличить по горизонтали», «Увеличить по вертикали», «Разрешить перемещение» — управление масштабом графика в целом или его отдельных областей, перемещение графика;
• «Добавить текст» — добавление текстовых комментариев к графикам;
• «Добавить кривую(ые) последнего моделирования» — добавление на активный лист графика отдельных кривых или графиков из других листов;
• «Наложить кривую» — наложение кривых выбранного графика;
• «Экспорт в Excel» — экспорт результатов анализа в Excel;
• «Сохранить в файле измерений» — сохранение результатов анализа в текстовый (.lvm) либо двоичный файл измерений (.tdm).

В результате использования кнопок «Сетка» и «Показать линии и метки данных для всех кривых» график может иметь следующий вид (рис. 5). Результат применения функций «Копировать» и «Вставить» (размещение копии графика на одном листе с исходным графиком) представлен на рис. 6.

Рис. 5. Результат использования кнопок «Сетка» и «Показать линии и метки данных для всех кривых»

Рис. 6. Результат использования функций «Копировать», «Вставить»

Результаты проведения анализов схемы отображаются на вкладках плоттера Grapher.

Настройка параметров графика в Grapher

Для каждого графика листа можно задать свои параметры в окне «Свойства графика»: заголовок графика, стиль линий сетки, установка расшифровки кривых и маркеров выбора по умолчанию, выбор цвета для каждой кривой, установка диапазона значений для осей координат, выбор шрифтов и т. д. Для того чтобы открыть данное окно, необходимо в области графика щелкнуть правой кнопкой мыши и в открывшемся контекстном меню выбрать пункт «Свойства». Окно «Свойства графика» содержит несколько закладок: «Основные»; «Кривые»; «Левая ось»; «Нижняя ось»; «Правая ось»; «Верхняя ось».

Рассмотрим закладку «Основные» более подробно (рис. 7). В ее левой части находится поле «Сетка», в котором можно установить следующие параметры:

Рис. 7. Закладка «Основные» окна «Свойства графика»

• «Стиль линии» — стиль линий сетки (пунктирная, прямая, штриховая, штрихпунктирная, штрихдвухпунктирная);
• «Размер пера» — толщина линий сетки и их цвет;
• «Сетка вкл» — включить/выключить отображение сетки.

В поле «Заголовок» можно ввести с клавиатуры название графика, которое будет отображаться на экране плоттера, и установить его шрифт. Для каждой кривой графика предлагается указать необходимость отображения расшифровки и маркеров выбора. Делается это в поле «Кривые» установкой флажков в чекбоксах «Расшифровка вкл», «Показать маркеры выбора», с предварительным указанием номера кривой. В нижней части закладки «Основные» расположено поле «Курсоры», в котором можно задать следующие параметры:

• отображение курсоров и данных в окне графика задается путем установки/снятия флажка в чекбоксе «Включить курсоры»;
• отображение данных для всех или только для одной кривой — задается путем установки переключателя в одну из двух позиций: «Одна кривая», «Все кривые»;
• выбор курсора задается путем установки значения при помощи стрелок-переключателей;
• выбор значений, которые будут отображаться в окне данных «Курсор», выполняется нажатием на кнопку «Выбрать отображаемое». В результате откроется диалоговое окно «Выбрать отображаемое на курсоре» (рис. 8), в котором все возможные значения измерений представлены в виде списка чекбоксов. Отображение значения в окне данных графика задается путем установки флажка в соответствующем чекбоксе.

Рис. 8. Диалоговое окно «Выбрать отображаемое на курсоре»

На закладке «Кривые» (рис. 9) для выбранной кривой графика можно настроить следующие параметры:

Рис. 9. Закладка «Кривые» окна «Свойства графика»

• «Метка» — название кривой;
• «Цвет» — цвет кривой;
• «Отображать» — видимость кривой на графике;
• «Отображать линии» — отображение кривой в виде линий;
• «Ширина» — установка толщины кривой;
• «Отображать метки» — отображение кривой в виде меток (одновременная установка флажков в чекбоксах «Отображать линии» и «Отображать метки» приводит к тому, что кривая воспроизводится в виде сплошной линии с равномерно размещенными по ней метками);
• «Форма» — форма меток;
• «Размер» — размер меток;
• «Х — горизонтальная ось» — выбор оси, которая будет использоваться в качестве горизонтальной («Нижняя ось»/«Верхняя ось»);
• «Y — вертикальная ось» — выбор оси, которая будет использоваться в качестве вертикальной («Левая ось»/«Правая ось»);
• «Смещение по Х» — смещение кривой по оси Х относительно ее начального положения;
• «Смещение по Y» — смещение кривой по оси Y относительно ее начального положения.

Номер кривой, для которой необходимо выполнить настройки параметров, задается в поле «Кривая» установкой числового значения при помощи стрелок-переключателей. Все производимые на закладке «Кривые» изменения отображаются в окне предварительного просмотра, расположенном в левом верхнем углу закладки.

Для внесения изменений в характеристики осей графика в окне «Свойства графика» предназначены четыре закладки, имеющие аналогичные опции. Рассмотрим настройку параметров осей на примере закладки «Левая ось» (рис. 10). В поле «Метка» можно ввести с клавиатуры название оси, которое появится на экране плоттера, и установить его шрифт. При необходимости вносят изменения в следующие параметры оси:

Рис. 10. Закладка «Левая ось» окна «Свойства графика»

• «Разрешено» — включить/выключить отображение оси на графике;
• «Размер пера» — установка толщины и цвета оси, шрифта значений оси;
• «Шкала» — выбор шкалы (поле может принимать одно из четырех значений: «Линейная», «Логарифмическая», «Уровней», «Октавная»);
• «Диапазон» — установка диапазона значений оси: минимального и максимального;
• «Общие метки» — количество делений по оси;
• «Незначительные метки» — интервал отображения значений на оси (к примеру, если в данное поле установлено число «3», значения будут отображаться через три деления оси);
• «Точность» — количество цифр после запятой в отображаемых значениях оси.

Для того чтобы изменения вступили в силу, следует нажать на кнопку «Применить», расположенную в нижней части окна «Свойства графика».

Восстановить значения по умолчанию можно кнопкой «Восстановить», находящейся в левой нижней части окна «Свойства графика» на каждой из рассмотренных закладок. Надо отметить, что значения по умолчанию можно восстановить для параметров каждой отдельной закладки.

Управление курсорами

Для проведения измерений используются курсоры, активируемые одноименной кнопкой панели инструментов Grapher. В результате на активном графике появятся два вертикальных курсора, а также откроется окно «Курсор», которое содержит следующие данные:

• x1, y1 — координаты левого курсора;
• x2, y2 — координаты правого курсора;
• dx — разность между проверяемыми точками по оси Х;
• dy — разность между проверяемыми точками по оси Y;
• min x, min y — x и y минимумы внутри области измерений графика;
• max x, max y — x и y максимумы внутри области измерений графика.

Перемещать курсоры в области графика можно, передвигая их левой кнопкой мыши или устанавливая в точное место графика, предварительно задав нужные координаты. Второй способ реализуется путем щелчка правой кнопкой мыши по курсору, который предполагается переместить, в результате чего будет открыто контекстное меню, которое содержит следующие команды:

• «Установить значение Х» — вызов диалогового окна для ввода координаты по оси Х;
• «Установить значение Y =>» — вызов диалогового окна для ввода координаты по оси Y (курсор перемещается вправо к первому месту обнаружения введенного значения);
• «Установить значение Y <=» — вызов диалогового окна для ввода координаты по оси Y (курсор перемещается влево к первому месту обнаружения введенного значения);
• «Перейти к следующему Y MAX =>» — перемещение курсора вправо от его текущего положения в место обнаружения первого максимального значения координаты Y;
• «Перейти к следующему Y MAX <=» — перемещение курсора влево от его текущего положения в место обнаружения первого максимального значения координаты Y;
• «Перейти к следующему Y MIN =>» — перемещение курсора вправо от его текущего положения в место обнаружения первого минимального значения координаты Y;
• «Перейти к следующему Y MIN <=» — перемещение курсора влево от его текущего положения в место обнаружения первого минимального значения координаты Y;
• «Добавить данные к курсору» — вывод на экран координат пересечения курсора с активной кривой (рис. 11).

Рис. 11. Вывод на экран координат пересечения курсора с активной кривой

Курсоры автоматически связаны с числовыми данными, которые отображаются в окне «Курсор» синхронно с их перемещением на графике. Для того чтобы скрыть курсоры, необходимо повторно нажать кнопку «Курсоры» на панели инструментов Grapher.

Печать результатов анализа в Grapher

Полученные результаты анализа можно вывести на печать командой основного меню плоттера Grapher «Файл» → «Печать». Окно предварительного просмотра печати вызывают командой «Файл/Просмотр печати». В том случае если в Grapher открыто несколько вкладок с результатами анализа, пользователю будет предложено указать страницы, предназначенные для печати/предварительного просмотра (рис. 12). Если в Grapher открыта лишь одна вкладка, диалоговое окно «Выбрать листы» не будет запущено. Страницы выбирают установкой флажка в чекбоксах, соответствующих названиям страниц, предназначенных для предварительного просмотра и дальнейшего вывода на печать. Затем в окне «Выбрать листы» необходимо нажать на кнопку ОК, в результате откроется окно предварительного просмотра (рис. 13). Если все устраивает, можно отправлять график на печать. Нажмите кнопку «Печать» в левом верхнем углу окна предварительного просмотра, чтобы его закрыть и перейти в окно настроек параметров печати. Для закрытия окна предварительного просмотра и возврата в окно плоттера Grapher нажмите кнопку «Закрыть». После нажатия на кнопку «Печать» откроется одноименное окно, в котором на панели «Копии» в поле «Число копий» следует указать число копий выводимого на печать документа. Флажок в чекбоксе «Разобрать по копиям» панели «Копии» означает порядок вывода копий документа на печать. Поле «Диапазон печати» может принимать следующие значения: «Все»; «Страницы»; «Выделенный фрагмент».

Рис. 12. Диалог выбора страниц для печати/предварительного просмотра

Рис. 13. Окно предварительного просмотра печати

Печатать можно на бумажные носители или в файл. Для вывода результатов анализа на принтер (плоттер) надо в окне «Печать» на панели «Принтер» из выпадающего меню в поле «Имя» выбрать устройство, на котором планируется распечатать схему, и нажать на кнопку «Свойства», чтобы настроить параметры печати. На рис. 14 изображено окно «Печать», чьи параметры настроены для печати графика на принтере, а также окно «Свойства: принтера», которое открылось после нажатия на кнопку «Свойства».

Рис. 14. Окно «Печать», параметры которого настроены для печати графика на принтере, а также окно «Свойства: принтера»

Для печати результатов анализа в файл выберите на панели «Принтер» из выпадающего меню в поле «Имя» строку Microsoft Office Document Image Writer и нажмите на кнопку «Свойства». В открывшемся окне «Свойства: Microsoft Office Document Image Writer» на вкладке «Дополнительно» укажите расширение файла, в который будут сохранены результаты анализа, и разрешение изображения. В поле «Папка по умолчанию» задайте местоположение создаваемого файла графика. Для вступления в силу внесенных изменений нажмите на кнопку ОК. Рис. 15 демонстрирует окно «Печать», параметры которого настроены для печати графика в файл, а также окно «Свойства: Microsoft Office Document Image Writer».

Рис. 15. Окно «Печать», параметры которого настроены для печати графика в файл, а также окно «Свойства: Microsoft Office Document Image Writer»

Открытие и сохранение файлов в Grapher

Сохранить результаты анализа в Grapher можно при помощи команды основного меню «Файл» → «Сохранить как» в файлы следующих типов:

• Graph file (*.gra) — файлы Multisim Grapher;
• текстовые файлы (*.txt) — стандартные текстовые файлы;
• Text-Based Measurement file (*.lvm) — файлы LabVIEW;
• Binary measurement file (*.tdm) — файлы, используемые для обмена данными между программами National Instruments;
• DLM file for MathScript (*.dlm) — файлы MathScript;
• CSV files (*.csv) — файл табличных данных.

В свою очередь в Grapher при помощи команды основного меню «Файл» → «Открыть» можно открыть файлы следующих типов:

• Graph file (*.gra);
• Data file (*.dat) — файлы, созданные при симуляции Agilent Simulated Oscilloscope;
• Scope data (*.scp) — файлы, созданные при использовании осциллографа Multisim;
• Bode data (*.bod) — файлы, созданные при использовании плоттера Боде Multisim.

Использование программы Postprocessor для построения графиков

Postprocessor и Grapher — программы пакета Multisim, которые позволяют отобразить результаты моделирования в графическом виде. Postprocessor быстро создает график с нужными переменными. Вызов программы производится командой «Моделирование/Постпроцессор» основного меню Multisim, в результате открывается окно «Постпроцессор», содержащее две закладки: «Графопостроитель» (рис. 16а) и «Выражение» (рис. 16б). Рассмотрим закладку «Графопостроитель». В ее верхней части находится поле «Листы». Для построения графика в Grapher при помощи функций постпроцессора в первую очередь необходимо создать новую страницу. Для этого в поле «Листы» следует нажать на кнопку «Добавить», в результате в таблице поля появится новая строка с названием страницы. По умолчанию для страницы используется название «Страница окончательной обработки_1», но его можно изменить с помощью двойного щелчка левой кнопки мыши по строке с названием и последующего ввода с клавиатуры нового названия. Поле «Диаграммы» предназначено для добавления графиков на уже созданную страницу. Для чего в поле необходимо нажать на кнопку «Добавить» и ввести новое название графика, которое впоследствии станет и его заголовком. Теперь в график надо добавить кривые. Сделать это можно, выбрав нужные выражения из левого списка «Доступные выражения» и переместив их кнопкой «>» в правый список «Выбранные выражения». Может случиться так, что левый список пуст. Создание выражений и их добавление в этот список выполняется на закладке «Выражение» окна «Постпроцессор». Выражение составляют следующим образом. Выберите в поле «Выбрать результаты моделирования» при помощи левой кнопки мыши вид анализа, в поле «Выражения» нажмите на кнопку «Добавить», в результате в таблице поля появится новая строка. Далее надо скопировать в выражение переменные и функции. Добавление переменных производится путем их выбора при помощи левой кнопки мыши в поле «Переменные» и нажатия на кнопку «Выбрать переменные», добавление функций — путем выбора в поле «Функции» и нажатия на кнопку «Выбрать функции». Составленное выражение появится в поле «Выражения». Аналогичным образом можно составить несколько выражений. Для окончания создания графика снова перейдем на закладку «Графопостроитель». Составленные на закладке «Выражение» уравнения будут отображаться в списке «Доступные выражения». Для окончания создания графика добавим в него кривые — выберем нужные выражения из левого списка «Доступные выражения» и переместим их в правый список «Выбранные выражения». Именно эти функции будут построены на графике. Для окончания создания графика необходимо нажать на кнопку «Рассчитать», после чего откроется окно плоттера Grapher с результатами выполненной работы (рис. 17): закладка «Анализ», график «Диаграмма_1», кривые «I(R2)–I(R1)», «I(R2)*I(R1)» — именно эти значения были указаны при создании графика на вкладке «Графопостроитель» в окне «Постпроцессор».

Рис. 16. Окно «Постпроцессор»:
а) вкладка «Графопостроитель»;
б) вкладка «Выражение»

Bode plotter multisim что это

(Bode plotter) -Анализатор амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик цепи или устройства. В литературе встречается также название «графопостроитель амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик схемы», но с моей точки зрения это все же анализатор, так он не только строит эти характеристики, но и позволяет проводить некоторые измерения.

При помощи анализатора АЧХ/ФЧХ вы сможете проанализировать амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики различных цепей, — например усилителей, фильтров и т.д. Анализатор АЧХ/ФЧХ измеряет отношение амплитуд выходного и входного сигналов и фазовый сдвиг между ними. Для измерения он генерирует собственный спектр частот. Замечу, что при этом схема должна содержать какой-либо источник переменного тока или напряжения, хотя частота этого источника игнорируется.

Рис. 9.10. Внешний вид анализатора АЧХ/ФЧХ.

Перетащите анализатор АЧХ/ФЧХ на монтажный стол и дважды кликните левой кнопкой мыши по его изображению. Перед вами появится передняя панель (рис. 9.10), на которой размещены органы управления прибором.

У анализатора АЧХ/ФЧХ есть два основных режима работы — построение амплитудно-частотной и построение фазочастотной характеристики. Нажатие кнопки переводит анализатор в режим построения амплитудно-частотной характеристики. В режим построения фазочастотной характеристики анализатор переводится нажатием кнопки .

Кнопка , расположенная в верхнем правом углу передней панели прибора позволяет сохранить показания прибора в специальном файле (файл получает расширение [*.bod]). Этот файл, так же как и файл с показаниями осциллографа, можно загрузить в окно «Analysis Graphs».

Ниже кнопок расположены две панели «Vertical» и «Horizontal», которые позволяют устанавливать диапазоны значений для вертикальной и горизонтальной оси соответственно.

На панели «Horizontal» настраивается диапазон генерируемых анализатором АЧХ/ФЧХ частот. В поля ввода «I» (от слова «Initial») и «F» (от слова «Final») вводятся соответственно начальное и конечное значение генерируемого спектра частот.

На панели «Vertical» в зависимости от режима работы (построение АЧХ или ФЧХ) в полях «I» и «F» можно устанавливать либо начальное и конечное значение отношения амплитуд сигналов либо начальное и конечное значение фазового сдвига.

Кнопки и позволяют устанавливать соответственно линейный и логарифмический масштаб по осям.

В левой части экрана анализатора АЧХ/ФЧХ находится измерительный бегунок. Этот бегунок можно передвигать по экрану анализатора АЧХ/ФЧХ кнопками и . Показания бегунка отображаются в специальных полях находящихся на той же панели, на которой расположены кнопки перемещения измерительного бегунка. В режиме «Magnitude» в полях отображается отношение амплитуд между выходным и входным сигналом и частота, соответствующие положению измерительного бегунка. В режиме «Phase» в этих полях отображаются значения фазового сдвига между выходным и входным сигналами на частоте соответствующей положению измерительного бегунка. В качестве примера применения анализатора АЧХ/ФЧХ возьмем туже схему, что и при рассмотрении осциллографа. Подключите анализатор АЧХ/ФЧХ к исследуемой схеме согласно рис. 9.11. Развернем прибор, дважды кликнув по его изображению, и займемся его настройкой.

Рис. 9.11. Подключение анализатора АЧХ/ФЧХ к исследуемой цепи.

Для снятия амплитудно-частотной характеристики (см. рис. 9.12) необходимо нажать на кнопку «Magnitude».

Установите диапазон генерируемого анализатором спектра частот от 1 Гц до 100 МГц. Затем необходимо выбрать желаемый масштаб по оси частот — логарифмический или линейный. По оси частот лучше выбирать логарифмический масштаб.

После того как настроен диапазон генерируемых частот, нужно установить параметры отображения по вертикальной оси. В примере по вертикальной оси установлен линейный масштаб, начальное и конечное значения по вертикальной оси приняты равными «0» и «50» соответственно.

Рис. 9.12. Построение амплитудно-частотной характеристики.

Для того чтобы снять фазочастотную характеристику (см. рис. 9.13) необходимо нажать на кнопку «Phase». Отличие настройки прибора в этом режиме почти не отличается от настройки его в режиме построения АЧХ.

Рис. 9.13. Построение фазочастотной характеристики

Единственное отличие состоит в том, что по вертикальной оси анализатора настраивается не минимальное и максимальное отношение амплитуд выходного и входного сигнала прибора, как в предыдущем случае, а предельные значения фазового сдвига. В примере этот диапазон установлен равным от -360° до 90° (можно установить и другие значения).

Запустите симуляцию схемы, и вы получите характеристики, показанные на рисунках 9.12 и 9.13. Перемещая измерительный бегунок по экрану анализатора, вы сможете определить полосу рабочих частот усилителя (характеристику можно считать линейной, если при отклонении частоты от рабочего значения коэффициент пропускания меняется в пределах ±3дБ). Анализатор спектра заканчивает группу приборов для измерения аналоговых величин из библиотеки «Instruments». Остальные приборы, имеющиеся в этой библиотеке, предназначены для проведения анализа цифровых схем. Приборов для работы с цифровыми схемами в библиотеке «Instruments» всего три — это «Word generator» («Генератор слов»), «Logic analyzer» («Логический анализатор») и «Logic converter» («логический конвертер»). Свое знакомство с этими приборами мы начнем с прибора «Word generator», который при исследовании цифровых схемах играет примерно ту же роль что и функциональный генератор в аналоговых схемах.