Уч_пособие_Multisim
.pdfИсточник кусочно-линейного напряжения V1 находится в группе
Sources, семейство SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES, компонент PIECEWISE_LINEAR_VOLTAGE.
Источник постоянного напряжения V2 находится в группе Sources, се-
мейство POWER_SOURCES, компонент DC_POWER.
Генератор цифровых сигналов синхронизации U1 находится в группе
Sources, семейство DIGITAL_SOURCES, компонент DIGITAL_CLOCK.
Аналого-цифровой преобразователь U2 находится в группе Mixed, семейство ADC_DAC, компонент ADC.
Аналоговая «земля» находится в группе Sources, семейство
POWER_SOURCES, компонент GROUND.
Индикаторы Voltage PR1 и Digital PR2 размещаются с помощью коман-
ды Place→Probe.
Контрольные точки IO1…IO9 размещаются с помощью команды
Place→Connectors→Output connector.
3. Сформировать сигнал источника V1 в виде трапецеидального импульса в соответствии с таблицей.
|
|
4. Задать для источника V2 напряжение |
|
Time, мкс |
Voltage, В |
5 В. Задать сигнал генератора U1 в виде ме- |
|
|
|
||
0 |
0 |
||
андра с частотой 200 кГц. |
|||
|
|
||
5 |
0 |
||
|
|||
|
|
5. Сохранить созданную схему с помо- |
|
45 |
5 |
||
|
|||
|
|
щью команды File→Save as. |
|
55 |
5 |
||
|
|
6. Выполнить настройку режима моде- |
|
95 |
0 |
||
|
|
|
|
100 |
0 |
лирования схемы: |
|
|
|
– в меню Simulate выбрать пункт Anal- |
yses and simulation, перейти к разделу Transient и задать изменение времени от 0 до 0.0001 с;
–на вкладке Output выбрать для построения аналоговые графики V(PR1)
ицифровые графики D(PR2), D(io1)…D(io9);
–в меню Simulate выбрать пункт Mixed-Mode Simulation Settings и установить режим Use Real pin models.
7. Выполнить моделирование. Используя полученные графики аналоговых и цифровых сигналов, проанализировать алгоритм формирования выходных цифровых сигналов.
8. Увеличить амплитуду трапецеидального входного импульса с 5 до
7 В, повторить моделирование и проанализировать изменение алгоритма
60
формирования сигналов при превышении значения Ref+.
9. Уменьшить напряжение основания трапецеидального входного импульса с 0 до −2 В, повторить моделирование и проанализировать изменение алгоритма формирования сигналов при значениях входного сигнала, меньших Ref−.
9.2.Моделирование кодека
1.Запустить программу NI Multisim.
2.Создать схему, показанную на рис. 9.2.
Источник синусоидального напряжения V1 находится в группе Sources,
семейство SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES, компонент AC_VOLTAGE.
Источники постоянного напряжения V2 и V3 находятся в группе
Sources, семейство POWER_SOURCES, компонент DC_POWER.
Генератор цифровых сигналов синхронизации U1 находится в группе
Sources, семейство DIGITAL_SOURCES, компонент DIGITAL_CLOCK.
Аналого-цифровой преобразователь U2 находится в группе Mixed, семейство ADC_DAC, компонент ADC.
Рис. 9.2. Схема исследования кодека
Цифро-аналоговый преобразователь U3 находится в группе Mixed, семейство ADC_DAC, компонент VDAC. Для удобства коммутации последовательно выполнить над компонентом контекстные команды Flip vertically и
61
Rotate 90°clockwise.
Резистор R1 находится в группе Basic, семейство RESISTOR. Аналоговая «земля» находится в группе Sources, семейство
POWER_SOURCES, компонент GROUND.
Индикаторы Voltage PR1, PR3 и Digital PR2 размещаются с помощью команды Place→Probe.
3.Для источника синусоидального сигнала V1 установить следующие параметры:
– Voltage (Pk) (амплитудное значение) – 2.0 В;
– Voltage Offset (постоянная составляющая) – 2.5 В;
– Frequency (частота сигнала) – 20 кГц.
4.Задать для источников V2 и V3 напряжение 5 В. Задать сигнал генератора U1 в виде меандра с частотой 200 кГц.
5.Сохранить созданную схему с помощью команды File→Save as.
6.Выполнить настройку режимов моделирования схемы:
–в меню Simulate выбрать пункт Analyses and simulation, перейти к раз-
делу Transient и задать изменение времени от 0 до 0.0001 с; на вкладке Output выбрать для построения аналоговые графики V(PR1), V(PR3) и цифровые графики D(PR2), D(du2.d0)… D(du2.d7);
–в меню Simulate выбрать пункт Analyses and simulation, перейти к раз-
делу Fourier, задать частоту основной гармоники 20 кГц, количество гармоник 10 и время моделирования от 0 до 0,0001 с; на вкладке Output выбрать для построения аналоговый график V(PR3);
–в меню Simulate выбрать пункт Mixed-Mode Simulation Settings и установить режим Use Real pin models.
7. Выполнить моделирование в режиме Transient. При правильно функционирующей схеме появятся входной синусоидальный сигнал и его ступенчатое представление после двойного преобразования аналог → цифра → аналог. Перейти в режим Fourier и получить спектр выходного сигнала.
Используя полученные графики аналоговых сигналов и спектра, проанализировать возникшие искажения.
8. Проанализировать влияние частоты генератора сигнала синхронизации U1 на работу кодека, для чего изменить ее c 200 кГц на 800 кГц, выполнить моделирование в режимах Transient и Fourier и оценить возникшие искажения. Восстановить значение частоты.
62
9.Проанализировать влияние потери информации в линии передачи на работу кодека, для чего, разомкнув соединение разрядов D5 АЦП и ЦАП, повторить моделирование в режимах Transient и Fourier и оценить возникшие искажения. Восстановить соединение разрядов D5 АЦП и ЦАП.
10.Увеличить для источника V3 напряжение с 5 до 7 В, повторить моделирование в режимах Transient и Fourier и оценить возникшие искажения. Восстановить для источника V3 прежнее напряжение 5 В.
11.Заменить тип источника V3 с DC_Power на AC_Voltage c параметрами:
–Voltage (Pk) (амплитудное значение) – 0.5 В;
–Voltage Offset (постоянная составляющая) – 4.5 В;
–Frequency (частота сигнала) – 20 кГц.
Сохранить схему с новым именем.
12.Проанализировать влияние пульсаций напряжения опорного источника V3 с частотой входного сигнала V1 на работу кодека, для чего выполнить моделирование в режимах Transient и Fourier и оценить возникшие искажения.
13.Проанализировать влияние пульсаций напряжения опорного источника V3 с частотой генератора сигнала синхронизации U1 на работу кодека, для чего изменить параметр источника V3 Frequency (частота сигнала) c 20 кГц на 200 кГц, выполнить моделирование в режимах Transient и Fourier и оценить возникшие искажения.
63
Список рекомендуемой литературы
Головков А. А., Пивоваров И. Ю., Кузнецов И. Р. Компьютерное моделирование и проектирование радиоэлектронных средств: учеб. для вузов. СПб.: Питер, 2015.
Павлов В. Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: учеб. пособие для вузов. М.: Академия, 2008.
Схемотехника цифровых устройств: учеб. пособие / А. К. Артемьев, А. В. Матвеев, И. С. Минченко, Ю. В. Сентябрев. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ
«ЛЭТИ», 2015.
Шестеркин А. Н. Система моделирования и исследования радиоэлектронных устройств Multisim 10. М.: ДМК Пресс, 2015.
Multisim Help. URL: https://zone.ni.com/reference/en-XX/help/375482B-01/.
Multisim SPICE |
Reference |
Manual. |
URL: |
|
https://www.ni.com/pdf/manuals/374845a.pdf. |
|
|
||
NI |
Multisim |
for |
Education. |
URL: |
https://www.ni.com/pdf/manuals/374484g.pdf. |
|
|
||
64
Содержание |
|
Введение................................................................................................................... |
3 |
Лабораторная работа 1. Основы работы в среде NI Multisim............................. |
4 |
1.1. Введение в NI Multisim.............................................................................. |
4 |
1.2. Создание схемы .......................................................................................... |
6 |
1.3. Моделирование реального компонента ................................................. |
10 |
Лабораторная работа 2. Исследование моделей |
|
полупроводниковых компонентов ................................................................ |
15 |
2.1. Моделирование полупроводникового диода ........................................ |
18 |
2.2. Моделирование биполярного транзистора............................................ |
20 |
2.3. Моделирование полевого транзистора .................................................. |
21 |
Лабораторная работа 3. Моделирование источников питания ........................ |
23 |
3.1. Моделирование выпрямителя ................................................................. |
26 |
3.2. Моделирование стабилизатора напряжения ......................................... |
29 |
Лабораторная работа 4. Исследование модели операционного усилителя..... |
30 |
Моделирование характеристик ОУ ............................................................... |
32 |
Лабораторная работа 5. Моделирование транзисторного усилителя .............. |
36 |
5.1. Моделирование транзисторного усилителя в частотной области ...... |
39 |
5.2. Моделирование переходных процессов ................................................ |
41 |
5.3. Моделирование влияния разбросов параметров................................... |
44 |
Лабораторная работа 6. Моделирование генераторов....................................... |
45 |
6.1. Моделирование мультивибратора.......................................................... |
47 |
6.2. Моделирование генератора Колпитца ................................................... |
49 |
6.3. Моделирование кварцевого генератора на инверторах ....................... |
50 |
Лабораторная работа 7. Изучение моделей логических компонентов ............ |
51 |
7.1. Исследование идеальных моделей логических компонентов ............. |
52 |
7.2. Исследование реальных моделей логических компонентов ............... |
53 |
Лабораторная работа 8. Моделирование цифровых устройств........................ |
54 |
8.1. Изучение и настройка виртуальных приборов ..................................... |
54 |
8.2. Моделирование цифровой схемы........................................................... |
57 |
Лабораторная работа 9. Моделирование смешанных устройств ..................... |
58 |
9.1. Моделирование АЦП ............................................................................... |
59 |
9.2. Моделирование кодека ............................................................................ |
61 |
Список рекомендуемой литературы.................................................................... |
64 |
65
Бабушкина Ольга Александровна, Пивоваров Игорь Юрьевич, Твердохлеб Алена Андреевна
Проектирование электронных схем в среде NI Multisim
Учебное пособие
Редактор Н. В. Кузнецова
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Подписано в печать 22.12.20. Формат 60 84 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Печ. л. 4,25.
Гарнитура «Times New Roman». Тираж 119 экз. Заказ 169.
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
66