4.1. Мультиметр

Мультиметрявляется универсальным прибором, который может измерятьнапряжение,токисопротивление. В отечественной литературе такие приборы обычно называютавометрами(ампер­вольт­ом–измеритель). Напряжение может измеряться не только вабсолютныхединицах (вольты), но и вотносительных: как ослабление (или увеличение) измеряемого напряженияU_изм по отношению к некоторому эталонномуU_эт , выраженное вдецибелах(дБ, dB). Другими словами, в этом случае показания прибора соответствуют величине: 20lg(U_изм/U_эт)

На рис. 4.2,а показан значок мультиметра. В таком виде он представлен наполкеи используется намонтажном столедля присоединения к точкам схемы.

Рис.4.2. Мультиметр

Напомним, что при измерении напряжения прибор подключают параллельно по отношению к источнику измеряемого напряжения, а при измерении тока - в разрыв провода, где измеряется ток. Сопротивление между точками схемы должно измеряться при отключенных источниках питания

На рис. 4.2,б приведен мультиметрв развернутом виде (после двойного щелчка на значке), где показаны его органы управления.

Выбор измеряемой величинывыполняется путем нажатия на кнопку с соответствующей надписью.

Род тока выбираетсянажатием на кнопку с изображением: сину­соиды – для переменного тока, прямой линии – для постоянного тока.

Пределыизмерения величин и полярность прибор выбираетавтоматически.

Нажатие на кнопку SETTINGS (УСТАНОВКИ)открывает окно (рис. 4.2,в), которое позволяет задать внутреннее сопротивление вольтметра и амперметра, внутренний ток омметра и эталонное напряжение для измерения в децибелах. Эти значения пользователь может установить так, чтобы они соответствовали параметрамреальногомультиметра. Установки, назначенныепо умолчанию(они показаны на рис. 4.2,в), фактически соответствуютидеальномуизмерительному прибору, который практически не нарушает режима исследуемой схемы. Неискушенный пользователь может довольствоваться ими.

Замечание. Избегайте использования вольтметра с чрезвычайнобольшимсопротивлением внизкоомнойцепи, или амперметра с чрезвычайнонизкимсопротивлением в цепивысокогосопротивления. Это может привести к математическим ошибкам округления в процессе моделирования и его аварийному завершению. В такой ситуации обычно выдается сообщение20:

Internal Error – Electronics Workbench has encountered a mathematical problem. If the circuit includes an ammeter/multimeter, set its resistance to 1 m№. If there is a voltmeter/multimeter, set its resistance to 1 M№.

Перевод:Внутренняя ошибка — Electronics Workbench столкнулся с математической проблемой. Если в схеме есть амперметр (из мультиметра), то установите его сопротивление на 1 m№ (1 мОм). Если в схеме есть вольтметр (из мультиметра), то установите его сопротивление на 1 M№ (1 МОм).

В контейнере Indicatorsтоже имеется два измерительных прибора:вольтметриамперметр. В отличие от мультиметра их количество не ограничено. Особенности этих приборов рассмотрены в подразд. 7.6.

4.2. Функциональный генератор

Функциональный генераторявляется источником напряжения сигналовсинусоидальной, прямоугольной и треугольнойформы. Генератор позволяет изменять частоту сигнала, соотношение между полупериодами (скважность), амплитуду сигнала и его смещение.

На рис. 4.3,а приведен значок функционального генератора, как он представлен на полке. Именно в таком виде он размещается на монтажном столе для подключения в схему. На рис. 4.3,б показана внутренняя организация генератора: он состоит из двух источников, соединенных так, что относительно их общей точки они выдают инвертированные напряжения. Когда на клемме ₊сигналвозрастает, то на клемме–сигналубываетотносительно клеммыCOM(общая) — общей точки этих источников. При использовании генератора в схеме одна из его клемм должна бытьзаземлена. Обычно заземляют клеммуCOM.

Лицевая панель функционального генератора с органами управления представлена на рис. 4.3,в.

Рис.4.3. Функциональный генератор

Выбор формы выходного сигнала осуществляется путем нажатия на кнопку с соответствующим изображением.

В поле FREQUENCY (частота)устанавливают частоту генерируемых сигналов и единицу измерения. Частоту можно задавать в пределах от 1 Гц (Hz) до 999 МГц (MHz).

В поле DUTY CYCLE (СКВАЖНОСТЬ) для сигналов прямоугольной и треугольной формы можно задать соотношение между полупериодами.

Для прямоугольногосигнала устанавливается доляположительного полупериодав общей длительности периода. Если доля установлена в 50%, то получимсимметричныепрямоугольные колебания. Для сигналатреугольнойформы этот параметр устанавливает долюнарастающейчасти в общей длительности периода. Это позволяет установить разные скорости нарастания (углы наклона) для полуволн сигнала. Если параметр установить в 50%, то получимсимметричныетреугольные колебания с одинаковым наклоном для возрастающей и спадающей полуволны.

Значение параметра может меняться от 1% до 99%.

Замечание.Для синусоидального сигнала этот параметр не действует.

В поле AMPLITUDE (АМПЛИТУДА) устанавливается амплитуда сигнала — величина, измеряемая от нулевого уровня до пика сигнала. Если клеммаCOMзаземлена, а сигнал снимается с клемм₊и/или–, то межпиковое напряжение будет равноудвоенномузначению установленной амплитуды. Если выходной сигнал снимается с клемм₊и–(одна из них должна быть заземлена), то межпиковое напряжение будет равно учетверенному значению установленной амплитуды.

Замечание. Обратите внимание, что в генераторе и для синусоиды задаетсяамплитудасигнала, в то время как в большинстве случаев для оценки величины переменного напряжения (синусоидальной формы) используетсясреднеквадратичноезначение:

U_ск =U_ампл /1,414 = 0,707* U_ампл.

Параметр OFFSET (смещение)позволяет сместить сигнал вдоль осиY,(то есть ввести в сигнал некоторый уровень постоянного напряжения). Величина смещения может меняться от –999 кВ до 999 кВ (kV). Текущей единицей измерения для смещения является единица, установленная для амплитуды.