Multisim программа для моделирования электронных схем. Пример моделирования схемы Пошаговое построение схемы в multisim

Времена, когда схемы электрические чертили на бумаге вручную, ушли в старину. На данный момент подавляющее большинство специалистов производят разработку комплекта конструкторской документации при помощи специальных программ, одной из которых является Multisim. Система Multisim в одно и то же время является редактором схем, позволяющим разрабатывать сложные схемы электрические принципиальные и приложением для их симуляции. Multisim предназначена для ввода схемы, а также подготовки к следующему этапу, такому как разводка печатной платы.

Работа с иерархическими блоками и подсхемами.

При наличии в разрабатываемой схеме нескольких однотипных узлов для ее построения можно использовать иерархические структуры (иерархические блоки и подсхемы). При этом на схеме каждый узел будет представлен специальным компонентом («черным ящиком») в виде прямоугольника с выводами. Построение схемы каждого узла производится на отдельном листе. Схема иерархического блока хранится в отдельном файле с расширением *.ms12 (на этот файл ссылается файл основной схемы). Подсхема хранится вместе с основной схемой. Любой фрагмент схемы можно оформить в виде иерархического блока, а затем разместить его на схеме, что позволяет уменьшить ее размеры. Так как иерархический блок фактически является отдельным файлом то его можно редактировать как отдельную схему. Иерархические блоки и подсхемы позволяют делить сложный проект на более мелкие взаимосвязанные схемы.

Только что созданный в Multisim новый проект по определению становится схемой верхнего уровня в текущей разработке. Все подсхемы и иерархические блоки, на которые ссылается этот файл, будут отображены в дереве проекта как подчиненные.

Для того, что бы добавить иерархический блок в разрабатываемую схему необходимо в меню «Вставить» выбрать пункт «Новый иерархический блок». В результате чего будет открыто одноименное окно (рис. 1) в котором необходимо указать название новой схемы иерархического блока (поле «Файл иерархического блока») и количество входных и выходных выводов иерархического блока (поля «Входных выводов» и «Выходных выводов»), а затем нажать на кнопку «ОК».

Рис. 1. Диалоговое окно "Новый иерархический блок".

Выбрать месторасположение файла схемы иерархического блока можно следующим образом:

нажмите в окне «Новый иерархический блок» в поле «Файл иерархического блока» на кнопку «Просмотр…»;
в открывшемся окне проводника Windows перейдите в каталог расположения файла;
введите в поле «Имя файла» название файла схемы иерархического блока;
нажмите в окне проводника Windows на кнопку «Сохранить»;
нажмите на кнопку «ОК» в окне «Новый иерархический блок».

После выполненных действий все диалоговые окна будут закрыты, а к курсору мыши будет прикреплен созданный иерархический блок, который можно сразу же подсоединить к цепи схемы или просто разместить на чертеже, щелкнув в необходимом месте левой кнопкой мыши. Название нового иерархического блока появится в дереве проектов на вкладке «Структура» панели «Панель разработки». Выделите строку с названием при помощи левой кнопки мыши для того, что бы перейти к листу схемы только что созданного иерархического блока. Перейти к листу схемы можно и другим способом:

подведите курсор мыши к иерархическому блоку на чертеже, в результате чего над блоком появится значок стрелки (рис. 2) и всплывающая подсказка «Редактировать ИБ/ПС»;
нажмите на значок стрелки.

Рис. 2. Проект Multisim в котором присутствует иерархический блок.

Лист схемы только что созданного иерархического блока представляет собой обычный лист схемного проекта Multisim и содержит контакты соединения блока с основной схемой. Контакты в схему блока добавлены автоматически, и их количество зависит от того числа, которое вы ввели в полях «Входных выводов» и «Выходных выводов» диалогового окна «Файл иерархического блока» при создании иерархического блока. Теперь, когда вы находитесь в рабочем поле схемы иерархического блока, остается создать необходимый узел и подсоединить его выводы к контактам соединения блока с основной схемой (рис. 3).

Рис. 3. Схема иерархического блока.

Так же иерархический блок можно добавить в разрабатываемую схему из уже существующего файла. Для этого необходимо в меню «Вставить» выбрать пункт «Иерархический блок из файла» и в открывшемся окне проводника Windows выбрать при помощи левой кнопки мыши необходимый файл схемы, а затем нажать на кнопку «Открыть». После чего диалоговое окно проводника Windows будет закрыто, а к курсору мыши будет прикреплен созданный иерархический блок, который можно сразу же подсоединить к цепи схемы или просто разместить на чертеже, щелкнув в необходимом месте левой кнопкой мыши. После открытия листа схемы созданного иерархического блока, в рабочем поле будет размещена схема из файла. После создания иерархического блока из файла, к нему автоматически (на основании анализа цепей схемы из файла) добавляются соединители ИБ/ПС. В том случае если это не произошло, соединители необходимо добавить вручную. Для этого перейдите к схеме иерархического блока и в меню «Вставить/Соединитель» выберите пункт «Вывод иерарх.блока/подсхемы». Добавьте в рабочую область чертежа необходимое количество соединителей и подсоедините их к схеме. В результате после выполненных действий иерархический блок основной схемы будет содержать количество выводов соответствующее количеству добавленных соединителей ИБ/ПС в схеме иерархического блока.

При проектировании больших проектов может возникнуть необходимость заместить группу компонентов на схеме иерархическим блоком. Для этого необходимо в рабочей области проекта выделить при помощи мыши нужные компоненты и выбрать в меню «Вставить» пункт «Заменить иерархическим блоком». В результате чего будет открыто окно «Новый иерархический блок», в котором необходимо в поле «Файл иерархического блока» при помощи кнопки «Просмотр…» выбрать месторасположение на диске компьютера и задать имя нового файла схемы иерархического блока. После выполненных действий к курсору мыши будет прикреплен созданный иерархический блок. Для того, что бы разместить его в рабочей области проекта, щелкните левой кнопкой мыши в необходимом месте на чертеже – соединение со схемой произойдет автоматически. На рисунке 4 (а, б) представлена основная схема проекта до и после замещения группы компонентов на схеме иерархическим блоком.

Рис. 4. Основная схема проекта до и после замещения группы компонентов на схеме иерархическим блоком.

Для того, что бы добавить подсхему в разрабатываемую схему необходимо в меню «Вставить» выбрать пункт «Новая подсхема». В результате чего будет открыто окно «Имя подсхемы», в котором необходимо указать название новой подсхемы и нажать на кнопку «ОК». После этого диалоговое окно будет закрыто, а к курсору мыши будет прикреплен созданный блок подсхемы, который можно разместить на чертеже, щелкнув в необходимом месте левой кнопкой мыши. Название новой подсхемы появится в дереве проектов на вкладке «Структура» панели «Панель разработки». Выделите строку с названием при помощи левой кнопки мыши для того, что бы перейти к листу схемы только что созданной подсхемы. Перейти к листу схемы можно и другим способом:

подведите курсор мыши к блоку подсхемы на чертеже, в результате чего над блоком появится значок стрелки и всплывающая подсказка «Редактировать ИБ/ПС»;
нажмите на значок стрелки.

Так же как и лист схемы иерархического блока, лист схемы только что созданной подсхемы представляет собой обычный лист схемного проекта Multisim. Теперь, когда вы находитесь в рабочем поле схемы подсхемы, остается создать необходимый узел и подсоединить его выводы к контактам соединения блока подсхемы с основной схемой. Соединительные контакты в схему подсхемы добавляются вручную. Для этого находясь на листе схемы подсхемы в меню «Вставить/Соединитель» выберите пункт «Вывод иерарх.блока/подсхемы». Добавьте в рабочую область чертежа необходимое количество соединителей и подсоедините их к разработанному узлу. В результате после выполненных действий блок подсхемы, расположенный в основной схеме, будет содержать количество выводов соответствующее количеству добавленных соединителей ИБ/ПС в схеме подсхемы. Теперь разработчику остается только подсоединить эти выводы к цепи основной схемы.

При проектировании больших проектов может возникнуть необходимость заместить группу компонентов на схеме подсхемой. Для этого необходимо в рабочей области проекта выделить при помощи мыши нужные компоненты и выбрать в меню «Вставить» пункт «Заменить подсхемой». В результате чего будет открыто окно «Имя подсхемы», в котором необходимо задать имя новой подсхемы и нажать на кнопку «ОК». После выполненных действий к курсору мыши будет прикреплен созданный блок подсхемы. Для того, что бы разместить его в рабочей области проекта, щелкните левой кнопкой мыши в необходимом месте на чертеже – соединение со схемой произойдет автоматически. На рисунке 5 (а, б) представлена основная схема проекта до и после замещения групп компонентов на схеме подсхемами podsxema1 и podsxema2. На рисунке 6 показаны листы схем подсхем podsxema1 и podsxema2.

Рис. 5. Основная схема проекта до и после замещения групп компонентов на схеме подсхемами.

Рис. 6. Листы схем подсхем podsxema1 и podsxema2.

Предоставляет средства для создания электрических схем, а также для разработки и трассировки печатных плат, которая производится в редакторе Ultiboard. Ultiboard используется для разработки печатных плат, подготовки результатов проектирования к производству, обладает возможностью автоматизированного размещения компонентов на плате и автоматической трассировки, а так же предоставляет разработчикам возможность работать в ее среде как в системе 3D моделирования, в результате чего печатная плата и ее компоненты будут отображены в реальном виде. Средства Ultiboard позволяют формировать трехмерные модели компонентов из плоских графических данных из библиотек топологических посадочных мест, разрабатывать собственные модели посредством импорта сложных контуров компонентов из механических САПР а также при помощи специального мастера. Трассировка проводников платы в Ultiboard может быть проведена вручную или автоматически.

Автоматическая трассировка проводников в Ultiboard.

Автоматическая трассировка проводников предусматривает использование специальных средств, которые самостоятельно выполняют прокладывание печатных проводников (участков токопроводящего покрытия, нанесенного на изоляционную основу, эквивалентных обычному монтажному проводу) на основе правил проектирования, заданных разработчиком. Установить настройки автотрассировки можно в окне «Параметры автотрассировки», которое можно вызвать при помощи команды «Автотрассировка/Установки автотрассировщика/установщика» основного меню Ultiboard. Диалоговое окно «Параметры автотрассировки» содержит следующие вкладки:

«Основные»;
«Оценочные»;
«Разрывы»;
«Оптимизация»;
«Авторазмещение»;
«Шины».

Рис. 1. Диалоговое окно «Параметры автотрассировки»: (а) вкладка «Основные», (б) вкладка «Оценочные», (в) вкладка «Разрывы», (г) вкладка «Оптимизация», (д) вкладка «Авторазмещение», (е) вкладка «Шины».

Для установки основных параметров автотрассировки предназначена вкладка «Основные» (рис. 1а). В ее верхней части находится поле «Трассировка», в котором можно задать режим трассировки, установки сетки, и необходимость оптимизации проекта (задается путем установки флажка в чекбоксе «Оптимизация»). Разрешение оптимизации позволяет маршрутизатору производить дополнительные проходы с целью оптимизации расположения проводников. Оптимизация запускается после того, как трассировка полностью завершена. Режим трассировки устанавливается путем выбора из выпадающего списка одного из трех значений:

«По сетке» - привязка проводников производится к установленной сетке;
«Бессеточный» - используется для отключения привязки проводников;
«Прогрессивный» - прокладка проводников производится к установленной сетке, но при необходимости оставшиеся неразведенные проводники прокладываются в бессеточном режиме.

Для того, что бы выполненные изменения вступили в силу, нажмите на кнопку ОК.

Для выработки алгоритмом автотрассировщика стратегии прокладывания проводников и установки переходных отверстий служат параметры оценки. Просмотр и редактирование оценочных параметров производится на вкладке «Оценочные» диалогового окна «Параметры автотрассировки» (рис. 1б).

При внесении изменений в параметры установленные по умолчанию, разработчику необходимо учитывать, что данные параметры являются оптимальными. Для получения наилучших результатов в большинстве случаев не рекомендуется их изменять. В том случае если разработчик все таки считает нужным выбрать свои значения в настройках вкладки «Оценочные», ему должно быть известно, что даже незначительные изменения параметров могут ухудшить работу автотрассировщика. Не следует одновременно изменять более двух оценочных параметров или производить изменения с большими отклонениями от рекомендованных. Так же разработчику необходимо знать, что большинство оценочных параметров взаимосвязаны и изменение одного из них может привести к затруднению при расчете других.

Рассмотрим вкладку «Разрывы» (рис. 1в). Здесь настраиваются параметры разрывов проводников платы. Высокие значения параметров разрывов увеличивают интенсивность алгоритма применений этой операции. В поле «Дополнительно» путем установки флажка в чекбоксе «Очистка памяти во время трассировки» можно при необходимости задать разрешение на очистку памяти для удаления из нее ненужной информации.

Если есть на то разрешение, после завершения трассировки запускается процесс оптимизации, при котором маршрутизатор производит дополнительные проходы с целью оптимизации расположения проводников. Параметры оптимизации (количество проходов алгоритма оптимизации после завершения трассировки и направление оптимизации) задаются на одноименной вкладке (рис. 1г) диалогового окна «Параметры автотрассировки». В поле «Дополнительно» устанавливается разрешение на очистку памяти во время оптимизации.

На вкладке «Авторазмещение» (рис. 1д) задаются следующие параметры авторазмещения компонентов на плате: количество заходов, фактор вывода, фактор корпуса, разрешение поворота компонентов при авторазмещении, минимальный интервал между компонентами на плате, разрешение смены выводов/секций/корпусов для наиболее оптимального авторазмещения компонентов. Для настройки параметров трассировки шин предназначена вкладка «Шины» (рис. 1е).

Запуск автоматической трассировки производится при помощи команды основного меню «Автотрассировка/Запуск/просмотр автотрассировки» после настройки параметров трассировки и размещения компонентов на плате. На рисунке 2 представлен результат автоматической трассировки схемы электрической принципиальной блока питания (рис. 3). Переданный из Multisim проект представлен на рисунке 4. На рисунке 5 показано размещение компонентов на плате в рабочей области программы Ultiboard.

Рис. 2. Результат автоматической трассировки проводников платы.

Рис. 3. Схема электрическая принципиальная блока питания.

Рис. 4. Импортированный из Multisim проект.

Рис. 5. Размещение компонентов на плате в рабочей области программы Ultiboard.

3 D визуализация разработанной платы.

В программе Ultiboard есть возможность просматривать разработанную плату в 3D изображении. Для просмотра платы в трех измерениях необходимо выбрать в основном меню программы «Инструментарий» команду «Вид 3D», в результате чего в проекте будет открыта новая вкладка «3D вид» (рис. 6). Для получения наиболее полного представления о габаритах разработанной платы 3D изображение на данной вкладке можно поворачивать во всех плоскостях. Манипулируя курсором с помощью мыши, можно изменять угол обзора и положение платы в пространстве. Посредством вращения колесика мыши можно производить масштабирование 3D изображения платы. На вкладке «3D вид» находится панель разработки, на которой размещено две вкладки: «Проекты» и «Слои». Управлять отображением элементов 3D изображения платы (компоненты, шелкография, проводники, плата, выводы) можно путем установки/снятия флажков в соответствующих чекбоксах на вкладке «Слои».

Рис. 6. 3D вид печатной платы: (а) со стороны компонентов, (б) с обратной стороны платы.

Ручная трассировка проводников в Ultiboard.

Для ручной трассировки в системе Ultiboard предлагаются следующие инструменты:

«Линия» - данный инструмент предоставляет разработчику полную свободу выбора маршрута прокладываемой трассы;
«Следуй за мной» - проводник/цепь прокладывается за курсором, огибая возникающие препятствия;
«От точки до точки» - автоматическое прокладывание проводника между двумя выбранными контактами.

Данные инструменты доступны из основного меню «Вставить» либо на панели инструментов «Главная». Наиболее простым и быстрым способом прокладывания трасс вручную является использование инструмента «От точки до точки». Последовательность действий при работе с данным инструментом может быть следующей:

Выбор инструмента «От точки до точки»;
Выбор линии связи, которую предполагается развести и прокладывание трассы. Для того, что бы выбрать линию связи, необходимо подвести к ней курсор (при этом контактные площадки, которые соединяет эта линия связи, будут подсвечены крестиками – рис. 7) и щелкнуть левой кнопкой мыши по ней. В результате чего трасса будет закреплена за курсором, при помощи передвижения которого можно выбрать оптимальный маршрут. Необходимо отметить, что маршрут прокладывается автоматически, разработчику остается только выбрать наиболее удачный вариант. Для того, что бы закрепить трассу, необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши в рабочем поле. Предложенные системой варианты маршрута для одного и того же проводника представлены на рисунке 8. По мере прокладывания следующих трасс, система подбирает для них оптимальный маршрут (рис. 9).
Окончание работы с инструментом «От точки до точки» посредством нажатия кнопки Esc на клавиатуре.

Рис. 7. Выбор линии связи при помощи инструмента «От точки до точки».

Рис. 8. Предложенные системой варианты маршрута проводника в режиме «От точки до точки».

Рис. 9. Ручная трассировка нескольких проводников в режиме «От точки до точки».

Необходимо отметить, что при помощи инструмента «От точки до точки» нельзя соединять одновременно большое число выводов, то есть развести сразу всю цепь. Для этого в Ultiboard предназначен другой инструмент – «Следуй за мной». Последовательность действий при работе с данным инструментом может быть следующей:

Выбор на панели «Панель разработки» проводящего слоя при помощи двойного щелчка левой кнопки мыши;
Выбор инструмента «Следуй за мной»;
Выбор цепи, которую предполагается развести и прокладывание трассы. Также вместо цепи можно выбрать вывод компонента этой цепи. Для того, что бы выбрать цепь, необходимо подвести к ней курсор и щелкнуть по ней левой кнопкой мыши (при этом контактные площадки и переходные отверстия, входящие в состав этой цепи, будут подсвечены крестиками – рис. 10). Вывод компонента выбирается также щелчком левой кнопкой мыши. В результате чего трасса будет закреплена за курсором. Прокладывание маршрута трассы производится посредством передвижения курсора и щелчков левой кнопкой мыши в местах изгибов проводника. В результате чего разработчиком выбирается наиболее оптимальный маршрут (рис. 11).
Окончание работы с инструментом «Следуй за мной» посредством вызова при помощи правой кнопки мыши контекстного меню и выбора в нем пункта «Esc».

Рис. 10. Выбор цепи при помощи инструмента «Следуй за мной».

Рис. 11. Трассировка цепи при помощи инструмента «Следуй за мной».

При использовании инструмента «Линия» ответственность за маршрут трассы полностью лежит на разработчике. При этом система может указывать на допущенные им ошибки при помощи цветных маркеров, которые появляются в местах возникновения ошибок (рис. 12).

Рис. 12. Цветные маркеры в местах возникновения ошибок и информация об ошибках допущенных в процессе ручной трассировки.

Последовательность действий при работе с данным инструментом может быть следующей:

Выбор на панели «Панель разработки» проводящего слоя при помощи двойного щелчка левой кнопки мыши;
Выбор инструмента «Линия»;
Выбор начала маршрута проводника и прокладывание трассы. Выбор начала маршрута производится путем выбора вывода компонента, с которым соединен проводник путем щелчка по нему левой кнопкой мыши. В результате чего трасса будет закреплена за курсором. Прокладывание маршрута трассы производится посредством передвижения курсора и щелчков левой кнопкой мыши в местах изгибов проводника. В конечной точке маршрута щелкните правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выберите пункт «Esc».

Информация о полученных в результате прокладки трассы ошибках отображается на вкладке «DRC» панели «Блок информации».

Трассировку, произведенную вручную можно оптимизировать. Сделать это можно при помощи команды основного меню «Автотрассировка/Запустить оптимизатор». При этом проводники и переходные отверстия платы должны иметь разрешение на перемещение, которое можно установить на вкладках «Основные» (рис. 13) и «Переходное отверстие» (рис. 14) диалогового окна свойств этих элементов в поле «При автотрассировке».

Рис. 13. Вкладка «Основные» диалогового окна «Свойства проводника».

Рис. 14. Вкладка «Переходное отверстие» диалогового окна «Свойства переходного отверстия».

Создание электрических схем представляет собой вычерчивание их на рабочем поле. На первом этапе после запуска программы необходимо вынести требующиеся элементы из библиотек, а потом соединить их заданным образом.

Чтобы вынести элемент из библиотеки необходимо однократно щёлкнуть левой кнопкой мышки на библиотеке. Появится окно с компонентами библиотеки. Затем, однократно щёлкнув по элементу необходимо переместить указатель мышки на рабочее поле, после чего, щёлкнув мышкой по любой точке рабочего поля, вы помещаете туда элемент.

Соединение элементов осуществляется следующим образом: при наведении указателя мышки на один из зажимов элемента она примет вид крестика, далее однократно щёлкнув левой кнопкой мыши начните перемещать указатель мышки. За ним потянется пунктирная линия. Для необходимости сделать перегиб линии в заданной точке щёлкните левой кнопкой мыши. Когда вы подведёте указатель мыши к свободному выводу элемента, узлу или проводнику (соединительной линии) и щёлкните левой кнопкой мыши, то появится линия, соединяющая элементы (проводник).

Сопротивление проводников в Multisim нулевое. Необходимо иметь ввиду, что схема обязательно должна быть заземлена, и на рабочем поле должен присутствовать хотя бы один измерительный прибор. Заземление подключается к любой точке схемы.

Когда схема собрана, и подключены все необходимые измерительные приборы, то можно начать симуляцию (включить схему). Включение осуществляется выключателем в верхнем правом углу экрана. После включения схемы модель начинает работать. После снятия необходимых данных схему надо отключить. Любые изменения в схемы возможны только в отключенном режиме.

В связи с широким развитием вычислительных устройств задача расчета и моделирования электрических схем заметно упростилась. Наиболее подходящим программным обеспечением для данных целей является продукт National instruments – Multisim (Electronic Workbench).

В данной статье рассмотрим простейшие примеры моделирования электрических схем с помощью Multisim.

Итак, у нас имеется Multisim 12 это последняя версия на момент написания статьи. Откроем программу и создадим новый файл с помощью сочетания Ctrl+N.

После создания файла перед нами открывается рабочая зона. По сути, рабочая зона Multisim – это поле для собирания требуемой схемы из имеющихся элементов, а их выбор, поверьте велик.

Кстати вкратце о элементах. Все группы по умолчанию расположены на верхней панели. При нажатии на какую либо группу, перед вами открывается контекстное окно, в котором вы выбираете интересующий вас элемент.

По умолчанию используется база элементов – Master Database. Компоненты содержащиеся в ней разделены на группы.

Перечислим вкратце содержание групп.

Sources содержит источники питания, заземление.

Basic – резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т.д.

Diodes – содержит различные виды диодов.

Transistors - содержит различные виды транзисторов.

Analog - содержит все виды усилителей: операционные, дифференциальные, инвертирующие и т.д.

TTL - содержит элементы транзисторно-транзисторная логики

CMOS - содержит элементы КМОП-логики.

MCU Module – управляющий модуль многопунктовой связи.

Advanced_Peripherals – подключаемые внешние устройства.

Misc Digital - различные цифровые устройства.

Mixed - комбинированные компоненты

Indicators - содержит измерительные приборы и др.

С панелью моделирования тоже ничего сложного, как на любом воспроизводящем устройстве изображены кнопки пуска, паузы, останова. Остальные кнопки нужны для моделирования в пошаговом режиме.

На панели приборов расположены различные измерительные приборы (сверху вниз) - мультиметр , функциональный генератор, ваттметр, осциллограф, плоттер Боде, частотомер, генератор слов, логический конвертер, логический анализатор, анализатор искажений, настольный мультиметр.

Итак, бегло осмотрев функционал программы, перейдём к практике.

Пример 1

Для начала соберём простенькую схему, для этого нам понадобиться источник постоянного тока (dc-power) и пара резисторов (resistor).

Допустим нам необходимо определить ток в неразветвленной части, напряжение на первом резисторе и мощность на втором резисторе. Для этих целей нам понадобятся два мультиметра и ваттметр. Первый мультиметр переключим в режим амперметра, второй – вольтметра, оба на постоянное напряжение. Токовую обмотку ваттметра подключим во вторую ветвь последовательно, обмотку напряжения параллельно второму резистору.

Есть одна особенность моделирования в Multisim – на схеме обязательно должно присутствовать заземление, поэтому один полюс источника мы заземлим.

После того как схема собрана нажимаем на пуск моделирования и смотрим показания приборов.

Проверим правильность показаний (на всякий случай=)) по закону Ома

Показания приборов оказались верными, переходим к следующему примеру.

Пример 2

Соберём усилитель на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. В качестве источника входного сигнала используем функциональный генератор (function generator). В настройках ФГ выберем синусоидальный сигнал амплитудой 0,1 В, частотой 18,2 кГц.

С помощью осциллографа (oscilloscope) снимем осциллограммы входного и выходного сигналов, для этого нам понадобится задействовать оба канала.

Чтобы проверить правильность показаний осциллографа поставим на вход и на выход по мультиметру, переключив их предварительно в режим вольтметра.

Запускаем схему и открываем двойным кликом каждый прибор.

Показания вольтметров совпадают с показаниями осциллографа, если знать что вольтметр показывает действующее значение напряжения, для получения которого необходимо разделить амплитудное значение на корень из двух.

Пример 3

С помощью логических элементов 2 И-НЕ соберём мультивибратор, создающий прямоугольные импульсы требуемой частоты. Чтобы измерить частоту импульсов воспользуемся частотомером (frequency counter), а проверим его показания с помощью осциллографа.

Итак, допустим, мы задались частотой 5 кГц, подобрали опытным путём требуемые значения конденсатора и резисторов. Запускаем схему и проверяем, что частотомер показывает приблизительно 5 кГц. На осциллограмме отмечаем период импульса, который в нашем случае равен 199,8 мкс. Тогда частота равна

Мы рассмотрели только малую часть всех возможных функций программы. В принципе, ПО Multisim будет полезен как студентам, для решения задач по электротехнике и электронике, так и преподавателям для научной деятельности и т.д.

Надеемся данная статья оказалась для вас полезной. Спасибо за внимание!

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

В качестве примеров для создания принципиальной электрической схемы(рисунок 2.3) были взяты Arduino Uno на микропроцессоре ATMega328 и ChipKIT Max32 на базирующийся на PIC32MX795F512.

Рисунок 2.3 - Принципиальная электрическая схема разработки.

Как говорилось ранее, в качестве микропроцессора используется Intel 8051. Для питания может быть использовано как 5В, так и 3.3В. Схема (рисунок 2.3) содержит разъём ICSP(In-Circuit Serial Programming), он необходим для того, чтобы к схеме можно было подключить программатор для внесения прошивки в микропроцессор. Также схема включает в себя набор цифровых и аналоговых выходов, для подключения всевозможных датчиков. Так в неё включен кварцевый генератор, который предназначен для получения колебаний фиксированной частоты с высокой температурной и временномй стабильностью, низким уровнем фазовых шумов. Транзисторы в цепи используются для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Конденсаторы в цепи применяются в качестве фильтра, который способен довольно успешно подавлять ВЧ и НЧ помехи, пульсации напряжения и скачки переменного тока. Диоды - чтобы переменный ток преобразовать в постоянный, в частности их используют для выпрямителей которые входят в конструкции сетевого адаптера. Разъём D-sub широко применяются для передачи данных по последовательному интерфейсу RS-232. Стандарт рекомендует, но не обязывает использовать для этих целей разъёмы D-sub.

СОЗДАНИЕ СХЕМЫ В ПРОГРАММЕ MULTISIM

Первым этапом в создании электрической схемы в программе Multisim был этап выбора из библиотеки (рисунок 2.4) необходимого микроопроцессора и задание его начальных параметров.

Рисунок 2.4 - Окно выбора компонентов.

В качестве микропроцессора был выбран Intel 8051 в корпусе DIP-40.

Рисунок 2.5 - Окно настройки микропроцессора (шаг 1).

В первом шаге настройки (рисунок 2.5) указывается название рабочей области и где она будет располагаться.

Рисунок 2.6 - Окно настройки микропроцессора (шаг 2).

Рисунок 2.7 - Окно настройки микропроцессора (шаг 3).

Во втором шаге настройки (рисунок 2.6) указывается тип проектирования микропроцессора. Для больше простоты был выбран тип с использование внешнего hex файла, в котором содержится уже готовая прошивка микропроцессора.

В заключительном шаге настройки (рисунок 2.7) указывается будет ли использован уже готовый проект или же будет создан пустой проект.

После того как все шаги настройки завершены осуществляется переход в настройки микропроцессора. В настройках указан объём встроенной внутренней RAM, встроенной внешней RAM, объём ROM, указывается тактовая частота на которой работает микропроцессор.

Для внесения файла прошивки необходимо перейти в раздел “Менеджер кодов MCU”. Далее выбирается проект, который был создан при настройке микропроцессора и указывается пусть для файла машинного кода для моделирования. Окно менеджера кодов MCU показано на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - Менеджер кодов MCU.

После внесения прошивки производится проверка его работоспособности и проверяется память на наличие ошибок при заливки прошивки в микропроцессор (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 - Окно просмотра памяти.

В качестве макета, на которым располагаются все элементы схемы, был выбран Arduino Uno Shield, который представляет пустую плату, на которой лишь расположены выходы для подключения датчиков.

После создания макета в программе Multisim была произведена трансляция данный схемы в программу Ultiboard, для создания её 3D модели (рисунок 2.11) и расположения элементов на плате (рисунок 2.12). 3D модель показывает как будет выглядеть наша разработка, ещё до того, как она будет изготовлена.

На рисунке 2.12 показано расположение элементов на печатной плате. Оно необходимо для создания шаблона, по которому будут изготавливаться первые пробные образцы.

Рисунок 2.10. - Arduino Uno Shield в программе Multisim.

Рисунок 2.11 - 3D модель Arduino Uno Shield в программе Ultiboard.

Рисунок 2.12 - Arduino Uno Shield в программе Ultiboard

Рисунок 2.13 - Готовая разработка в программе Multisim.

После создания схемы в программе Multisim, она была транслирована в программу Ultiboard, для создания 3D модели разработки (рисунок 2.14), расположения элементов на печатной плате и разводке элементов по печатной плате (рисунок 2.15).

Рисунок 2.14 - 3D модель готовой разработки в программе Ultiboard.

Рисунок 2.15 - Печатная плата готовой разработки в программе Ultiboard.

Весь пусть создания разработки можно представить на блок схеме которая изображена на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16 - Пусть создания разработки.