用好这两把“电子尺子”：深入掌握 Multisim 中的万用表与示波器
在电子电路的学习和设计中，你是否曾为一个放大电路输出失真却找不到原因而抓耳挠腮？是否因为手头没有真实仪器，只能对着公式空想波形变化？如果你的答案是“是”，那么NI Multisim 14正是你需要的“虚拟实验室”。它不仅能让你随心所欲地搭电路、换元件，更重要的是——它提供了两件不可或缺的测量利器：万用表（Multimeter）和示波器（Oscilloscope）。
它们就像工程师手中的“尺子”和“眼睛”：一个精准读数，一个直观看波。今天，我们就来彻底讲透这两个工具怎么用、为什么这么用，以及如何组合出击，解决真实工程问题。
从“纸上谈兵”到“眼见为实”：为什么仿真测量如此关键？
过去学模电，老师讲完共射放大电路，我们就在笔记本上列一堆公式：$I_B = \frac{V_{CC} - V_{BE}}{R_B}$……但这些数字到底对不对？接上负载后会不会饱和？没人知道，除非你真的焊出来测一测。可一旦出错，轻则重焊，重则烧管子。
而如今，在multisim仿真环境下，这一切都可以在电脑里完成。你可以：
- 在毫秒内更换电阻值观察偏置点变化；
- 实时查看信号经过滤波器后的波形畸变；
- 测量电源纹波、计算增益、分析相位差……
这一切都无需担心短路、过压或损坏设备。正是这种安全、高效、可逆的调试方式，让 Multisim 成为高校教学与企业预研的标配平台。
而在所有虚拟仪器中，万用表和示波器使用频率最高，几乎贯穿每一个仿真实验。下面我们逐一拆解。
一、万用表：你的“高精度数字探针”
它能做什么？
Multisim 中的万用表不是摆设，而是真正意义上的多功能测量仪。它可以测量：
- ✅ 直流电压（DC Voltage）
- ✅ 交流电压（AC Voltage）
- ✅ 直流电流（DC Current）
- ✅ 电阻（Resistance）
- ✅ 分贝值（dB）
它的界面简洁明了，四个功能按钮清晰排列，操作逻辑接近真实的 Fluke 数字万用表。
⚠️ 注意：这里的“分贝”通常是以 1Vrms 为参考基准的电压增益表示法，适用于信号链路分析。
工作原理揭秘：并联还是串联？这很重要！
很多初学者最容易犯的错误就是用电流档并联测电流，结果瞬间“炸电源”。为什么会这样？
因为在仿真中，软件会严格按照物理规则建模：
| 测量模式 | 连接方式 | 内部等效模型 |
|---|---|---|
| 电压 | 并联 | 极高输入阻抗（约 10 GΩ） |
| 电流 | 串联 | 接近零内阻的理想导线 |
| 电阻 | 单独连接 | 施加小测试电流，测压降 |
也就是说，当你选择“电流”模式并将表笔并接到两点之间时，Multisim 会将其视为一根理想导线，直接造成短路！
👉血泪教训提醒：
永远记住——电压表并联，电流表串联。这是铁律，无论是在现实中还是在 multism仿真 里。
另外，电阻测量必须断电进行。带电测电阻不仅得不到正确结果，还可能引发警告甚至中断仿真。
高阶技巧：自动量程 vs 手动量程
Multisim 的万用表支持自动量程切换，适合快速排查。但在某些场景下，手动锁定量程反而更可靠：
- 当你需要对比不同条件下的微小变化（如 mV 级别漂移），固定量程可以避免显示跳动带来的误判；
- 自动量程在瞬态过程中可能出现“闪烁”现象，影响读数稳定性。
💡 小贴士：右键点击万用表 → 属性 → 可设置初始量程范围，提升实验一致性。
实战案例：运放偏置电压测量
设想你在做一个反相放大器电路，理论增益是 -10 倍，但实测输出总是偏离预期。怎么办？
第一步，别急着调信号源，先用万用表检查静态工作点：
- 将万用表设为DC Voltage模式；
- 黑表笔接地，红表笔依次测量：
- 同相输入端电压（应接近 0V）
- 反相输入端电压（虚地，也应接近 0V）
- 输出端直流偏置
如果发现反相端有明显直流电压（比如 200mV），说明反馈回路异常或电源未平衡——问题根源找到了。
这就是万用表的价值：用最简单的方式获取最关键的静态参数。
二、示波器：动态世界的“时间之窗”
如果说万用表告诉你“现在是多少”，那示波器则回答：“它是怎么变成这样的？”
在分析振荡电路、滤波响应、数字时序、开关电源噪声等问题时，没有示波器等于盲人摸象。
多通道同步观测：看见“关系”的力量
Multisim 示波器最多支持四个通道（A/B/C/D），这意味着你可以同时观察多个节点的变化趋势。
举个典型例子：研究 RC 低通滤波器的频率响应。
- A 通道接输入信号
- B 通道接输出信号
运行仿真后，你会看到两个正弦波。随着频率升高，B 通道的幅度逐渐减小，且相位滞后越来越明显。
这时候，仅靠万用表读 AC 电压有效值已经不够了——你需要知道相移角度和幅频特性曲线。
触发系统：让跳动的波形“定下来”
新手常遇到的问题是：波形一直在屏幕上“跑”，根本看不清。这是因为缺乏正确的触发设置。
Multisim 示波器提供多种触发选项：
- 边沿触发（上升沿 / 下降沿）
- 触发电平调节
- 触发源选择（A/B/C/D 或外触发）
✅最佳实践建议：
将触发源设为主信号通道（通常是 A 通道），电平设在信号幅值中间区域（如 1Vpp 信号设为 0.5V），边沿根据信号类型选择（一般用上升沿）。这样波形就能稳定“冻结”在屏幕上。
光标测量：精确提取波形数据
光标功能是很多人忽略的强大工具。通过添加水平（ΔV）和垂直（ΔT）光标，你可以手动测量：
- 两信号的时间差 → 计算相位差 $\phi = 360^\circ \times f \times \Delta t$
- 单个周期时间 → 得到频率 $f = 1/T$
- 峰峰值电压 → 判断信号动态范围
- 上升/下降时间 → 分析响应速度
例如，在测量某方波占空比时：
- 放置两条垂直光标分别对准高电平起点和终点；
- 读取 ΔT；
- 再测整个周期 T；
- 占空比 = (ΔT / T) × 100%
这个过程完全可视化，非常适合教学演示。
设置要点速查表
| 参数 | 推荐设置原则 |
|---|---|
| 时基（Timebase） | 根据信号周期设定，每格显示 1~2 个完整周期为宜 |
| 垂直刻度（Scale） | 调整至波形占屏幕高度 60%~80%，避免削顶或太小 |
| 触发源 | 主信号通道优先 |
| 地线连接 | 所有通道共地，注意差分测量时的共模限制 |
三、协同作战：万用表 + 示波器 = 完整分析闭环
真正的高手，从来不会只用一个工具。让我们来看一个综合应用实例：验证一阶 RC 低通滤波器的 -3dB 截止频率。
实验目标
验证理论公式 $f_c = \frac{1}{2\pi RC}$ 是否成立，并绘制幅频与相频特性曲线。
搭建步骤
- 创建信号发生器（正弦波，幅值 5Vpp，初频 100Hz）；
- 串联 R=1kΩ，C=100nF；
- 输出端并联万用表（ACV 档）；
- 输入与输出分别接入示波器 A、B 通道。
测量流程
| 步骤 | 操作 | 工具 | 获取信息 |
|---|---|---|---|
| 1 | 设置频率为 100Hz | 信号源 | 初始激励 |
| 2 | 观察波形是否失真 | 示波器 | 信号完整性 |
| 3 | 使用光标测量周期与相位差 | 示波器 | 频率、相移 |
| 4 | 读取输出端 AC 电压有效值 | 万用表 | 幅值衰减 |
| 5 | 逐步增加频率至 10kHz | 控制变量 | 扫频数据采集 |
数据处理
将各频率下的测量结果整理成表格：
| f (Hz) | V_in (Vrms) | V_out (Vrms) | Gain (dB) | Phase Shift (°) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 1.77 | 1.75 | -0.1 | ~5 |
| 1k | 1.77 | 1.58 | -1.0 | ~40 |
| 1.6k | 1.77 | 1.25 | -3.0 | ~60 |
| … | … | … | … | … |
你会发现，当增益下降到 -3dB 时，对应频率接近 1.6kHz，与理论值 $f_c ≈ 1592Hz$ 高度吻合。
👉 这就是multisim仿真的威力：理论推导 + 数值仿真 + 图形验证三位一体。
四、那些没人告诉你的“坑”与“秘籍”
❌ 常见误区
- 误用电流档并联→ 导致电源短路，仿真报错；
- 忘记关闭电源测电阻→ 测得乱码甚至程序崩溃；
- 示波器时基太快/太慢→ 波形压缩成直线或碎成锯齿；
- 不设触发或触发源错误→ 波形滚动不停，无法分析。
✅ 高手习惯
- 先看波形，再读数值：异常往往先体现在波形上（如削顶、振铃），而不是电压值偏差；
- 保存模板文件：对于常用电路结构（如滤波器、比较器），保存含仪器连接的
.ms14文件，下次直接复用； - 启用“暂停仿真”功能：观察上电瞬态、启动冲击等短暂现象；
- 结合图表分析器（Grapher View）：导出波形数据后使用游标、FFT 功能做深度分析。
结语：掌握工具，就是掌握主动权
在今天的电子工程实践中，不会用仿真工具的工程师，就像拿着地图却不识字的旅人。
NI Multisim 14 中的万用表与示波器，看似基础，却是通往复杂系统分析的第一道门槛。它们不仅是测量工具，更是思维方式的延伸——教会你如何从“静态参数”走向“动态行为”，从“单一读数”迈向“系统理解”。
当你能熟练运用万用表捕捉每一个偏置点，用示波器追踪每一纳秒的波形演变时，你就已经走在了大多数人的前面。
如果你也正在学习模电、电力电子或嵌入式系统设计，不妨打开 Multisim，动手连一次电路，接一次表笔，看一看那条跃动的波形线——那是电路在对你“说话”。
欢迎在评论区分享你的 multsim仿真 经验，或者提出你在使用中遇到的具体问题，我们一起探讨解决！
