连接好NI ELVISⅡ实验平台后,就可以启动虚拟仪器软面板使用12种不同的虚拟仪器。
在计算机上单击“开始”菜单→“所有程序”→“National Instruments”→“NI ELVISmx for NI ELVIS＆NI my DAQ”→“NI ELVISmx Instrument Launcher”,启动虚拟仪器软面板,其界面如图1-18所示。
图1-18 NI ELVISmx Instrument Launcher面板
(1)数字万用表(DMM)
在图1-18所示的NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择Digital Multimeter,便可打开DMM软面板,如图1-19所示。NI ELVISmx DMM的软面板分为3部分：最上面是仪器测试结果显示部分,中间是测量参数设置(Measurement Settings)部分,最下方是仪器控制(Instrument Control)部分。
在测量参数设置栏中,可以选择测量类型、量程范围以及模式测量开关。可选择的测量类型依次为直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、电容、电感、二极管以及通断测试。当选择不同测量类型后,右侧的“Banana Jack Connections”窗口中会对应显示当前测量类型需要完成的连线模式。在可选择的测量模式中,如果“Mode”(模式)下拉框被选择为“Specify range”模式,在“Range”下拉框中可以选择相应的测量量程范围；如果“Mode”被选择为“Auto”,“Range”对话框将自动变灰,NI ELVISmx将自动选择各个测量模式的量程范围。直流(DC)电压允许的最大测量值为60 V,交流(AC)电压允许的最大测量值为20 V,交直流电流允许的最大测量值为2 A,电阻允许的最大测量值为100 MΩ。
图1-19 DMM软面板
在仪器控制栏中,可选择设备和采样模式。在“Device”的下拉菜单中选择设备为“Dev1(NI ELVISⅡ＋或NI ELVISⅡ,取决于实验室配置)”,“Acquisition Mode”(采集模式)设置为“Run Continuously”(连续采集)。完成了上述参数设置后,在数字万用表端口线连接好的基础上,单击软面板下方的“Run”箭头按钮,便可开始测量并读取测量结果。读取数据后,单击停止“Stop”按钮,完成测量任务。
(2)示波器(Scope)
该虚拟仪器提供了实验室中常用数字示波器的功能,操作方法与实验室中的示波器相同。在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“8-Channel Oscilloscope”,便可打开Scope的软面板,如图1-20所示。示波器具有两路信号通道Channel 0和Channel 1。在“Channel 0 Settings”和“Channel 1 Settings”栏中可设置每个通道的相关参数,其中Source：触发信号源；Enabled：显示该通道波形；Probe：探头的放大倍数；Coupling：耦合方式；Scale volts/Div：垂直灵敏度旋钮；Vertical Position(Div)：纵向位移。
在“Timebase”(时基)栏中,单击旋钮可设置示波器屏幕的水平扫描速率。在“Trigger”(触发)栏中可设置触发类型。
使用时,单击软面板下方的“Run”箭头按钮,在示波器上可以观察到被测波形,同时波形下方显示被测信号的有效值、频率和峰值。测量完成后,单击“Stop”按钮即可停止。
(3)函数发生器(FGEN)
在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“Function Generator”,即可打开函数发生器软面板,如图1-21所示。相关参数设置如下。
图1-20 Scope软面板
图1-21 NI FGEN软面板
●在波形设置(Waveform Settings)栏中,区域左侧的3个按钮分别用于设置输出正弦波、三角波及方波,右侧的一系列旋钮用于设置信号的频率、幅度、直流偏置、占空比及信号调制种类。
●在扫频设置(Sweep Settings)栏中,通过设置扫频的开始频率、截止频率、频率和频率之间的频差以及切换时间,FGEN可以按照上述参数输出连续变化的扫频信号。当需要输出扫频信号时,单击“Run”按钮右侧的“Sweep”(扫频)按钮即可。
函数发生器除了在软面板上设置参数输出信号外,还可以通过勾选界面左下方的“Manual Mode”,即手动调节模式来输出信号。此模式下,需配合使用NI ELVIS实验平台的工作台右侧的2个手动调节旋钮,通过手动调节信号频率和幅值,实现信号的输出。NI ELVIS工作台上的函数信号发生器手动调节旋钮布置及实物如图1-22所示。
图1-22 NI ELVIS工作台的手动调节旋钮
(4)可调电源(VPS)
在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“Variable Power Supplies”,即可打开可调电源软面板,如图1-23所示。相关参数设置如下。
●当VPS提供0～＋12 V电源时,可在“Supply＋”栏中设置输出模式、电压幅值。当没有勾选设置界面上的“Manual”,即为自动调节模式；电压幅值则可直接在“Voltage”参数项中输入。
●当VPS提供0～－12 V电源时,可在“Supply－”栏中设置输出模式、电压幅值。当没有勾选设置界面上的“Manual”,即为自动调节模式；电压幅值则可直接在“Voltage”参数项中输入。
VPS除了自动调节输出电压外,还可以通过勾选界面上的“Manual Mode”,即手动调节模式来输出可变电压。此模式下,需配合使用NI ELVIS实验平台的工作台右侧的2个手动调节旋钮,通过手动调节输出电压幅值大小,实现可调电源的输出。NI ELVIS工作台上的可调电源手动调节旋钮布置及实物如图1-22所示。
(5)波特图仪(Bode)
波特图仪可生成用于分析的波特图曲线。NI ELVIS中的波特图仪利用示波器和函数发生器的扫频功能来表示幅度-频率响应及相位-频率响应。在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“Bode Analyzer”,便可打开波特图仪软面板,如图1-24所示。相关参数设置如下。
●在测量设置(Measurement Settings)栏中,主要设置参数为：用于采集FGEN信号的激励通道(Stimulus Channel),用户采集电路输出端信号的响应通道(Response Channel),类似于FGEN中扫频设置的扫频开始频率(Start Frequency)、截止频率(Stop Frequency),每过十倍频程扫描的点数(Steps)以及FGEN输出的峰值信号幅度(Peak Amplitude)。在进行波特图分析时,物理连线应遵循下述规则：将FGEN的输出端连接到所选择的激励通道(Stimulus Channel),将电路输出连接到设置的响应通道(Response Channel)。
图1-23 VPS软面板
图1-24 Bode软面板
●在绘图设置(Graph Settings)栏中,允许将最终的输出曲线显示为对数(Logarithmic)或线性(Linear)形式。另外,还设置了“Autoscale”复选框,允许用户打开或关闭自动尺度缩放显示功能。
(6)动态信号分析仪(DSA)
动态信号分析仪执行输入接口波形的频域测量。它通过计算某单一通道上信号的有效平均功率谱分布来展示动态信号的频谱信息,同时,也提供了峰值频率分量检测及预估实际频率及其功率大小的功能。DSA可连续测量也可单次测量,还提供了各种窗和滤波选项。在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“Dynamic Signal Analyzer”,便可打开动态信号分析仪软面板,如图1-25所示。相关参数设置如下。
(www.xing528.com)
图1-25 DSA软面板
●在输入设置(Input Settings)栏中,需要用户设置待分析信号加载的物理通道及输入信号的幅值范围。
●在快速傅里叶设置(FFT Settings)与信号平均(Averaging)栏中,允许用户针对待分析信号定制不同的FFT,并且对信号进行特殊平均处理。其中,信号频率范围(Frequency Span)确定测量范围是从直流到该框内的指定值；分辨率(Resolution)指定了时域信号记录的长度以及采集的信号采样点数；窗函数(Window)选项提供了9种不同的窗函数。
●在频率显示(Frequency Display)及缩放设置(Scale Settings)栏中,允许用户定制显示的波形。可以调整的参数包括幅度轴向的显示单位(d B,d Bm,Linear)、显示模式以及缩放的最大值和最小值。
(7)任意波形发生器(ARB)
任意波形发生器可生成并显示自定义波形。在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“Arbitrary Waveform Generator”,便可打开任意波形发生器软面板,如图1-26所示。相关参数设置如下。
●在波形设置(Waveform Settings)栏中,允许用户为不同的输出通道配置相应的信号波形文件,根据波形文件中描述的波形信息从硬件上输出该波形。通过勾选相应输出通道“Enabled”复选框启用该输出通道。在界面最右侧,还可以为输出波形设置增益(Gain),即放大倍数。
●在定时和触发设置(Timing and Triggering Settings)栏中,需设置产生信号的更新率(Update Rate),即每秒钟由拟输出通道产生的信号波形点数。
●在波形编辑器(Waveform Editor)栏中,允许用户根据需要设置、拼接合成需要的各种波形。图1-26、图1-27分别显示了最终在ARB软面板中生成并显示的波形以及在编辑器中自定义编辑的波形。
图1-26 ARB软面板
(8)数字写入器(DigIn)
在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“Digital Writer”,便可打开数字写入器软面板,如图1-28所示。在显示窗口(Display Window)中,显示了当前输出的数字引脚上的电平值情况。如果某个引脚的电平被拉高,其对应的圆形指示灯被点亮。如果引脚输出电平为0,其对应的小灯处于暗淡状态,在小灯队列的右上方有相应的十六进制输出显示。
图1-27 在Editor中编辑的波形
相关参数设置为：在设定配置(Configuration Settings)栏中,首先需在区域的最上方设置哪些数字端口为输出状态,若某几个被设置成输出状态,这几个数字端口便不能再被“Dig Out”使用。“Pattern”下拉框提供了“Manual”“Ramp”“Alternating 1/0’s”和“Walking 1’s”模式供选择。
图1-28 DigIn软面板
图1-29 DigOut软面板
(9)数字读取器(DigOut)
在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“Digital Reader”,便可打开数字读取器软面板,如图1-29所示。Dig Out与DigIn原理类似,将I/O通道组合为接口,通过接口读取数据,每次读取一个接口。
(10)阻抗分析仪(Imped)
阻抗分析仪可用于NPN、PNP型晶体管以及二极管的阻抗测量与分析。在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“Impedance Analyzer”,便可打开阻抗分析仪软面板,如图1-30所示。
图1-30 Imped软面板
软面板左侧区域是Imped的测量结果显示部分,其中以幅度/相位、电阻/电抗的形式显示出测量结果；右侧是Imped的参数设置区域,具体含义如下：
①“Measurement Frequency”区用于设置输入交流信号的频率,其测量范围为0.2 Hz～35 kHz。
②“Graph Settings”区用于设置测量结果的显示方式和显示模式。
●“Visible Section”：用于设置测量结果的可显示部分,可以突出测量参数所在区域。
●“Mapping”：用于设置以线性或者对数的方式来显示测量结果。
③“Instrument Control”区用来设置主计算机所接外设的逻辑设备号。
(11)2-线电流电压分析仪(2-Wire)
2-线电流电压分析仪主要用于测量二极管的伏安特性曲线。通过在面板上调节电压的扫描范围和电流限制,以获得所需电压范围的伏安特性曲线而又不会因电流过大而烧坏二极管。在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“2-Wire Current-Voltage Analyzer”,便可打开2-线电流电压分析仪软面板,如图1-31所示。
(12)3-线电流电压分析仪(3-Wire)
3-线电流电压分析仪主要用于测量NPN和PNP型BJT晶体管的伏安特性曲线。在图1-18所示NI ELVISmx Instrument Launcher面板中选择“3-Wire Current-Voltage Analyzer”,便可打开3-线电流电压分析仪软面板,如图1-32所示。
图1-31 2-线软面板
图1-32 3-线软面板
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