6 Программа схемотехнического моделирования Multisim
Программа схемотехнического моделирования Multisim
I. Multisim-это единственный в мире эмулятор схем, который позволяет вам создавать лучшие продукты за минимальное время. Он включает в себя версию Multicap, что делает его универсальным средством для программного описания и немедленного последующего тестирования схем.
Рекомендуемые файлы
NI Multisim 10.0 позволяет объединить процессы разработки электронных устройств и тестирования на основе технологии виртуальных приборов для учебных и производственных целей Подразделение Electronics Workbench Group компании National Instruments анонсировало выпуск Multisim 10.0 и Ultiboard 10.0, самых последних версий программного обеспечения для интерактивного SPICE-моделирования и анализа электрических цепей, используемых в схемотехнике, проектировании печатных плат и комплексном тестировании. Эта платформа связывает процессы тестирования и проектирования, предоставляя разработчику электронного оборудования гибкие возможности технологии виртуальных приборов. Совместное использование программного обеспечения для моделирования электрических цепей Multisim 10.0 компании National Instruments со средой разработки измерительных систем LabVIEW, позволяет сравнивать теоретические данные с реальными непосредственно в процессе создания схем обычных печатных плат, что снижает количество проектных итераций, число ошибок в прототипах и ускоряет выход продукции на рынок.
База данных компонентов включает более 1200 SPICE-моделей элементов от ведущих производителей, таких как Analog Devices, Linear Technology и Texas Instruments, а также более 100 новых моделей импульсных источников питания. Помимо этого, в новой версии программного обеспечения появился помошник Convergence Assistant, который автоматически корректирует параметры SPICE, исправляя ошибки моделирования. Добавлена поддержка моделей МОП-транзисторов стандарта BSIM4, а также расширены возможности отображения и анализа данных, включая новый пробник для значений тока и обновленные статические пробники для дифференциальных измерений.
Возможные обозначения приставок и множителей
Презентация по теме «Работа в среде программы Multisim»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Введение Multisim – это эмулятор схем, который позволяет интерактивно создавать принципиальные электрические схемы и моделировать их режимы работы; позволяет объединить процессы разработки электронных устройств и тестирования на основе технологии виртуальных приборов для учебных и производственных целей.
Возможные обозначения приставок и множителей Приставка Обозначение русское ОбозначениеMultisim Множитель Тера Т T 1012 Гига Г G 109 Мега М M 106 Кило к k 103 Милли м m 10-3 Микро мк u 10-6 Нано н n 10-9 Пико п p 10-12 Фемто ф f 10-15 Другие обозначения Вольт В V напряжение Ампер А A ток Ватт Вт W мощность Герц Гц Hz частота Секунда с S время
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 транзисторы, 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.
Виртуальные приборы Все приборы расположены на панели инструментов. Рассмотрим основные.
Мультиметр Мультиметр предназначен для измерения переменного или постоянного тока или напряжения, сопротивления или затухания между двумя узлами схемы. Диапазон измерений мультиметра подбирается автоматически. Его внутреннее сопротивление и ток близки к идеальным значениям, но их можно изменить.
Генератор сигналов Генератор сигналов (function generator) – это источник напряжения, который может генерировать синусоидальные, пилообразные и прямоугольные импульсы. Можно изменить форму сигнала, его частоту, амплитуду, коэффициент заполнения и постоянный сдвиг. Диапазон генератора достаточен, чтобы воспроизвести сигналы с частотами от нескольких герц до аудио и радиочастотных.
Построитель частотных характеристик (Боде Плоттер) Отображает относительный фазовый или амплитудный отклик входного и выходного сигналов. Это особенно удобно при анализе свойств полосовых фильтров.
Спектральный анализатор Спектральный анализатор (spectrum analyzer) служит для измерения амплитуды гармоники с заданной частотой. Также он может измерить мощность сигнала и частотных компонент, определить наличие гармоник в сигнале. Результаты работы спектрального анализатора отображаются в частотной области, а не временной. Обычно сигнал- это функция времени, для её измерения используется осциллограф. Иногда ожидается синусоидальный сигнал, но он может содержать дополнительные гармоники, в результате, невозможно измерить уровень сигнала. Если же сигнал измеряется спектральным анализатором, получается частотный состав сигнала, то есть определяется амплитуда основной и дополнительных гармоник.
Ваттметр Прибор предназначен для измерения мощности и коэффициента мощности. Токовый пробник
Измерительный пробник Показывают постоянные и переменные напряжения и токи на участке цепи, а также частоту сигнала
Анализ В Multisim предусмотрено множество режимов анализа данных эмуляции, от простых до самых сложных, в том числе и вложенных. Основные виды анализа: 1) DC – анализ цепи на постоянном токе. Анализ цепей на постоянном токе осуществляется для резистивных схем. Это правило следует напрямую из теории электрических цепей; при анализе на постоянном токе конденсаторы заменяют разрывом, катушки индуктивности – коротким замыканием, нелинейные компоненты, такие как диоды и транзисторы, заменяют их сопротивлением постоянному току в рабочей точке. Анализ цепи на постоянном токе выявляет узловые потенциалы исследуемой схемы
2) AC – анализ цепи на переменном токе. Анализ цепей на переменном токе заключается в построении частотных характеристик. 3) Transient – анализ переходных процессов Анализ переходных процессов в цепях позволяет определить форму выходного сигнала, то есть построить график сигнала как функции времени. Чтобы начать анализ, выберите пункт меню Simulate\ Analyses и выберите требуемый режим.
Кроме встроенных функций анализа есть возможность определить свою функцию с помощью команд SPICE. При подготовке к анализу необходимо настроить его параметры, например, диапазон частот для анализатора переменного тока (AC analysis). Необходимо также выбрать выходные каналы (traces). Плоттер (Grapher) – основной инструмент просмотра результатов эмуляции. Он открывается из меню View/Grapher и автоматически при работе эмуляции. Множество настроек плоттера находятся в окне свойств. Например, можно изменять масштабы, диапазоны, заголовки, стили линий осей.
Postprocessor и Grapher Postprocessor и Grapher — это программы пакета Multisim, которые позволяют отобразить результаты моделирования в графическом виде. Данная функция позволяет строить необходимые графики после проведенного анализа. Для работы с функцией Postprocessor необходимо знать названия узлов. Только те параметры (входные и выходные переменные), которые указываются при выполнении любого вида анализа(AC Sweep, DC Sweep, Transient Analysis и т.д.) отображаются на графиках функции Postprocessor и Grapher.
С помощью данной функции можно создать несколько графиков, изменять параметры графика, удалять объекты, производить логические и алгебраические операции над графиками(сложение, умножение, возведение в квадрат и т.д.). Вызов функции:
В окне Expressions available выбираем необходимые графики для построения.
Общие правила моделирования При моделировании схем необходимо соблюдать следующие общие правила: 1) Любая схема должна обязательно содержать хотя бы один символ заземления. 2) Любые два конца проводника либо контакта устройства, встречающихся в точке, всегда считаются соединенными. При соединении трех концов (Т-соединение) необходимо использовать символ соединения (узел). Те же правила применяются при соединении четырех и более контактов. 3) В схемах должны присутствовать источники сигнала (тока или напряжения), обеспечивающие входной сигнал, и не менее одной контрольной точки (за исключением анализа схем постоянного тока).
Топология схем 1) В схеме не должны присутствовать контуры из катушек индуктивности и источников напряжения. 2) Источники тока не должны соединяться последовательно 3) Не должно присутствовать короткозамкнутых катушек 4) Источник напряжения должен соединяться с катушкой индуктивности и трансформатором через последовательно включенный резистор. К конденсатору, подключенному к источнику тока, обязательно должен быть параллельно присоединен резистор.
Курс повышения квалификации
Охрана труда
Курс профессиональной переподготовки
Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе
Курс профессиональной переподготовки
Охрана труда
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-959826
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
В Хабаровске родители смогут заходить в школы и детсады только по QR-коду
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
В российских школах могут появиться «службы примирения»
Время чтения: 1 минута
Рособрнадзор объявил сроки и формат ЕГЭ
Время чтения: 1 минута
В Москве новогодние каникулы в школах могут начаться с 27 декабря
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Особенности работы в программе Multisim
Горячие клавиши в программе Multisim и обзор основных компонентов. Характеристика виртуальных приборов программы. Моделирование в графическом виде. Общие правила моделирования и требования к топологии схем. Пример моделирования электрической схемы.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.09.2015 |
| Размер файла | 770,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Обозначение приставок и множителей
3.1 Обзор компонентов
4. Виртуальные приборы
4.2 Генератор сигналов
4.4 Построитель частотных характеристик
4.5 Анализатор спектров
4.7 Токовый пробник
4.8 Измерительный пробник
6. Моделирование в графическом виде
6.2 Создание графика
7. Общие правила моделирования
8. Требования к топологии схем
9. Пример моделирования схемы
Первые версии программы имели название Electronics Workbench и разрабатывались фирмой с одноименным названием. Программа имела очень простой и интуитивно понятный графический интерфейс. В настоящее время фирма Electronics Workbench является дочерней компанией, которой полностью владеет фирма National Instruments Corporation.
Особенностью программы Multisim является наличие виртуальных измерительных приборов, имитирующих реальные аналоги. В состав Multisim входят эффективные средства графической обработки результатов моделирования. Другая важная особенность программы заключается в том, что Multisim поддерживает взаимодействие с графической средой LabVIEW, предназначенной для разработки программно-аппаратных средств измерения и управления..
NI Multisim 10.0 позволяет объединить процессы разработки электронных устройств и тестирования на основе технологии виртуальных приборов для учебных и производственных целей Подразделение Electronics Workbench Group компании National Instruments анонсировало выпуск Multisim 10.0 и Ultiboard 10.0, самых последних версий программного обеспечения для интерактивного SPICE-моделирования и анализа электрических цепей, используемых в схемотехнике, проектировании печатных плат и комплексном тестировании. Эта платформа связывает процессы тестирования и проектирования, предоставляя разработчику электронного оборудования гибкие возможности технологии виртуальных приборов. Совместное использование программного обеспечения для моделирования электрических цепей Multisim 10.0 компании National Instruments со средой разработки измерительных систем LabVIEW, позволяет сравнивать теоретические данные с реальными непосредственно в процессе создания схем обычных печатных плат, что снижает количество проектных итераций, число ошибок в прототипах и ускоряет выход продукции на рынок.
Можно использовать Multisim 10.0 для интерактивного создания принципиальных электрических схем и моделирования их режимов работы. «Multisim 10.0 составляет основу платформы для обучения электротехнике компании National Instruments, включающей в себя прототип рабочей станции NI ELVIS и NI LabVIEW. Он дает возможность студентам получить всесторонний практический опыт на всем протяжении полного цикла проектирования электронного оборудования. При помощи этой платформы студенты могут с легкостью перейти от теории к практике, создавая опытные образцы и углубляя свои знания в основах проектирования схем».
База данных компонентов включает более 1200 SPICE-моделей элементов от ведущих производителей, таких как Analog Devices, Linear Technology и Texas Instruments, а также более 100 новых моделей импульсных источников питания. Помимо этого, в новой версии программного обеспечения появился помошник Convergence Assistant, который автоматически корректирует параметры SPICE, исправляя ошибки моделирования. Добавлена поддержка моделей МОП-транзисторов стандарта BSIM4, а также расширены возможности отображения и анализа данных,включая новый пробник для значений тока и обновленные статические пробники для дифференциальных измерений.
Multisim (мультисим) — моделирование в среде программы, обзор компонентов и приборов
Multisim (мультисим) — это уникальный интерактивный эмулятор, позволяющий моделировать и тестировать электрические схемы в одной среде разработки с использованием виртуальных приборов. При помощи данной программы можно облегчить понимание основ электротехники и углубить свои знания в проектировании схем.
Компонентная база программы состоит из огромного количества элементов. Разнообразие подключаемых к схеме виртуальных приборов Multisim позволяет быстро увидеть результат с помощью имитации реальных событий.
А специальные интерактивные элементы (переключатели, потенциометры) позволяют в режиме реального времени производить изменения элемента с одновременным отражением этого в имитации.
В данном обзоре мы постараемся рассмотреть основные особенности программы мультисим и приемы работы в ней на конкретном примере.
Интерфейс Multisim. Настройка программы под себя
Начать знакомство с программой мультисим стоит с интерфейса. Он состоит из нескольких основных элементов, часть которых можно скрыть или заменить с учетом личных предпочтений и конкретных целей.
Выделим элементы пользовательского интерфейса, которые вы увидите при запуске программы Multisim:
| 1 | Строка меню (главное меню) позволяет выбирать команды для всех функций. |
| 2 | Панель разработки позволяет управлять различными элементами схемы. Ее можно скрыть, а для открытия в дальнейшем необходимо во вкладке «Вид» главного меню поставить галочку напротив пункта «Панель разработки». |
| 3 | Панель инструментов состоит из кнопок для быстрого доступа к командам и элементам меню. Данную панель можно настроить под себя путем добавления нужного функционала и скрытием ненужного. Данный элемент интерфейса программы мультисим мы далее рассмотрим подробнее. |
| 4 | Окно редактирования (рабочая область). |
| 5 | Приборная панель состоит из набора кнопок для доступа к моделям контрольно-измерительных приборов. Данную панель при желании можно скрыть либо переместить в область панели инструментов. |
Теперь рассмотрим несколько приемов преобразования интерфейса, которые возможно вам пригодятся. И в первую очередь скроем панель разработки. Включить ее можно в любое время, но пока, убрав ее мы увеличим рабочую область. Сразу же можно убрать и сетку из меню вкладки «Вид»:
Помимо сетки из данного меню можно включить координатные полосы, граничные линии, координатные поля. Также здесь можно настроить панель инструментов добавлением или удалением блоков.
Далее перейдем в пункт главного меню «Установки». В раскрывшемся списке переходим в «Схемные установки»:
Здесь во вкладке «Схема» можно настроить цветовую схему рабочего поля. В данном случае мы выбрали черное поле. Имеется также возможность сделать индивидуальную схему. Во вкладке Рабочее поле настраиваются параметры (размер) листа.
Завершая настройку интерфейса Multisim можно зайти в пункт главного меню «Установки» и в раскрывшемся списке перейти в пункт «Модифицировать интерфейс». Во вкладке «Дополнительно» выставив галочку напротив «Большие значки» вы получите следующее отображение:
Использование больших значков делает навигацию в программе на больших мониторах более удобной.
Элементы (компоненты) схемы в программе мультисим
Компоненты – это основа любой схемы. Программа Multisim работает с двумя категориями компонентов: реальными (real) и виртуальными (virtual).
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, даже 3,86654 Ома.
В мультисим есть и другая классификация компонентов: аналоговые, цифровые, смешанные, анимированные, интерактивные, цифровые с мультивыбором, электромеханические и радиочастотные.
Добавим в панель инструментов виртуальные компоненты. Для этого можно воспользоваться пунктом главного меню «Вид» — «Панель инструментов» — «Виртуальные». То же самое действие можно выполнить наведя курсор мыши на область панели инструментов и нажав правую клавишу:
Теперь более подробно рассмотрим, с какими конкретно компонентами мы можем работать в среде программы Multisim. Начнем с реальных:
 | |
| 1 | Источники. Данная группа 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 sources (постоянные, переменные источники тока, источники прямоугольных импульсов). |
| 2 | Пассивные компоненты. Данная группа содержит основные элементы схемотехники: резисторы, индуктивные элементы, емкостные элементы, ключи, трансформаторы, реле, коннекторы. |
| 3 | Диоды. Здесь представлены различные виды диодов: фотодиоды, диоды Шоттки, светодиоды. |
| 4 | Транзисторы. Данная группа содержит различные виды транзисторов: pnp-, npn- транзисторы, биполярные транзисторы, МОП-транзисторы, КМОП транзисторы. |
| 5 | Аналоговые компоненты. Группа содержит все виды усилителей: операционные, дифференциальные, инвертирующие. |
| 6 | Логические микросхемы TTL. Группа содержит элементы транзисторно-транзисторной логики. |
| 7 | Логические микросхемы CMOS. Здесь содержатся элементы КМОП-логики. |
| 8 | Цифровые микросхемы. Группа содержит различные цифровые устройства. |
| 9 | Аналого-цифровые компоненты. Группа содержит комбинированные компоненты. |
| 10 | Индикаторы. Здесь представлены измерительные приборы(вольтметры, амперметры), лампы. |
| 11 | Компоненты питания. |
| 12 | Смешанные компоненты. |
| 13 | Периферийные устройства. Группа содержит подключаемые внешние устройства (дисплеи, терминалы, клавишные поля). |
| 14 | ВЧ-компоненты. |
| 15 | Электро-механические компоненты. |
| 16 | Микроконтроллеры. |
Виртуальные компоненты программы мультисим состоят из следующих групп:
 | |
| 1 | Аналоговые компоненты. |
| 2 | Пассивные компоненты. |
| 3 | Диоды. |
| 4 | Транзисторы. |
| 5 | Измерительные приборы. |
| 6 | Аналого-цифровые компоненты. |
| 7 | Источники питания. |
| 8 | Компоненты с ограничениями. |
| 9 | Источники сигналов. |
Некоторые элементы схемы Multisim могут реагировать на действия пользователя. Изменение этих элементов сразу отражается на результатах эмулирования. Компоненты управляются с помощью клавиш, указанных под каждым элементом.
Горячую клавишу можно изменить сделав двойной щелчок мыши по компоненту. Откроется окно, в меню которого можно выбрать нужную клавишу.
Контрольно-измерительные приборы в программе Multisim
Программа мультисим имеет большое количество контрольно-измерительных приборов для анализа схем. Перечислим их:
 | 1) Мультиметр |
| 2) Функциональный генератор | |
| 3) Ваттметр | |
| 4) Осциллограф | |
| 5) 4-х канальный осциллограф | |
| 6) Плоттер Боде | |
| 7) Частотомер | |
| 8) Генератор слов | |
| 9) Логический анализатор | |
| 10) Логический преобразователь | |
| 11) Характериограф | |
| 12) Измеритель нелинейных искажений | |
| 13) Анализатор спектра | |
| 14) Панорамный анализатор | |
| 15) Функциональный генератор Agilent | |
| 16) Мультиметр Agilent | |
| 17) Осциллограф Agilent | |
| 18) Осциллограф Tektronix | |
| 19) Использование измерительного пробника | |
| 20) Приборы LabVIEW | |
| 21) Установка бесконтактного преобразователя ток-напряжение |
Работа в программе мультисим
Прежде чем начинать работу в программе Multisim, определимся, какие компоненты и измерительные приборы нам понадобятся, добавим их в схему и соединим между собой:
| В первую очередь нужен источник питания — трехфазный генератор. Так как для звезды и треугольника при подключении электродвигателя нужны разные линейные напряжения, добавим в схему два генератора. Для линейного напряжения 380 Вольт зададим в настройках генератора фазное напряжение 220 Вольт. Для линейного 220 Вольт — зададим фазное 127 Вольт. |  |
| Для переключения между генераторами потребуется переключатель. Зададим для переключения режимов клавишу «1». |  |
| Далее нам нужно каким то образом добавить двигатель в схему. Известно, что в нем три обмотки. Каждая обмотка имеет сопротивление. То есть обмотки можно заменить резисторами. Но нужно определиться с сопротивлением обмоток. Сопротивление находится по следующей формуле R = U/I. Какое брать напряжение и силу тока? Если смотреть данные для треугольника, берем напряжение 220 В, а силу тока 8,3 А делим на √3. Если смотреть данные звезды, то напряжение 380 В делим на √3, а силу тока берем 4,8 А. Получаем R = 220/4,8 ≈ 45,8 Ом. |  |
| Для переключений обмоток двигателя в звезду или треугольник потребуется переключатель. Зададим для переключения режимов клавишу «2». |  |
| В схему будут добавлены амперметры и вольтметры. По умолчанию они настроены под постоянный ток. В настройках нужно выставить для переменного тока «AC». |  |
| Для измерения мощности воспользуемся Ваттметром. |  |
| И самое главное — заземление. Без него ни одна схема не запустится. |  |
Выполнив все шаги можно включить моделирование (тумблер в верхнем правом углу) и проанализировать схему, опираясь на данные измерительных приборов.
Рассмотрим четыре ситуации. Первая — источник питания выдает линейное напряжение 220 Вольт, а двигатель соединен по схеме треугольник:
Вторая — источник питания выдает линейное напряжение 220 Вольт, а двигатель соединен по схеме звезда:
Третья — источник питания выдает линейное напряжение 380 Вольт, а двигатель соединен по схеме треугольник:
Четвертая — источник питания выдает линейное напряжение 380 Вольт, а двигатель соединен по схеме звезда:
Полученные из программы мультисим данные позволяют проанализировать значение мощности при различных способах подключения двигателя и при различных линейных напряжениях источника питания.
Как видно из моделирования Multisim при пересоединении электродвигателя с треугольника в звезду и питании его от той же электросети мощность, развиваемая электродвигателем, снижается в 3 раза. И наоборот, если электродвигатель переключить со звезды в треугольник, мощность резко возрастает, но при этом электродвигатель, если он не предназначен для работы при данном напряжении и соединении в треугольник, быстро выйдет из строя. Для того чтобы добиться одинаковой мощности, линейное напряжение при подключении звездой должно быть в √3 раз больше линейного напряжения, рассчитанного для треугольника, что и указывается в паспортных данных электродвигателя.
Завершая обзор программы мультисим выделим общие правила моделирования: