Programa Multisim para simular circuitos electrónicos. Un paquete de software gratuito le permite simular circuitos y rastrear placas de circuito impreso Asignación de trabajo
Crear circuitos eléctricos implica dibujarlos en el campo de trabajo. En la primera etapa después de iniciar el programa, debe eliminar los elementos necesarios de las bibliotecas y luego conectarlos de la manera determinada.
Para eliminar un elemento de la biblioteca, debe hacer un clic con el botón izquierdo del mouse en la biblioteca. Aparecerá una ventana con los componentes de la biblioteca. Luego, al hacer clic una vez en el elemento, debe mover el puntero del mouse al campo de trabajo, luego de lo cual, al hacer clic en cualquier punto del campo de trabajo, coloca el elemento allí.
La conexión de elementos se realiza de la siguiente manera: cuando pasa el puntero del mouse sobre una de las abrazaderas del elemento, tomará la forma de una cruz, luego, haciendo clic una vez con el botón izquierdo del mouse, comenzará a mover el puntero del mouse. Le seguirá una línea de puntos. Para hacer que una línea se doble en un punto determinado, haga clic con el botón izquierdo del mouse. Cuando mueve el puntero del mouse a un pin, nodo o conductor de un elemento libre (línea conectora) y hace clic con el botón izquierdo, aparecerá una línea que conecta los elementos (conductor).
La resistencia del conductor en Multisim es cero. Hay que tener en cuenta que el circuito debe estar conectado a tierra y al menos un dispositivo de medición debe estar presente en el campo de trabajo. La conexión a tierra está conectada a cualquier punto del circuito.
Cuando el circuito esté ensamblado y todos los instrumentos de medición necesarios estén conectados, puede iniciar la simulación (encienda el circuito). El encendido se realiza mediante el interruptor en la esquina superior derecha de la pantalla. Después de encender el circuito, el modelo comienza a funcionar. Después de eliminar los datos necesarios, se debe apagar el circuito. Cualquier cambio en el circuito solo es posible en modo deshabilitado.
La primera etapa en la creación de un circuito eléctrico en el programa Multisim fue la etapa de seleccionar el microprocesador requerido de la biblioteca (Figura 2.4) y configurar sus parámetros iniciales.
Figura 2.4 – Ventana de selección de componentes.
El microprocesador elegido fue Intel 8051 en encapsulado DIP-40.
Figura 2.5 – Ventana de configuración del microprocesador (paso 1).
En el primer paso de configuración (Figura 2.5), se indica el nombre del espacio de trabajo y dónde se ubicará.
Figura 2.6 – Ventana de configuración del microprocesador (paso 2).
En el segundo paso de configuración (Figura 2.6), se indica el tipo de diseño del microprocesador. Para mayor simplicidad, el tipo se eligió utilizando un archivo hexadecimal externo, que contiene firmware de microprocesador listo para usar.
Figura 2.7 - Ventana de configuración del microprocesador (paso 3).
En el paso de configuración final (Figura 2.7), se indica si se utilizará un proyecto ya preparado o se creará un proyecto vacío.
Una vez completados todos los pasos de configuración, vaya a la configuración del microprocesador. La configuración indica la cantidad de RAM interna incorporada, RAM externa incorporada, la cantidad de ROM y la frecuencia de reloj a la que opera el microprocesador.
Para agregar el archivo de firmware, debe ir a la sección "Administrador de códigos MCU". A continuación, seleccione el proyecto que se creó al configurar el microprocesador y especifique let para el archivo de código de máquina para la simulación. La ventana del administrador de códigos MCU se muestra en la Figura 2.8.
Figura 2.8 – Administrador de códigos MCU.
Después de agregar el firmware, se verifica su funcionalidad y se verifica la memoria en busca de errores al cargar el firmware al microprocesador (Figura 2.9).
Figura 2.9 – Ventana de visualización de la memoria.
Se eligió Arduino Uno Shield como diseño en el que se ubican todos los elementos del circuito, que representa una placa vacía en la que solo se ubican las salidas para conectar sensores. 
Figura 2.10. - Escudo Arduino Uno en programa Multisim.
Después de crear el diseño en el programa Multisim, este circuito se tradujo al programa Ultiboard para crear su modelo 3D (Figura 2.11) y la disposición de los elementos en el tablero (Figura 2.12). El modelo 3D muestra cómo será nuestro diseño incluso antes de fabricarlo.
La Figura 2.12 muestra la disposición de los elementos en la placa de circuito impreso. Es necesario crear una plantilla a partir de la cual se elaborarán las primeras muestras de prueba.
Figura 2.11 – Modelo 3D de Arduino Uno Shield en el programa Ultiboard.
Figura 2.12 - Arduino Uno Shield en el programa Ultiboard
Figura 2.13 – Desarrollo terminado en el programa Multisim.
Después de crear el circuito en el programa Multisim, se tradujo al programa Ultiboard para crear un modelo de diseño 3D (Figura 2.14), la disposición de los elementos en la placa de circuito impreso y la disposición de los elementos en la placa de circuito impreso (Figura 2.15). .
Figura 2.14 - Modelo 3D del desarrollo terminado en el programa Ultiboard.
Figura 2.15 – Placa de circuito impreso de un diseño terminado en el programa Ultiboard.
Toda la creación del desarrollo se puede representar en el diagrama de bloques que se muestra en la Figura 2.16.
Figura 2.16 – Que se cree el desarrollo.
PLANIFICACIÓN DE NEGOCIOS Y GESTIÓN DE PROYECTOS DE DIPLOMA
Gracias al desarrollo generalizado de los dispositivos informáticos, la tarea de calcular y modelar circuitos eléctricos se ha simplificado notablemente. El software más adecuado para estos fines es el producto de National Instruments: Multisim (Electronic Workbench).
En este artículo veremos los ejemplos más simples de modelado de circuitos eléctricos usando Multisim.
Entonces, tenemos Multisim 12, que es la última versión al momento de escribir este artículo. Abramos el programa y creemos un nuevo archivo usando la combinación Ctrl+N.
Después de crear el archivo, se abre el área de trabajo frente a nosotros. De hecho, el área de trabajo de Multisim es un campo para ensamblar el circuito requerido a partir de elementos existentes y, créanme, su elección es excelente.
Por cierto, brevemente sobre los elementos. Todos los grupos están ubicados en el panel superior de forma predeterminada. Cuando haces clic en cualquier grupo, se abre una ventana contextual frente a ti en la que seleccionas el elemento que te interesa.
La base de elementos predeterminada es Master Database. Los componentes que contiene se dividen en grupos.
Enumeremos brevemente los contenidos de los grupos.
Las fuentes contienen fuentes de alimentación, puesta a tierra.
Básico: resistencias, condensadores, inductores, etc.
Diodos: contiene varios tipos de diodos.
Transistores: contiene varios tipos de transistores.
Analógico: contiene todo tipo de amplificadores: operacionales, diferenciales, inversores, etc.
TTL: contiene elementos de lógica transistor-transistor
CMOS: contiene elementos de la lógica CMOS.
Módulo MCU: módulo de control de comunicación multipunto.
Advanced_Peripherals: dispositivos externos que se conectarán.
Misc Digital: varios dispositivos digitales.
Mezclado - componentes combinados
Indicadores: contiene instrumentos de medición, etc.
El panel de modelado tampoco es nada complicado, al igual que en cualquier dispositivo de reproducción hay botones de inicio, pausa y parada. Los botones restantes son necesarios para modelar en modo paso a paso.
El panel de instrumentos contiene varios instrumentos de medición (de arriba a abajo): multímetro, generador de funciones, vatímetro, osciloscopio, trazador de Bode, frecuencímetro, generador de palabras, convertidor lógico, analizador lógico, analizador de distorsión, multímetro de mesa.
Entonces, después de examinar brevemente la funcionalidad del programa, pasemos a la práctica.
Ejemplo 1
Primero, montemos un circuito simple; para ello necesitamos una fuente de corriente continua (alimentación continua) y un par de resistencias (resistor).
Digamos que necesitamos determinar la corriente en la parte no ramificada, el voltaje en la primera resistencia y la potencia en la segunda resistencia. Para estos fines necesitaremos dos multímetros y un vatímetro. Cambie el primer multímetro al modo amperímetro, el segundo al modo voltímetro y ambos a voltaje constante. Conectamos el devanado de corriente del vatímetro a la segunda rama en serie, el devanado de tensión en paralelo con la segunda resistencia.
Hay una característica del modelado en Multisim: la conexión a tierra debe estar presente en el diagrama, por lo que conectaremos a tierra un polo de la fuente.
Una vez ensamblado el circuito, haga clic en iniciar simulación y observe las lecturas del instrumento.
Comprobemos la exactitud de las lecturas (por si acaso =)) según la ley de Ohm.
Las lecturas del instrumento resultaron ser correctas, pasemos al siguiente ejemplo.
Ejemplo 2
Ensamblemos un amplificador usando un transistor bipolar usando un circuito emisor común. Utilizamos un generador de funciones como fuente de señal de entrada. En la configuración de FG seleccionaremos una señal sinusoidal con una amplitud de 0,1 V y una frecuencia de 18,2 kHz.
Utilizando un osciloscopio tomaremos oscilogramas de las señales de entrada y salida, para ello necesitaremos utilizar ambos canales;
Para comprobar la exactitud de las lecturas del osciloscopio, colocaremos un multímetro en la entrada y salida, habiéndolos puesto previamente en modo voltímetro.
Lanzamos el circuito y hacemos doble clic en cada dispositivo.
Las lecturas del voltímetro coinciden con las lecturas del osciloscopio, si sabe que el voltímetro muestra el valor de voltaje efectivo, para obtenerlo debe dividir el valor de amplitud por la raíz de dos.
Ejemplo 3
Usando los elementos lógicos 2 Y-NO, ensamblaremos un multivibrador que crea pulsos rectangulares de la frecuencia requerida. Para medir la frecuencia del pulso usaremos un frecuencímetro y verificaremos sus lecturas con un osciloscopio.
Entonces, digamos que establecemos una frecuencia de 5 kHz y seleccionamos empíricamente los valores requeridos del capacitor y las resistencias. Ejecutamos el circuito y comprobamos que el frecuencímetro marca aproximadamente 5 kHz. En el oscilograma marcamos el período del pulso, que en nuestro caso es igual a 199,8 μs. Entonces la frecuencia es
Hemos considerado sólo una pequeña parte de todas las funciones posibles del programa. En principio, el software Multisim será de utilidad tanto para los estudiantes para la resolución de problemas de ingeniería eléctrica y electrónica como para los profesores para trabajos científicos, etc.
Esperamos que este artículo te haya resultado útil. ¡Gracias por su atención!
Los tiempos en los que los circuitos eléctricos se dibujaban a mano sobre papel son cosa del pasado. Actualmente, la gran mayoría de los especialistas desarrollan un conjunto de documentación de diseño utilizando programas especiales, uno de los cuales es Multisim. El sistema Multisim es al mismo tiempo un editor de circuitos que permite desarrollar diagramas de circuitos eléctricos complejos y una aplicación para su simulación. Multisim está diseñado para ingresar el esquema y prepararse para el siguiente paso, como el diseño de PCB.
Trabajar con bloques jerárquicos y subcircuitos.
Si el circuito que se está desarrollando contiene varios nodos del mismo tipo, se pueden utilizar estructuras jerárquicas (bloques jerárquicos y subcircuitos) para construirlo. En este caso, en el diagrama, cada nodo estará representado por un componente especial (“caja negra”) en forma de rectángulo con alfileres. El diagrama de cada nodo se construye en una hoja separada. El diagrama de bloques jerárquico se almacena en un archivo separado con la extensión *.ms12 (el archivo del diagrama principal hace referencia a este archivo). El subesquema se almacena junto con el esquema principal. Cualquier fragmento del diagrama se puede diseñar como un bloque jerárquico y luego colocarlo en el diagrama, lo que permite reducir su tamaño. Dado que el bloque jerárquico es en realidad un archivo independiente, se puede editar como un diagrama independiente. Los bloques y subcircuitos jerárquicos le permiten dividir un proyecto complejo en circuitos interconectados más pequeños.
Un nuevo proyecto recién creado en Multisim, por definición, se convierte en el circuito de nivel superior en el diseño actual. Todos los subcircuitos y bloques jerárquicos a los que hace referencia este archivo aparecerán como subordinados en el árbol del proyecto.
Para agregar un bloque jerárquico al diagrama que se está desarrollando, debe seleccionar “Nuevo bloque jerárquico” en el menú “Insertar”. Como resultado, se abrirá una ventana con el mismo nombre (Fig. 1) en la que deberá especificar el nombre del nuevo diagrama de bloques jerárquico (el campo "Archivo de bloques jerárquico") y el número de pines de entrada y salida del diagrama de bloques jerárquico. bloque (los campos "Pines de entrada" y "Pines de salida"), y luego haga clic en el botón "Aceptar".
Arroz. 1. Cuadro de diálogo "Nuevo bloque jerárquico".
Puede seleccionar la ubicación del archivo del diagrama de bloques jerárquico de la siguiente manera:
- En la ventana “Nuevo bloque jerárquico”, en el campo “Archivo de bloque jerárquico”, haga clic en el botón “Ver...”;
- en la ventana del Explorador de Windows que se abre, vaya al directorio de ubicación del archivo;
- ingrese el nombre del archivo del diagrama de bloques jerárquico en el campo "Nombre de archivo";
- Haga clic en el botón "Guardar" en la ventana del Explorador de Windows;
- Haga clic en el botón "Aceptar" en la ventana "Nuevo bloque jerárquico".
Después de completar las acciones, todos los cuadros de diálogo se cerrarán y el bloque jerárquico creado se adjuntará al cursor del mouse, que se puede conectar inmediatamente al circuito del circuito o simplemente colocarlo en el dibujo haciendo clic con el botón izquierdo del mouse en el lugar requerido. . El nombre del nuevo bloque jerárquico aparecerá en el árbol del proyecto en la pestaña Estructura del Panel de diseño. Seleccione la línea con el nombre usando el botón izquierdo del mouse para ir a la hoja de diagrama del bloque jerárquico recién creado. También puedes ir a la hoja de diagramas de otra forma:
- mueva el cursor del mouse a un bloque jerárquico en el dibujo, como resultado de lo cual aparecerá un icono de flecha encima del bloque (Fig. 2) y la información sobre herramientas "Editar IS/PS";
- haga clic en el icono de la flecha.
Arroz. 2. Proyecto Multisim en el que existe un bloque jerárquico.
La hoja esquemática del bloque jerárquico recién creado es una hoja de diseño de circuito Multisim normal y contiene los pines que conectan el bloque al circuito principal. Los contactos se agregan al diagrama de bloques automáticamente y su número depende del número que ingresó en los campos "Pines de entrada" y "Pines de salida" del cuadro de diálogo "Archivo de bloque jerárquico" al crear el bloque jerárquico. Ahora que está en el campo de trabajo del diagrama de bloques jerárquico, todo lo que queda es crear el nodo necesario y conectar sus pines a los contactos que conectan el bloque al circuito principal (Fig. 3).
Arroz. 3. Diagrama de un bloque jerárquico.
También puede agregar un bloque jerárquico al diagrama que se está desarrollando a partir de un archivo existente. Para hacer esto, seleccione el elemento "Bloque jerárquico del archivo" en el menú "Insertar" y en la ventana del Explorador de Windows que se abre, seleccione el archivo de diagrama requerido con el botón izquierdo del mouse y luego haga clic en el botón "Abrir". . Después de lo cual se cerrará el cuadro de diálogo del Explorador de Windows y el bloque jerárquico creado se adjuntará al cursor del mouse, que se puede conectar inmediatamente al circuito del circuito o simplemente colocarlo en el dibujo haciendo clic con el botón izquierdo del mouse en el lugar requerido. Después de abrir la hoja de diagrama del bloque jerárquico creado, el diagrama del archivo se colocará en el campo de trabajo. Después de crear un bloque jerárquico a partir de un archivo, se le agregan automáticamente conectores IS/PS (según el análisis de los circuitos del archivo). Si esto no sucede, los conectores deben agregarse manualmente. Para hacer esto, vaya al diagrama de bloques jerárquico y en el menú “Insertar/Conector” seleccione “Bloque/subcircuito jerárquico de salida”. Agregue la cantidad requerida de conectores al espacio de trabajo del dibujo y conéctelos al circuito. Como resultado, después de completar las acciones, el bloque jerárquico del circuito principal contendrá el número de pines correspondientes al número de conectores IS/PS agregados en el circuito del bloque jerárquico.
Al diseñar proyectos grandes, puede ser necesario reemplazar un grupo de componentes en un diagrama con un bloque jerárquico. Para hacer esto, debe seleccionar los componentes necesarios en el espacio de trabajo del proyecto con el mouse y seleccionar el elemento "Reemplazar con bloque jerárquico" en el menú "Insertar". Como resultado, se abrirá la ventana "Nuevo bloque jerárquico", en la que deberá seleccionar una ubicación en el disco de la computadora en el campo "Archivo de bloque jerárquico" usando el botón "Ver ..." y especificar el nombre del nuevo bloque jerárquico. archivo de diagrama. Después de completar las acciones, el bloque jerárquico creado se adjuntará al cursor del mouse. Para colocarlo en el espacio de trabajo del proyecto, haga clic izquierdo en el lugar requerido del dibujo; la conexión al circuito se realizará automáticamente. La Figura 4 (a, b) muestra el diagrama principal del proyecto antes y después de reemplazar un grupo de componentes en el diagrama con un bloque jerárquico.
Arroz. 4. El diagrama principal del proyecto antes y después de reemplazar un grupo de componentes en el diagrama con un bloque jerárquico.
Para agregar un subcircuito al diagrama que se está desarrollando, debe seleccionar el elemento "Nuevo subcircuito" en el menú "Insertar". Como resultado, se abrirá la ventana "Nombre del subcircuito", en la que deberá especificar el nombre del nuevo subcircuito y hacer clic en el botón "Aceptar". Después de esto, el cuadro de diálogo se cerrará y el bloque de subcircuito creado se adjuntará al cursor del mouse, que se puede colocar en el dibujo haciendo clic en el lugar requerido con el botón izquierdo del mouse. El nombre del nuevo subcircuito aparece en el Árbol del proyecto en la pestaña Estructura del Panel de diseño. Seleccione la línea con el nombre usando el botón izquierdo del mouse para ir a la hoja del diagrama del subcircuito recién creado. También puedes ir a la hoja de diagramas de otra forma:
- mueva el cursor del mouse al bloque del subcircuito en el dibujo, como resultado de lo cual aparecerá un icono de flecha y la información sobre herramientas "Editar IB/PS" encima del bloque;
- haga clic en el icono de la flecha.
Al igual que la hoja de diagrama de bloques jerárquico, la hoja de diagrama de subcircuito recién creada es una hoja de diseño de circuito Multisim normal. Ahora que está en el campo de trabajo del diagrama de subcircuito, todo lo que queda es crear el nodo necesario y conectar sus pines a los contactos que conectan el bloque del subcircuito al circuito principal. Los contactos de conexión se agregan manualmente al diagrama de subcircuito. Para ello, estando en la hoja del diagrama de subcircuito, en el menú “Insertar/Conector”, seleccione el ítem “Bloque jerárquico de salida/subcircuito”. Agregue la cantidad requerida de conectores al área de trabajo del dibujo y conéctelos al nodo diseñado. Como resultado, después de completar las acciones, el bloque del subcircuito ubicado en el circuito principal contendrá la cantidad de pines correspondientes a la cantidad de conectores IS/PS agregados en el circuito del subcircuito. Ahora el diseñador sólo puede conectar estos pines al circuito principal.
Al diseñar proyectos grandes, puede ser necesario reemplazar un grupo de componentes en un diagrama con un subcircuito. Para hacer esto, debe seleccionar los componentes necesarios en el espacio de trabajo del proyecto con el mouse y seleccionar el elemento "Reemplazar con subcircuito" en el menú "Insertar". Como resultado, se abrirá la ventana "Nombre del subcircuito", en la que deberá especificar el nombre del nuevo subcircuito y hacer clic en el botón "Aceptar". Después de completar las acciones, el bloque de subcircuito creado se adjuntará al cursor del mouse. Para colocarlo en el espacio de trabajo del proyecto, haga clic izquierdo en el lugar requerido del dibujo; la conexión al circuito se realizará automáticamente. La Figura 5 (a, b) muestra el diagrama principal del proyecto antes y después de reemplazar grupos de componentes en el diagrama con los subcircuitos podsxema1 y podsxema2. La Figura 6 muestra las hojas esquemáticas de los subcircuitos podsxema1 y podsxema2.
Arroz. 5. El diagrama principal del proyecto antes y después de reemplazar grupos de componentes en el diagrama con subcircuitos.
Arroz. 6. Fichas de diagramas de subcircuitos podsxema1 y podsxema2.
Por ejemplo, considere una etapa amplificadora basada en un transistor bipolar, conectado a un circuito con un emisor común. Tracemos la dependencia de los voltajes de salida y entrada en el tiempo, la característica de transferencia, las características de amplitud-frecuencia y fase-frecuencia.
1) Montemos el circuito en estudio en el entorno Multisim.
Nota:
- hacer doble clic con el botón izquierdo del mouse en un elemento le permite cambiar sus parámetros
-para mayor comodidad al trabajar, puede cambiar el color de los cables (seleccione el cable con el botón derecho del mouse y seleccione Cambiar color en el menú contextual que aparece)
2) Lanzamos el circuito, el osciloscopio construye automáticamente gráficos de la dependencia de los voltajes de entrada y salida en el tiempo (para verlos, simplemente haga clic izquierdo en el osciloscopio).
En la ventana activa del Osciloscopio-XSC1, puede acercar y alejar, desplazar los gráficos a lo largo de los ejes de ordenadas y abscisas, usar el cursor para ver los parámetros en cada punto del gráfico (aquí, el valor de voltaje), usando el botón Guardar. Puede guardar los datos del osciloscopio en forma de tabla en un archivo de texto.
3) Construcción de gráficos similares mediante Análisis Transitorio.
Usando el botón del trazador para mostrar cursores y datos, puede ver el valor de voltaje en cualquier punto. Durante el análisis, los gráficos se muestran en diferentes colores para mayor comodidad.
En la ventana Análisis transitorio, en la pestaña Salida, seleccione las cantidades necesarias para el análisis, y en la pestaña Parámetros de análisis, puede establecer las horas de inicio y finalización del análisis (las mismas acciones se realizan en cualquier tipo de análisis).
4) Construcción de la característica de transferencia (dependencia del voltaje de salida con respecto a la entrada) mediante análisis de barrido de CC. Trabajar con un gráfico en un trazador (Vista de gráfico) se realiza de la misma manera.
5) Construcción de respuesta de frecuencia y respuesta de fase (usando análisis AC).