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.

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

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.

Измерение параметров сигнала с помощью частотомера

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).

Построение и анализ логических схем с помощью логического

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.

Логическое выражение для логической схемы на рис. 3.20

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.

Логическое выражение для заданной логической схемы после минимизации

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.

Таблица истинности для логического выражения, заданного в нижней строке

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).

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

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).

Проектирование электронных устройств в Multisim 12.0. Часть 14

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.

Окно Установки синхронизации

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».

Окно Установки запуска

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.

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

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.

Оценить статью

Техническая грамотность

4.4. Построитель частотных характеристик (Боде Плоттер)

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 иI – 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.

4.5. 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.

5. Основные принципы создания схемы

Работа с электронной системой моделирования Multisim включает в себя три основных этапа: создание схемы, выбор и подключение измерительных приборов, и, наконец, активация схемы – расчет процессов, протекающих в исследуемом устройстве.

В общем случае процесс создания схемы начинается с размещения на рабочем поле Multisim компонентов из библиотеки программы. Подразделы библиотеки программы Multisim поочередно могут быть вызваны с помощью иконок, расположенных на панели инструментов (рис. 1). Каталог выбранного раздела библиотеки располагается в вертикальном окне справа или слева от рабочего поля (устанавливается в любое место перетаскиванием стандартным способом – за шапку заголовка). Для выбора требуемого элемента из библиотеки необходимо подвести курсор мыши к соответствующей иконке и нажать один раз на стрелку раскрывающегося списка, после чего выбрать в списке необходимый для работы элемент. После этого необходимый для создания схемы значок (символ) компонента переносится на рабочее поле программы нажатием левой клавиши мыши. При размещении компонентов схемы на рабочем поле программы можно также воспользоваться контекстным меню, возникающим при нажатии на правую клавишу мыши на свободном месте рабочего поля. На этом этапе необходимо предусмотреть место для размещения контрольных точек и иконок контрольно-измерительных приборов.

В Multisim используется безрежимный принцип работы: действие мышью зависит от положения курсора, нет необходимости выбирать инструмент или режим при работе в Multisim. Курсор изменяет свой вид в зависимости от того, на какой объект он наведен. Различные виды курсора приведены на рисунке 20.

Рис. 20 Безрежимный курсор мыши.

Когда курсор расположен над разъемом (pin) или терминалом (terminal) компонента, левым щелчком мыши можно его соединить. Когда курсор расположен над существующим проводом и рядом с разъемом или терминалом, соединение можно легко изменить.

Чтобы начать вести соединяющий провод, кликните по разъему, чтобы завершить соединение, кликните по конечному терминалу.

В Multisim есть функция автоматического соединения разъемов между собой и с проводниками. Чтобы добавить компонент в существующую сеть соединений, просто его разъемы касались существующей сети.

Рис. 21 Автоматическое соединение касанием.

В Multisim есть возможность вставить компонент внутрь существующей сети соединений. Для этого просто следует разместить элемент параллельно проводнику (рисунок 22).

Рис. 22 Автовставка компонентов.

Построитель частотных характеристик (Боде Плоттер)

Отображает относительный фазовый или амплитудный отклик входного и выходного сигналов. Это особенно удобно при анализе свойств полосовых фильтров.

Построитель частотных характеристик

Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.

Разное

Интересно

Храните микросхемы в упаковке, обеспечивающей закорачивание их выводов, например, завернутыми в алюминиевую фольгу.
При переноске не касайтесь выводов микросхемы, берите за корпус, иначе ваше статическое электричество может повредить микросхему.