| 第五章 EWB的测试仪器 |
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5.1 数字万用表(Multimeter) 5.2 函数信号发生器(Function Generator) 5.3 双踪示波器(Oscilloscope) 5.4 波特测试仪(Bode Plotter) 5.5 字信号发生器(Word Generator) 5.6 逻辑分析仪(Logic Analyzer) 5.7 逻辑转换仪(Logic Converter) 5.8 几种常用的测试、指示仪器
5.1 数字万用表(Multimeter)
在EWB 5.12版本的测试仪器库中有七种测试仪器,如图5.1.1所示,分别为数字万用表(Multimeter)、函数信号发生器(Function Generator)、双踪示波器(Oscilloscope)、波特测试仪(Bode Plotter)、字信号发生器(Word Generator)、逻辑分析仪(Logic Analyzer)、逻辑转换仪(Logic Converter)。在一个文件中七种测试仪器分别只能使用一次。
 图5.1.1 测试仪器库
5.1 数字万用表(Multimeter)
数字万用表可以测量电压、电流、电阻和电路中两测试点之间的分贝损失。图5.1.2(a)、(b)表示数字万用表的图标、面板。
如图5.1.2(b)所示,各测试选择功能如下:
① 档位选择:/ A / V / W / DB / 依次对应为 / 电流档 / 电压档 / 电阻档 / 分贝损失。
② 交直流选择:/ ~ / — / 依次对应为 / 测交流 / 测直流 /
③ 参数设置:单击Settings按钮,可弹出图5.1.3所示对话框,可设置数字万用表内部的电流档内阻、电压档内阻、电阻档内阻和分贝标准电压的参数。
注意:因为仪器库中的仪表在一个电路中只能用一次,如果要在电路中多处测量电压、电流等,建议使用指示器件库中的电压表和电流表,那样就不受数量限制,方便好用。
5.2 函数信号发生器(Function Generator)
函数信号发生器图标和面板分别如图5.2.1(a)、(b)所示,可产生正弦波、三角波、方波三种电压信号,可调节的参数有频率(Frequency)、占空比(Duty cycle)、振幅(Amplitude)、直流电平偏置(Offset)。
 图5.2.1 函数信号发生器图标、面板
(1)函数信号发生器的连接。
如图5.2.1(a)所示:
① 正端:表示输出信号对Common端向外输出正向信号。
② 负端:表示输出信号对Common端向外输出负向信号。
③ Common端:Common端提供了输出信号的参考电平,使用中一般应接地。
(2)函数信号发生器的调节。
如图5.2.1 (b)所示:
① 信号选择:提供了正弦波、三角波、方波。
② 频率:调节范围为(1Hz~999MHz)。
③ 占空比:调节范围为(1%~99%)。
④ 电压幅度:指偏置电压到其峰值电压,调节范围为(1V ~ 999kV)。
⑤ 电压偏置:表示在输出的信号上叠加一个直流分量(偏置电压单位与信号电压幅度
单位相同),调节范围为(-999 kV ~ 999kV)。
5.3 双踪示波器(Oscilloscope)
双踪示波器图标如图5.3.1所示,面板如图5.3.2所示。EWB的示波器外观及操作与实际的双踪示波器相似,可同时显示A、B两信号的幅度和频率变化,并可以分析周期信号大小、频率值以及比较两个信号的波形。
 
(1)示波器的连接
如图5.3.1所示: ① A(B)通道输入:信号A(B)接入端。 ② 信号接地端:A、B两信号的公共端,如果不接,则默认该公共端接地。 ③ 外接触发端。
(2)示波器的调节。
如图5.3.2所示:
① 时基控制(Time base),如图5.3.3所示。

● X轴刻度(s/div):控制示波屏上的横轴,即X轴刻度(时间/每格),调节范围为(0.10ns/div ~ 1s/div)。 ● Y轴偏移(X position):控制信号在Y轴的偏移位置,调节范围为(-5 ~ 5)。 X=0:信号起点为示波器屏幕的最左边; X>0:信号起点右移; X<0:信号起点左移。 ● 显示方式:共有三种,分别为: Y /T :幅度 / 时间 ,横坐标轴为时间轴,纵坐标轴为信号幅度。 B /A :B电压 / A电压、 A /B :A 电压 / B电压。 ② A(B)信号通道控制调节,如图5.3.4所示。A、B通道调节方法一样。
● Y轴刻度:设定Y轴每一格的电压刻度,调节范围为(0.01mV/Div ~5kV/Div)。 ● Y轴偏移:控制示波器Y轴方向的原点。Y=0,垂直原点在屏幕的垂直方向的中 点;Y>0时,原点上移;Y<0,原点下移。调节范围为(-3 ~ 3)。 ● 输入显示方式(AC / 0 / DC): AC方式:仅显示信号的交流成分; 0方式:无信号输入; DC方式:显示交流和直流信号之和。 ③ 触发控制(Tigger),如图5.3.5所示。
● 触发方式:上升沿触发和下降沿触发; ● 触发信号选择: Auto按钮:自动触发; A按钮: A通道触发; B按钮: B通道触发; Ext按钮: 外触发。 如果希望尽可能显示波形或希望显示的波形平坦,一般选用Auto。
(3)示波器的接地(Ground)。
一般情况下,示波器的参考点设定为接地。在使用中,示波器的接地端可不接;但是,测试电路中必须有接地点,否则示波器不能正确显示。如果要在测量中让示波器使用其它点(电平)作参考点,则必须将该参考点接到示波器的“接地”端Ground。
(4)面板展开显示(Expand)。
单击扩展按钮(Expand按钮),可将示波器屏幕扩展开来显示,并可准确读出波形数值。如图5.3.6,可以拖动红色指针1和蓝色指针2至合适位置,可直接在面板下方读出指针1和指针2所对应波形的时间和电压,以及指针1和指针2之间的时间和电压差。
 图5.3.6 双踪示波器扩展面板
例:如图5.3.7所示,用示波器测试时钟信号信号源E1和交流信号源E2。 (1)信号源库中调出时钟信号源E1、交流电压源E2和示波器,并照图5.3.7所示连接好导线。E1参数设置为频率F = 50Hz、占空比D=50%、交流电压源E2,E2参数设置为电压v=5V、频率F=50Hz、初相位f=0。 (2)为更好地区别两个信号的显示波形,把E1信号源与示波器的连接导线设置为红色(双击元器件或连线即可设置其参数),E2与示波器的连接导线设置为蓝色。 (3)单击示波器图标,再单击Expand按钮,弹出示波器面板,调整时基控制(Time base)的X轴刻度设置为5.00ms/div、信号A和B通道的Y轴设置为5v/div,启动电路仿真开关,按图所示调节指针,即可得到图5.3.8所示波形。 (4)停止仿真,可从示波器面板上读出测试的波形数据。 指针1所对应的数据值:T1=1.0401S、VA1 =0V、VB1 =124.3943mV; 指针2所对应的数据值:T2=1.0601S、VA2 =0V、VB2 =124.3943 mV; 指针1、2所对应的数据值差: 周期T2 - T1 = 1.0601S, 指针1对应的电压差:VA2 -VA1 = 0V, 指针2对应的电压差:VB1 - VB2 = 2.4944e-13V。 一般情况下,示波器连续显示并自动刷新所测量的波形。如果希望仔细观察和读取波形数据,可以在电路菜单栏Analysis的分析选项Analysis Options中选择Pause after each Screen选项(示波器屏幕满暂停,当显示波形到屏幕右端时,分析会自动暂停。如要恢复运行,可单击Pause按钮或F9键)。

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5.4 波特测试仪(Bode Plotter)
波特测试仪图标和面板如图5.4.1和图5.4.2所示,用于分析电路的频率与相频特性,可测量输入与输出的幅度比(电压增益)、相位差。
(1)波特测试仪的连接。
波特测试仪根据设定产生自身的频率谱,交流信号源的频率对测量无影响,但是分析时必须接入一个交流信号源。如图 5.4.1所示,测量前,将波特测试仪的输入端“IN”的“+”端和“-”端接到电路的输入电压Ui,输出端“OUT”的“+”端和“-”端接到电路的输出电压Uo。
(2)波特测试仪的调试。
如图5.4.2所示:
① 幅(相)频特性选择。
● magnitude按钮:设定为幅频特性;
● phase按钮:设定为相频特性。
② 垂直坐标范围设定。
③ 水平坐标范围设定同垂直坐标范围设定相同:
5.5 字信号发生器(Word Generator)
字信号发生器图标和面板如图5.5.1(a)、(b)所示,能够产生一组16路(位)二进制字信号传送给逻辑电路工作。在字信号编辑区,16路(位)二进制信号以4位16进制数编辑与保存。可以保存1024条信号,地址编号为0 ~ 3FF。
(1)字信号发生器的连接。
字信号发生器的连接如图5.5.1所示,左边接高位,右边接低位。
(2)字信号发生器的调节。
① 字信号地址编辑,如图5.5.2所示:
● Edit按钮:显示当前正在编辑的字信号的地址;
● Current按钮:显示当前正在编辑的字信号的地址;
● Initial按钮:显示一个循环的首地址;
● Final按钮:显示一个循环的末地址 。
② 输出方式选择,
如图5.5.3所示:
● Cycle按钮: 循环方式输出(按Ctrl+T停止);
● Burst按钮: 单幀方式输出;
● Step按钮: 单步方式输出;
● Breakpoint:可以设置某一个特定的字信号为中断点,当用Burst或Cycle输出方
式运行至该位置时输出就会暂停;
● Pattern…按钮:字信号编辑,可对字信号进行自动设置,如图5.5.4所示:

例:如图5.5.5连线,要求译码显示器按如下要求显示结果。
(1)从显示器件库和仪器库中分别调出七段译码显示器和字信号发生器,并按照图5.5.5所示连接好线路;
(2) 字信号图标,弹出面板,再单击Pattern按钮,出现图5.5.4所示对话框,选择Up counter(按递增编码),按Accept。
(3)在面板上设置参数Initial(起始值)为0000、Final(末值)为0009、Frequency(频率)设为1Hz;
(4)分别用循环方式(单击Cycle按钮)、单幀方式(单击Burst按钮)、单步方式(连续单击Step按钮)三种方式演示看看有什么不同。
(5)改变Frequency(频率)参数的设置,看看显示有什么不同。
5.6 逻辑分析仪(Logic Analyzer)
逻辑分析仪图标和面板如图5.6.1(a)、(b)所示,逻辑分析仪的主要用途是对数字信号的高速采集和时序分析,可用来同时记录和显示16路逻辑信号,分析输出波形。
(1)字信号地址编辑。
如图5.6.2所示连线,就可连接好逻辑分析仪。双击图标,展开面板,可显示出时钟信号的输出波形。
(2)采样时钟设置。
单击采样时钟按钮,弹出如图5.6.3所示对话框。该对话框用于对波形采集的控制时钟进行设置。
① 触发沿方式:上升沿有效(Positive)、下降沿有效(Negative)。
② 触发选择:外触发(External)、内触发(Internal)。
③ 内时钟频率:可以改变选择内触发时的内时钟频率。
④ 时钟限定:决定输入信号对时钟信号的控制,当设置为“X”时,表示只要有信号到达,逻辑分析仪就开始对波形的采集;当设置为“1”时,表示时钟控制输入为 1时逻辑分析仪开始进行波形的采集;当设置为“0”时,表示时钟控制输入为0时逻辑分析仪开始进行波形的采集。
⑤ 触发设置:触发前数据点数(Pre-trigger samples)、触发后数据点数(Post-trigger samples)、触发门数(Threshold voltage)。
(3)触发模式设置。
单击触发模式设置按钮,弹出如图5.6.4所示对话框。对话框中可以输入A、B、C三个触发字。三个触发字的识别方式可以通过进行选择,分为以下八种组合情况;
例:用逻辑分析仪测试频率为1000Hz、占空比为50%的时钟脉冲信号。
(1)从元器件库和仪器库中分别调出时钟脉冲信号和逻辑分析仪,按图5.6.2所示连接好电路;
(2)双击时钟脉冲信号源,把信号频率参数设为1000 Hz、占空比为50%;
(3)双击逻辑分析仪图标,展开逻辑分析仪面板,调节面板上的时间刻度设置为2,按“启动”按钮使电路开始仿真,仿真波形图如图5.6.2所示;
(4)调节面板上的读数指针1和指针2至相差一个周期位置,如图图5.6.1所示;
(5)从指针处读数框中可以得到测试数据,T1对应时刻为19.5ms,T2对应时刻为20.5ms,波形周期为T1-T2 = 1ms。
5.7 逻辑转换仪(Logic Converter)
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逻辑转换仪是EWB 5.21特有的仪表,在数字电路中是一个非常实用的测试仪器。图标和展开面板如图5.7.1所示。可用来完成真值表、逻辑表示式和逻辑电路三者之间的相互转换。
(1)字信号地址编辑
(2)输入真值表功能
逻辑转换仪器还有输入真值表的功能。可根据设计要求编写真值表,并由此得出逻辑最简表达式和逻辑电路图。
① 单击逻辑转换仪顶部的输入符号确定所需的输入端,如图5.7.2(a)所示,设置了A、B、C三个输入信号,并按二进制方式显示输入状态。
② 根据电路的设计要求可以对应输入状态相应的输出值,可设置为0、1、X(X表示任意,可为0,也可为1),如图5.7.2(b)。
例:用逻辑转换仪测试三输入与非门的逻辑功能。
(1)按图5.7.3(a)所示连线,双击图标展开面板如图5.7.3(b)所示。
(2)单击“电路→真值表”按钮 →显示三输入与非门的真值表。
(3)单击“逻辑代数表达式→最简式”按钮→显示最简式。
注意:A`表示 ,A`+B`+C`= + + = 。
(4)单击“表达式 →电路”按钮 → 显示图5.7.3(c)所示由基本逻辑门组成的三输入与非门电路。
(5)单击“表达式 → 与非门电路”按钮 → 显示如图5.7.3(d)所示二输入与非门
组成的三输入与非门电路。
如果已知表达式Y=A`B`C`,该如何操作得出真值表?试一试。

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5.8 几种常用的测试、指示仪器
除上面介绍的实验仪器以外,在进行EWB电路实验时,还经常用到指示仪器库中的电压表、电流表、彩色指示器、七段数码管和译码数码管,如图5.8.1所示。下面简单介绍这几种仪器的使用方法。

(1)电压表、电流表。
指示仪器库中有两种测试仪表:电压表(Voltmeter)和电流表(Ammeter)。如图5.8.2所示,从指示仪器库中调出电压表(电流表)后,按右键单击电压表(电流表)可出现编辑菜单,选择Rotate可设置电压表(电流表)横向方式接入和竖向方式接入。并且浅线条的一边为表的正极,深的一边为负极。一个文件中电压表和电流表可多次使用。

(2)彩色指示器。
用于数字电路状态测试,当接入为高电平(逻辑1)时发光,不需要外接电阻或接地。在仿真数字电路时,可以用来监视电路各点的逻辑状态。显示颜色有红(Red Probe)、绿(Green Probe)、蓝(Blue Porbe)三种。
(3)七段数码管。
电路工作时,七段数码管显示输入的状态(图标如图5.8.3),从左到右七个端分别控制a~g共七个显示段。当输入为1时,相应的段发光。a~g七个显示段相对应位置如图5.8.4所示。

(4)译码数码管。
译码数码管比七段数码管使用方便,如图5.8.5所示,它仅需要四个二进制输入,每一组四位二进制输入后,将其译码为对应的十六进制数字显示出来。
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