Описание основных программ

Multisim – это единственный в мире интерактивный эмулятор схем, он позволяет вам создавать лучшие продукты за минимальное время. Multisim включает в себя версию Multicap, что делает его идеальным средством для программного описания и немедленного последующего тестирования схем. Multisim так же поддерживает взаимодействие с LabVIEW и SignalExpress производства National Instruments для тесной интеграции средств разработки и тестирования.

Ultiboard – это средство, разработанное специально для увеличения производительности. Благодаря автоматизации наиболее популярных последовательностей действий, например, размещения и соединения компонентов, количество щелчков мышью и нажатий клавиш во время разработки можно пересчитать по пальцам. Благодаря технологии ограничений схемы Ultiboard легко поддерживать современную быструю разработку схем.

LabVIEW – это графическая среда разработки и создания гибких, масштабируемых приложений тестирования, измерения и управления с минимальными затратами времени и средств. Разработка приложений в LabVIEW отличается быстротой и эффективностью для пользователей, вне зависимости от их опыта.

Комплект виртуальных инструментов для учебной лаборатории от компании National Instruments (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite NI ELVIS) - это среда разработки на основе LabVIEW, предназначенная специально для научных и инженерных работников. NI ELVIS состоит из набора виртуальных инструментов LabVIEW, многофункционального прибора сбора данных и созданного по вашим требованиям рабочего места и макетной платы. Получается полный комплект приборов для образовательной лаборатории. Система основана на LabVIEW, поэтому сбор данных и разработка прототипа доступны в полном объеме. Система идеально подходит для образовательных целей от лабораторных работы для студентов до законченных курсовых работ. Последние могут быть выполнены в рамках курсов по схемотехнике, связи, управлению, мехатронике и сбору данных.

Описание схемы

Multisim - это уникальная возможность разработки схемы и ее тестирования/эмуляции из одной среды разработки. У такого подхода есть множество преимуществ. Новичкам в Multisim не нужно беспокоиться о сложном синтаксисе SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis - программа эмуляции со встроенным обработчиком схем) и его командах, а у продвинутых пользователей есть возможность настройки всех параметров SPICE.

Благодаря Multisim описание схемы стало как никогда простым и интуитивно понятным. Представление в виде электронной таблицы позволяет одновременно изменять характеристики любого количества элементов: от схемы печатной платы (PCB = PBC???) до модели SPICE. Безрежимное редактирование - это наиболее эффективный способ размещения и соединения компонентов. Работать с аналоговыми и цифровыми составными элементами интуитивно просто и понятно.

Кроме традиционного анализа SPICE, Multisim позволят пользователям подключать к схеме виртуальные приборы. Концепция виртуальных инструментов - это простой и быстрый способ увидеть результат с помощью имитации реальных событий.

Также в Multisim есть специальные компоненты под названием "интерактивные элементы" (interactive parts), вы можете изменять их во время эмуляции. К интерактивным элементам относятся переключатели, потенциометры, малейшие изменения элемента сразу отражаются в имитации.

При необходимости более сложного анализа Multisim предлагает более 15 различных функций анализа. Некоторые примеры включают использование переменного тока, монте-карло, анализ наиболее неблагоприятных условий и Фурье. В Multisim входит Grapher - мощное средство просмотра и анализа данных эмуляции.

Функции описания и тестирования схемы, представленные в Multisim помогут любому разработчику схем, сэкономят его время и спасут от ошибок на всем пути разработки схемы.

Среда Multisim

Интерфейс пользователя состоит из нескольких основных элементов, которые представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Среда Multisim.

Обзор компонентов

Рисунок 1.2 – Библиотека компонентов.

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 Шоттке, 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

Виртуальные приборы - это модельные компоненты Multisim, которые соответствуют реальным приборам. Например, среди виртуальных приборов в Multisim есть осциллографы, генераторы сигналов, сетевые анализаторы и плоттеры боде.

Виртуальные приборы - это простой и понятный метод взаимодействия со схемой, почти не отличающийся от традиционного при тестировании или создании прототипа.

Разработчики, знакомые с National Instruments LabVIEW могут создавать свои собственные приборы буквально из ничего. Например, для моделирования электромагнитных помех можно сделать собственный генератор шума.

Виртуальные приборы LabVIEW могут регистрировать реальные данные, пользоваться ими во время эмуляции, отправлять данные на вывод аналоговых приборов. Таким образом, эмулированные данные могут управлять реальными приборами. Для создания виртуальных приборов среда разработки LabVIEW необходима, а для использования уже созданных - нет.

Мультиметр (рисунок 1.3) предназначен для измерения переменного или постоянного тока или напряжения, сопротивления или затухания между двумя узлами схемы. Диапазон измерений мультиметра (рисунок 1.4) подбирается автоматически. Его внутреннее сопротивление и ток близки к идеальным значениям, но их можно изменить.

Рисунок 1.3 – Символ мультиметра.

 

Рисунок 1.4 – Лицевая панель мультиметра.

Генератор сигналов (рисунок 1.5) - 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 несколько герц до аудио и радиочастотных. У генератора (рисунок 1.6) сигналов есть три терминала-источника импульсов. Общий центральный терминал определяет положение нуля.

Рисунок 1.5 – Символ генератора сигналов

Рисунок.1.6 – Лицевая панель.

В Multisim есть несколько модификаций осциллографов (рисунок 1.7), которыми можно управлять как настоящими. Они позволяют устанавливать параметры временно развертки и напряжения, выбирать тип и уровень запуска измерений. Данные специальные осциллографов (рисунок 1.8) Multisim можно посмотреть после эмуляции с помощью самописца (Grapher) из меню Вид/Плоттер (View/Grapher).

 

Рисунок 1.7 – Символ осциллографа

Рисунок 1.8 – Лицевая панель

 

В Multisim есть следующие осциллографы:

· • 2-х канальный

· • 4-х канальный

· • Осциллограф смешанных сигналов Agilent 54622D.

· • 4-х канальный цифровой осциллограф с записью Tektronix TDS 2024.

Плоттер Боде (рисунок 1.9, рисунок 1.10) отображает относительный фазовый или амплитудный отклик входного и выходного сигнала. Это особенно удобно при анализе свойств полосовых фильтров.

Рисунок 1.9 – Символ генератора сигналов

Рисунок 1.10 – Лицевая панель

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 (рисунок 1.11) отображаются в спектральной области, а не временной. Обычно сигнал - это функция времени, для ее измерения используется осциллограф. Иногда ожидается синусоальный сигнал, но он может содержать дополнительные гармоники. В результате, невозможно измерить уровень сигнала. Если же сигнал измеряется спектральным анализатором (рисунок 1.12), получается частотный состав сигнала, т.е. амплитуда основной и дополнительных гармоник.

Рисунок 1.11 – Символ спектрального анализатора

Рисунок 1.12 – Лицевая панель

ELVIS

National Instruments ELVIS - это идеальный прибор для любой электротехнической лаборатории, в которой есть Multisim. В ELVIS есть среда разработки макетных плат со встроенными приборами, включая генератор сигналов, цифровой мультиметр, осциллограф и источник питания переменной мощности. Макетная плата съемная, это позволяет студентам выполнять часть лабораторной работы отдельно от модуля ELVIS.

В ELVIS есть программное обеспечение на базе LabVIEW для взаимодействия с виртуальными приборами. В эти приборы можно добавить возможность загрузки данных Multisim для сравнения результатов эмуляции и измерений.

Рисунок 1.13 - Анализ Боде в ELVIS и сравнение с данными Multisim.