NI Multisim1 1.0中数字万用表的使用

杨晓雷

上海师范大学数理学院 上海 200234

NI Multisim1 1.0中数字万用表的使用

杨晓雷

上海师范大学数理学院 上海 200234

介绍了NI Multisim 11.0仿真软件，NI Multisim 11.0中数字万用表的种类、虚拟数字万用表和仿真安捷伦数字万用表的使用。

NI Multisim 11.0；数字万用表；使用

万用表的使用范围很广，可用于电阻、电容、电流、电压、二极管、三极管等参数测量。由于万用表结构简单，具有用途多、量程广、使用方便等优点，在物理、电工电子的教学和实践过程中成为不可缺少的测量工具。万用表按测量结果的指示方式分为模拟万用表和数字万用表。模拟万用表是以一个表头为核心部件的多功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取；数字万用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，读取方便，有些还带有语音提示功能。数字万用表与模拟万用表相比，具有灵敏度高、准确度高、显示清晰、过载能力强等优点，掌握数字万用表的使用方法是物理实验、电工电子技术的一项基本技能。本文通过介绍仿真软件NI Multisim 11.0中数字万用表的使用来掌握数字万用表的使用方法。

1 仿真软件NI Multisim 11.0简介

NI Multisim 11.0是美国国家仪器有限公司(National Instruments，简称NI)推出的以Windows操作系统为基础的一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件，是早期的Electronic Workbench(EWB)的升级换代产品，启动界面如图1所示。这一简单易用的Multisim 11.0软件以图形化的方式消除了传统电路仿真的复杂性，提供了功能更强大的电子仿真设计界面和更为方便的电路图及文件管理功能。更重要的是，Multisim 11.0使电路原理图的仿真与完成PCB设计的Ultiboard 11仿真软件结合起来一起构成新一代的EWB软件，使电子电路的仿真与PCB的制作更为有效。

图1

作为Windows操作系统下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 11.0是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim 11.0计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节这一问题。学生可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。NI Multisim 11.0软件是电子电路教学的首选软件工具，它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师可以使用NI Multisim 11.0交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真；也可以帮助教育工作者吸引学生，用互动、动手操作的方式研究电路行为，深化电路理论。通过NI Multisim 11.0和虚拟仪器技术，工程师和电子电路教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

2 NI Multisim 11.0中数字万用表的种类

NI Multisim 11.0中提供了20多种在电子电路分析中常用的仪器仪表，其中的数字万用表有2种，普通虚拟数字万用表(如图2所示)；仿真Agilent(安捷伦)34401A型数字万用表(如图3所示)。

图2

图3

3 虚拟数字万用表的使用

3.1 面板操作

NI Multisim 11.0中提供的虚拟数字万用表外观和操作与实际的万用表相似，可以用来测量电流(A)、电压(V)、电阻(Ω)和分贝值(dB)，测量直流或交流信号。在仪器栏选中数字万用表后，电路工作区将弹出如图2(a)所示的图标，双击数字万用表图标，弹出如图2(b)所示的数字万用表的面板。

数字万用表的面板共分4个区，从上到下、从左到右各区的功能为：

(1)显示区：显示万用表测量结果，测量单位由万用表自动产生。

(2)功能设置区：点击面板上相应的按钮，可进行设置与测量。

图4

Electronic setting(电气特性设置)包括：

Ammeter resistance(R)—设置与电流表串联的内阻，其大小影响电流的测量精度。

Voltmeter resistance(R)—设置与电压表并联的内阻，其大小影响电压的测量精度。

Ohmmeter current(I)—用于设置欧姆表测量时，流过欧姆表的电流。

dB relative value(V)—用于设置分贝相对值，预先设置为774.597 mV。

Display setting(显示特性设置)包括：

Ammeter Overrange(I)，Voltmeter Overrange(V)，Ohmmeter Overrange(R)，主要用来设置电流表、电压表、欧姆表的测量范围。

3.2 功能选择

在功能设置区有4个选择按钮，当需要选择某项功能时，只需单击相应的功能按钮即可。被选中按钮与其他按钮颜色不同，在图2(b)中选中的是“直流电压档”。

A(电流挡)：测量电路中某支路的电流。测量时，数字万用表应串联在待测支路中。用作电流表时，数字万用表的内阻非常小(1 nΩ)。

V(电压挡)：测量电路两节点之间的电压。测量时，数字万用表应与两节点并联。用作电压表时，数字万用表的内阻非常高，可以达到1 GΩ。

Ω(欧姆挡)：测量电路两节点之间的电阻。被测节点与节点之间的所有元件当做一个“元件网络”。测量时，数字万用表应与“元件网络”并联。

式中u0和ui分别为输出电压和输入电压。默认计算分贝的标准电压是1 V，也可以在设置面板中进行调节。

+：对应数字万用表的正极；－：对应数字万用表的负极。通过“+”“－”两个端子连接电路的测试点。

3.3 使用举例

3.3.1 测量电压、电流

图5

图6

3.3.2 测量电阻

图7

图8

4 仿真安捷伦数字万用表的使用

在NI Multisim 11.0用户界面中，将Agilent 34401A仪表图标的对应接线端子连接到电路图中，用鼠标双击图标，弹出面板，面板主要有显示区、电源开关、功能键区和接线端子四部分组成，如图9所示。

图9

该仿真仪器与NI Multisim 11.0虚拟仪器不同之处在于使用时必须打开电源开关，而NI Multisim11.0虚拟仪器没有电源开关。

4.1 基本设置

(1)单击面板上的电源开关power，显示屏点亮，即进入测试准备状态。

(2)Shift按钮为换挡按钮，单击Shift按钮后，Agilent 34401A万用表的显示屏的右下角会出现Shift字样，再单击其他功能按钮，将执行该按钮上方的标识功能。

(3)Single按钮用于单触发模式的选择设置，打开Agilent 34401A万用表时，其处于自动触发模式状态，单击Single按钮后，设置成单触发状态。如果从单触发状态转换到自动触发状态，不能简单地单击Single来设置，而应该首先单击Shift按钮，这时，Agilent 34401A万用表的显示屏的右下角将会出现Shift字样，此时，单击Single后，才由单触发转换回到自动触发状态。

4.2 量程的选择

(1)Agilent 34401A万用表面板上的∨，∧和Auto/Man为量程选择按钮。∨用于减小量程，∧用于增大量程，Auto/Man进行自动测量和人工测量的转换。选择自动测量模式时，量程范围自动改变；选择人工测量模式时，需要手动设置量程，并且显示屏上显示Man字样。

(2)被测值超过所选择的量程时，面板显示OVLD。

(3)∨，∧和Auto/Man按钮与Shift按钮结合起来可以选择显示不同的位数。

4.3 使用举例

4.3.1 电流电压的测量

图10

图11

图12

4.3.2 电阻的测量

图13

图14

4.3.3 频率或周期的测量

图15

图16

4.3.4 二极管极性和好坏的判断

图17

二极管断路时，若显示屏显示“OPEN”字样，表明二极管是开路故障；二极管短路时，若显示屏显示0 V，表明二极管是短路故障(如图18所示)。

图18

NI Multisim 11.0中数字万用表的使用操作，不仅克服了实验仪器易损坏的缺陷，节省了实验课时，无形中增加了教学资源，同时又优化了教学效果，调动了学生的学习积极性和学习兴趣，提高了学生分析、理解问题的能力，对于培养学生创新设计能力是一个有益的探索。但是，NI Multisim 11.0毕竟是一种软件，虽然它与实际实验很接近，但是它缺乏实际操作环节，而这一点对目前我国的学生来说显得尤为重要，故不容忽视。因此，Multisim软件不能完全取代实际操作，应该根据具体情况，合理安排不同的实验方式，以充分发挥各自的优势，达到事半功倍的效果。

[1] 王冠华.Multisim 11电路设计及应用[M].北京:国防工业出版社,2010.

[2] 周德仁,孔晓华.电工技术基础与技能[M].北京:电子工业出版社,2010.

[3] 王连英.基于Multisim10的电子仿真试验与设计[M].北京:北京邮电大学出版社,2009.

[4] 董玉冰.Multisim 9在电工电子技术中的应用[M].北京:清华大学出版社,2008.

[5] 沙占友.新型数字万用表原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2006.

[6] 邓友娥.Multisim 8仿真技术在模拟电子技术教学中的应用[J].韶关学院学报(自然科学),2007,9.

[7] 李若琼.Multisim在电工技术教学中的应用[J].电子科技,2011,2.

[8] 夏非,范莉.Multisim在电子技术课程教学中的应用[J].考试周刊,2011,31.

NI Multisim 11.0 digital multimeter use

Yang Xiaolei
Shanghai normal university, Shanghai, 200234, China

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

NI Multisim 11.0; digital multimeter; use

2011-10-17

杨晓雷，硕士，高级讲师。