Báo cáo môn giải tích mạng trên máy tính phân tích giữa các thông số và nhiệt độ với phần mềm multisim

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Khoa Điện - Điện Tử BÀI BÁO CÁO MƠN GIẢI TÍCH MẠCH TRÊN MÁY TÍNH Chủ đề 7: PHÂN TÍCH GIỮA CÁC THƠNG SỐ VÀ NHIỆT ĐỘ VỚI PHẦN MỀM MULTISIM Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Bình Cao Nhữ Ân Âu Dương Đăng Phạm Văn Trọng 10701029 10701027 10701037 10701019 Tp.HCM: 5/1012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nhận xét giáo viên môn: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Lời nói đầu: Như bạn điều biết điện tử hay lĩnh vực khác: điện tự động, điện công nghiệp, khí nén, thủy lực… thiết kế mạch việc làm thường xuyên Nhưng để biết mạch bạn thiết kế hoạt động nào, có sai sót khơng, trước tiến hành làm mạch thật bạn làm nào? Câu trả lời: dùng phần mềm mô Trong lĩnh vực điện tử, để mơ mạch điện tử có nhiều phần mềm hỗ trợ như: Proteus, Circuit Maker, Multisim, Orcad…ở xin giới thiệu đến bạn phần mềm Multisim 11.0_ chương trình phổ biến giới thiết kế mạch điện tử, đặc trưng kết hợp lực chuyên môn đơn giản, chức mở rộng từ hệ thống máy tính để bàn đơn giản cho hệ thống mạng công ty Điều giải thích việc sử dụng rộng rãi chương trình mục đích đào tạo cho sản xuất công nghiệp thiết bị điện tử phức tạp Multisim 11 chuyên nghiệp - cho phép chuyên gia để tối ưu hóa dự án họ, giảm thiểu sai sót giảm số lần lặp lại thiết kế Nhiều trường đại học, cao đẳng kỹ thuật chọn Multisim nhờ vào thành phần tương tác, khả kiểm soát loại bỏ liệu từ thiết bị trình đề án xây dựng mơ hình, khả đo tín hiệu tương tự số Đây lần đầu nhóm nghiên cứu làm báo cáo Multisim cộng với tài liệu tiếng việt viết “phân tích Thơng số Nhiệt Độ” chưa nhiều nên đa phần nhóm làm báo cáo sử dụng tài liệu Tiếng Anh Do trình độ có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, mong bạn thơng cảm đóng góp ý kiến để hồn thiện báo cáo LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Tài liệu tham khảo: Multisim user Guide Circuit Analysis with Multisim_2 NI-Tutorial-12777 trang ni.com NI-Tutorial-12780 trang ni.com DISC hướng dẫn thầy Nguyễn Phương Quang Tài liệu hướng dẫn Multisim trang dientuvienthong.net Và số tài liệu mạng khác  Nội dung báo cáo: i Giới thiệu sơ lượt Multisim A Multisim gì? Vì sử dụng Multisim? B Chức chính, ưu, nhược điểm Multisim C Sơ lượt thông số, cấu hình hướng dẫn Multisim ii Qt thơng số A Giới thiệu (introduction) B Cài đặt quét thông số Analysis Parameter C Mạch Ví dụ iii Quét nhiệt độ A Giới thiệu B Cài đặt quét nhiệt độ Temperature Sweep Analysis C Mạch ví dụ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU SƠ LƯỢT VỀ MULTISIM: Multisim gì? Tại sử dụng Multisim mà không sử dụng phần mềm khác? Cách cài đặt Multisim? Các chức Multisim 11.0? Ưu, nhược điểm Mutisim so với phần mềm khác? Sơ lượt thông số, cấu hình, hướng dẫn Multisim 11.0?  Trả lời: Multisim: phần mềm mô dùng thiết kế, phân giải, mô phỏng…các mạch điện tử Multisim, Electronic Workbench sản phẩm có quyền tập đồn ELECTRONIC WORKBENCH  Vì sử dụng Multisim? Vì multisim phần mềm hỗ trợ mạnh lĩnh vực điện tử dễ dàng cho người sử dụng, giao diện trực quan, sinh động, dễ hiểu, chương trình thân thiện cung cấp cho giảng viên , sinh viên chuyên gia công cụ mạnh để phân tích mạch, bo mạch,các vi thiết bị…ngồi Multisim cịn có phần giúp đỡ (help) chi tiết đầy đủ Thêm vào Multisim hỗ trợ cho người sử dụng thư viện linh kiện điện tử phong phú, thông tin linh kiện cách sử dụng chi tiết, cụ thể… =>Multisim phù hợp với đối tượng, từ người học người thành thạo Cài đặt:  Do thời gian có hạn nên nhóm khơng đề cập cách cài đặt Multisim, bạn tham khảo DISC hướng dẫn thầy Nguyễn Phương Quang Chức chính: + Vẽ mạch điện tử + Phân giải mạch + Thiết kế mạch in + Dùng để giả lập việc nhúng lệnh C, Assembly vào IC  Ưu : + Khi mô Multisim nến có cố (ngắn mạch, mắc sai linh kiện, cấu đo…) mạch điện multisim báo cho biết để kịp thời chỉnh sữa + Các tín hiệu mơ khơng bị ảnh hưởng nhiễu + Chỉ cần nhấn PAUSE muốn mạch đứng yên trạng thái để ghi nhận kết làm việc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + Có thể ghi nhận nhiều kết phân tích lên đồ thị ( thực tế phải làm làm lại nhiều lần) + Cơ cấu đo, thiết bị hiển thị giống với thực tế, chất lượng tuyệt vời (giống làm việc phịng thí nghiệm đại) + Có cơng cụ tính tốn, thống kê nhanh, xác + Cơng cụ thiết kế mạch logic mạnh + Có tính tiên tiến cho mơ hình thiết bị kỹ thuật số + Mở rộng khả mơ hình hóa SPICE  Nhược: + Khi gặp linh kiện phi tuyến multisim tuyến tính hóa chúng => sai số, sai số vượt mức cho phép báo lỗi ngừng việc phân tích + Tính liên thơng phần mềm chưa cao Orcad Protus Sơ lượt thơng số cấu hình: Component Toolbar: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Table: bảng giới thiệu thành phần Component toolbar Command Description Source: chứa tất nguồn có sẵn chương trình bao gồm: nguồn pin, nguồn AC, nguồn DC, nguồn phát sóng FM Basic: Chứa thành phần mạch điện tử thiết kế sẳn Chương trình bao gồm: điện trở, tụ điện, rơ_le, biến áp, tiếp điểm… Diode: chứa kiểu diode có sẵn Multisim bao gồm: Diac, Triac, cầu Diode, Zener, led… Transistor:chứa linh kiện thuộc họ transistor bán dẫn có sẵn Chương trình bao gồm transistor BJT; JFET kênh P, kênh N; MOSFET kênh N, kênh P; GaAS FET kênh N, kênh P Place analog : chứa khuếch đại thuật toán bao gồm khuếch đại thuật toán 3, chân, chân (5-terminal opamp), so sánh (Comparator), mạch vịng khố pha (phase-locked loop) Place TTL: chứa vi mạch số cho chương trình multisim Bao gồm vi mạch thuộc họ 74S, 741STD, 74F,7 4AS… Place CMOS: chứa cổng logic gồm cổng NOT, AND IC chứa cổng logic IC cổng NAND, cổng EXOR Misc digital: linh kiện kỹ thuật số bao gồm linh kiện TIL, memory, line transceiver Indicator: mục gồm linh kiện hiển thị chứa thành phần hiển thị có chương trình bao gồm đồng hồ đo điện áp (Voltmeter), đo dòng điện (Ammeter), bóng đèn (Bulb), Led đoạn (7-segment display), hiển thị dải ( bargraph Display) MISC: bao gồm loại tụ opto Electro mechanical: cuộn dây,switch bao gồm thành phần điện coil, TIMED_contact, output_device… RF: bao gồm thành phần RF RF_capacitor, RF_BJT_NPN, RF_BJT_PNP, RF_INDUCTOR… Hierarchical Block: mở file để nhúng khối phân cấp Mixed: chứa định thời, chuyển đổi Analog sang Digital từ Digital sang Analog, mạch đơn ổn (Monostable), vi mạch 555 Bus: dùng để kết nối linh kiện bó dây, chọn chức vào vùng làm việc thí phần nối với dường liên kết LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Chọn Source>> có nhiều nguồn cho bạn lựa chọn:  Chọn Basic: Các linh kiện ảo (Vitural Component) gọi Basic biểu tượng màu xanh cột Family  Chọn Diode: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Chọn Transistor:  Chọn Analog: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Với loại IC Analog ta xem chức mã số:  TTL CMOS:  Chứa cổng logic IC số 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Tuy nhiên thiếu sót chúng tơi khơng nói tới cơng cụ mạnh phần mềm này, Logic Conventer (máy chuyển đổi logic), mà hỗ trợ môn học kỹ thuật số:  Các chân Logic Co  Công dụng : Tìm bảng trạng thái mạch logic: 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyển từ bảng trạng thái sang cong thức Boolean công thức Boolean bản: Từ công thức Boolean tìm bảng trạng thái mạch logic tương ứng: 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm cơng thức Boolean mạch logic tương ứng mà sử dụng cổng NAND: 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUÉT THÔNG SỐ - PARAMETER SWEEP A Giới thiệu (Introduction):  Thuộc tính mạch thường bị tác động mạnh có thay đổi thơng số vài thiết bị Với Parameter Sweep, bạn kiểm tra hoạt động mạch cách mô loạt giá trị cho thành phần mạch Trước thực việc phân tích mạch, xem qua mạch cách quét thông số vài thiết bị quan trọng để nhận biết thay đổi chúng tác động đến thay đổi tính chất mạch Hiệu ứng giống mơ mạch nhiều lần, lần cho giá trị  Bạn điều khiển giá trị thông số cách chọn giá trị bắt đầu, giá trị kết thúc, kiểu quét mà bạn muốn để mô tăng khoảng giá trị mong muốn hộp thoại Parameter Sweep  Bạn thấy số linh kiện mạch có thơng số để thay đổi Các linh liện tích cực (Active Component) như: Opam, BJT, Diode, Mosfet…sẽ có nhiều thơng số có sẵn để thực trình quét linh kiện thụ động (Passive component) : Resister, capacitor, inductor Ví dụ: mơ hình Diode chứa khoảng 15 đến 25 thông số cuộn cảm có thơng số điều chỉnh điện cảm B Cài đặt quét thông số Parameter Sweep (Setting Parameter Sweep Analysis Parameter)  Parameter Sweep Analysis Parameter thiết lập hộp thoại sau đây: 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Các bước cài đặt Analysis Parameter: Chọn loại quét : Device Model từ Sweep Parameters, chọn thông tin Device, Name, Parameter Description: mô tả ngắn gọn thông số chọn Present Value: giá trị thông số chọn Thiết lập loại biến thể quét: vào Sweep Varietion type >> chọn : Linear, decade, octave List  Quét thông số vẽ đường cong thích hợp cách tuần tự, số lượng đường cong tùy thuộc vào kiểu quét: Linear_ số lượng đường cong với số khoảng cách giá trị đầu cuối chia theo bước quét (increament step size) Decade_ số lượng đường cong với số lần giá trị đầu nhân 10 đạt giá trị cuối Octave_ số lượng đường cong với số lần giá trị đầu nhân dạt giá trị cuối List_ (nếu bạn muốn quét khác so với danh sách ) nhập giá trị thông số mong muốn, cách khoảng trống dấu “,” hay “;” Chọn loại phân tích để quét: Analysis to Sweep>> chọn DC Operating point (điểm điều hành DC), AC Analysis (phân tích AC), Nested Sweep (quét lồng nhau) Thiết lập thơng số phân tích cách : Edit Analysis.(xem phần VD) 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com C Ví Dụ:  Xét mạch RLC sau: Theo lý thuyết, công thức đặt trưng cho mạch là: Trong đó: α hệ số tắt dần (damping factor) ω0 tần số tự nhiên (hoặc cộng hưởng) chúng tính theo cơng thức:  Từ phương trình ta thấy α tăng R tăng α ω0 định trạng thái mạch  αω0 :Overdamped response ( đáp ứng giới hạn)  Hồn tất bước sau cấu hình chạy Parameter Sweep Analysis:  Mở Multisim >> Simulate >> Analyses >> Parameter Sweep: 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Cài dặt thông số Parameter Sweep hình sau:  Cài đặt Analysis Parameternhư hình >> OK: 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Vào Output chọn đối tượng muốn hiển thị thông số:  Chọn Simulate ta đồ thị sau: 27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Hoặc bạn chọn Leaner với thơng số hình sau: 28 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUÉT NHIỆT ĐỘ - TEMPERATURE SWEEP A Giới thiệu (introduction):      Sử dụng Temperature Sweep, bạn nhanh chóng kiểm tra hoạt động mạch cách mô nhiệt độ khác Hiệu ứng giống mô mạch nhiều lần, lần cho nhiệt độ Bạn kiểm soát giá trị nhiệt độ cách chọn start, stop khoảng tăng Khi bạn chạy mô Multisim, tất yếu tố mạch cho đo nhiệt độ danh nghĩa 27 ° C Bạn thực loại quét: DC Operating Point, Transient Analysis, AC Frequency Analysis Giả định giả định phụ thuộc vào việc phân tích lựa chọn sau: DC Operating Point Analysis: Phân tích điểm điều hành DC Nguồn AC zeroed, tụ điện hở, cuộn cảm xem ngắn mạch, thành phần khác coi điện trở lớn với mặt đất.) AC Analysis.Phân tích AC Áp dụng cho mạch tương tự,tín hiệu nhỏ Các thành phần khác coi điện trở lớn với mặt đất Transient Analysis Phân tích thống qua Nguồn DC có giá trị khơng đổi nguồn AC có giá trị phụ thuộc vào thời gian Tụ điện cuộn cảm biểu diễn (represented) mơ hình lưu trữ (storage) lượng Tích phân số sử dụng để tính tốn lượng chuyển lượng quãng thời gian Để mô mạch nhiệt độ khác nhau, thành phần mạch điện phải có thay đổi giá trị , nhiên bạn phải nhớ Temperature Sweep Analysis ảnh hưởng đến mô hình có thành phần bao gồm phụ thuộc nhiệt độ Trong hướng dẫn tập trung vào điện trở Phân tích quét nhiệt độ tác động đến mơ hình có bị nhiệt chi phối, bao gồm: • • • • • • • • • • • Virtual Resistor - Terminal Depletion N-MOSFET - Terminal Depletion P- MOSFET - Terminal Enhancement N- MOSFET - Terminal Enhancement P- MOSFET - Terminal Depletion N- MOSFET - Terminal Depletion P- MOSFET - Terminal Enhancement N- MOSFET - Terminal Enhancement P- MOSFET Diode LED 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com • • • • N-Channel JFET NPN Transistor P-Channel JFET PNP Transistor B Cài đặt quét nhiệt độ Temperature Sweep Analysis (Setting Temperature Sweep Analysis Parameter):     Trước thực phân tích, bạn xem lại mạch , định nút để phân tích Temperature Sweep Analysis thiết lập hộp thoại sau: Quét nhiệt độ vẽ đường cong thích hợp cách Số lượng đường cong tùy thuộc vào kiểu quét (giống với quét thông số) To Setup and Run Temperrature Sweep: Sweep Variation type >> chọn Decade, Octave, Linear or List.( tương tự với quét thông số) Analysis to Sweep : chọn loại phân tích >> DC Operating Point, Ac Analysis, Transient Analysis Edit Analysis: để cài đặt thơng số phân tích >> xem thêm VD Chọn Output chọn giá trị mà bạn muốn xem kết 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nhấp Simulate để xem kết C Ví Dụ:  Xét mạch khếch đại E chung sau:  Hoàn tất bước sau để chạy Temperature Sweep Analysis: Mở mạch EC-Amplifier Mở Oscillocop chạy Simulation Quan dạng sóng vào Ngừng simulation (mơ phỏng) Doulble-click vào Resistor RE để mở thuộc tính Chọn giá trị bảng Nhập hệ số nhiệt độ TC1 =250 ppm/°C Xem hình sau: 31 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Click OK Chọn Simulate » Analyses » Temperature Sweep Hộp thoại Temperature SweepAnalysis mở Ta cấu hình Analysis Parameters hình sau: Click EditAnalysis.Hộp thoại Sweep of Transient Analysis mở 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Cấu hình thơng số phân tích sau: 11 Click OK để đóng Sweep of Transient Analysis 12 Chọn Output 13 Chọn Variablesincircuit, chọn Allvariables từ danh sách sổ xuống,và chọn V(vout) từ danh sách 14 Click Add để chọn đối tượng cần phân tích hình sau: 33 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 Click Simulate Cửa sổ GrapherView mở ra.Kết hiển thị đây: Như bạn thấy nhiệt độ tăng cao đầu khếch đại CE giảm Bạn thực quét lồng nhau, kết hợp Parameter Sweeps Device/Model THE END 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... đo tín hiệu tương tự số Đây lần đầu nhóm nghiên cứu làm báo cáo Multisim cộng với tài liệu tiếng việt viết ? ?phân tích Thơng số Nhiệt Độ? ?? chưa nhiều nên đa phần nhóm làm báo cáo sử dụng tài liệu... LƯỢT VỀ MULTISIM: Multisim gì? Tại sử dụng Multisim mà không sử dụng phần mềm khác? Cách cài đặt Multisim? Các chức Multisim 11.0? Ưu, nhược điểm Mutisim so với phần mềm khác? Sơ lượt thơng số, cấu... Analyzer: máy phân tích nhiễu Spectrum Analyzer: máy phân tích quang phổ 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Network Analyzer: máy phân tích mạng Agilent Function Generator: máy