Контрольно-измерительные приборы

Значок контрольно-измерительных приборов — крайний справа на второй сверху линейке иконок. В схему можно включить семь приборов. Из них в аналоговой схемотехнике используются 4 прибора: мультиметр, осциллограф, функциональный генератор и измеритель АЧХ и ФЧХ. При анализе цифровых устройств в схему можно дополнительно включить еще 3 прибора: генератор логических сигналов, анализатор логических сигналов и логический преобразователь. Порядок включения измерительных приборов в схему аналогичен порядку включения радиоэлементов. Узлы, к которым подключаются соединительные проводники схемы, выделены на значке прибора небольшими кружочками. Нажимая два раза левую кнопку мыши на изображении прибора, получим увеличенное окно измерительного прибора. В увеличенном окне настраиваются параметры прибора.

Мультиметр (Multimeter) предназначен для измерения среднеквадратичных (действующих или эффективных) значений напряжения или тока, а также для измерения сопротивлений (рис. 1). Выбор режима измерения осуществляется нажатием соответствующей кнопки. Кнопка dB позволяет проводить измерения напряжения в децибелах. При этом отображается коэффициент a, рассчитываемый по формуле: , где X— измеряемая величина. Обратите внимание на необходимость правильной предварительной установки типа измеряемого мультиметром сигнала: переменного или постоянного.

Кроме мультиметра для измерений постоянных и гармонических токов и напряжений можно использовать вольтметр и амперметр (рис. 2). Эти приборы вызываются после нажатия на значок индикаторов (Indicators) в линейке иконок.

Осциллограф (Oscilloscope) позволяет наблюдать форму двух сигналов (рис. 3), поступающих на два входа осциллографа: каналы А и В.

Обычно канал А подключается к входу исследуемого устройства, а канал В — к выходу. Выбор АС в окне осциллографа позволяет наблюдать только переменные сигналы (режим закрытого входа). По умолчанию используется режим DC (открытый вход). В этом случае на экране осциллографа дополнительно отображается постоянная составляющая сигнала. В режиме 0 (рис. 3) входной зажим закорачивается на корпус и на экране осциллографа отображается нулевое напряжение. Установка в окне Y position ненулевого напряжения (рис. 3) позволяет на соответствующую величину смещать вверх или вниз изображение кривой на экране осциллографа (после измерений смещение рекомендуется сделать равным нулю).

Первый из двух основных показателей осциллографа — цена деления по вертикали — устанавливается в главных окошках каналов А и В в диапазоне от 10 мкВ/дел до 5 кВ/дел.

Второй основной параметр осциллографа — цена деления по горизонтали (время развертки) устанавливается в окне Time Base. Этот параметр первоначально устанавливается примерно равным периоду исследуемого процесса. Остальные параметры осциллографа рекомендуется использовать по умолчанию.

Нажимая кнопку Expand, получим увеличенный размер окна осциллографа. В увеличенном окне можно использовать полосу горизонтального прокручивания для наблюдения начала исследуемого процесса, а также устанавливать две визирные линии, перемещаемые с помощью курсора, для измерения напряжения в двух точках оси времени.

Соединение осциллографа с корпусом осуществляется с помощью клеммы Ground. Однако для большинства измерений такое соединение устанавливать не обязательно.

Функциональный генератор (Function Generator) предназначен для генерации синусоидального, треугольного или прямоугольного сигналов (рис. 4). С помощью показанной на рисунке диалоговой панели устанавливаются основные параметры генератора: частота и амплитуда сигнала. Кроме того, к выходному сигналу можно добавить постоянное напряжение (напряжение смещения), используя окно Offset, a также при генерации импульсов установить нужную величину Duty cycle, равную отношению длительности импульса к длительности периода сигнала в процентах.

Измеритель АЧХ и ФЧХ (рис. 5) предназначен для получения амплитудно-частотных (Magnitude) и фазочастотных (Phase) характеристик четырехполюсников. Входные зажимы четырехполюсника подключаются к клеммам in измерителя, а выходные — к клеммам out. Для правильного получения ФЧХ правые (от пользователя) контакты клемм подключаются к корпусу. К входным зажимам цепи требуется дополнительно подключить источник гармонического напряжения.

Затем выбираются линейный или логарифмический масштабы и указывается исследуемый диапазон частот. По вертикальной оси указываются параметры выходных величин: модуля или аргумента комплексного коэффициента передачи. В приборе предусмотрена одна визирная линия для точного отсчета значений частоты и частотной характеристики цепи.

Генератор логических сигналов (Word Generator) (рис.6) предназначен для создания на выходных зажимах последовательности 16-разрядных двоичных слов с заданной частотой следования (Frequency). Шестнадцатеричные значения слов устанавливаются с помощью клавиатуры в левом большом окне. В двух других, расположенных снизу меньших по размеру окнах можно установить значение слова в двоичном или ASCII-кодах. На рис. 6 на выходных клеммах установлено двоичное число, соответствующее шестнадцатеричному числу 003F.

Для установки начальных (Initial) и конечных (Final) номеров слов генерируемой последовательности, а также для быстрого поиска нужного слова используется блок Address, где также можно установить адреса редактируемых (Edit) или установленных на выходных зажимах (Current) слов.

Как правило, используется внутренняя (Internal) синхронизация (Trigger) генератора по переднему фронту и циклическая выдача логических сигналов (Cycle). Для синхронизации на анализируемую схему можно подать логический сигнал готовности данных (Data ready) с заданной частотой Frequency.

Анализатор логических сигналов (Logic Analyzer) (рис. 7) предназначен для индикации двоичных кодов. Для правильного воспроизведения логических сигналов необходимо, нажимая кнопку Set, установить внутреннюю частоту прибора выше частоты генератора логических слов, а число импульсов на деление (Clock per division), равное для удобства наблюдения 1-3. В приборе имеются две визирные линии, перемещаемые с помощью курсора.

Логический преобразователь (Logic Converter) (рис. 8) предназначен для получения таблицы состояний комбинационной схемы, для

преобразования таблицы истинности в логическую функцию и наоборот, а также для преобразования логической функции в схему устройства на логических элементах. На рис. 8 в окнах логического преобразователя показаны таблица истинности и логическая функция некоторого простого комбинационного устройства, имеющего два входа А и В. Эту логическую функцию можно с помощью логического преобразователя упростить, нажимая кнопку с надписью SIMP.

На рис. 9, а, б показаны сгенерированные схемы комбинационного устройства без проведения и после проведения оптимизации логической функции соответственно.