Реферат на тему multisim

Обновлено: 07.07.2024

2. Введение

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.

3. Возможности

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.

4. Среда Multisim

5. От разработчиков

6. В Multisim есть базы данных трех уровней:

Базы Данных
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.

Базы Данных
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.

Базы Данных
База данных компонентов включает более 1200 SPICEмоделей
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 МОПтранзисторов
стандарта BSIM4, а также расширены возможности
отображения и анализа
данных, включая новый пробник для значений тока и
обновленные
статические пробники для дифференциальных измерений

9. 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.

10. Список всех функций Multisim

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.

11. Общие правила моделирования

Любая схема должна обязательно содержать хотя
бы один символ заземления
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.
В схемах должны присутствовать источники сигнала
(тока или напряжения), обеспечивающие входной
сигнал, и не менее одной контрольной точки (за
исключением анализа схем постоянного тока).

12. Топология схем

В
схеме не должны присутствовать контуры из
катушек индуктивности и источников напряжения.
Источники тока не должны соединяться
последовательно
Не должно присутствовать короткозамкнутых
катушек
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.

13. Пример моделирования схемы

Для примера рассмотрим усилительный каскад на
биполярном транзисторе, включенным в схему с
общим эмиттером. Построим графики зависимости
выходного и входного напряжений от времени,
передаточную характеристику, амплитудно-частотную
и фазо-частотную характеристики.
1) Соберем исследуемую схему в среде Multisim
Примечание:
-двойное нажатие левой кнопкой мыши на элемент
позволяет изменить его параметры
-для удобства при работе можно изменять цвет
проводов (выделяем провод правой кнопкой мыши и в
появившемся контекстном меню выбираем Change
Color)

Запускаем
схему, осциллограф
автоматически строит графики зависимости
входного и выходного напряжений от времени
(для того, чтобы их посмотреть, достаточно
нажать левой кнопкой мыши на
осциллографе).
В активном окне Oscilloscope-XSC1 можно
увеличивать и уменьшать масштаб, сдвигать
графики по осям ординат и абсцисс, с
помощью курсора смотреть параметры в
каждой точке графика ( здесь- значение
напряжения), с помощью кнопки Save можно
сохранить данные осциллографа в виде
таблице в текстовом файле.

Разработанная National Instruments программная среда Multisim 12.0 & Ultiboard 12.0 это целая лаборатория схемотехнического моделирования, которая предназначена для проектирования радиоэлектронных схем и печатных плат на профессиональном уровне. Данное программное обеспечение имеет простой удобный интерфейс и позволяет с легкостью моделировать сложные принципиальные схемы и проектировать многослойные печатные платы. Multisim (рис. 1) позволяет оптимизировать свои проекты, минимизировать ошибки и снизить число итераций при разработке. В сочетании с Ultiboard (рис. 2) – программным обеспечением для проектирования топологии печатных плат, Multisim представляет собой платформу сквозного проектирования.

Рис. 1. Окно программы Multisim

Рис. 2. Окно программы Ultiboard

В последних версиях программы Multisim используются математические модули и модели компонентов SPICE. Пакет MCU позволяет включать в эмуляцию смешанной схемы определенные микроконтроллеры. Особенностью программы Multisim является наличие виртуальных измерительных приборов, имитирующих реальные аналоги. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов (рис. 3). Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов.

Рис. 3. Разделы компонентов основной библиотеки Multisim

Библиотеки программы содержат следующие компоненты:

источники напряжения и тока, заземление (источники постоянного и переменного напряжения, источники прямоугольных импульсов и сигнала через определенные промежутки времени, постоянные и переменные источники тока);
базовые компоненты (резистор, переменный резистор, конденсатор, переменный конденсатор, катушка индуктивности, катушка с переменной индуктивностью, трансформатор, ключи, реле, переключатели);
диоды (диод, стабилитрон, светодиод, диодный мостик, диод Шоттки, симистор);
транзисторы (биполярные, полевые, МОП-транзисторы);
аналоговые компоненты (операционный, дифференциальный, инвертирующий усилитель, компаратор);
цифровые микросхемы ТТЛ;
цифровые микросхемы КМОП;
микроконтроллеры (8051, 8052, PIC16F84, PIC16F84A – с возможностью программирования) и микросхемы памяти RAM, ROM;
подключаемые внешние устройства (дисплеи, терминалы, клавиатура);
цифровые устройства (логические элементы, микроконтроллеры, микропроцессоры, микросхемы памяти, триггеры, регистры, счетчики, мультиплексоры, микросхемы цифровой обработки сигналов, программируемые логические интегральные схемы);
гибридные элементы (таймер, мультивибратор, аналогово-цифровой преобразователь);
звуковые и световые индикаторы (семисегментный индикатор, цветные пробники логического уровня, зуммер, лампа накаливания);
разъемы.

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. Все приборы изображаются в виде, максимально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно. В программе используется большой набор виртуальных инструментов (рис. 4) для проведения измерений: мультиметр, функциональный генератор, ваттметр, двух- и четырехканальный осциллограф, характериограф-IV, плоттер Боде, частотомер, генератор слов, логический анализатор, логический преобразователь, измеритель нелинейных искажений, анализатор спектра, панорамный анализатор, токовый пробник, функциональный генератор Agilent, мультиметр Agilent, осциллограф Agilent, осциллограф Tektronix, измерительный пробник, приборы LabVIEW:

измеритель характеристик полупроводниковых приборов (BJT Analyzer);
измеритель комплексных сопротивлений (Impedance Meter);
микрофон (Microphone);
динамик (Speaker);
анализатор сигналов (Signal Analyzer);
генератор сигналов (Signal Generator);
потоковый генератор сигналов (Streaming Signal Generator).

Рис. 4. Виртуальные измерительные приборы программы Multisim

Виртуальные приборы Multisim – это программные модели контрольно-измерительных приборов, которые соответствуют реальным приборам. Использование виртуальных приборов в Multisim – это простой и понятный метод взаимодействия со схемой, почти не отличающийся от традиционного при тестировании или создании радиоэлектронного устройства, самый простой способ проверить поведение разработанной схемы. Результаты моделирования можно вывести на принтер или передать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки. Необходимым условием для эффективного использования Multisim является понимание алгоритмов, реализованных в программе и знание принципов построения моделей электронных компонентов. Неправильное применение моделей компонентов, настройка и использование вычислительных алгоритмов могут привести к получению ошибочных результатов моделирования.

Программа Ultiboard используется для разработки печатных плат, выполнения определенных функций CAD систем и подготовки результатов проектирования к производству. В комплекте с Multisim, Ultiboard является мощным средством для проектирования электронных устройств, имеющим набор команд позволяющих создавать и редактировать контактные площадки и компоненты электрорадиоэлементов печатной платы. Программа Ultiboard обладает возможностью автоматизированного размещения компонентов на плате (рис. 5) а также ручной и автоматической трассировки (рис. 6), и 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.

Рис. 5. Импортированный из Multisim проект

Рис. 6. Цветные маркеры в местах возникновения ошибок и информация об ошибках допущенных в процессе ручной трассировки

Для большинства разрабатываемых многослойных печатных плат характерно наличие внутренних полностью или частично металлизированных слоев, используемых, как правило, для подводки питания и отдельных областей металлизации на сигнальных слоях, используемых в основном для экранирования. На рисунке 7 показана разработанная в Ultiboard 3D-модель платы до и после создания слоя питания.

Рис. 7. 3D-модель платы до и после создания слоя питания

Рис. 8. Создание 3D-формы компонента со штыревыми выводами в Ultiboard

При помощи данного мастера разработчик имеет возможность создавать компоненты:

микросхем и некоторых других электрорадиоэлементов в корпусах Dual In-line Package (DIP), монтаж которых производится в отверстия печатной платы. В таких корпусах могут выпускаться различные полупроводниковые или пассивные электрорадиоэлементы (микросхемы, сборки диодов, генераторы, усилители);
микросхем, имеющих планарные выводы, расположенные с четырех сторон корпуса Quad Flat Package (QFP);
транзисторов и других полупроводниковых приборов, в том числе и микросхем (например, интегральных стабилизаторов напряжения);
микросхем, которые производятся в корпусах BGA/PGA.

Многие проектировщики выбрали Multisim & Ultiboard в качестве среды разработки электронных устройств благодаря наличию интерактивных компонентов, возможности контроля и снятия данных с измерительных приборов в процессе моделирования схем, а также благодаря возможности проведения измерения аналоговых и цифровых сигналов. Большим преимуществом является наличие в данной среде разработки программы проектирования топологии печатных плат.

beluikluk Опубликована: 14.03.2015 0 0

Вознаградить Я собрал 0 2

ProgramwithIntegratedCircuitEmphasis) была разработана в начале 1970-х годов в Калифорнийском университете (г. Беркли). Она оказалась настолько удачной, что с тех пор интенсивно развивается и де-факто стала эталонной программой моделирования чисто аналоговых устройств.

В 1990 г. компанией Microsim на основе общего вычислительного ядра PSpice был создан программный пакет DesignCenter в среде Windows. Он позволял реализовать не только текстовый, но и графический ввод электрических принципиальных схем, а также проектирование не только аналоговых, но и аналого-цифровых (компараторы, АЦП, ЦАП) и чисто цифровых устройств (вентили, триггеры, счетчики, запоминающие устройства и т.п.). Последующие версии DesignCenter 6.0, 6.1 и 6.2 (1994 – 1996 гг.) были дополнены программами для проектирования программируемых логических матриц и разработки топологии печатных плат. Начиная с 1996 г., корпорация Microsim стала разрабатывать новое поколение САПР для схемотехнического моделирования под названием DesignLab 8.0 (1997 г.).

В настоящее время PSpice удовлетворяет множеству требований и интегрирован в систему автоматизированного проектирования CadenceOrCAD/Allegro. Современные версии программы содержат много улучшений, которых не было изначально, например, автоматическая оптимизация схем, шифрование, редактор моделей, поддержка параметрических моделей, несколько внутренних алгоритмов решения дифференциальных уравнений, перезапуск с контрольных точек и т.д. В программу входят: PSpiceAnalogDigital – пакет аналого-цифрового моделирования, PSpiceАdvancedАnalysis – пакет параметрической оптимизации, PSpice SLPS option – интерфейс связи с пакетом MATLAB.

В PSpice можно проводить несколько типов анализа схем. Наиболее важные из них:

· анализ нелинейных цепей постоянного тока (Nonlinear DC analysis);

· анализ переходных процессов (Nonlineartransient) – вычисляет напряжение и ток как функции времени;

· анализ Фурье в нелинейных цепях (Fourieranalysis) – дает частотный спектр сигналов в любой точке схемы;

· анализ линейных цепей переменного тока (Linear AC Analysis) – вычисляет выходную функцию как функцию частоты;

· анализ внутренних шумов (Noiseanalysis);

· параметрический анализ (Parametricanalysis);

· анализ по методу Монте-Карло (MonteCarloAnalysis).

Последняя (по состоянию на декабрь 2014 г.) версия PSpice поставляется в пакете Cadence
Orcad/Allegro 16.6.

Electronics Workbench (Interactive Image Technologies), MultiSim (National Instruments).Одна из самых

известных программ схематического моделирования цифровых, аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств ElectronicsWorkbench была создана в 1989 г. (рис. 9).

Первые версии состояли из двух независимых частей – для моделирования цифровых и аналоговых устройств. В 1996 г. обе они были объединены. Продукт создала компания ElectronicsWorkbenchGroup (InteractiveImageTechnologies) – один из первопроходцев компьютерной разработки устройств электроники. Сегодня InteractiveImageTechnologies – это дочерняя компания, права на которую полностью принадлежат NationalInstrumentsCorporation.

ElectronicsWorkbench показал достаточно высокую гибкость и точность вычислений, найдя широкое применение более чем в 50 странах мира, как на предприятиях, так и в вузах. Программа имеет простой интерфейс и идеально подходит для начального обучения электронике. Библиотеки предлагают огромный набор моделей радиоэлектронных устройств от самых известных иностранных производителей с широким диапазоном значений параметров. Кроме этого, есть возможность создания собственных компонентов. Активные элементы могут быть показаны как идеальными, так и реальными моделями. Всевозможные приборы (мультиметры, осциллографы, вольтметры, амперметры, частотные графопостроители, динамики, светодиоды, лампы, логические анализаторы, сегментные индикаторы) позволяют измерять любые величины, строить графики. ElectronicsWorkbench может провести анализ цепи по постоянному и переменному току, исследовать переходные процессы (рис. 10) при любом внешнем воздействии с помощью генераторов сигналов разной формы. Для более детального анализа программа может работать с программами PSpice и
Micro-Cap. ElectronicsWorkbench позволяет экспортировать результаты работ в САПР Orcad, Protel, Tango, Eagle и Layo1.

ElectronicsWorkbench состоит из трех основных модулей: Multisim, Ultiboard, Ultiroute.

Multisim обеспечивает ввод электрических принципиальных схем, моделирование смешанных аналого-цифровых устройств с помощью алгоритмов SPICE, текстовое описание цифровых устройств на языках высокого уровня VHDL и Verilog, их моделирование и синтез ПЛИС (Multisim V6 VHDL).

Ultiboard и Ultiroute являются графическими редакторами печатных плат: Ultiboard – с простейшим алгоритмом автотрассировки соединений (рис. 11), Ultiroute – с автоматическим размещением компонентов и трассировки печатных плат с расширенными возможностями.

MultiSim – средство разработки и моделирования электронных устройств – позволяет создать схему (рис. 12), используя обширную библиотеку компонентов, и эмулировать поведение интегральной схемы с помощью стандартного промышленного симулятора Spice. Начиная с версии 10.1, в Multisim интегрирован MCU Module, позволяющий добавить в Spice-эмулированную интегральную схему микроконтроллер и программировать его на языке С или Ассемблере. Модуль позволяет эмулировать работу интегральной схемы с микроконтроллером и различными дополнительными устройствами: постоянной и оперативной памятью, клавиатурой, а также графическими и буквенно-цифровыми жидкокристаллическими дисплеями.

На декабрь 2014 г. сегодняшний день актуальна версия MultiSim 13.X.

Micro-CAP (Spectrum Software). Micro-Cap (MicrocomputerCircuit Analysis Program) – профессиональ-

ная программа аналогового, цифрового и смешанного моделирования и анализа цепей электронных устройств средней степени сложности.

Программа была написана в 1982 г. фирмой SpectrumSoftware, с тех пор она постоянно расширяется и совершенствуется. Фирма, в свою очередь, была основана Энди Томпсоном в феврале 1980 г., изначально позиционируясь на написании программ для Apple. Она расположена в одном из городов Кремниевой долины – Саннивейле (штат Калифорния, США).

Интуитивно понятный интерфейс, нетребовательность к вычислительным ресурсам ПК и большой спектр возможностей сделали популярной Micro-Cap среди специалистов и студентов. Алгоритм работы включает в себя создание электрической цепи в графическом редакторе (рис. 13), задание параметров анализа и анализ полученных данных. Программа самостоятельно составляет уравнения цепи и проводит моментальный расчёт. Любое изменение схемы или параметров элементов приводит к автоматическому обновлению результатов.

Графический редактор опирается на библиотеки электронных компонентов, которые можно пополнять на основе экспериментальных или справочных данных с помощью встроенного модуля ShapeEditor. Все номиналы и параметры элементов могут быть как неизменными, так и зависящими от температуры, времени, частоты, состояния схемы, параметров других компонентов.

Анимированные детали (светодиоды, реле, семисегментные индикаторы и некоторые другие элементы) изменяют состояние в соответствии с поступающими на них сигналами. Моделирование включает в себя целый набор различных анализов (рис. 14): переходных процессов, передаточных характеристик по постоянному току, малосигнальных частотных характеристик, чувствительностей по постоянному току, нелинейных искажений, метода Монте-Карло и многих других. Опытные пользователи могут создавать свои макромодели, которые облегчают имитационное моделирование без потерь информации. Допускается одновременно использовать различные стандарты элементов схемы. Полная поддержка Spice -моделей позволяет применять проекты из других программ (DesignLab, OrCAD, P-CAD). Из недостатков можно отметить лишь необходимость установки дополнительных элементов, так как объем библиотек Micro-Cap (даже в полной версии) явно недостаточен.

Программа-дизайнер Micro-CapActive Filter Designer (рис. 15) предлагает возможность автоматического расчета активных и пассивных фильтров Баттерворта, Чебышева, Бесселя, эллиптических: низких частот, высоких частот, полосовых, режекторных. Созданный фильтр можно вставить в проект. Designer также предлагает пользователю выбор операционных усилителей для использования в активных фильтрах.
Он может создавать фильтры либо для точного значения, либо для стандартных значений импеданса.

Этой статьей начинаю освещать одну из интереснейших тем это тема компьютерного, еще говорят, схемотехнического моделирования схем различных электронных устройств.

На сегодняшний день существуем множество компьютерных программ, которые предназначены в первую очередь для разработки различных электронных устройств и в таких программах существует одна из важных функций – эмуляция электрических схем.

Перечислю только самые известные из них:

LTSpice и множестов других программ.

Сегодня я хочу вас познакомить с программой компании National Instruments – это эмулятор схем Multisim.

Интерфейс программы Multisim

Начнем с изучения интерфейса программы.

Основные функциональные панели программы показаны на следующем рисунке.

Отдельный интерес представляет панель компонентов. С помощью панели компонентов осуществляется доступ к базе компонентов. При нажатии на любую из выбранных пиктограмм компонентов схем открывается окно Выбор компонента. В левой части окна осуществляется выбор необходимого компонента.

Вся база данных компонентов разделена на разделы (пассивные элементы, диоды, транзисторы, микросхемы и т. д.), а разделы на семейства (например, для диодов – это сами диоды, стабилитроны, светодиоды, тиристоры и т. д.). Надеюсь идея понятна.

Так же в окне выбора компонента можно посмотреть обозначение выбранного компонента, описание его функции, выбрать тип корпуса.

Моделирование схем в программе Multisim.

Теперь переходим непосредственно к практике. Давайте соберем простую схему в программе Multisim и заставим ее работать!

Я скачал из интернета схему мультивибратора на двух транзисторах, где в качестве нагрузки используются светодиоды.

Далее собираем ее в программе Multisim и включаем моделирование.

Можем воспользоваться измерительными приборами, например виртуальным осциллографом и посмотреть сигналы в различных точках схемы.

Мы убедились, что схема работает, на этом знакомство с программой Multisim заканчиваю, если вас заинтересовала тема моделирования схем, пишите свои вопросы в комментариях, отвечу с удовольствием.

Ну и на последок, по традиции представляю вам подробное видео по моделированию схем в программе Multisim.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Читайте также: