Ćw. 0: Wprowadzenie do programu MultiSIM

Ćw. 0: Wprowadzenie do programu MultiSIM Wstęp Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z programem MultiSIM przeznaczonym do analiz i symulacji działania układów elektronicznych. Zaznajamianie się z tym programem połączymy z badaniem podstawowych elementów elektronicznych. Przebieg ćwiczenia 1. Pierwsza symulacja badanie rezystorów Program uruchamia się poprzez dwukrotne kliknięcie na ikonie programu, rysunek 1. Rysunek 1. Główne okno i opis podstawowych pasków narzędzi znajduje się na rysunku 2. Przyciski obsługi symulacji Źródła Podstawowe elementy Diody Multimetr Generator funkcyjny Oscyloskop Tranzystory Układy analogowe Układy cyfrowe (TTL) Układy cyfrowe (CMOS) Wskaźniki Elementy elektro-mechaniczne Rysunek 2. Katedra Elektroniki AGH 1

Celem pierwszej symulacji będzie analiza charakterystyki prądowo-napięciowej I = f(u) rezystora. Aby zbadać tę zależność należy sporządzić schemat jak na rysunku 3. Rysunek 3. Wybrane etapy rysowania tego schematu znajdują się na kilku poniższych rysunkach: - wstawienie źródła napięcia, rysunek 4, - wstawienie potencjometru, rysunek 5, - obrót, odbicie lustrzane możliwe jest po kliknięciu prawym przyciskiem myszy na wybranym elemencie, rysunek 6, - podwójne kliknięcie na elemencie otwiera okno jego właściwości, w zakładce Value potencjometru można ustawić przyciski, którymi steruje się wartością rezystancji i krok zmian, rysunek 7, - wstawienie źródła napięcia sterowanego napięciem, rysunek 8, - wstawienie badanego rezystora, rysunek 9, - elementy XMM1 i XMM2 to multimetry. Miernik XMM1 należy ustawić na funkcję pomiaru prądu (amperomierz), a XMM2 jako woltomierz, rysunek 3. Badany rezystor ma na rysunku 3 oznaczenie R2. Po narysowaniu schematu można rozpocząć symulację, patrz rysunek 2. Za pomocą potencjometru zmieniamy napięcie podawane na rezystor (co 5%). Należy zanotować wartości prądów i napięć (każdy zespół mierzy inny rezystor) i umieścić je w sprawozdaniu (tabela, wykres). Katedra Elektroniki AGH 2

Rysunek 4. Rysunek 5. Katedra Elektroniki AGH 3

2. Badanie kondensatorów Podczas kolejnych symulacji zbadamy działanie kondensatorów w obwodach prądu stałego i zmiennego. Rysunek 10 przedstawia schemat układu przeznaczonego do analizy pracy kondensatora w obwodzie prądu stałego i przełączania tego elementu. Rysunek 10. Aby na schemacie umieścić przełącznik J1 należy z menu głównego wybrać opcję Place, a następnie Place Component. Na ekranie ukaże się okno wyboru elementów Component Browser. W polu Component Family wybieramy SWITCH, a następnie w polu Component Name List znajdujemy element SPDT, rysunek 11. Oscyloskop XSC1 pobieramy z paska narzędzi wskazanego na rysunku 2. Dwukrotne kliknięcie na oscyloskopie otwiera widok z jego ekranem i przyciskami sterującymi, rysunek 12. Także na tym rysunku jest pokazane jak zmienić kolor wybranego połączenia (kliknięcie prawym przyciskiem myszy na tymże połączeniu a następnie wybranie polecenia Color...). Zmiana koloru jest przydatna przy obserwacji dwóch przebiegów na ekranie oscyloskopu. Katedra Elektroniki AGH 6

W stanie początkowym (rysunek 10) kondensator jest rozładowany (nie gromadzi żadnego ładunku). Po uruchomieniu symulacji należy zaobserwować na ekranie oscyloskopu poziomy napięć wejściowych. Następnie za pomocą klawisza spacji należy zmieniać stan przełącznika. Wówczas napięcie ze źródła zasilania będzie podane poprzez rezystor na kondensator. Nastąpi ładowanie kondensatora aż do momentu, gdy napięcie na kondensatorze zrówna się z napięciem źródła zasilania. Aby zaobserwować czy i kiedy płynie prąd przez kondensator należy dołączyć drugi oscyloskop tak, aby pokazywał napięcie na rezystorze, rysunek 13. (Z poprzedniego podpunktu wiemy, iż napięcie na rezystorze jest wprost proporcjonalne do prądu, który płynie przez ten rezystor). W badanym układzie przez rezystor i kondensator płynie ten sam prąd, ponieważ elementy te są połączone szeregowo. Rysunek 13. Po zatrzymaniu symulacji należy z menu View wybrać Show Grapher. Widzimy tam w dwu zakładkach przebiegi z oscyloskopów. Aby przebiegi były lepiej widoczne można dopasować zakresy osi. Należy je albo przerysować albo zapisać (File -> Save as) jako plik tekstowy i za pomocą np. programu Excel lub Matlab wyrysować te charakterystyki i umieścić je w sprawozdaniu. Kolejnym krokiem jest zbadanie działania kondensatora w obwodach prądu zmiennego sinusoidalnego. W tym celu należy narysować schemat jak na rysunku 14, uruchomić symulację i jej wyniki, jak poprzednio, przerysować bądź zapisać do pliku i umieścić w sprawozdaniu. W oscyloskopie można zmieniać podstawę czasu Y/T (Timebase s/div) i skale napięć (volt/działkę V/Div). Katedra Elektroniki AGH 8

Rysunek 14. W sprawozdaniu należy umieścić także wnioski wynikające z otrzymanych wyników symulacji w poszczególnych punktach. Katedra Elektroniki AGH 9