CC BY
61Работа с виртуальным осциллографом Agilent
в программной среде NI Multisim 12.0
Татьяна колесникова
beluikluk@gmail.com
Multisim предоставляет большое количество виртуальных инструментов, которые можно использовать для измерений и исследования поведения разрабатываемых электрических схем. Применение виртуальных приборов в Multisim — это простой и понятный метод взаимодействия со схемой, почти не отличающийся от традиционного при тестировании или создании радиоэлектронного устройства. Программа Multisim позволяет подключать к разработанной в ее среде схеме виртуальные инструменты, которые представляют собой программные модели контрольно-измерительных приборов, соответствующие реальным устройствам. В статье рассматриваются особенности работы с таким виртуальным инструментом программы Multisim, как осциллограф смешанных сигналов Agilent*.
Введение
Невозможно найти сегодня отрасль промышленности, в которой не использовались бы электронные приборы и электронные устройства измерительной техники, автоматики и вычислительной техники. Непрерывное изменение и совершенствование элементной базы, широкий спектр выпускаемых перепрограммируемых и готовых к применению электронных модулей и узлов позволяют в достаточно короткие сроки разрабатывать и внедрять в производство электронные устройства самого различного назначения. Этому способствуют и разнообразные аппаратно-программные средства поддержки разработчиков.
Разработка и создание электронного устройства представляет собой сложный процесс, включающий несколько этапов итерационного функционального проектирования. Как правило, сначала это первичная разработка принципиальной схемы и расчет номинальных значений элементов, затем проектирование и изготовление печатной платы, проведение стендовых испытаний и доработка по их результатам функциональной и принципиальной схемы устройства, внесение изменений в печатную плату, повторное проведение стендовых испытаний и внесение корректив, пока не будут удовлетворены все требования технического задания. Использование современных компьютерных технологий существенно облегчает поставленную задачу. Для этих целей предназначены различные пакеты прикладных
программ сквозного проектирования электронной аппаратуры, являющиеся разновидностью САПР — систем автоматизированного проектирования. Все современные компьютерные пакеты сквозного проектирования электронной аппаратуры предполагают ввод проекта в редакторе принципиальных схем, после чего генерируется список соединений, необходимый для работы программы электронного моделирования. В качестве счетного ядра практически во всех программах такого рода предусмотрен разработанный в Калифорнийском университете города Беркли программный модуль SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) либо его разновидность. В силу применения единого вычислительного алгоритма, программы моделирования электронных устройств от разных производителей представляют собой лишь различные графические оболочки, предоставляющие пользователю доступ к функциям программного модуля SPICE, а также некоторые дополнительные возможности обработки и представления полученных данных.
Интересным продуктом такого рода является комплекс Circuit Design Suite Multisim, предлагаемый корпорацией National Instruments. Это удобная и интуитивно понятная в работе платформа, предназначенная для полного цикла проектирования электронных устройств. Она связывает процессы проектирования и тестирования, предоставляя разработчику электронного оборудова-
ния гибкие возможности компьютерных технологий виртуальных приборов. В Multisim реализовано большое количество функций для профессионального проектирования, ориентированных на самые современные средства моделирования и улучшенную компонентную базу.
Из ряда других подобных программ Multisim выделяет наиболее простой и легко осваиваемый интерфейс. Особенность этой программы заключается в наличии набора контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду, органам управления и характеристикам максимально приближенных к их промышленным аналогам. Это способствует одновременно с освоением программы схемотехнического моделирования приобретению практических навыков работы с такими распространенными в измерительной лаборатории приборами, как мультиметр, генератор, осциллограф.
Принцип работы всех инструментов Multisim (подключение к схеме, использование) идентичен принципу работы реальных аналогов этих приборов.
Знакомство с виртуальным осциллографом Agilent программы Multisim
Осциллограф позволяет измерять следующие параметры электрического сигнала: напряжение, ток, частоту, угол сдвига фаз. Данный прибор представляет собой важный
* Группа электронных измерений Agilent Technologies — теперь Keysight Technologies.
инструмент, который показывает форму напряжения во времени в аналоговых и цифровых электрических цепях. При этом прибор используется чаще остальных для тестирования, проверки и отладки схем. Осциллограф позволяет контролировать входящие сигналы и отображает их в виде графика в координатах напряжения и времени.
Основными областями применения осциллографов являются электрорадиоизмере-ния при проведении исследовательских и испытательных работ в лабораторных и производственных условиях. Осциллографы являются многофункциональным средством измерений параметров сигналов. Принцип действия осциллографа основан на аналого-цифровом преобразовании входного сигнала с последующей его цифровой обработкой и индикацией выборки сигнала с результатами измерений на экране осциллографа. Встроенный микропроцессор обеспечивает диалоговое управление работой осциллографа, задает электрические и временные режимы функционирования, выводит на экран форму сигнала.
В Multisim в качестве виртуального осциллографа Agilent имеется программный прототип реального осциллографа Agilent 54622D-модели.
Осциллографы серии 54600 компании Agilent предназначены для исследования формы и измерения амплитудных и временных параметров электрических сигналов с индикацией результатов измерений на экране, предоставляют пользователю средства анализа функционирования систем, несопоставимые с любыми другими портативными цифровыми осциллографами. Эта серия является базовой в линейке осциллографов Agilent и позволяет решать широкий спектр задач по разработке, отладке и тестированию электронных устройств.
Осциллограф Agilent модели 54622D имеет следующие технические характеристики:
• полоса пропускания: 100 МГц;
• число каналов (осциллографические+ +логические): 2+16;
• частота дискретизации: 200 МГц;
• максимальная глубина памяти: 4 Мбайт;
• наличие MegaZoom;
• может использоваться для отладки систем на основе 8- или 16-разрядных микроконтроллеров;
• возможность обнаружения трудно уловимых деталей сигнала, которые обычные осциллографы неспособны отобразить, благодаря системе отображения сигналов с высоким разрешением;
• система запуска с расширенным набором функций.
Осциллограф смешанных сигналов Agilent 54622D объединяет в себе уникальную возможность параметрического анализа сигналов осциллографа и многоканального анализа временных диаграмм логического анализатора, позволяя наблюдать сложные взаимо-
действия между сигналами одновременно по 18 каналам. Прибор способен справиться с любыми проблемами отладки взаимодействия смешанных сигналов, что невозможно сделать с помощью традиционных осциллографов, поскольку они не позволяют одновременно тестировать и контролировать высокоскоростные цифровые управляющие сигналы и более медленные аналоговые сигналы исследуемой схемы. Осциллографы смешанных сигналов построены на той же осциллографической базе, что и остальные приборы серии 54600, поэтому они выглядят и работают как обычные осциллографы. Особенностью осциллографа Agilent 54622D является средство MegaZoom с глубиной памяти до 2 Мбайт на канал. За счет этого можно захватывать длинные неповторяющиеся сигналы, поддерживать высокую частоту дискретизации и быстро увеличивать интересующие разработчика участки сигнала. Также осциллограф 54622D имеет гибкую систему запуска, позволяющую легко выделять и анализировать сложные сигналы и состояния неисправностей, обычно возникающие в схемах со смешанными аналоговыми и цифровыми сигналами.
С увеличением цифровой составляющей в современных электронных устройствах часто бывает сложно захватить одновременно необходимое число сигналов с помощью обычного 2- или 4-канального осциллографа. Еще больше осложняет ситуацию то, что аналоговая и цифровая части устройства нередко работают на разных, сильно отличающихся скоростях. Осциллограф смешанных сигналов — это сочетание в одном приборе осцил-лографических и логических каналов. При помощи такого осциллографа можно захватить, отобразить и проанализировать любой набор сигналов за один цикл сбора данных на одном и том же экране. Это помогает разработчикам быстрее решать сложные проблемы, возникающие в процессе создания устройств. В осциллографах смешанных сигналов объединены в одно целое 16-канальный логический анализатор (анализатор временных диаграмм) и полнофункциональный осциллограф, что позволяет одновременно измерить любую комбинацию сигналов, независимо от их типа и скорости, включая медленные аналоговые, быстрые цифровые сигналы, а также сигналы в полосе частот модуляции. Система управления памятью MegaZoom реализует быструю и глубокую память, охватывая полный цикл работы тестируемого устройства с разрешением, необходимым для просмотра наиболее важных временных интервалов самых быстродействующих сигналов. Поскольку система MegaZoom функционирует постоянно, никакой специальной установки ее режима работы не требуется.
Большая часть возможностей, задокументированных в руководстве реального осциллографа Agilent 54622D, доступна и в виртуальной версии этого прибора в Multisim.
Рис. 1. Пиктограмма виртуального осциллографа Agilent в рабочем поле проекта и назначение его выводов
Подключение осциллографа Agilent к исследуемой схеме в Multisim производится следующим образом. Выберите при помощи левой кнопки мыши значок этого прибора на панели «Приборы» и переместите его пиктограмму в рабочее поле проекта, а затем подключите прибор к схеме, используя выводы виртуального осциллографа. Принцип соединения виртуального осциллографа Agilent с элементами схемы такой же, как и для других компонентов схемы. Для того чтобы открыть лицевую панель прибора, на которой устанавливаются его параметры, необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на пиктограмме прибора в рабочем поле проекта. После того как панель откроется, сделайте необходимые настройки подобно тому, как бы вы это сделали на панели реального прибора. В Multisim в каждой схеме может использоваться много виртуальных измерительных приборов, в том числе и копии одного и того же прибора. Кроме того, у каждого окна схемы может быть свой набор приборов. Каждая копия прибора настраивается и соединяется отдельно. Пиктограмма виртуального осциллографа Agilent в рабочем поле проекта и назначение его выводов представлены на рис. 1.
Обзор лицевой панели виртуального осциллографа Agilent
Осциллограф предоставляет возможность наблюдать за формой сигнала во времени. Виртуальный осциллограф Agilent имеет два аналоговых входа (канал 1 и 2). Для съема цифровых сигналов с исследуемой схемы прибор оснащен 16 выводами (D0-D15). Таким образом, данный прибор позволяет при необходимости одновременно наблюдать за формой цифровых и аналоговых сигналов исследуемой схемы. Лицевая панель осциллографа Agilent и пример подключения виртуального инструмента к схеме представлены на рис. 2. Каждый канал осциллографа имеет сигнальный вход. Также осциллограф оснащен входом внешней синхронизации, контактами компенсации пробника и заземления. В программе Multisim осциллограф заземлен по умолчанию, поэтому контакт заземления можно не использовать. В левой части лицевой панели прибора расположен графический дисплей, который предназначен для графического отображения формы сигнала, а именно
для отображения напряжения по вертикальной оси и, соответственно, времени по горизонтальной оси. В правой части находится панель управления, предназначенная для настройки отображения измеряемого сигнала. Рассмотрим данную панель более подробно. На ней размещены следующие окна настроек:
• Horizontal (развертка);
• Run control (управление запуском);
• Trigger (синхронизация);
• File (сохранить в файл/вывод на печать);
• Measure (измерения);
• Waveform (настройка осциллограммы);
• Analog (настройка отображения аналоговых сигналов);
• Digital (настройка отображения цифровых сигналов),
а также отдельные элементы управления (кнопки, ручки ввода).
Прибор также оснащен курсорами для проведения измерений во временной области, которые при необходимости можно перемещать.
Измерения параметров сигналов при помощи курсоров
Вызов окна управления курсорами (рис. 3) производится при помощи кнопки Cursor (данная кнопка находится в окне настроек Measure). Курсоры автоматически связаны с числовыми данными, которые отображаются в окне управления синхронно с перемещением курсоров на дисплее. Окно управления выводится под графическим дисплеем и предназначено для отображения времени (курсоры Х1 и Х2) и напряжения (курсоры Y1 и Y2) в проверяемых точках (точках пересечения курсора с исследуемой кривой), а также значений dX (временной сдвиг между курсорами) и dY (разность напряжений между проверяемыми точками).
Управление перемещением курсора выполняется при помощи универсальной ручки ввода осциллографа (рис. 4), расположенной справа от его дисплея. Эта ручка предназначена для изменения набора параметров, для которых нет отдельных элемен-
тов управления на лицевой панели осциллографа. Наличие изогнутой стрелки на программной кнопке меню управления (рис. 5) означает, что изменением параметров этой переменной можно управлять с помощью универсальной ручки ввода. Выбор курсора производится при помощи ряда кнопок, расположенных под графическим дисплеем. При этом каждая кнопка выполняет функцию, соответствующую указанной в меню окна управления курсорами. Необходимо отметить, что возможность переместить курсор в нужную позицию появится только после того, как он будет выбран в меню. Выбор значения «Х1-Х2» или «Y1-Y2» в меню управления курсорами позволяет перемещать сразу оба курсора одновременно — Х1, Х2 или Y1, Y2 соответственно.
Управление разверткой
В верхней левой части панели управления осциллографа расположено окно Horizontal, в котором находятся две ручки управления. При помощи крупной ручки задается величина деления по оси Х (число секунд на деление). При необходимости просмотра сигналов с высокой частотой это значение (масштаб по горизонтали) следует уменьшать, а при необходимости просмотра сигналов с низкой частотой — увеличивать. Положение кривой по горизонтали (начальная точка вывода сигнала на оси Х) указывается при помощи маленькой ручки. При этом координаты начальной точки на оси Х могут принимать как положительное, так и отрицательное значение. Отображение сигнала на экране графического дисплея производится слева направо. Установка положительного значения сдвигает начальную точку вывода сигнала вправо, соответственно установка отрицательного значения сдвигает начальную точку влево. Выбор режима развертки осуществляется в меню, которое отображается в нижней части графического дисплея после нажатия на кнопки Main/Delayed.
В случае выбора режима Main (сигнал по оси Y/время) на экране графического дис-
Рис. 3. Меню управления курсорами
О ма ч!
Рис. 4. Универсальная ручка ввода
Г2Т
Рис. 5. Программные кнопки меню управления, для которых доступно управление параметрами переменных с помощью универсальной ручки ввода
плея по оси Y будут отображаться сигналы каналов 1 и 2, а ось Х будет осью времени.
Режим «Растяжка окна» задается посредством выбора пункта Delayed в меню управления режимом развертки. В данном режиме дисплей осциллографа разделен на две части (верхнюю и нижнюю). В верхней части производится выбор участка входного сигнала, который будет отображен растянутым во времени в нижней части дисплея. При этом в верхней части дисплея присутствуют две вертикальные линии — с их помощью выбирается участок сигнала, который будет увеличен в нижней части дисплея. Выбор
Рис. 6. Иллюстрация режима «Растяжка окна»
Рис. 7. Режим наблюдения фигур Лиссажу
участка сигнала выполняется вращением ручек управления. При помощи крупной ручки устанавливается временной интервал между линиями, вращение маленькой ручки приводит к смещению участка, ограниченного этими линиями. Данную функцию увеличения фрагмента можно использовать для локализации и горизонтального растягивания участка базовой осциллограммы для более детального (при более высоком горизонтальном разрешении) анализа сигнала. Используйте увеличение фрагмента для растягивания участка базовой осциллограммы, чтобы увидеть большее количество деталей. Нужно учитывать, что установка горизонтального масштаба растянутого участка не может быть больше длительности развертки базовой осциллограммы. Иллюстрация режима «Растяжка окна» показана на рис. 6. Режим «XY» — режим наблюдения фигур Лиссажу (рис. 7). В данном режиме смещение по горизонтали (по оси X) осуществляется сигналом канала 1. Смещение по вертикали (по оси Y) осуществляется сигналом канала 2. Усиление по горизонтали (или по вертикали) регулируется крупной ручкой управления канала 1 (или канала 2), положение по горизонтали (или по вертикали) регулируется маленькой ручкой управления канала 1 (или канала 2) окна настроек Analog. Этот режим может быть полезен для изучения фаз двух сигналов.
В режиме Roll производится имитация записи на ленту самописца.
Рис. 8. Выбор отображения осциллограмм сразу двух каналов в окне Analog и меню управления режимами их работы
Настройка отображения аналоговых сигналов на дисплее осциллографа
Рассмотрим окно Analog, в котором производится настройка отображения аналоговых сигналов на дисплее осциллографа. В верхней части окна расположены две крупные ручки управления — с их помощью устанавливается величина деления по оси Y. Начальная точка вывода сигнала на оси Y указывается при помощи маленьких ручек управления окна Analog. Координаты точек могут принимать как положительное, так и отрицательное значение. По умолчанию значение данного поля — 0 (в этом случае начальная точка Y находится на пересечении осей Y и Х). Установка положительного значения сдвигает начальную точку вверх по оси Y, соответственно установка отрицательного значения сдвигает начальную точку вниз. Кнопки «1» и «2» включают ручки управления настройкой отображения сигналов, полученных с аналоговых входов осциллографа. Также с помощью этих кнопок реализуется управление отображением кривых на дисплее осциллографа (нажатие кнопки приводит к отображению на дисплее сигнала, полученного с соответствующего кнопке канала осциллографа).
Нажатие на кнопку «1» или «2» выводит на экран меню управления режимами работы соответствующего канала (рис. 8). Выбор
режима работы осуществляется посредством нажатия первой кнопки из ряда кнопок, расположенных под дисплеем, которая в данном случае будет соответствовать пункту меню Coupling окна управления режимом работы выбранного канала. В результате выполненных действий будет открыто подменю из трех пунктов: АС, Ground, DC. Выбор нужного пункта выполняется при помощи левой кнопки мыши. В режиме АС отображается только переменная составляющая сигнала. В режиме DC отображается сумма переменной и постоянной составляющих сигнала. В случае выбора пункта Ground входной канал замыкается на «землю», а на экране графического дисплея отображается прямая линия в точке исходной установки оси Y.
Пункт меню Invert окна управления режимом работы выбранного канала задает инверсный режим работы осциллографа, в котором сигнал инвертируется относительно положения нуля. Инверсия переворачивает на осциллограмме фазу сигнала на 180° относительно нулевого уровня.
Нажатие на кнопку Math окна настроек Analog выводит на экран меню выбора математических функций (рис. 9), которые включают сложение (1+2), вычитание (1-2), умножение (1x2) и быстрое преобразование Фурье (FFT) для каналов 1 и 2. Результат математических функций может быть измерен визуально при помощи сетки или при помощи курсоров. При выборе одного из режимов математических функций на экран осциллографа выводятся исходные сигналы и результат математической обработки.
Быстрое преобразование Фурье позволяет математически получать из временной зависимости сигнала его частотные компоненты, то есть проводить спектральный анализ сигнала. Результат быстрого преобразования Фурье полезен в следующих случаях:
• измерение коэффициента гармоник и искажений в системах;
• шумовая характеристика источников питания постоянного тока;
• анализ колебаний.
Рис. 11. Меню выбора фронта сигнала синхронизации и источника синхронизации
Рис. 10. Пример анализа аналоговых сигналов схемы при помощи виртуального осциллографа Agilent Рис. 12. Меню запуска осциллограммы
по логическому шаблону
В нижней части окна Analog расположен индикатор входных выводов, отображающий наличие подключения аналоговых каналов к схеме.
На рис. 10 представлен пример анализа аналоговых сигналов схемы при помощи виртуального осциллографа Agilent.
Управление синхронизацией
В правой части панели управления осциллографа размещено окно синхронизации Trigger. Принципиально важным в любом осциллографе является определение момента времени, с которого должна начинаться ось времени. Для определения этого момента служит блок синхронизации и запуска генератора развертки. Генератор развертки может запускаться как дополнительным внешним сигналом — внешняя синхронизация, так и входным сигналом осциллографа — внутренняя синхронизация. В верхней левой части окна Trigger находится кнопка Edge, в результате нажатия на которую в нижней части графического дисплея выводятся две программные кнопки (рис. 11). Первая кнопка позволяет выбрать источник синхронизации:
• Ext (внешняя синхронизация) — при регистрации сигналов, поступающих на входы канала 1 и канала 2, запуск осциллографа может быть произведен от другого внешнего источника сигнала, подключенного к специальному входу внешнего запуска;
• «1» (канал 1);
• «2» (канал 2);
• «D0-D15» (один из выводов для съема
цифрового сигнала).
Выбор источника синхронизации осуществляется посредством нажатия первой кнопки из ряда кнопок, расположенных под дисплеем, в результате чего будет открыто подменю, в котором необходимо произвести выбор нужного пункта при помощи левой кнопки мыши. Вторая кнопка позволяет осуществить выбор фронта сигнала синхронизации.
При помощи ручки управления Level («Уровень») можно регулировать уровень, при превышении которого происходит запуск осциллограммы.
Система запуска определяет момент начала регистрации данных и отображения формы сигнала осциллографом. При правильно настроенной системе запуска на экране будут четкие осциллограммы, а изображение формы сигнала будет стабильным.
Кнопка Pattern окна Trigger предназначена для запуска по определенному шаблону логического сигнала. Режим запуска определяет условия, при которых осциллограф начнет отображение осциллограммы. При запуске по логическому шаблону производится проверка на соответствие определенному логическому шаблону. Шаблон устанавливается выбором условия состояния для каждого логического канала (высокий уровень (H), низкий уровень (L) и безразличное состоя-
ние (X)) в окне, которое откроется в нижней части графического дисплея после нажатия на кнопку Pattern (рис. 12). В данном окне расположены следующие программные кнопки:
• Channel — выбор канала для установки логического шаблона запуска;
• L — низкий логический уровень (напряжение ниже установленного порога);
• H — высокий логический уровень (напряжение выше установленного порога);
• X — уровень не определен (если эта установка выбрана для всех каналов, то запуск осциллографа производиться не будет);
• нарастающий фронт;
• спадающий фронт.
Рис. 13. Выбор режима синхронизации
Выбор режима синхронизации выполняется кнопкой Mode/ Coupling, в результате нажатия на нее в нижней части графического дисплея откроется окно, в котором отображаются две программные кнопки: Mode и Holdoff. Выбор режима синхронизации осуществляется посредством нажатия первой кнопки (рис. 13) из ряда кнопок, расположенных под дисплеем, в результате чего будет открыто подменю, где при помощи левой кнопки мыши необходимо выбрать нужный пункт:
• Normal — в данном режиме осциллограф обновляет изображение на экране графического дисплея каждый раз при достижении уровня переключения;
• Auto — автоматический запуск развертки независимо от наличия внешнего синхронизирующего сигнала. Сигнал синхронизации создается автоматически, данный режим используется в том случае, когда невозможно создать сигнал запуска в обычном режиме. Запуск осциллограммы производится автоматически при подключении осциллографа к схеме или при включении эмуляции схемы;
• Auto_Level — уровень синхронизации устанавливается автоматически по середине уровня сигнала.
Программная кнопка Holdoff предназначена для установки времени блокировки запуска. Установка периода «мертвого» времени перед ожиданием следующего события запуска выполняется при помощи универсальной ручки ввода осциллографа. Временная блокировка запуска поможет получить стабильную осциллограмму сложного комплексного сигнала, например пачки импульсов. Такая функция помогает рассматривать сложные сигналы, в частности сигнал с амплитудной модуляцией. Время блокировки запуска — это период, в течение которого система запуска осциллографа не реагирует на выполнение установленных условий запуска. По окончании данного периода осциллограф вновь приступит к оценке пускового сигнала для обнаружения выполнения условий запуска. Например, есть необходимость осуществить запуск осциллографа первым импульсом из пачки таких же импульсов — для этого нужно установить время блокировки запуска равным длительности пачки импульсов.
В нижней части окна Trigger расположен индикатор входного вывода синхронизации, отображающий наличие подключения источника внешней синхронизации к схеме.
Для оптимальной скорости симуляции установите время шкалы осциллографа близким к значению периода сигнала, который вы хотите наблюдать при симуляции.
Настройка отображения цифровых сигналов на дисплее осциллографа
Рассмотрим окно Digital, в котором производится настройка отображения цифровых сигналов на дисплее осциллографа. В окне имеется две маленькие ручки управления настройкой отображения сигналов, полученных с цифровых входов осциллографа:
• Channel Select — выбор канала;
• D0-D15 — перемещение выбранного канала по оси Y на дисплее осциллографа;
и кнопки D15 Thru D8 и D7 Thru D0, которые включают эти ручки. Также с помощью данных кнопок производится управление отображением кривых на дисплее осциллографа (нажатие кнопки приводит к отображению соответствующей группы сигналов на дисплее — D8-D15 или D0-D7).
В правой части окна Digital предусмотрены индикаторы входных выводов компенсации пробника и заземления, отображающие наличие подключения этих выводов к схеме. Необходимо отметить, что на контакте Probe Comp всегда присутствует сигнал прямоугольной формы с частотой 1,2 кГц. Этот сигнал предназначен, прежде всего, для калибровки/компенсации пробников осциллографа.
Рис. 14 демонстрирует анализ цифровых сигналов при помощи виртуального осциллографа Agilent. Одновременное отображение аналоговых и цифровых сигналов на экране осциллографа показано на рис. 15.
Рис. 14. Пример анализа цифровых сигналов схемы при помощи виртуального осциллографа Agilent
Рис. 15. Отображение аналоговых и цифровых сигналов на экране виртуального осциллографа Agilent
Настройка цветовой схемы дисплея виртуального осциллографа Agilent
Вызов окна управления цветом элементов графического дисплея осциллографа (рис. 16) производится при помощи кнопки Display, которая находится в окне настроек Waveform. Окно управления цветом
Рис. 16. Окно управления цветом элементов графического дисплея виртуального осциллографа Agilent
выводится под графическим дисплеем и содержит следующие программные кнопки:
• Clear — очистка графического дисплея;
• Grid — изменение цвета сетки;
• BK Color — изменение цвета фона дисплея;
• Border — изменение цвета бордюра (рабочего поля вокруг сетки).
Выбор необходимой программной кнопки осуществляется при помощи ряда кнопок, расположенных под графическим дисплеем. Наличие изогнутой стрелки на программных кнопках означает, что изменением параметров этой переменной можно управлять с помощью универсальной ручки ввода.
Общие настройки отображения сигнала на дисплее виртуального осциллографа Agilent
В нижнем левом углу лицевой панели осциллографа находится ручка управления INTENSITY, при помощи которой можно управлять толщиной отображаемых на дисплее кривых.
Посредством нажатия на кнопку Auto-Scale панели управления автоматически выбирается оптимальный масштаб вывода сигнала на экран осциллографа (рис. 17).
Рис. 17. Выбор оптимального масштаба вывода сигнала на экран виртуального осциллографа Agilent
Установка значений по умолчанию и запуск виртуального осциллографа Agilent
Включить виртуальный осциллограф можно при помощи кнопки POWER.
В правом верхнем углу панели управления осциллографа находится поле Run Control, в котором расположено две кнопки:
• Run/Stop — запуск/остановка процесса сбора информации о сигнале;
• Single — регистрация однократного сигнала.
Установить настройки по умолчанию можно посредством нажатия кнопки Utility и выбора в появившемся окне управления программной кнопки Default. При выборе настроек по умолчанию на осциллографе будет восстановлена заводская конфигурация. Восстановятся не только коэффициенты масштабирования по осям Х и Y, но и будут отключены все особые режимы работы, которые, возможно, использовались ранее. Рекомендуется каждое новое измерение с помощью осциллографа начинать с использованием настроек по умолчанию.
Автоматические измерения параметров сигналов
При помощи кнопки Quick meas можно включить функцию автоматических измерений (кнопка находится в окне настроек Measure). Нажатие данной кнопки открывает в нижней части графического дисплея меню (рис. 18), в котором имеются следующие программные кнопки:
• Source — выбор канала для автоматического измерения параметров сигнала;
• Clear Meas — удаление результатов измерения с экрана;
• Frequency — измерение частоты сигнала;
• Period — измерение периода сигнала;
• Peak-Peak — измерение размаха напряжения формы сигнала;
• Maximum — измерение максимального напряжения формы сигнала;
• Minimum — измерение минимального напряжения формы сигнала;
• Rise Time — измерение длительности нарастающего фронта;
• Fall Time — измерение длительности спадающего фронта;
• RMS — измерение среднеквадратического напряжения формы сигнала;
• +Width — измерение длительности положительного импульса;
• -Width — измерение длительности отрицательного импульса;
• Average — измерение среднего напряжения формы сигнала;
• Duty Cycle — измерение (%) коэффициента заполнения первого импульса после синхронизации. Определяется как отношение длительности импульса к периоду. Результаты автоматических измерений
будут отображаться в нижней части экрана над программными кнопками окна автома-
Рис. 18. Меню автоматических измерений
тических измерений. Одновременно могут отображаться не более трех величин. При недостатке места следующий выбранный параметр измерения сдвинет параметр, расположенный слева, за экран.
Сохранение осциллограмм и настроек осциллографа
Сохранить осциллограмму можно в графическом виде при помощи кнопки Quick Print окна File панели управления осциллографа. При помощи этой же кнопки можно вывести осциллограмму на печать. Результат применения кнопки Quick Print — файл с расширением .tiff — представлен на рис. 19. Сохранить настройки осциллографа для дальнейшего их восстановления в следующем сеансе работы можно в двоичном виде как файл с расширением .dat (кнопка Save/Recall окна File). При помощи этой же кнопки выполняется и восстановление настроек. Если возникли проблемы в процессе симуляции схемы, появившиеся ошибки записываются в файл журнала ошибок и аудита, который можно просмотреть, выбрав в меню «Моделирование» пункт «Журнал моделирования/анализа» (рис. 20).
Заключение
При написании данной статьи, посвященной виртуальному осциллографу Agilent, использовалась программная среда Multisim версии 12.0. Программа Multisim предоставляет широкий набор виртуальных инструментов, которые позволяют производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. Как вы уже могли убедиться, виртуальные приборы в программе Multisim изображаются в виде, максимально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно. ■
литература
1. Agilent Technologies 54600-Series Oscilloscopes.
Data Sheet. Agilent Technologies. 2004.
кремч;--- V --îh
Рис. 19. Результат применения кнопки Quick Print — сохраненная на диск компьютера в графическом виде осциллограмма
2. Agilent 54621A/22A/24A/41A/42A Oscilloscopes and Agilent 54621D/22D/41D/42D Mixed-Signal Oscilloscopes. User's Guide. Agilent Technologies. 2002.
3. Цифровые осциллографы и осциллографы смешанных сигналов компании Agilent Technologies. Руководство по выбору. Приборы для повышения эффективности использования современных технологий. Agilent Technologies. 2003.
4. Осциллографы серии 54600 компании «Аджилент Текнолоджиз». Технические данные. Agilent Technologies. 2000.
Рис. 20. Диалоговое окно «Журнал моделирования/анализа»
5. Корольков В. И., Андреев В. В. Программные и аппаратные средства современной схемотехники и программирование микроконтроллеров. Москва, РУДН, 2008.
6. Колесникова Т. Работа с виртуальными приборами в программной среде NI Circuit Design Suite — Multisim 12.0. Часть 2 // Компоненты и технологии. 2014. № 2.
7. NI Circuit Design Suite — Getting Started with NI Circuit Design Suite, National Instruments, January, 2012.
8. http://univgroupe.com
9. Новиков Ю. Н., Георгиевский А. М., Копылов Ф. А., Петров В. А. Измерения с использованием цифрового осциллографа. Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. 2011.
