GL Multisim Teil1

Click here to load reader

  • date post

    24-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    309
  • download

    6

Embed Size (px)

description

Einführung in das Programm „Multisim“

Transcript of GL Multisim Teil1

1(27) GRUNDLAGENLABOR ____________________________________________________________________________________________

Fachbereich Systems Engineering

Grundlagen-LaborPraktikumsbung

GL-MultiSim: Einfhrung in das Programm Multisim 1.Teil1

Versuchsziele: Erste Schritte im Umgang mit dem Softwarepaket Multisim (V 10.0) ; Schaltplanerstellung mit dem Schaltplaneditor Capture; Gleichspannungsanalyse: Berechnung der Gleichstrom- / Gleichspannungsverteilung innerhalb eines Netzwerkes mit Multisim; Grafische Auswertung von Simulationsergebnissen; bungen mit nichtlinearen Bauelementen. Version 1.2, Dezember 2007 / Egger Fritz1

Der 2.Teil behandelt die Wechselspannungsanalyse.

____________________________________________________________________________________________ 05.12.2007 gl-multisim.doc

2(27) GRUNDLAGENLABOR ____________________________________________________________________________________________

Inhaltsverzeichnis1. Einleitung . 1.1 Die Programmstruktur von Multisim ... 1.1.1 Schematic Capture .. 1.1.2 Spice Simulation .. 1.1.3 Analyse und graphische Auswertung .... 1.1.4 Virtuelles Experimentierboard NI-ELVIS . 1.1.5 Layoutprogramm Ultiboard . 1.2 Bauteil-Bibliotheken 1.3 Programmstart und Bauteileingabe .. 1.3.1 Anlegen eines Multisim Projektes 1.4 Die Multisim Oberflche ... 1.4.1 Das Capture Fenster (Workspace) ... 1.4.2 Das Projektmanager Fenster (Design Tool Box) 1.4.3 Das Tabellen-Fenster (Spreadsheet View) 1.4.4 Werkzeugleisten (Toolbars) .. 1.4.5 Generelle Multisim Einstellungen Erzeugen eines Multisim Projektes 2.1 Die wichtigsten Bauteilbibliotheken .. 2.2 Virtuelle, reale und 3D-Bauelemente 2.3 Schaltplaneingabe 2.3.1 Auswahl der Bauelemente .... 2.3.2 Platzieren der Bauelemente .... 1-10 2.3.3 ndern von Bauteilattributen .. 2.3.4 Zeichnen von Verbindungsleitungen 2.3.5 Benennung von Netzen . 2.4 Electrical Rules Check (ERC) . 2.5 Bauteillisten und Reports . Simulation und Virtuelle Instrumente . 3.1 Virtuelle Instrumente .. 3.2 Measurement Probes (Mess-Tastkpfe) Analysen ... 4.1 DC-Operating Point Analyse 4.1.1 Wahl der Ausgabevariablen (Grapher View) . 4.2 Transienten Analyse .. 4.2.1 Setup der Transientenanalyse 4.3 Parameter Sweep Analyse 4.4 DC-Sweep Analyse 4.5 Temperatur Analyse Literatur-Hinweise 1-3 1-3 1-3 1-3 1-4 1-4 1-4 1-4 1-5 1-5 1-5 1-6 1-6 1-6 1-7 1-7 1-8 1-8 1-9 1-10 1-10

2.

1-11 1-12 1-13 1-14 1-15 1-16 1-16 1-16 1-19 1-19 1-19 1-21 1-21 1-23 1-24 1-25 1-27

3.

4.

5.

____________________________________________________________________________________________ 05.12.2007 gl-multisim.doc

3(27) GRUNDLAGENLABOR ____________________________________________________________________________________________

1 EinleitungDas Programm Multisim (vormals Electronics Workbench) wurde von der Fa. National Instruments zur Simulation und Berechnung elektronischer Schaltungen auf den Markt gebracht. Es ermglicht eine Analyse komplexer, auch nichtlinearer Schaltungen im Zeit- und Frequenzbereich, parametrische Untersuchungen, Optimierungen, Bestimmen des Rauschverhaltens und vieles mehr. Dazu stehen laufend ergnzte Bibliotheken mit den charakteristischen Daten der gngigen Elektronikbausteine zu Verfgung. Die Windows-Version dieses Programms mit dem Namen Multisim 10.0 gibt zustzlich die Mglichkeit, Schaltkreise interaktiv durch graphische Eingabe zu definieren und eignet sich damit auch gut dafr, im Fach "Grundlagen der Elektrotechnik" erste Erfahrungen in der Berechnung von Gleich- und Wechselstromschaltkreisen zu sammeln. Das Programm ist auf den Fachhochschul-PCs installiert. In den Labors und EDV-Rumen ist dabei die Dongle-gebundene Vollversion Multisim Release 10.0.1 eingerichtet. Eine Multisim - Student Edition (=freie Demoversion) fr den Privatgebrauch ist bei den Laborbetreuern zu erhalten. Diese Laborbung soll nur eine erste Einfhrung sein, die es gestattet, einfache Schaltungen zu definieren und zu simulieren. Die hier verwendeten bungsbeispiele knnen alle mit der Multisim Student -Version gelst werden. 1.1 Die Programmstruktur von Multisim

1.1.1 Schematic Capture Das Programmteil Capture von Multisim dient der Eingabe von Schaltplnen und der Verwaltung bzw. Archivierung von kompletten Projekten. In Capture ist ein Bauteil-Editor namens Component Wizard enthalten, welcher der Erstellung von neuen Symbolen bzw. der Verwaltung von existierenden Symbolen dient. Ebenso findet man in Capture einen Circuit Wizard mit welchem sehr einfach gngige Schaltungen (OPV , Filter- und Timerschaltungen) entwickelt werden knnen. Neben der Spice-Simulation selbst, lassen sich auch andere Programmteile aus Capture heraus starten, so dass Capture die Schaltzentrale fr die Arbeit mit Multisim darstellt. 1.1.2 Spice - Simulation Multisim Spice/Xspice ist ein Simulator, der das Verhalten von Schaltungen (bestehend aus analogen und digitalen Bauelementen) simuliert. Dies ist eigentlich der wichtigste Programmteil der Arbeitsumgebung, auch wenn er seine Arbeit weitgehend im Hintergrund verrichtet. Mit Spice knnen folgende Eigenschaften einer Schaltung simuliert bzw. analysiert werden: Arbeitspunkteinstellung (DC-Operating point-Analysis) Seminar Teil 1 Gleichspannungsverhalten (DC-Sweep-Analysis) Zeitverhalten (Transient - Analysis) Wechselspannungs- bzw. Frequenzverhalten (AC-Analyse) Seminar Teil 2 Rauschverhalten (Noise Analysis) Zu den drei Grundanalysen lassen sich noch weitere Untersuchungen wie Parametrische Simulation, Temperaturanalyse, Monte-Carlo-Analyse oder auch WorstCase-Analyse konfigurieren.

____________________________________________________________________________________________ 05.12.2007 gl-multisim.doc

4(27) GRUNDLAGENLABOR ____________________________________________________________________________________________

1.1.3 Analyse und Graphische Auswertung Die graphische Auswertung bzw. die Anzeige der Simulationsergebnisse kann in MultiSim in drei unterschiedlichen Varianten durchgefhrt werden: Virtuelle Messgerte (Digitalmultimeter, Oszilloskop, etc.) Strom- und Spannungsmarker, Stromzange (Measurement Probes) ber die unterschiedlichen Analysearten in eigenstndigen Graphikfenstern (Grapher View) Die Mglichkeiten reichen von der einfachen Anzeige von Strmen und Spannungen, bis hin zu komplexen mathematischen Verknpfungen der Simulations-Ergebnisse mit Hilfe des PostProcessors in eigenen Graphikfenstern. 1.1.4 Virtuelles Experimentierboard NI-ELVIS Multisim beinhaltet auch ein virtuelles drei-dimensionales Steckbrett, auf welchem live eine Schaltung mit virtuellen 3D-Bauelementen zusammengebaut und getestet werden kann. 1.1.5 Layoutprogramm Ultiboard Dieser Programmteil dient der Entwicklung von Leiterplatten, angefangen von der optimalen Platzierung der Komponenten bis hin zum fertig gerouteten Design (incl. Auto-Router) und 3DVisualisierung des Boards (wird an unserer Fachhochschule zur Zeit nicht verwendet). 1.2 Bauteil-Bibliotheken:

Multisim besitzt drei Bauteil-Bibliotheken. ber Tools Database Database Manager findet man die einzelnen Bauelemente welche in der Master Database (= die Hauptdatenbank, beinhaltet bis zu 16.000 Bauteile und kann nicht editiert werden ) Corporate Database ( = beispielsweise eine Firmendatenbank mit firmenspezifischen Bauteilen, die auch editiert werden knnen) User Database ( = Datenbank fr die eigenen Bauteile) gespeichert sind. Jedes Bauelement verfgt ber Symbol-, Modell-, Pinbelegung-, und Layout Informationen welche von den verschiedenen Programmblcken bentigt werden: Symbol ( fr Schaltplaneingabe) Spice-Modell (fr die Simulation) Footprint (fr das Layout)

____________________________________________________________________________________________ 05.12.2007 gl-multisim.doc

5(27) GRUNDLAGENLABOR ____________________________________________________________________________________________

Achtung: Wird ein Bauelement aus der Masterdatenbank modifiziert so kann es nur in der Corporate- oder User-Datenbank gespeichert werden. Die Hauptdatenbank findet man unter C:\Program Files\National Instruments\Circuit Design Suite 10.0\database\MSComp_S.prd 1.3 Programmstart, Anlegen eines Projektes, Bauteileingabe:

Zur Schaltplaneingabe kann das Programm Multisim ber die Programmgruppe Start Programme National Instruments Circuit Design Suite durch Klicken auf Multisim gestartet werden. 1.3.1 Anlegen eines Multisim - Projektes: Bestimmen Sie unter File Save As .. den Pfad, in welchem das Projekt gespeichert werden soll ( z. B.: persnliches M:\-Laufwerk, keine Umlaute verwenden! ) Geben Sie im Feld Dateiname den Namen des Projektes (z. B.: Uebung1.ms10) Achtung: Im Dateinamen keine Umlaute oder Sonderzeichen verwenden! 1.4 Die Multisim OberflcheMenleisten Werkzeugleisten (Toolbars)

Projekt Manager (Design Toolbox)

Capture-Bereich / Workspace (Schaltplaneingabe)

Tabellen-Bereich (Spreadsheet View)

____________________________________________________________________________________________ 05.12.2007 gl-multisim.doc

6(27) GRUNDLAGENLABOR ____________________________________________________________________________________________

1.4.1 Das Capture Fenster (Workspace): Im Capture Fenster werden die Schaltplne des Designs erstellt. Unter Options Sheet Properties .. knnen Einstellungen betreffend Arbeitsblatt und Schaltplandarstellung vorgenommen werden wie beispielsweise: Arbeitsblattgre, Hintergrundfarbe, etc. Bauteilattribute anzeigen (ja/nein) Strichbreiten bzw. -Farben Rasterung (ein / aus) Schriftart und Schriftgre Metrische- oder Zollmasse, etc.

1.4.2

Das Project Manager Fenster (Design Toolbox):

Der Project Manager zeigt die Informationen zum Projekt und der damit verbundenen Dateien. Dies schliet Informationen ber eingebundene Modellbibliotheken, Simulationsprofile und die komplet