概览
该教程将为你介绍如何使用NI电路教学解决方案，包括了NI Multisim, NI ELVIS和NI myDAQ设备，来为学生讲授有源模拟滤波器的知识。本文着重介绍一个有源RC高通滤波器。通过这个指导，学生可以在Multisim这个相同的环境中将 RC滤波器的仿真结果与真实原型机的实验结果进行对比。
目录
2. 所需的软件和硬件环境
6. 结论
7. 相关链接
NI电路教学解决方案的优势
通常情况下,电路理论教学包含三种不同的手段: 课本与讲座、软件仿真以及实验室试验板与测试。这三种教学方法互不相干,往往会让学生们在教室和实验室之间来回奔波,在理论与实践之间苦苦挣扎。这种“喂养”或每一阶段相互“隔离”的教学方式不利于学生获取经验，抑制了他们发展成为工程师和科学家的可能。
NI电路教学解决方案是一个完整的软硬件及课程平台，教育者可通过设计、原型开发和电子电路测试等方面的实际应用培养学生的专业技能。该解决方案将理论与仿真的真实元器件直接相连，且在试验中快速整合物理分析。借助于NI Multisim电路设计软件、NI ELVIS 、NI myDAQ原型和测量硬件以及NI LabVIEW图形系统设计软件,教育工作者能够为学生奠定强大直觉基础，并为他们提供学习和职业生涯中所需的理论。
所需的软件和硬件环境
NI 教学实验虚拟仪器套件II(NI ELVIS II)与原型实验板(供学生在实验室使用)
NI myDAQ和原型实验板(供学生在课后使用)
NI Multisim
NI ELVISmx仪器驱动
电路元件(参考第三步中的器件清单)
第一步. 在NI Multisim中创建一个电路
下图展示了Multisim中的一个电路设计文件：
注意：如果你想直接搭建电路，请跳到第三步。同时，如果你想要在同一个条件下对比仿真数据和实际实验数据，请保证你的NI ELVIS II设备已经和你的电脑正确相连并可以检测到，然后打开Multisim。Multisim在启动的时候会检测所有已经连接的NI设备。所以如果你新连接了设备，必须关闭Multisim再重新打开。
1. 浏览到系统菜单 Start»All Programs»National Instruments»Circuit Design Suite»Multisim打开Multisim。
2. 浏览到菜单File»New»NI ELVIS II Design 来创建一个新的NI ELVIS II或者NI myDAQ设计文件(本文使用的是NI ELVIS II设计文件范例)。
3. 观察电路图，NI ELVIS II设备具有所有的接线端口。所以你可以在虚拟的环境中完整地仿真硬件仪器。
4.右键点击，选择Place component来放置一个需要的运算放大器(本例中使用的一片324)构建有源滤波器。
在 select a Component 对话框中选择以下参数：
数据库:Master Database
元件组:Analog
类别:OPAMP
元件: LM324N
点击 OK 来选择元件并回到电路编辑界面，然后放置该元件。
5. 左键点击放置 LM324 运算放大器到电路图上。从弹出的窗口中选择A型运放。
6. 当 select a Component对话框出现以后，你可以放置下一个元件。接下来，我们放置一个 220 nF 的电容。
在 select a Component 对话框中选择以下的参数
数据库: Master Database
元件组: Basic
类型: CAPACITOR
元件: 220n
7. 点击 OK 来选择元件并回到电路编辑界面，然后放置该元件，重复如上的操作再放置一个电容元件。
8. 接下来，放置10 kΩ和 2 kΩ的电阻。
在 select a Component 对话框中选择以下参数：
数据库:Master Database
元件组:Basic
类别: RESISTOR
元件:10k, 2k
9. 点击 OK 来选择元件并回到电路编辑界面，然后放置电阻。
10. 现在的电阻是水平放置的，但是我们需要他垂直放置。选择中该电阻，并按下
11.使用 On-page connectors 这个比较整洁的方式来为运算放大器连接电源，这样就可以避免直接从NI ELVIS II的+15V和-15V端口处连线。浏览到Place»Connectors»On-page connector菜单来完成放置。
12. 在NI ELVIS II虚拟仪器附近点击左键放置接口作为直流电源。如下的对话框窗口会弹出。为第一个接口选择+15，第二个接口选择-15。
13. 将 On-board connectors 连接到直流电源接口上。
14. 如下图放置 On-board connectors 并与运算放大器的第4脚和第11脚相连，为运算放大器提供电源。
15. 将元件连接在一起完成该电路。NI ELVIS II Function Generator作为滤波器电路的输入，在输出端，你可以提供一个2 kΩ的负载到地。将NI ELVIS II Bode Analyzer 连接到电路中来观察输入源的电压和滤波以后的输出电压。
现在，电路已经完成，下一节将介绍如果在Multisim中仿真NI ELVIS II硬件实现波特特性分析，并观察电路行为。
注意：该电路连接到了Scope 0 和 Scope 1，同时还连接到Analog Input 0 和 Analog Input 1，因为仿真的NI ELVIS II设备使用了示波器仪器，另外你将物理电路连接到了模拟输入口。你可以使用示波器通道来完成物理测试，但是这个操作需要一条信号线与地线一分二的BNC电缆。
第二步. 仿真NI ELVIS II仪器实现波特特性分析
1. 要对该滤波器进行正弦波扫频测试，首先需要启用函数发生器。双击 NI ELVIS II Function Generator 来启用该虚拟仪器，打开软前面板。
2. 现在NI ELVIS II Function Generator已经成功启用，你就可以关闭软前面板窗口，函数发生器将保持启用的状态。
3. 下面，你需要启用NI ELVIS II Bode Analyzer。相同的办法，找到Bode Analyzer 以后双击启用该仪器。
4.现在NI ELVIS II Bode Analyzer已经启用。
在开始仿真之前，你需要检查所有的设置都是正确的。如果需要的话，修改开始频率，停止频率和步长。现在，就让Device控件选择为Simulate NI ELVIS II，因为首先你需要仿真该设备。
5. 要开始波特特性分析，点击Multisim工具栏上的 Simulate按钮开始扫频仿真并注意观察电压变化。
6. 下图展示的是对一个有源高通RC滤波器进行波特特性分析的仿真数据结果。.
现在你已经准备好在NI ELVIS II原型实验板上搭建有源RC高通滤波器电路来比较实际电路实验数据和仿真数据。
第三步. 在NI ELVIS II实验原型板上搭建电路并采集实际数据
1. Multisim设计文件可以产生如下的元件清单。通过Multisim中的菜单Tools»Bill of Materials可以得到。
2. 下一步是在NI ELVIS II实验原型板的适当位置放置这些元件。如果你是在面包板上连接元件和导线的新手，请在Multisim中通过菜单Tools»View Breadboard打开3D面包板工具来帮助你完成。
下图是Multisim中NI ELVIS II实验原型板的3D视图。通过它，你可以在虚拟的面包板上正确地放置电路元件。在相关链接NI Multisim 3D Environment中有更详细的关于这部分内容的信息
3.当物理电路搭建好之后，你需要保证你的NI ELVIS II设备已经正确地通过USB电缆连接到了你的电脑上，并且可以检测到。另外，主电源和实验原型板的电源应该打开。
4. 在Multisim环境中，你可以选择从你的NI ELVIS II设备上采集数据。打开Multisim中的NI ELVIS II Bode Analyzer ，你应该仍然可以看到仿真的波特分析数据。如果你没有看到仿真数据，请按照第二步中的步骤重要进行波特特性分析仿真。
5. 在波特分析仪中，根据你连接的设备的不同，选择Dev# (NI ELVIS II) 或者 Dev# (NI ELVIS II+)。这就是你的物理仪器。接下来，Multisim会使用你的NI ELVIS II器件上的物理仪器来产生和采集数据，目标将会是你在实验原型板上搭建的有源RC高通滤波器电路。
注意：如果你的NI ELVIS II设备没有在列表中显示出来，请保存你的Multisim文件，关闭程序以后再重新打开。会将会重新生成你的电脑系统中活动的NI设备列表。
6. 在运行程序之前，确保你已经正确选择了激励和响应通道。对波特特性分析来说，要开始分析，点击NI ELVISmx Bode Analyzer 窗口中的绿色的运行按钮。
7. 现在你应该可以在同一个图形显示控件中看到实际电路的响应数据与仿真响应数据的对比，你甚至不需要离开Multisim环境就可以完成所有这些操作。
结论
NI电路教学解决方案是专门针对学生和讲师的需求设计的点到点的工具链。它具有完美的软件和硬件的集成，可以引导学生完成从了解电路原理到开发仿真设计再到原型验证这一系列工程和设计流程。
该平台包括Multisim，NI ELVIS II，NI myDAQ，LabVIEW和LabVIEW SignalExpress。Multisim提供了直观的电路设计和SPICE仿真环境，帮助学生探索电路原理，观察电路行为。它具有3D原型化环境，可以帮助学生平滑地从软件环境过渡到实验室环境。使用NI ELVIS II和NI myDAQ原型化平台，学生可以在实验室或者课外使用内建的虚拟仪器(如示波器，万用表，可变电源，函数发生器等)快速并方便地开发他们自己的电路，并进行交互式地测试。LabVIEW和LabVIEW Signal Express环境提供了直观的界面来进行测量，帮助学生将他们的实验测量数据与仿真数据在同一个界面中进行对比。
