Описание окна программы Multisim

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение

Высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ»

Обнинский институт атомной энергетики-

Филиал НИЯУ МИФИ

ФИЗИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра автоматики, контроля и диагностики

Жуган Л.И., Васильковский Д.В., Борисова В.В.  

Лабораторный практикум

 «Схемотехническое моделирование

Аналоговых устройств электроники

И автоматики»

Обнинск, 2012

УДК 621.38

Жуган Л.И., Васильковский Д.В., Борисова В.В.  

Лабораторный практикум «Схемотехническое моделирование аналоговых устройств электроники и автоматики».Обнинск: ИАТЭ, 2012.- 91с.

Настоящий лабораторный практикум предназначен для студентов специальностей:

¾ 140306 – «Электроника и автоматика физических установок» направления 140300 «Ядерные физика и технологии»

¾ 140801 – «Электроника и автоматика физических установок» направления 140800 «Ядерные физика и технологии»: специализация №1 «Автоматизация и информационно-измерительные системы физических установок»

¾ 141403 «Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг»: специализация №2 «Системы контроля и управления атомных станций»,

 изучающих дисциплины «Автоматизация проектирования»,  «Конструирование, проектирование и технология электронных и микроэлектронных систем», «Конструирование и проектирование приборов и систем», а также выполняющих курсовое или дипломное проектирование по разделам схемотехнического моделирования аналоговых устройств электроники и автоматики при разработке проектов автоматизации физических установок.

 Материалы практикума используются так же для расчета электронных схем при изучении и проектировании компонентов систем автоматики и приборов, излагаемых в специальных дисциплинах «Элементы автоматики», «Приборы контроля».

Цель практикума: привить навыки самостоятельного практического использования методов автоматизированного схемотехнического проектирования для изучения принципов действия и анализа режимов работы наиболее типовых электронных схем приборов автоматики.  

Содержание

Краткое описание пакета Multisim

Описание окна программы Multisim

Редактор схем

Создание новой схемы

Размещение компонентов на странице схемы

3.2. Соединение компонентов проводниками

4. Режим моделирования схемы

…5. Методическиеи указания для выполнения лабораторных работ……………………………………3

ЛР №1. Определение параметров ОУ………………………………….24

ЛР №2. Исследование параметров ОУ в режиме усиления….……44

ЛР №3. Сумматоры на ОУ…………………………………………….59

ЛР №4. Интегрирующие и дифференцирующие схемы  включения ОУ…………………….…………………………………………………78

ЛР №5. Выпрямители на ОУ……………….………………………...94

 Литература……………….………………………...116

Введение

Современный специалист выше названных профилей  может выполнять на производстве, проектной организации или в научно-исследовательском институте следующие виды инженерной деятельности:

 эксплуатировать действующие автоматизированные системы, приборы автоматики, обеспечивая нормальные штатные режимы их работы согласно рабочим регламентам;

 модернизировать действующие средства электроники и автоматики на рабочих местах;

 проектировать новые более совершенные устройства с учетом современных тенденций развития электронной техники.

Во всех случаях инженер должен знать теоретические и практические основы функционирования того или иного устройства, уметь разобраться в электронных схемах, провести анализ режимов работы, измерить значения величин.

Изучение принципов действия, анализ работы или проектирование любого устройства электроники, микроэлектроники и автоматики базируется на методах физического и математического моделирования. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, так как требует изготовление макетов и их трудоемкого исследования. Иногда физическое моделирование просто невозможно из-за сложности создаваемого устройства. В этом случае прибегают к математическому моделированию с использованием средств автоматизированного проектирования (САПР).

В связи с высокой сложностью построения средств электроники и автоматики задачи решают последовательно, выполняя уровни системного, структурного, схемотехнического, топологического, конструкторского проектирования. Основой для изучения принципов и режимов функционирования электронных схем является схемотехническое проектирование, которое в условиях САПР сводится к задаче схемотехнического моделирования (СХМ). В настоящее время создано множество профессиональных и учебных САПР СХМ для проектирования устройств электроники и автоматики.

Краткое описание пакета Multisim

В данном лабораторном практикуме для решения учебных задач СХМ используется САПР Multisim

Многолетний опыт использования нами этой программы при проведении лабораторных работ показал ее эффективность и простоту освоения. За последние годы вышло несколько версий программ, от легких учебных версий EWB для начинающих пользователей до усовершенствованных систем СХП типа Multisim версий 2001-2012. Сегодня эти системы далее совершенствуются, приспосабливаются к сложным объектам современной электроники, интегрируются с другими программами, однако основное ядро САПР остается неизменным

Описание окна программы Multisim

Достоинством программы Multisim является наличие в ней контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду, органам управления и характеристикам максимально приближенных к их промышленным аналогам, удобный интерфейс для обучающегося, специалиста по эксплуатации и проектировщика..

Приведем краткое описание программы.[1].

Окно программы содержит шкалу меню (вторая строка окна): File, Edit, View, Place, Simulate, Transfer, Tools, Options, Help.

Меню Simulateсодержит команды:

Run – запуск моделирования;

Pause – временный останов моделирования;

Default Instrument Setting – установка по умолчанию режима работы контрольно-измерительных приборов;

Default Simulation Setting – выбор идеального (при использовании компонентов типа Virtual) или реального режимов работы моделирования;

Instruments – список контрольно-измерительных приборов (линейка этих приборов расположена слева в окне);

Analyses – список команд моделирования.

Меню Options– (настройка программы), содержит команды:

Preferences –пользовательские настройки (назначение команд описаны ниже);

Modify Title Block – внесение данных в разделы штампа;

Global Restrictions–установка общего пароля;

Circuit Restrictions–установка атрибутов толькоRead-only.

Третья строка окна содержит:

1) восемь мнемонических кнопок общесистемного характера (System);

2) две кнопки, с помощью которых можно увеличить или уменьшить масштаб изображения (Zoom);

3) девять специальных кнопок, дублирующих наиболее часто используемые команды (Design);

4) выпадающий список использованных в текущей схеме компонентов (In Use List);

5) кнопку, временно приостанавливающую процесс моделирования;

6) переключатель, запускающий и останавливающий процесс моделирования.

Слева в окне расположена вертикальная панель библиотек компонентов (базы данных Component Bars) , справа – вертикальная панель контрольно-измерительных приборов (Instruments).

Кнопки можно сделать видимыми или невидимыми, если вызвать команду View>Toolbarsи во всплывающем меню установить (или нет) соответствующие флажки: System, Zoom, Design,
In Use List. Здесь и далее в данном тексте на первом месте указывается меню из строки меню окна редактора схем, на втором месте – команда из выпадающего меню, появляющегося при выборе кнопки конкретного меню.

Панель библиотек компонентов можно сделать видимой или невидимой, если вызвать команду View>Component Barsи во всплывающем меню установить или нет флажок Multisim Database.

Панель контрольно-измерительных приборов можно сделать видимой или невидимой, если вызвать команду View>Toolbars и во всплывающем меню установить или нет флажок Instruments.

Панель библиотек компонентов (базы данных Component Bars) содержит:

· источники (Sources);

· пассивные компоненты и коммутационные устройства (Basic);

· диоды (Diodes);

· транзисторы (Transistors);

· аналоговые микросхемы (Analog);

· цифровые микросхемы TTL серии (TTL);

· цифровые микросхемы КМОП серии (CMOS);

· одиночные цифровые схемы, АЛУ, регистры, счетчики, мультиплексоры, дешифраторы, ОЗУ и т.п. (Misc Digital);

· микросхемы смешанного типа (Mixed);

· индикаторные устройства (Indicators);

· компоненты смешанного типа (Misc (ellaneous));

· аналоговые вычислительные устройства (Controls);

· радиочастотные компоненты (RF);

· электромеханические элементы (Electro_Mechanical).

Панель контрольно-измерительных приборов (Instruments) содержит:

· цифровой мультиметр (Multimeter);

· функциональный генератор (Function Generator);

· измеритель активной мощности и коэффициента мощности (Wattmeter);

· осциллограф (Oscilloscope);

· измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter);

· генератор слова (Word Generator);

· логический анализатор (Logic Analyzer);

· логический преобразователь (Logic Converter);

· измеритель нелинейных искажений в диапазоне частот от 20 до 200000 Гц (Distortion Analyzer);

· спектральный анализатор (Sperctrum Analyzer);

· прибор для анализа электрических цепей в обобщенном виде – в виде четырехполюсников, имеющих два входа и два выхода (четыре полюса) (Network Analyzer).

Последние три прибора недоступны.

Редактор схем

Окно редактора схем предназначено для создания и редактирования принципиальных схем устройства. По умолчанию цвет фона окна черный. Изменить установки по умолчанию можно, выбрав команду Options>Preferencеs. После выбора дан-
ной команды открывается диалоговое окно Preferencеs(рис. 2). Оно содержит шесть вкладок, на которых можно установить
необходимые опции. При выводе этого окна активной явля-
ется вкладка Circuit, на которой  имеются две панели ShowиColor.

Панель Showсодержит окно просмотра, в котором можно увидеть установленные опции, и шесть флажков, с помощью которых устанавливаются необходимые опции.

С помощью флажкаShow component labelsвыбирают видимость или невидимость позиционного обозначения компонента на схеме. Для того чтобы установить видимость позиционного обозначения компонента на схеме, нужно щелкнуть левой клавишей мыши по белому квадрату, расположенному слева от имени флажка, Если флажок выбран, то в белом квадрате появляется галочка.

Рис. 2. Диалоговое окно Preferencеsс вкладкой Circuit

Следующими флажками устанавливают видимость на схеме:

Show component reference IDs– порядкового номера компонента;

Show node names– имени узла;

Show component values– номинала компонента;

Show component attribute– таблицы свойств компонента.

Флажок Adjust component identifiersпозволяет при упорядочивании схемы изменять идентификационные номера однотипных компонентов, присвоенных программой автоматически в порядке их установки.

Панель Color содержит выпадающий список с именами команд, устанавливающих цвет фона, надписей и компонентов, окно просмотра, в котором можно просмотреть выбранный режим установки цвета, и пять кнопок, окрашенных в различные цвета, с помощью которых можно установить цвет для фона (Background), проводника (Wire), компонента, имеющего математическую модель (Component with model), компонента, не имеющего математическую модель (Component without model), и виртуального компонента (Virtual component).

На вкладке Workspaсe (рис. 3)определяются настройки текущего окна.

Рис. 3. Диалоговое окно Preferencеs с вкладкой Worcspase

На панели Show в окне, расположенном слева, отображаются результаты установки опций с помощью флажков, находящихся справа. Самый верхний флажок – показывать (или нет) сетку (Show grid), второй сверху флажок – показывать или нет границы страницы (Show page bounds), третий флажок – показывать или нет штамп страницы (Show title block).

На панели Sheet size(размер страницы схемы) в выпадающем списке выбирают формат страницы (А3, А4…). На панели Orientationустанавливают ориентацию страницы: портрет или альбомная (Landscape); на панели Custom size – ширину и высоту страницы в дюймах или сантиметрах; на панели Zoom level– масштаб изображения.

На вкладке Wiring(рис. 4) устанавливаютширину проводников и степень автоматизации разводки проводников; на панели Wire width (drawing option)– ширину линии. Результат отображается в окне.

На панели Autowire устанавливается (или нет) автоматическое соединение проводников (флажок Autowise on connection) и автоматическое движение (флажок Autowise on move) проводников.

Рис. 4. Диалоговое окно Preferencеs с вкладкой Wiring

На вкладке Component Bin(рис. 5) на панели Symbol standardустанавливается стандарт изображения компонентов ANCI (США) или DIN (Европа).

Рис. 5. Диалоговое окно Preferencеs с вкладкой Component Bin

На панели Component toolbar functionalityуказывают, изменять или нет цвет изображения компонента при его выборе.

На панели Place component modeвыбирают режим размещения компонентов: единственный компонент (Place single component), непрерывное размещение многосекционного компонента  (Continuous placement for multi-section part only), непрерывное размещение (Continuous).

На вкладке Font(шрифт) (рис. 6) выбирают шрифт и его атрибуты для выбранных компонентов схемы.

Рис. 6. Диалоговое окно Preferencеs с вкладкой Font

На вкладке Miscellaneous (разное) (рис. 7) устанавливают режим автосохранения данных, пути к рабочему каталогу, идеальный или реальный режим моделирования (переключатели Ideal и Real на панели Digital Simulation Setting) цифровых схем, соединить или рассоединить аналоговое и цифровое заземление (флажок Connect digital ground to analog ground на панели PCB Ground Option).

Кроме того, окно Preferencеs содержит пять кнопок.

Для того чтобы записать выбранные опции для текущей схемы, нужно щелкнуть левой клавишей мыши по кнопке OK.

Для того чтобы записать выбранные опции, как устанавливаемые по умолчанию, нужно щелкнуть левой клавишей мыши по кнопке Set as Default, затем по кнопке OK.

Для того чтобы вернутся к предыдущим опциям, установленным по умолчанию, нужно щелкнуть по кнопке Restore
Default. Затем можно продолжить устанавливать новые опции.

Рис. 7. Диалоговое окно Preferencеsс вкладкой Miscellaneous

Чтобы остановить изменения и закрыть диалоговое окно, нужно щелкнуть по кнопке Cancel.

Создание новой схемы

Прежде чем начать создание схемы, нужно запустить программу Multisim. Для этого в окне Windowsнажать на кнопку Пуск,в открывшемся меню выбрать команду Программы. В новом открывшемся менювыбрать строку Multisim. Автоматически откроется окно программы, в котором будет расположена страница новой схемы.