Лабораторная работа №10
"Разработка принципиальной электрической схемы и моделирование ее функционирования"

Цель работы:

• Освоение графического редактора MultiSIM.
• Формирование навыков разработки принципиальной электрической схемы в графическом редакторе MultiSIM.
• Приобретение опыта моделирования работы электрической схемы

Задание:

1. Загрузить графический редактор MultiSIM (Пуск/Все программы/National Instruments/Circuit Design Suite 10.0/Multisim)
   Если Вы первый раз знакомитесь с программой Multisim, то на рабочей области редактора открывается бланк-файл, названный "Circuit1".
   Для того, чтобы сохранить ваш файл с новым именем, надо выбрать в меню File/Save и задать имя файла.
2. Размещение компонент
   В данной работе мы будем разрабатывать схему, приведенную на рис.1.
   Рис. 1.
   
   Выберите в меню команду Edit/Properties и на вкладке PCB установите количество слоев платы равным 4 (Number of Cooper Layers = 4). Нажмите кновпку Применить (Apply) и ОК.
   
   Выберите в меню команду Place/Component. на рабочем поле откроется браузер компонент.
   Все компоненты схемы относятся к основным (Master Database).
   Разместите компоненты согласно рис.1 и информации в нижеприведенной таблице об их нахождении. Учтите пояснения под таблицей.

   Название	Группа (Group)	Семейство (Family)	Компонент (Component)
   Семисегментный световой индикатор	Indicators	HEX_DISPLAY	SEVEN_SEG_DECIMAL_COM_A_...(цвет любой)
   Микросхема (U2)	CMOS	74HC_4V	74HC190N_4V
   Микросхема (U3)	TTL	74LS	74LS47N
   Светодиод	Diodes	LED	LED_yellow
   Сопротивление (R1)	Basic	RESISTOR	200 Om
   Сопротивление (R2)	Basic	POTENTIOMETR	50 kOm LIN
   Сопротивление (R3)	Basic	RESISTOR	1 kOm
   Сопротивление (R4)	Basic	RPACK	RPACK_VARIABLE_2X7
   Земля	Sources	POWER_SOURCES	GROUND
   Земля цифровая	Sources	POWER_SOURCES	DGND
   Питание	Sources	POWER_SOURCES	VCC
   Ключи (J1,J2)	Basic	SWITCH	SPDT
   Операционный усилитель	Analog	OPAMP	741
   Источник аналогового напряжения	Sources	POWER_SOURCES	AC_POWER
   Конденсаторы (C1,C3)	Basic	CAP_ELECTROLIT	соответствующий номинал
   Конденсатор (C2)	Basic	CAPACITOR	соответствующий номинал
   Разъем (J3)	Basic	CONNECTORS	HDR1X4

   
   Устанавливайте компоненты в правильной последовательности, чтобы элементы (U2, U3 и т.д) были пронумерованы как показано на рис.1. Если устанавливать компоненты в другом порядке, то и номера будут другие. Следите за правильной установкой параметра Fotoprint manuf./Type (Корпус компонента) в каждом окне выбора элемента (Select a Component). Выбирайте значение типа IPC-2221A/2222, но не (no fotoprint). Отсутствие типа корпуса компонента приведет к ошибкам в лабораторной работе №2!
   Для того, чтобы повернуть компонет, нужно выделить его курсором и нажать Ctrl-R.
   Чтобы установить несколько одинаковых компонентов, нужно пользоваться командами Edit/Copy и Edit/Paste.
   После того, как установлен источник аналогового напряжения, выделите его курсором и дважды нажмите левую кнопку мышки, появится диалоговое окно, в котором нужно изменить напряжение на 0.2V и нажать OK, закрыв диалоговое окно.

3. Соединение компонентов
   Для того, чтобы соединить два компонента проводником, нужно выбрать мышкой вывод первого компонента и двигать мышку (проводник появится, привязанный к курсору) до вывода второго компонента. Если вы хотите контролировать вручную, как происходит соединение, то нужно фиксировать (нажатием левой кнопки) мышкой точки и двигать мышь дальше до второго вывода. Каждое нажатие мышки фиксирует проводник в данной точке.
4. Моделирование. Виртуальные инструменты.
   1) J1, J2 и R2 - это интерактивные компоненты. Установите интерактивный ключ для компонентов, дважды нажав мышкой на каждый. В поле ключа введите "E" для J1, "L" для J2 и "A" для R2. Нажмите "E" на клавиатуре, чтобы разрешить функционирование счетчика.
   2) Выберите Simulate/Instruments/Oscilloscope и установите осциллограф на рабочем поле проекта. Соедините осциллограф как показано на рис.1.
   Для того, чтобы изменить цвет соединений, идущих к осциллографу, надо нажать правой кнопкой мыши на проводник, идущий на вход осциллографа, и выбрав Segment Color, задать другой цвет.
   3) Нужно дважды кликнуть на иконку с осциллографом, чтобы увидеть лицевую панель инструмента. Выберите Simulate/Run. Сигнал с выхода операционного усилителя появится на осциллографе.
   4) Установите шкалу времени (Timebase) на 2 мс/дел. и шкалу напряжения (Channel A's Scale) на 500 мВ/дел.
   5) Нажимая "E" на клавиатуре, можно моделировать включение/выключение счетчика. Нажимая "L", загружаем нуль в счетчик. Нажимая "Shift-A", наблюдаем на осциллографе эффект изменения установленного сопротивления. Повтор - нажатие "A".
   При моделировании работы цепи, на семисегментном индикаторе отображается счет и конец каждого цикла.
   Помните, что если Вы просто кликнули на схему или интерактивный компонент, ключ не будет работать.
5. Анализ
   Для этой схемы, мы будем использовать AC анализ, чтобы проверить отклик на увеличение частоты.
   1) Дважды кликните на проводник, идущий к 6 выводу op-amp и измените имя цепи на аналоговый выход "analog_out" в диалоговом окне Net (цепи).
   2) Выберите Simulate/Analyses/AC Analysis и нажмите на закладку Output (выходную таблицу).
   3) Подсветите аналоговый выход ($analog_out) в левой колонке и кликните Add (добавить). Аналоговый выход переместится в правую колонку. Переместите и другие проводники в правую колонку.
   4) Выберите Simulate (моделирование). Результаты анализа будут представлены ниже на графике.
6. График
   Выберите View/Grapher после запуска моделирования. Результат представлен на рис. 2.
   
   Рис. 2.
7. Показать схему и результат моделирования работы цепи преподавателю.

---

Вперед