Multisim12.0中的示波器在电子技术教学中的应用探索

杨晓雷 张 玲 李双喜

1.安徽机电工程学校 安徽凤阳 233100

2.安徽科技学院 安徽凤阳 233100

Multisim12.0中的示波器在电子技术教学中的应用探索

杨晓雷1张 玲1李双喜2

1.安徽机电工程学校 安徽凤阳 233100

2.安徽科技学院 安徽凤阳 233100

为了提高电子技术教学的质量，加强学生实践技能的训练，简单介绍了仿真软件Multisim12.0中的示波器的种类、功能。列举了应用Multisim12.0中的示波器观察某些特定的周期性波形信号的典型实例，对示波器在电子技术教学中应用的利弊进行了分析。

Multisim12.0；示波器；电子技术

Multisim12.0是美国国家仪器（National Instruments，简称NI）推出的用于电路设计和电子教学的专用版本。该集成系统通过交互式的动手实践方法来研究电路行为，帮助教师更好地将学生引入教学系统并且加强电路理论教学。Multisim12.0提供的直观图形化环境可使学生快速放置基本组件，帮助他们掌握电路基本概念和基本规律。更重要的是，Multisim12.0包含丰富的元器件，并将安捷伦等测试仪器引入虚拟仪器中，使用户在使用Multisim12.0时能产生身临其境的感觉。

下面对Multisim12.0中的示波器种类、基本功能、操作方法、典型应用电路及其在电子技术教学中的应用做一个简单的介绍，并对示波器在电子技术教学中应用的利弊进行分析，以便能够较快地熟悉Multisim12.0中的示波器的使用方法，以利于更好地在电子技术的教学中使用实际的示波器。

1 Multisim12.0中的示波器种类和功能

1.1 Multisim12.0中的示波器种类

Multisim12.0中提供了4种示波器，即虚拟示波器、四踪示波器、仿真安捷伦示波器、仿真泰克示波器等，打开Multisim12.0软件后，单击仿真/仪器后，会显示上述4种示波器，选中相应的示波器，有示波器的虚影随鼠标移动，在电路窗口的相应位置单击鼠标，完成示波器的放置，双击该图标，便可以得到示波器参数设置控制面板。也可以直接从整个工作界面最右侧的仪表工具栏单击拖拽到电路工作窗口。

1.2 示波器的功能

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程，常用来观测电流、电压的波形，测定频率、周期等，凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测，除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。

2 虚拟示波器的使用

2.1 控制面板的各部分功能

Multisim12.0中提供的虚拟示波器的面板控制设置与真实示波器的设置基本一致，共分为时基设置（Timebase）区、通道设置（Channel）区、触发（Trigger）区、数据显示区等4个模块，分别用来进行时基信号的控制调整、输入通道A/B的设置、触发方式的设置、数据显示和比较等，数据显为示区右边的“反向”按钮，用于反转屏幕背景的颜色，“保存”按钮用于将扫描数据保存。

2.2 示波器的调节方法

（1）按图1（a）连接示波器XSC1，双击示波器图标，打开其面板，再打开仿真开关。在Timebase区，按下Y/T按钮。在比例（Range）栏，调节X轴刻度的时间基准（如5 ms/Div），使显示的信号有3～5个周期。

图1 虚拟示波器的连接及显示波形

（2）在Channel A区的Scale栏，调节Y轴信号幅度占屏幕高度的1/2～2/3，其他各项一般采取默认设置。

（3）在屏幕上有两条可以左右移动的读数指针，用鼠标左键按住读数指针后可以将其拖动，以显示某一时刻的波形幅值。

2.3 虚拟示波器的应用举例

在Multisim12.0的仿真电路窗口中建立如图2所示的仿真半波整流电路，提取示波器图标，连接与被测电路的两个测量点（为便于观测和显示，可设定两条连线为不同颜色），双击示波器图标，通道A和B的刻度分别设置为10 V/Div。用函数信号发生器提供半波整流电路的输入信号，设置为幅值10 V、频率100 Hz的正弦交流信号，单击仿真按钮，则示波器显示的输入和输出波形（如图3所示），波形的幅值、周期（10 ms）与函数信号发生器设置的值是一致的。

图2 仿真半波整流电路

图3 半波整流电路的输入和输出波形

3 安捷伦仿真示波器的使用

安捷伦54622D仿真示波器是一款功能强大的示波器，它的各个开关、按钮及旋钮的排列和调节都与实物仪器完全一样，我们在自己的计算机里也能使用高档次测量仪器，且没有损坏仪器的担忧。安捷伦仿真示波器图标的右侧有3个接线端，分别为触发端、数字接地端、探头补偿输出端；下面的左侧两个接线端是模拟量测量输入端，右侧16个接线端是数字量测量输入端。

3.1 控制面板的各部分功能

Multisim12.0中提供的安捷伦54622D仿真示波器分为两大区，即波形显示区和控制调节区，其控制调节区按功能分为Horizontal区、Run Control区、Measure区、Waveform区、Trigger区、Analog区、Digital区、File区等几个模块，分别用来进行时间基准的调整、波形显示的控制、相关参数的设置、调整显示的波形、触发模式设置、模拟信号通道的设置、数字信号通道的设置、保存或调用波形等，显示区的下方从左至右分别是波形显示亮度调整旋钮（INTENSITY）、软驱、电源开关（POWER）。

3.2 安捷伦仿真示波器的应用举例

3.2.1 用安捷伦仿真示波器观察分压式偏置放大电路的输入输出波形

创建如图4所示的仿真分压式偏置放大电路，用函数信号发生器提供该电路的输入信号，设置为幅值10 mV、频率100 Hz的正弦交流信号，打开仿真按钮和示波器开关，调整通道参数，得到如图5所示的输入和输出波形。

保持放大器的静态工作点不变，输出端分别不接负载电阻和接负载电阻，观察示波器所显示的输出波形；分别调节电位器使其阻值增大或减小，观察示波器输出波形的失真情况；用示波器双踪显示功能，同时观察输入和输出波形，并根据显示屏上方显示的数值，测出它们的幅值、相位关系及周期、频率等。

图4 仿真分压式偏置放大电路

图5 安捷伦示波器显示的输入和输出波形

3.2.2 使用安捷伦仿真示波器逻辑分析功能

创建如图6所示的用74LS160D构成的仿真十进制计数器电路，用函数信号发生器提供计数器的输入信号，设置为幅值10 V、频率100 Hz、占空比50%的矩形波信号，打开仿真按钮和示波器开关，合理设置示波器的参数，得到如图7所示的仿真结果。从图中可以看到74LS160D输出的信号在示波器中显示的波形是按十进制递增的加法计数器的波形。

图6 仿真十进制计数器电路

图7 仿真十进制计数器电路显示的波形

4 示波器在电子技术教学中的应用分析

Multisim12.0中提供的示波器为电子技术的理论教学和实验教学带来了很大的方便，使用鼠标或键盘就可以调用示波器及虚拟元器件，连接成具有实物功能的电路，打开仿真开关就可以进行与实物教学一样的测试分析。因此，Multisim12.0引入电子技术的教学中，可以节省大量的元器件和仪器设备，对电子技术的教学起到很好的辅助作用。

4.1 Multisim12.0中的示波器引入电子技术理论教学中 提高课堂教学效果

在电子技术课堂教学过程中，引入Multisim12.0中的示波器和各种虚拟元器件进行仿真实验，能够激发学生学习电子技术的兴趣，集中学生的注意力，调动学生学习的积极性，并且演示操作过程也不会占用过多的教学时间，大大提高了课堂教学的效率。

如上述几个应用实例，在讲解理论知识同时，教师根据教学的需要随时调用Multisim12.0中的示波器，利用多媒体同步演示，显示出实验的结果，把教科书上死的、静止的概念和规律变为活的、生动的、能看得见的数据和波形，并且可以通过改变参数、设置故障等，用示波器显示波形的变化情况，结果也十分直观，加深了理解和记忆，有效地提高课堂教学效果。

4.2 Multisim12.0中的示波器引入电子技术实验教学中 提高实验教学质量

在学生使用Multisim12.0中的示波器进行仿真实验时，电容的连接、有无负载的设置、元器件参数的改变等，都不像操作实际的元器件和印刷电路板那样复杂，既避免了拆装元器件、多次焊接而损坏元器件和印刷电路板，又可以观察在不同参数、不同负载、不同故障情况的电路工作状态。这样边测试、边修改、边分析，可以提高学生的实验兴趣和实验效果，培养他们排除故障的能力。利用Multisim12.0中的示波器进行仿真实验，实验场地也不再局限于电子技术实验室，学生可以根据自己的兴趣爱好选择实验内容，利用自己的计算机在课后进行实验，增强学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。

由于Multisim12.0中的示波器的面板结构、参数设置、接线方法、操作过程与实际示波器几乎一致，因此学会使用仿真示波器，不仅对学生熟练使用实际示波器有帮助，还能够更好地提高学生的实验素质，激发他们的求知欲和创新意识，从而极大地提高实验教学质量。

4.3 Multisim12.0中的示波器与实际示波器有机结合 有效提高教学效益

Multisim12.0中的示波器的使用，使学生缺少了对示波器的原理、用途及注意事项的了解，实验过程中也不会出现由于操作不当可能造成示波器的损坏，这也就使学生缺乏对实际示波器操作的必要的体验，从而会忽视实际示波器使用过程中的一些操作规范，也就必然会削弱学生对实际示波器基本操作技能的训练力度，影响了学生良好实验习惯的养成。

因此，在电子技术教学中，我们不能以仿真示波器的使用代替实际示波器的使用，而要充分发挥仿真示波器与实际示波器的各自优势，通过仿真示波器的使用加深对电子技术基本概念、基本原理的理解和电路变化过程的认识，逐渐建立起直观、动态的形象。然后，再通过实际示波器的使用进一步增强学生的动手操作能力，不断积累操作实际示波器的经验，把仿真示波器与实际示波器的使用有机地结合起来，规范操作，反复训练，克服单一的教学方式，逐步培养学生主动参与、乐于探究、勤于动手的精神，从而有效提高教学效益。

［1］王冠华，卢庆龄.Multisim 12电路设计及应用［M］.北京：国防工业出版社，2014.

［2］雷跃，谭永红.NI Multisim11电路仿真应用［M］.北京：电子工业出版社，2011.

［3］聂典，丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用［M］.北京：电子工业出版社，2012.

［4］伍湘彬.电子技术基础与技能［M］.北京：高等教育出版社，2010.

［5］张玲，杨晓雷.NI Multisim 11.0中函数信号发生器的使用［J］.中国现代教育装备，2013（6）：65-68.

To Explore the Application of the Oscilloscope
in Multisim12.0 About Electronic Technology Teaching

Yang Xiaolei1， Zhang Ling1， Li Shuangxi2
1. Anhui Electrical and Mechanical Engineering School， Fengyang， 233100， China
2. Anhui Science and Technology University， Fengyang， 233100， China

In order to improve the quality of electronic technology teaching.strengthen students' practical skills training.Briefy introduced the type and function of the simulation software Multisim12.0 of the oscilloscope.Lists the typical application about the oscilloscope of Multisim12.0 to observe certain periodic signal.Analyzed the advantages and disadvantages of the application of Oscilloscope in the teaching of electronic technology.

Multisim12.0； oscilloscope； electronic technology

2015-03-24

杨晓雷，硕士，高级讲师。张玲，硕士，高级讲师。李双喜，硕士，副教授。