Методические материалы (8) (4) (1) / Multisim Руководство пользователя и лабораторный практикум

1.3 Окно программы

Главное окно программы показано на рисунке 1.10

Рисунок 1.10 – Окно программы Multisim

Окно меню команд находиться в верхней части главного окна программы.

Окно схемы занимает центральную основную область окна программы. В этом окне, используя радиоэлементы и соединительные провода,

создают и редактируют электрические цепи.

Окно значков (иконок) располагается выше окна схемы. Оно включает две линейки. Верхняя линейка значков дублирует команды меню. Вторая линейка иконок, располагающаяся непосредственно над окном схемы, используется для выбора радиоэлементов и измерительных приборов, подключаемых к цепи.

Значок активации и остановки расчета схемы , а также значок паузы располагаются в правом верхнем углу окна программы.

12

1.4 Компоненты Multisim 10.1

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.

Рисунок 1.11 – Окно компонентов Multisim

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:

источники;

базовые компоненты;

диоды;

транзисторы;

аналоговые компоненты;

13

компоненты транзисторно-транзисторной логики;

логические компоненты;

микроконтроллеры;

периферийные компоненты;

цифровые микросхемы;

узлы комбинационного типа;

индикаторы.

1.4.1 Источники

Содержит все источники напряжения и тока, заземления.

Компонент «заземление» рисунок 1.12 имеет нулевое напряжение и таким образом обеспечивает исходную точку для отсчета потенциалов.

Рисунок 1.12 - Компонент «заземление»

Не все схемы нуждаются в заземлении для моделирования, однако любая схема, содержащая:

операционный усилитель;

трансформатор;

управляемый источник;

осциллограф,

должна быть обязательно заземлена, иначе приборы не будут производить измерения или их показания окажутся неправильными.

Все источники в Multisim идеальные. Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю, поэтому его выходное напряжение не зависит от нагрузки. Идеальный источник тока имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление, поэтому его ток не зависит от сопротивления нагрузки.

Функциональный генератор можно использовать в качестве идеального источника напряжения.

ЭДС источника постоянного напряжения рисунок 1.13 или батареи измеряется в Вольтах и задается производными величинами (от мкВ до кВ). Короткой жирной чертой в изображении батареи обозначается вывод, имеющий отрицательный потенциал по отношению к другому выводу.

Батарея в Multisim имеет внутреннее сопротивление, равное нулю, поэтому, если необходимо использовать две параллельно подключенные

14

батареи, то следует включить последовательно между ними небольшое сопротивление (например, в 1 Ом).

Рисунок 1.13 - Компонент «источник постоянного напряжения»

Ток источника постоянного тока (direct current) рисунок 1.14 измеряется в Амперах и задается производственными величинами (от мкА до кА). Стрелка указывает направление тока (от «+» к «-»).

Рисунок 1.14 - Компонент «источник постоянного тока»

Действующее значение (root-mean-square - RMS) напряжения источника переменного напряжения рисунок 1.15 измеряется в Вольтах и задается производными величинами (от мкВ до кВ). Имеется возможность установки частоты и начальной фазы. Напряжение источника отсчитывается от вывода со знаком «~».

Действующее значение напряжения VRMS, вырабатываемое источником переменного синусоидального напряжения, связано с его амплитудным значением VPEAK следующим соотношением:

Vpeak

2

(1.1)

Рисунок 1.15 – Компонент «Источник переменного напряжения»

15

Действующее значение тока источника переменного тока рисунок 1.16 измеряется в Амперах и задается производными величинами (от мкА до кА). Имеется возможность установки частоты и начальной фазы. Ток источника отсчитывается от вывода со знаком «~».

Действующее значение тока IRMS, вырабатываемое источником переменного синусоидального тока, связано с его амплитудным значением IPEAK следующим соотношением:

Рисунок 1.16 - Компонент «источник переменного тока»

Генератор тактовых импульсов рисунок 1.17 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов. Можно регулировать амплитуду импульсов, коэффициент заполнения (скважность) и частоту следования импульсов. Отсчет амплитуды импульсов генератора производится от вывода, противоположного выводу «+».

Рисунок 1.17 - Компонент «генератор тактовых импульсов»

Выходное напряжение источника напряжения, управляемого напряжением рисунок 1.18, зависит от входного напряжения, приложенного к являющим зажимам.

Отношение выходного напряжения к входному определяется коэффициентом пропорциональности Е, который задается в мВ/В, В/В и кВ/В:

где V out – выходное напряжение источника, Vin – входное напряжение источника.

16

Рисунок 1.18 - Компонент «источник напряжения, управляемый напряжением»

Величина тока источника тока, управляемого напряжением рисунок 1.19, зависит от входного напряжения, приложенного к управляющим зажимам.

Рисунок 1.19 - Компонент «источник тока, управляемый напряжением»

Отношение выходного тока к управляющему напряжению – коэффициент G, измеряется в единицах проводимости ( 1 /Ом или сименс):

Vin – напряжение, приложенное к управляющим зажимам источника. Величина тока, управляемого током рисунок 1.20, зависит от величины

входного тока (тока в управляющей ветви). Входной и выходной токи связаны коэффициентом пропорциональности F, который определяет отношение выходного тока к току в управляющей ветви. Коэффициент F

где Iout – выходной ток источника Iin– входной ток источника.

Рисунок 1.20 - Компонент «источник тока, управляемый током»

17

Величина напряжения, управляемого током рисунок 1.21, зависит от величины входного тока (тока в управляющей ветви). Входной ток и выходное напряжение образуют параметр, называемые передаточным сопротивлением Н, который представляет собой отношение выходного напряжения к управляющему току. Передаточное сопротивление имеет

где Vout – выходное напряжение источника Iin– входной ток источника.

Рисунок 1.21 - Компонент «источник напряжения, управляемый током»

При управляемых источников нужно соблюдать полярность и направление токов в подключаемых цепях. Стрелка указывает направление тока от «+» к «-», значком «+» указан положительный вывод источника напряжения.

1.4.2. Базовые компоненты

Содержит основные элементы схемотехники: резисторы, индуктивные элементы, емкостные элементы, ключи, трансформаторы, реле, коннекторы.

Сопротивление резистора рисунок 1.22 измеряется в Омах и задается производными величинами (от Ом до Мом).

Рисунок 1.22 - Компонент «резистор»

Емкость конденсатора рисунок 1.23 измеряется в Фарадах и задается вводными величинами (от пФ до Ф).

18

Рисунок 1.23 - Компонент «конденсатор»

Переменный конденсатор рисунок 1.24 допускает возможность изменения величины емкости. Величину емкости устанавливают, используя еѐ начальное значение и значение коэффициента пропорциональности следующим образом:

С =(начальное значение/100 ) - коэффициент пропорциональности. Значение емкости может устанавливаться с помощью клавиш-ключей

так же, как и положение движка переменного резистора.

Рисунок 1.24 - Компонент «переменный конденсатор»

Индуктивность катушки (дросселя) рисунок 1.25 измеряется в Генри и задаѐтся производными величинами (от мкГн до Гн)

Рисунок 1.25 - Компонент «катушка индуктивности»

Величину индуктивности катушки с переменной индуктивностью рисунок 1.26 устанавливают, используя начальное значение ее интенсивности и значение коэффициента пропорциональности следующим образом:

L = (начальное значение/100) - коэффициент пропорциональности. Значение индуктивности может устанавливаться с помощью клавиш-

ключей так же, как и положение движка переменного резистора.

19

Рисунок 1.26 - Компонент «катушка с переменной индуктивностью»

Трансформатор рисунок 1.27 используется для преобразования напряжения VI в напряжение V2.

Коэффициент трансформации n равен отношению напряжения VI на первичной обмотке к напряжению V2 на вторичной обмотке. Параметр n может быть установлен в диалоговом окне свойств модели трансформатора. Трансформатор может быть выполнен с отводом средней точки.

Рисунок 1.27 - Компонент «трансформатор»

Ключи имеют два состояния: выключенное (разомкнутое) и включенное (замкнутое). В выключенном состоянии они представляют собой бесконечно большое сопротивление, во включенном состоянии их сопротивление равно нулю. Ключи могут управляться:

клавишей;

таймером;

напряжением;

током.

Так как замкнутые ключи в Multisim имеют сопротивление нулю, то при параллельном соединении с другим ключом или батареей рекомендуется последовательно ввести в цепь резистор с сопротивлением 1 Ом.

Электромагнитное реле рисунок 1.28 может иметь нормально замкнутые нормально разомкнутые контакты. Оно срабатывает, когда ток в управляющей обмотке превышает значение тока срабатывания Iоп. Во время срабатывания происходит переключение нормально замкнутых контактов S2, S3 реле на пару нормально замкнутых контактов S2, S1 реле. Реле остается в состоянии срабатывания до тех пор, пока ток в управляющей обмотке превышает удерживающий ток Ih d . Значение тока Ihd должно быть меньше, чем Ion.

20