Программа моделирования электронных схем Multisim 9

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Цель работы: ознакомиться с программой моделирования электронных схем Multisim 9 (Electronics Workbench 9.0.155) и приобрести первичные навыки работы с ней; изучить логику работы и методику тестирования логических элементов; овладеть техникой их экспериментального исследования в среде Multisim 9 и анализа полученных результатов.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомление с программой моделирования электронных схем Multisim 9.

2. Изучение основных сведений о логических элементах.

3. Исследование функционирования логических элементов в среде Multisim 9 с заполнением экспериментальных таблиц истинности, составление контролирующих тестов и оценка с их помощью работоспособности логических элементов.

4. Оформление индивидуального отчета о лабораторной работе и представление его к защите.

Программа моделирования электронных схем Multisim 9

Программа Multisim 9, разработанная компанией Electronics Workbench Corporation (www.electronicsworkbench.com), предназначена для моделирования аналоговых и цифровых электронных схем. Окно программы Multisim 9, представленное на рис. 1, содержит:

· рабочее поле для размещения моделируемой схемы с подключенными к ней виртуальными контрольно-измерительными приборами в свернутом виде, которые могут быть развернуты двойным щелчком левой кнопки «мыши» для установки режимов их работы и наблюдения результатов измерений;

· вертикальная и горизонтальная полосы прокрутки рабочего поля;

· поле меню (File, Edit, …, Help);

· панели инструментов с командами по выбору пользователя.

Далее приводятся краткие сведения по наиболее важным для первичного ознакомления с программой Multisim 9 командам меню и другим средтвам, используемым при моделировании логических элементов, функциональных узлов и устройств цифровой вычислительной техники.

1.1. Меню File

· Open, Close, Save, Save As, Print, Print Preview и Exit – типовые команды работы с файлами, не требующие пояснений;

· New Shematic Capture – создание нового схемного файла;

· Open Samples – открытие папки samples с демонстрационными примерами схем от разработчика Multisim 9;

· Close All и Save All – закрытие и сохранение всех открытых файлов;

Рис. 1. Окно программы Multisim 9

· New Project, Open Project, Save Project и Close Project – создание нового проекта, открытие ранее созданного проекта, сохранение и закрытие проекта, где проект представляет собой совокупность схемных файлов, связанных общим замыслом проектирования;

· Print Options – установка параметров печати;

· Recent Circuits и Recent Projects – открытие списков недавно открывавшихся схемных файлов и проектов.

1.2. Меню Edit

· Undo, Redo, Cut, Copy, Paste, Delete, Select All и Find – типовые команды редактирования, не требующие пояснений;

· Paste as Subcircuit – преобразование выделенной части схемы в подсхему;

· Orientation – типовые команды управления положением выделенного элемента схемы или контрольно-измерительного прибора Flip Horizontal, Flip Vertical, 90 Clockwise и CounterCW, не требующие пояснений;

· Font – выбор шрифта;

· Properties – установка общих свойств изображения схем и рабочего поля в открывающемся окне Sheet Properties.

1.3. Меню View

· Full Screen, Zoom In (Out, Cut, Area, Fit to Page, To Scale) – типовые команды управления размером изображения на экране, не требующие пояснений;

· Show Greed – вывод на рабочее поле экрана точечной координатной сетки;

· Show Border – вывод на экран буквенно-цифровой разметки по строкам и столбцам всех четырех границ рабочего поля в его пределах;

· Show Page Bounds – вывод на экран штриховыми линиями на рабочем поле границ формата печатной страницы;

· Ruler Bars – вывод на экран буквенно-цифровой разметки по строкам и столбцам левой и верхней границ рабочего поля вне его пределов;

· Status Bar – вывод строки состояния программы Multisim 9 на нижнюю часть экрана;

· Design Toolbox – вывод на левую часть экрана дерева открытых схемных файлов и описывающих их текстовых файлов типа Description;

· Spreadsheet View – вывод на нижнюю часть экрана таблиц электрических цепей и компонентов открытого схемного файла;

· Circuit Description Box – вывод на левую часть экрана описания открытого схемного файла;

· Toolbars – вывод на экран списка панелей инструментов, которые могут отображаться в окне Multisim 9 по выбору пользователя;

· Grapher – открытие окна Grapher View для представления и редактирования результатов моделирования в графическом виде.

1.4. Меню Place

· Component – открытие окна Select a Component для выбора компонентов из базы данных Multisim 9. Сначала щелчком левой кнопки «мыши» по полю Group открываем список групп компонентов. Затем открываем нужную группу. Далее в поле Component открываем нужный компонент, условное графическое обозначение (УГО) которого появится в поле Symbol, а под ним условное обозначение его функционального назначения и наименование модели. В конце нажимаем ОК, в результате чего на рабочем поле появится УГО выбранного компонента. При этом временно исчезнет, но после щелчка левой кнопкой «мыши», фиксирующего положение выбранного компонента на рабочем поле, снова откроется окно Select a Component. После этого можно в том же порядке выбирать следующий компонент и т.д. По окончании выбора всех компонентов окно Select a Component нужно закрыть. Повторно обратиться к нему можно в любое время.

· Junction, Wire, Bus и Connectors – вывод на экран при выделении «мышью» точки электрического соединения проводников, проводника, шины или электрических соединителей;

· Hierarhical Block From File, New Hierarhical Block и Replace by Hierarhical Block – команды управления вызовом из файла, созданием и редактированием иерархических блоков;

· New Subcircuit, Replace by Subcircuit – команды управления созданием и редактированием подсхем;

· Graphics – выбор команд графического редактора.

1.5. Меню Simulate

· Run – пуск/останов процесса моделирования работы схемы;

· Pause – временный останов процесса моделирования работы схемы;

· Instruments – открытие списка контрольно-измерительных приборов;

· Interactive Simulation Settings – открытие окна установки параметров интерактивного режима моделирования работы схемы;

· Digital Simulation Settings – открытие окна установки параметров цифрового режима моделирования работы схемы;

· Analyses – открытие списка команд моделирования;

· Postprocessor – открытие окна дополнительной математической обработки результатов моделирования, полученных при выполнении команд моделирования группы Analyses;

· Simulation Error Log/Audit Trail – открытие окна анализа ошибок моделирования работы схемы;

· Load Simulation Settings и Save Simulation Settings – открытие окон загрузки и сохранения файлов установки параметров процесса моделирования;

· VHDL Simulation – моделирование с использованием языка VHDL (Very Hardware Description Language), являющегося международным стандартом для систем автоматизации проектирования (САПР);

· Probe Properties – открытие окна установки графического оформления, шрифта и допустимых диапазонов изменения напряжений, токов и частоты моделей;

· Clear Instrument Data – очистка памяти данных моделирования виртуальных контрольно-измерительных приборов;

· Global Component Tolerances – открытие окна установки общих значений допусков для виртуальных компонентов.

1.6. Меню Tools

· Database – открытие окна управления базой данных компонентов Multisim 9;

· Circuits Wizards – открытие списка интерактивных программ расчета таймеров, фильтров, схем на основе операционных усилителей и усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенного по схеме с общим эмиттером;

· Replace Component(s) – открытие окна Select a Component для выбора компонентов из базы данных Multisim 9 аналогично пункту Component меню Place;

· Symbol Editor – открытие программы редактора УГО компонентов;

· Description Box Editor – открытие программы редактора описания схемного файла;

· Capture Screen Area – создание на рабочем поле прямоугольной области с изменяемыми вручную размерами и положением для выделения копируемой части схемы и последующей вставки её в текстовые файлы, например, Microsoft Office.

1.7. Меню Options

· Global Preferences – открытие окна установки значений общесистемных параметров Multisim 9, в том числе, выбора стандарта УГО компонентов: американского (ANSI) или европейского (DIN);

· Sheet Properties – установка общих свойств изображения схем и рабочего поля в открывающемся окне Sheet Properties аналогично пункту Properties меню Edit;

· Customize User Interface – открытие окна настройки панелей инструментов;

· Description Box Editor – открытие программы редактора описания схемного файла;

1.8. Меню Help

· Multisim Help – справка по всем разделам Multisim 9;

· Component Reference – справка по компонентам всех групп базы данных.

Инструкция пользователя Multisim 9 на английском языке (файл Multisim 9 User Guide.pdf) находится в папке documentation (путь …\Program Files\Electronics Workbench\EWB9\documentation).

1.9. Построение схем

Выбранные из базы данных компоненты соединяют на рабочем поле линиями связи (проводниками) следующим образом:

· щелчком левой кнопки «мыши» на выводе компонента задают начало линии связи и не отпуская кнопки перемещают «мышь» в сторону вывода другого компонента или контрольно-измерительного прибора;

· подведя новую линию связи к нужном месту еще одним щелчком левой кнопки «мыши» выполняют электрическое соединение, при этом создается замкнутая линия связи двух компонентов;

· аналогично создают линию связи между выводом компонента или контрольно-измерительного прибора и уже проложенной линией связи, при этом на месте электрического соединения появляется точка.

1.10. Особенности использования логических элементов

Если в базе данных Multisim 9 отсутствуют логические элементы с необходимым количеством входов, то для их получения следует:

· соединять последовательно элементы И или элементы ИЛИ для увеличения количества входов;

· соединять лишние входы логических элементов с одним из используемых входов;

· подавать на лишние входы элементов И и И-НЕ сигналы высокого логического уровня;

· подавать на лишние входы элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ сигналы низкого логического уровня;

· оставлять неподключенными лишние входы логических элементов не рекомендуется.

Примеры использования логических элементов с двумя и четырьмя входами для получения элементов с меньшим или большим количеством входов приведены на рис. 2.