Multisim 12 дополнительные библиотеки компонентов. Multisim программа для моделирования электронных схем
Факультет нелинейных процессов Кафедра электроники, колебаний и волн
Е.Н. Егоров, И.С. Ремпен
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО ПРИКЛАДНОГО ПАКЕТА MULTISIM ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИОФИЗИЧЕСКИХ СХЕМ
Учебно-методическое пособие
Саратов – 2008
Введение |
||
Основные принципы создания схемы |
||
Описание основных элементов |
||
Анализ схем |
||
Меры предосторожности и безопасности |
||
Теоретическое задание |
||
Задание для численного эксперимента |
||
Приложение |
||
Контрольные вопросы |
||
1. Введение
Разработка любого радиоэлектронного устройства сопровождается, как правило,
физическим или математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требуется изготовление макетов и их исследование, которое может быть весьма трудоемким. Поэтому часто применяют математическое моделирование с использованием средств и методов вычислительной техники. Одной из таких программ является электронная система моделирования Multisim (Electronics Workbench), отличающаяся простым и легко осваиваемым пользовательским интерфейсом. Широкое распространение Multisim получила в средних и высших учебных заведениях, где она используется в учебных целях в качестве лабораторного практикума по целому ряду предметов (физика, основы электротехники и электроники, основы вычислительной техники и автоматики и др.).
Электронная система моделирования Multisim имитирует реальное рабочее место исследователя – лабораторию, оборудованную измерительными приборами, работающими в реальном масштабе времени. С ее помощью можно создавать, моделировать как простые, так
и сложные аналоговые и цифровые радиофизические устройства.
В настоящей лабораторной работе описываются основные принципы работы с электронной системой моделирования Multisim 9. Для четкого понимания принципов ее работы необходимо:
знание основных принципов работы операционной системы Windows;
понимание принципов работы основных измерительных приборов (осциллограф, мультиметр, и т.п.);
знание отдельных элементов радиоэлектронных устройств.
2. Основные принципы создания схемы.
Работа с электронной системой моделирования Multisim включает в себя три основных
этапа: создание схемы, выбор и подключение измерительных приборов, и, наконец, активация схемы – расчет процессов, протекающих в исследуемом устройстве.
В общем случае процесс создания схемы начинается с размещения на рабочем поле Multisim компонентов из библиотеки программы. Подразделы библиотеки программы Multisim поочередно могут быть вызваны с помощью иконок, расположенных на панели инструментов (рис. 1). Каталог выбранного раздела библиотеки располагается в
вертикальном окне справа или слева от рабочего поля (устанавливается в любое место перетаскиванием стандартным способом – за шапку заголовка). Для выбора требуемого элемента из библиотеки необходимо подвести курсор мыши к соответствующей иконке и нажать один раз на стрелку раскрывающегося списка, после чего выбрать в списке необходимый для работы элемент. После этого необходимый для создания схемы значок (символ) компонента переносится на рабочее поле программы нажатием левой клавиши мыши. При размещении компонентов схемы на рабочем поле программы можно также воспользоваться контекстным меню, возникающим при нажатии на правую клавишу мыши на свободном месте рабочего поля. На этом этапе необходимо предусмотреть место для размещения контрольных точек и иконок контрольно-измерительных приборов.
Рис. 1. Каталоги библиотеки компонентов Multisim 9
Выделенный компонент схемы (выделяется рамкой из штриховой синей линии) можно повернуть (контекстного меню, кнопок на панели инструментов или пункта меню Circuit>Rotate) или зеркально отразить относительно вертикальной (горизонтальной) оси (команда меню Circuit>Flip Vertical (Horizontal), контекстное меню, кнопки на панели инструментов). При повороте большинство компонентов поворачиваются на 90o против часовой стрелки при каждом выполнении команды, для измерительных приборов (амперметр, вольтметр и др.) меняются местами клеммы подключения.
В готовой схеме пользоваться поворотом и отражением элементов нецелесообразно, поскольку это чаще всего приводит к путанице соединительных проводов – в этом случае компонент нужно отключить от цепи, и только потом вращать (отражать).
По умолчанию устанавливается виртуальный элемент, обладающий идеальными свойствами (например, отсутствие внутренних шумов и потерь) того или иного элемента. С помощью двойного щелчка по значку компонента можно изменить его свойства. В раскрывающемся диалоговом окне устанавливаются требуемые параметры (как правило, номинал элемента схемы и ряд других параметров для других элементов типа измерительных приборов или сложных интегральных схем) и выбор подтверждается нажатием кнопки «Ok» или клавиши «Enter» на клавиатуре. В том же диалоговом окне, при нажатии кнопки Replace появляется диалоговое окно с указанием всей библиотеки элементов. С помощью этого окна можно заменить идеальный элемент его реальным аналогом, при этом варьируется не только его номинал, но и производитель конкретных схемных элементов, а также серия элемента. Для большого числа компонентов можно выбрать параметры, соответствующие реальным элементам (диодам, транзисторам и т.п.) различных производителей.
При создании схем удобно также пользоваться динамическим меню, которое вызывается нажатием правой кнопки мыши. Меню содержит команды Help (помощь), Paste (вставить), Zoom In (увеличить), Zoom Out (уменьшить), Schematic Options (параметры схемы), а также команды Add <Название компонента>. Эта команда позволяет добавить на рабочее поле компоненты, не обращаясь к каталогам библиотеки. Количество команд Add <Название компонента> в списке меню определяется количеством типов компонент (резисторов, знака заземления и т.д.), уже имеющихся на рабочем поле.
После размещения компонентов производится соединение их выводов проводниками. При этом необходимо учитывать, что к выводу компонента можно подключить только один проводник. Для выполнения подключения курсор мыши подводится к выводу компонента, и после появления площадки, нажимается левая кнопка мыши. Появляющийся при этом проводник протягивается к выводу другого компонента до появления на нем такой же площадки, после чего ещё раз нажимается левая кнопка мыши. При необходимости подключения к этим выводам других проводников в контекстном меню (появляется при нажатии правой кнопки мыши) выбирается точка (символ соединения, обозначен как
Junction) и переносится на ранее установленный проводник. Если на ней виден след от пересекающего проводника, то электрического соединения нет и точку необходимо установить заново. После удачной установки к точке соединения можно подключить еще два проводника. Если соединение нужно разорвать, курсор подводится к соответствующему проводу и выделяется левой кнопкой мыши, после чего нажимается клавиша Delete.
Если необходимо подключить вывод к имеющемуся на схеме проводнику, то проводник от вывода компонента курсором подводится к указанному проводнику и после появления точки соединения нажимается левая кнопка мыши. Следует отметить, что прокладка соединительных проводников производится автоматически, причем препятствия – компоненты и другие проводники – огибаются по ортогональным направлениям (по горизонтали или вертикали).
Подключение к схеме контрольно-измерительных приборов производится аналогично. Панель с контрольно-измерительным оборудованием (за исключением амперметра и вольтметра) расположена вертикально с правой стороны рабочей области, и включает в себя такие элементы как мультиметр, осциллограф (2-х и 4-х канальный), ваттметр, функциональный генератор, бодплоттер, спектранализатор и т.д. Более подробно работа некоторых из этих приборов будет описана ниже.
Для таких приборов, как осциллограф или логический анализатор, соединения целесообразно проводить цветными проводниками, поскольку их цвет определяет цвет соответствующей осциллограммы.
Каждый элемент может быть передвинут на новое место. Для этого он должен быть выделен и перетащен с помощью мышки. При этом расположение соединительных проводов изменится автоматически. Можно также переместить целую группу элементов: для этого их нужно последовательно выделять мышкой при нажатой клавише Ctrl, а затем перетащить их в новое место. Если необходимо переместить отдельный сегмент проводника, к нему подводится курсор, нажимается левая кнопка и, после появления в вертикальной или горизонтальной плоскости двойного курсора, производятся нужные перемещения.
3. Описание основных элементов
Как уже говорилось, в электронной системе Multisim имеется несколько разделов
библиотеки компонентов, которые могут быть использованы при моделировании. Ниже приводится краткая справка по основным (естественно, не всем) компонентам. После названия в скобках приведены некоторые параметры компонента, которые могут быть изменены пользователем.
Все компоненты условно разделим на ряд подгрупп.
3.1. Источники сигналов (вкладки Power Source Components и Signal Source Components).
Понятно, что здесь под источниками сигналов подразумеваются не только источники питания, но и управляемые источники.
Батарея (напряжение). Длинная полоска соответствует положительной клемме.
Заземление (метка). |
Источник постоянного тока |
Источник переменного |
Источник переменного |
синусоидального напряжения |
синусоидального тока |
(эффективное значение |
(эффективное значение тока, |
напряжения, частота, фаза). |
частота, фаза). |
Источники фиксированного |
Генератор однополярных |
напряжения. Применяются в |
прямоугольных импульсов |
логических схемах. |
(амплитуда, частота, |
коэффициент заполнения). |
|
Генератор амплитудно- |
Генератор фазо- |
модулированных колебаний |
модулированных колебаний |
(напряжение и частота |
(напряжение и частота |
несущей, коэффициент и |
несущей, индекс и частота |
частота модуляции). |
модуляции). |
3.2. Пассивные элементы (вкладка Basic) – библиотека, в которой собраны все пассивные компоненты, а также коммуникационные устройства.
Резистор (сопротивление). Конденсатор (емкость).
Катушка индуктивности Трансформатор. (индуктивность).
Реле (находится только в библиотеке элементов).
Переключатель, управляемый нажатием заданной клавиши (по умолчанию – пробел).
Потенциометр (реостат). Параметр «Key» определяет символ клавиши клавиатуры (по умолчанию A), при нажатии на которую сопротивление уменьшается на заданную в процентах величину (параметр «Increment», по умолчанию 5%) или увеличивается на такую же величину при нажатии клавиш Shift+«Key». Параметр «Setting» задает начальную установку сопротивления в процентах (по умолчанию – 50%), параметр «Resistance» задает номинальное значение сопротивления.
Конденсатор и катушка индуктивности переменной емкости. Действуют аналогично потенциометру.
3.3. Полупроводниковые элементы (Diode Components и Transistor Components) – диоды и транзисторы.
Светодиод (тип).
Симметричный динистор или диак (тип).
Выпрямительный мост (тип).
Симметричный тринистор или триак (тип).
Полевые МОП-транзисторы с изолированным затвором (n - канальные с обогащенной подложкой и p -канальные с обедненной подложкой), с раздельными или соединенными выводами подложки и истока (тип).
Полевые МОП-транзисторы с изолированным затвором (n - канальные с обогащенным затвором и p -канальные с обедненным затвором), с раздельными или соединенными выводами подложки и истока (тип).
Арсенид-галлиевые n - и p- канальный полевые транзисторы (тип)
Указанные выше разделы библиотеки содержат основные схемотехнические элементы, которые студентам придётся применять в данном практикуме. Далее, опишем некоторые разделы библиотеки, которые в нашей работе будут затрагиваться реже.
3.5. Логические цифровые микросхемы (разделы библиотеки TTL и CMOS).
Светоиндикатор (цвет свечения). Семисегментный индикатор с дешифратором (тип). Линейка из десяти светодиодов со встроенным АЦП (минимальное и минимальное напряжение).
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ (количество входов)
Тристабильный буфер Триггер Шмидта (тип) (элемент с тремя состояниями) и буфер (тип)
Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют в Multisim специальных обозначений и изображаются в виде пиктограммы (квадрат с различным числом выходов и соответствующими обозначениями). Определить тип того или иного схемного элемента можно по описанию в окне библиотеки. Поэтому здесь не приводится их описание.
3.6. Индикаторные устройства (Misc, Measurement Components или раздел Indicators в
библиотеке).
Вольтметр с цифровым отсчетом (внутреннее сопротивление, режим измерения постоянного или переменного тока). Отрицательная клемма показана утолщенной черной линией.
Амперметр с цифровым отсчетом (внутреннее сопротивление, режим измерения постоянного или переменного тока). Отрицательная клемма показана утолщенной черной линией.
Лампа накаливания (напряжение, мощность). Семисегментный индикатор
Линейка из десяти независимых светодиодов (напряжение, номинальный и минимальный ток).
Electronics Workbench Multisim 14 наиболее известная программа для конструирования, проектирования и моделирования радиоэлектронных схем. Multisim сочетает в себе профессиональные возможности с простотой работы интерфейса программы. Это идеальный инструмент не только для учебного, но и для промышленного производства.
Простая в использовании среда проектирования Multisim позволит пользователю уйти от использования традиционных методов моделирования схем, и обеспечит мощным инструментом для анализа схем. Утилита – позволяет оптимизировать свои проекты, минимизировать ошибки и снизить число итераций при разработке. Кроме того теперь в комплект ПО NI Ultiboard (проектирования топологии печатных плат).
Огромная подборка готовых радиоэлементов, диодов, конденсаторов, транзисторов и т.п. Поможет вам очень быстро смоделировать процессы происходящие почти в любой радиолюбительской конструкции.
Начнем с ознакомления с интерфейсом программы .
Особый интерес для радиолюбителя лежит в панели компонентов. С помощью нее происходит доступ к базе радиоэлементов. При нажатии на любую из выбранных пиктограмм открывается окно выбор компонента . В левой части окна мы выбираем требуемый компонент.
Вся база радиоэлектронных компонентов поделена на разделы (пассивные элементы, транзисторы, микросхемы и т. д.), а разделы на семейства (диоды - стабилитроны, светодиоды, тиристоры и т. д.). Надеюсь смысл ясен.
Кроме того, в окне выбора радио-элемента можно посмотреть обозначение выбранного компонента, описание его функции, выбрать тип корпуса.
Моделирование схем в Multisim
Давайте соберем несложную схему и посмотрим эмуляцию ее работы! За основу я взял , где в качестве нагрузки подключил светодиоды.
При необходимости можем использовать различные виртуальные измерительные приборами, например осциллограф и посмотреть сигналы в любых точках схемы.
Моделирование электрических цепей в электротехнике при помощи Multisim
Соберём простую электрическую цепь, для этого нам понадобиться (dc-power) источник постоянного напряжения и парочка (resistor) сопротивлений.
Допустим нам требуется определить ток в неразветвленной части цепи, напряжение на первом сопротивлении и мощность на втором. Для этого нам потребуются три виртуальных измерительных прибора два мультиметр и ваттметр. Первый мультиметр установим в режим измерения силы тока - амперметра, другой – вольтметра. Токовую обмотку ваттметра подсоединим во вторую ветвь - последовательно, обмотку напряжения параллельно второму сопротивления.
После того как виртуальная схема собрана нажимаем на кнопку пуск и смотрим показания измерительных приборов.
На всякий пожарный по проверим правильность показаний виртуальных измерительных устройств.
Как видно из расчетов виртуальные показания оказались верными.
Возможности системы схемотехнического моделирования определяются многими факторами, в том числе составом элементов из которых формируется эквивалентная схема.
Последовательное выполнение команд P lace\ Component… (Ctrl+W) вызывает панель «Seleсt a Component». С помощью мастера библиотеки «Master Library» следует выбрать из базы данных «Database» необходимый набор библиотечных компонентов. Все компоненты распределены по нескольким тематическим группам и подгруппам (рис.2.4). Вначале следует выбрать название группы «Group» (например, «Sources» - источники). Затем задать имя подгруппы «Family» (например, «POWER_SOURCES» - источники энергии). В графе «Component» будут приведен перечень элементов данного раздела библиотеки:
АС POWER – источник переменного тока;
DС POWER – источник постоянного тока;
DGND – цифровая земля;
GROUND – аналоговая земля;
THREE PHASE DELTA – трехфазный источник (треугольник);
THREE PHASE WYE – трехфазный источник (звезда),
и другие.
Рис.2.4. Часть окна выбора элементов схемы
Каждая позиция с именем элемента (например, полупроводникового диода) содержит множество конкретных приборов, выпускаемых различными фирмами и отличающихся значениями параметров.
Наряду с источниками «Sources» при моделировании электрических цепей используются базовые элементы группы «Basic» (рис.2.5).
Рис.2.5. Группа базовых элементов
В группу включены различные типы резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов, переключателей и других элементов. Вместе с промышленными элементами в библиотеке имеются виртуальные компоненты, параметры которых в рамках математического описания может устанавливать пользователь. Избранный элемент имеет по умолчанию некоторый начальный набор типовых параметров. Виртуальные элементы отличаются более простой процедурой их вызова щелчком левой кнопки мыши на ярлыке группы элементов и последующего помещения выбранного компонента на рабочее поле (см. рис.2.1).
Каждая группа содержит несколько типов виртуальных элементов. Источники сигналов “Sources” образуют две группы (рис.2.6).
Рис.2.6. Панели виртуальных источников энергии (а ) и сигналов различной формы (б )
Наряду с уже рассмотренными источниками энергии имеются источники напряжения и тока, выдающие сигналы различной формы: постоянные и синусоидальные, синусоидальные и модуляцией амплитуды или частоты, прямоугольных импульсов, экспоненциальных импульсов, сложной формы с кусочно-линейной аппроксимацией, белого шума.
Группа элементов “Basic” содержит пассивные схемные компоненты (резисторы, конденсаторы, индуктивности, трансформаторы) и другие элементы (рис.2.7,а
).
Рис.2.7. Панели виртуальных элементов “Basic” (а ), “Transistors”(б ) и “Diodes” (в )
Группы “Diodes…” (рис.2.7,в ), “Transistors…” (рис.2.7,б ), содержат полупроводниковые диоды и транзисторы различных типов: биполярные и полевые.
Группа разнообразных элементов “Miscellaneous” (рис.2.8,а
) содержит аналоговый коммутатор, кварцевый резонатор, плавкий предохранитель, лампу, двигатель постоянного тока, оптрон, цифровые индикаторы, таймер и другие элементы. Группа измерительных и индикаторных устройств “Measurement С…” (рис.2.8,б
) представлена набором разноцветных светодиодов и универсальных цифровых амперметров и вольтметров с разной ориентацией на рабочем поле.
Рис.2.8. Панели виртуальных разных элементов (а ), индикаторов и измерителей (б )
Имеются также группы операционных усилителей, цифровых логических элементов и микросхем. Для иллюстрации «сборки» схем с использованием «реальных»элементов в библиотеку введены их трехмерные изображения (рис.2.9).
Рис.2.9. Панель с изображением виртуальных элементов
Информацию о выбранном библиотечном элементе (модели, характеристики, параметры и примеры использования) можно получить с помощью быстрой помощи.
Для этого следует разместить элемент на рабочем поле:
открыть щелчком левой кнопки мыши соответствующую панель;
выбрать щелчком левой кнопки мыши требуемый элемент;
с помощью курсора поместить его в заданную область поля.
Если элемент уже находится на рабочем поле, то его необходимо выделить щелчком левой кнопки мыши (при этом границы элемента будут отмечены черными квадратиками). Вызвать панель операций с изображением элемента щелчком правой кнопки мыши и на ней щелчком левой кнопки мыши выбрать команду “Help”. Откроется панель “Msmapp” контекстной помощи на английском языке (рис.2.10).
Рис.2.10. Контекстная справка о характеристиках диода
Из приведенного перечня выбрать требуемый раздел помощи (например, статические характеристики полупроводникового диода) и ознакомиться с ними или распечатать для более подробного изучения.
Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями компонентов: реальными (real) и виртуальными (virtual). Необходимо ясно понимать различия между ними, чтобы в полной мере воспользоваться их преимуществами.
Рис.6 Символы различных компонентов: 7-сегментный дисплей, диод D 1, источник напряжения V 1, логические элементы НЕ-И U 2A , микроконтроллерU 3 и транзистор Q 1.
Есть и другая классификация компонентов: аналоговые, цифровые, смешанные, анимированные, интерактивные, цифровые с мультивыбором, электромеханические и радиочастотные.
Горячая клавиша по умолчанию для размещения компонента – Ctrl+W или двойной щелчок мыши по панели Реальные компоненты / Аналоговые устройства .
У реальных компонентов, в отличие от виртуальных есть определенное, неизменяемое значение и свое соответствие на печатной плате.
Виртуальные компоненты нужны только для эмуляции, пользователь может назначить им произвольные параметры. Например, сопротивление виртуального резистора может быть произвольным. Виртуальные компоненты помогают разработчикам при проверке с помощью схем с известными значениями компонентов. Виртуальные компоненты также могут не соответствовать реальным, например, как 4-х контактный элемент отображения 16-тиричных цифр.
В Multisim есть базы данных трех уровней:
Из Главной базы данных (Master Database) можно только считывать информацию, в ней находятся все компоненты;
Пользовательская база данных (User Database) соответствует текущему пользователю компьютера. Она предназначена для хранения компонентов, которые нежелательно предоставлять в общий доступ;
Корпоративная база данных (Corporate Database). Предназначена для тех компонентов, которые должны быть доступны другим пользователям по сети.
Средства управления базами данных позволяют перемещать компоненты, объединять две базы в одну и редактировать их. Все базы данных разделяются на группы, а они, в свою очередь, на семейства. Когда пользователь выбирает компонент и помещает его в схему, создается новая копия. Все изменения с ней никак не затрагивают информацию, хранящуюся в базе данных.
База данных Master Database разделена на группы:
1. Sources содержит все источники напряжения и тока, заземления. Например, power sources (источники постоянного, переменного напряжения, заземление, беспроводные соединения - VCC, VDD, VSS, VEE), signal voltage sources (источники прямоугольных импульсов, источник сигнала через определенные промежутки времени), signal current sourses (постоянные, переменные источники тока, источники прямоугольных импульсов)
2. Basic содержит основные элементы схемотехники: резисторы, индуктивные элементы, емкостные элементы, ключи, трансформаторы,реле, коннекторы и т.д.
3. Diodes содержит различные виды диодов: фотодиоды, диоды Шоттки, светодиоды и т.д.
4. Transistors содержит различные виды транзисторов: pnp-, npn-транзисторы, биполярные транзисоры, МОП-транзисторы, КМОП-транзисторы и т.д.
5. Analog содержит все виды усилителей: операционные, дифференциальные, инвертирующие и т.д.
6. TTL содержит элементы транзисторно-транзисторной логики.
7. CMOS. Содержит элементы КМОП-логики.
8. MCU Module – управляющий модуль многопунктовой связи (от англ. multipoint control unit)
9. Advanced_Peripherals содержит подключаемые внешние устройства (дисплеи, терминалы, клавишные поля).
10. Misc Digital содержит различные цифровые устройства.
11. Mixed содержит комбинированные компоненты
12. Indicators содержит измерительные приборы (вольтметры амперметры), лампы и т.д.
3.1. Источники сигналов(вкладки Power Source Components и Signal Source Components).
Рис.7 Семейства компонента источники.
Под источниками сигналов подразумеваются не только источники питания, но и управляемые источники (таблица 8).
Таблица 8.
Изображение источника | Функция |
Батарея (напряжение). Длинная полоска соответствует положительной Клемме. | |
Заземление (метка). | |
Источники фиксированного напряжения. Применяются в логических схемах. | |
Генератор амплитудно-модулированных колебаний (напряжение и частота несущей, коэффициент и частота модуляции). | |
Источник постоянного тока (ток). | |
Источник переменного синусоидального напряжения (эффективное значение напряжения, частота, фаза). | |
Генератор однополярных прямоугольных импульсов (амплитуда, частота, коэффициент заполнения). | |
Генератор фазо-модулированных колебаний (напряжение и частота несущей, индекс и частота модуляции). |
3.2. Пассивные элементы(вкладка Basic) – библиотека, в которой собраны все пассивные компоненты, а также коммуникационные устройства.
Рис. 8. Семейства компонента пассивные компоненты.
Рис. 9. Семейства компонента диоды.
Рис. 10 Семейства компонента транзисторы.
Таблица 9.
Изображение источника | Функция |
Резистор (сопротивление). | |
Катушка индуктивности (индуктивность). | |
Реле (находится только в библиотеке элементов). | |
Переключатель, управляемый нажатием заданной клавиши (по умолчанию – пробел). | |
Потенциометр (реостат). Параметр «Key» определяет символ клавиши клавиатуры (по умолчанию A), при нажатии на которую сопротивление уменьшается на заданную в процентах величину (параметр «Increment», по умолчанию 5%) или увеличивается на такую же величину при нажатии клавиш Shift+«Key». Параметр «Setting» задает начальную установку сопротивления в процентах (по умолчанию – 50%), параметр «Resistance» задает номинальное значение сопротивления. | |
Конденсатор и катушка индуктивности переменной емкости. Действуют аналогично потенциометру. | |
Конденсатор (емкость). | |
Трансформатор. | |
Полупроводниковый диод (тип). | |
Стабилитрон (тип). | |
Светодиод (тип). | |
Выпрямительный мост (тип). | |
Диод Шокли (тип). | |
Тиристор или динистор (тип). | |
Симметричный динистор или диак (тип). | |
Симметричный тринистор или триак (тип). | |
Биполярные n-p-n и p-n-p транзисторы, соответственно (тип). | |
Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом (тип). | |
n - канальные с обогащенной подложкой и p -канальные с обедненной подложкой), с раздельными или соединенными выводами подложки и истока (тип). | |
Полевые МОП-транзисторы с изолированным затвором (n - канальные с обогащенным затвором и p -канальные с обедненным затвором), с раздельными или соединенными выводами подложки и истока (тип). |
3.3. Аналоговые элементы(вкладка Analog) – библиотека, в которой собраны все усилители.
В. Макаренко
В новой версии программы NI Multisim 14 значительно расширены возможности пробников для измерения тока и напряжения и меню поиска компонентов. Введена функция "активный анализ", позволяющая ускорить проведение анализа в различных точках схемы. Введена поддержка платы Digilent, используемой для обучения основам цифровой техники, увеличено число компонентов для проведения анализа.
Сравнение будем проводить с версией программы Multisim 13 (возможности всех версий Multisim можно найти в ). В новой версии программы стали доступны следующие новые функции:
- расширенные возможности пробников (Advanced Probes),
- активный анализ (Active Analysis Mode),
- расширенное меню поиска компонентов,
- увеличенное число примеров моделирования,
- расширенные возможности моделирования мощных устройств с новыми компонентами компании International Rectifier (Advanced Power Designs),
- совместное моделирование микроконтроллеров компании Microchip со средой MPLabX,
- расширенные возможности обучения элементам цифровой техники благодаря поддержке платы для обучения Digilent,
- версия программы для работы на iPad,
- более 6000 новых компонентов.
Рассмотрим эти функции подробно.
Начнем сравнение с интерфейса пользователя. На рис. 1 приведены фрагменты панели управления Multisim 13 (рис. 1,а) и Multisim 14 (рис. 1,б).
Как следует из рисунка, в новой версии программы вместо значка шестеренки (Interactive Simulation Settings) появился значок с надписью Interactive (Select active analysis and set up simulation parameters). В версии программы Multisim 13 при нажатии на этот значок открывается окно установки параметров моделирования (рис. 2,а), а в Multisim 14 - окно с перечнем возможных видов анализа и установки параметров моделирования (рис. 2,б), что позволяет более оперативно выбрать вид анализа.
Расширенные возможности пробников
Вторым новшеством панели управления является панель пробников. Параметры пробников можно изменить после нажатия кнопки Probe Settings (значок шестеренки). В результате нажатия открывается окно с тремя вкладками (рис. 3).
На вкладке "Parameters" можно выбрать режим работы пробников:
- Instantaneous - измерение мгновенных значений
- Instantaneous and periodic - измерение мгновенных и усредненных значений периодических сигналов.
Различие в работе инструментов в этих режимах иллюстрирует рис. 4. На рис. 4,а приведен результат измерения напряжения на выходе генератора треугольных импульсов в режиме "Instantaneous", а на рис. 4,б - в режиме "Instantaneous and periodic".
На вкладке "Parameters" задается размер окна, шрифт, цвет фона и шрифта пробников, а на вкладке "Grapher" - способ отображения имени пробника в окне Grapher при проведении анализа. Можно выбрать отображение только значения параметра (напряжение, ток или мощность в легенде), либо в легенде добавляется и имя пробника (PR1, PR2 и т.д). Число пробников увеличено. Хотя с помощью пробника для измерения напряжения можно измерять ток и частоту, для удобства использования созданы пиктограммы пробников, предназначенных для измерения напряжения, тока и измерения обоих этих величин. Новыми являются пробники для измерения мощности (со значком W внутри) и цифровой пробник (со значком прямоугольного импульса внутри). На рис. 5 приведен пример использования этих пробников.
Пробник для измерения мощности устанавливается на изображение того элемента, мощность рассеивания которого необходимо измерить. Цифровой пробник отображает частоту исследуемого сигнала и его логический уровень (внутри пробника изменяется значение 0 или 1).
Функция «Активный анализ»
Эта функция позволяет проводить анализ по переменному току сразу в нескольких точках схемы и выводить на одном графике результаты анализа в этих точках. На рис. 6 приведена схема ФНЧ, в котором установлены пробники на выходе первого звена (PR1), на выходе фильтра (PR2) и пробник для измерения мощности на резисторе R4 (PR3).
При выборе режима анализа по переменному току (AC Sweep) на вкладке Output сразу видны точки схемы, в которых измеряются напряжения и мощность, формируемые этими пробниками. При желании можно убрать или добавить точки для анализа. Если не использовать пробники, то в окне Output каждый параметр нужно задать вручную. После выполнения анализа в окне Grapher выводятся результаты, приведенные на рис. 7.
Результаты анализа, проведенного с помощью пробников, идентичны результатам анализа напряжений и мощности, заданным в техже точках. Использование пробников дает еще один результат - при нажатии кнопки Run сразу открывается окно Grapher с результатами анализа и нет необходимости входить в меню "Analysis and simulation" для его выполнения. При добавлении пробника на схеме после выполнения анализа в окне Grapher автоматически добавляются его данные.
Однако эта функция работает не при всех видах анализа. Например, при анализе с помощью быстрого преобразования Фурье выводится спектр сигнала в точке, которая находится в самом верху списка Output.
Применение функции "Active Analysis Mode" позволяет сократить время, необходимое для подготовки и проведения анализа сложных схем, в которых требуется осуществлять контроль параметров в нескольких точках.
Расширенное меню поиска компонентов
При подборе компонентов для создания схемы расширены возможности поиска по названию производителя. После открытия окна выбора компонентов (рис. 8) и нажатия кнопки Search открывается окно поиска компонентов (Component Search), показанное на рис. 9.
В этом окне добавлена строка поиска по производителю компонентов (Model manufacturer).Если ввести в эту строку International Rectifier, то в результате поиска будут выведены компоненты, выпускаемые этой компанией. Кроме списка компонентов в окне результатов поиска отображаются обозначение элемента на принципиальной схеме и посадочное место для печатной платы (рис. 10).
Поиск примеров моделирования
Для быстрого поиска примеров моделирования достаточно нажать кнопку Find Examples на панели управления (рис. 11) и в открывшемся окне (рис. 12) выбрать интересующий пользователя пример.
Расширение возможностей моделирования мощных устройств
В NI Multisim 14 добавлено более 500 новых компонентов (имитационные модели и посадочные места для разработки печатных плат) от компании International Rectifier. Это позволяет осуществлять не только моделирование преобразователей, выпрямителей, импульсных источников питания, но и осуществлять разработку печатных плат разрабатываемых устройств. В базу компонентов добавлены модели IGBT-модулей с рабочими напряжениями до 1200 В. Полный перечень новых компонентов International Rectifier можно найти в .
Расширенные возможности обучения элементам цифровой
Программа Multisim многими ведущими университетами мира признана одной из наиболее удобных для обучения элементам цифровой техники и моделирования цифровых устройств. В новой версии программы предусмотрена интеграция Multisim с платой Adept Suite от Digilent, предназначенной для обучения цифровой схемотехнике (рис. 13). Установленная на плате FPGA Spartan-3E позволяет эмулировать простые логические схемы, проводить оптимизацию логических схем, сравнивать коды, исследовать работу схем управления семисегментыми индикаторами, счетчиков и других устройств. Возможна интеграция и с другими платами компании Digilent.
Кроме новых компонентов ведущих производителей в программе были добавлены компоненты в базу источников - пять источников опорного напряжения и пять различных значков общего провода для каждого из них.
Краткий анализ новых возможностей позволяет сделать вывод о том, что программа Multisim 14 стала еще более удобной в использовании.