Sử dụng Temperature Sweep, bạn có thể nhanh chóng kiểm tra các hoạt động của mạch bằng cách mô phỏng nó ở nhiệt độ khác nhau. Hiệu ứng này giống như mô phỏng mạch nhiều lần, mỗi lần [r]
(1)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 10701029 Cao Nhữ Ân 10701027
Âu Dương Đăng 10701037 Phạm Văn Trọng 10701019
(2)(3) Lời nói đầu:
Như bạn điều biết điện tử hay lĩnh vực khác: điện tự động, điện cơng 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 cơng 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 q trình đề án xây dựng mơ hình, khả đo tín hiệu tương tự số
(4) 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 thơng số, cấu hình hướng dẫn Multisim
ii Quét thông 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
(5)
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢT VỀ MULTISIM:
1 Multisim gì? Tại sử dụng Multisim mà không sử dụng phần mềm khác? 2 Cách cài đặt Multisim?
3 Các chức Multisim 11.0? Ưu, nhược điểm Mutisim so với phần mềm khác?
4 Sơ lượt thơng số, cấu hình, hướng dẫn Multisim 11.0?
Trả lời:
1. 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
(6)+ 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:
(7)Table: bảng giới thiệu thành phần Component toolbar
Comman d
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 gồmbộ khuếch đại thuật toán 3, chân, chân (5-terminal opamp), so sánh (Comparator), mạch vòng khoá 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 cáccổng logic gồm cổng NOT, AND IC chứa cổng logic IC cổng NAND, cổng EXOR
Misc digital: các 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: các 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, những chuyển đổi Analog sang Digital từ Digital sang Analog, mạch đơn ổn (Monostable), vi mạch 555
(8) 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
(9) Chọn Transistor:
(10) Với loại IC Analog ta xem chức mã số:
TTL CMOS:
(11) Indicator thành phần chứa (đặc biệt có chứa LED đoạn):
Trên phần quan trọng mà chúng tơi muốn giới thiệu đến bạn Nếu muốn
tìm hiểu thêm bạn dung “HELP” V irtual T oolbar
(12)cụ linh kiện khơng có thật (tức khơng có bán thực tế) , chúng sử dụng để tiện cho việc phân giải mạch Khác với linh kiện thư viện (Component Toolbar) linh kiện có thật
Virtual Toolbar không tự lần đầu mở Multisim Ta gọi công cụ
bằng cách:
Table: bảng giới thiệu thành phần Virtual Toolbar
Button Description
(13)Show Signal Source Components : hiển thị công cụ Signal Source Components, có nút cho phép bạn đặt lại nguồn tín hiệu ảo khác
Show Basic Components : hiển thị linh kiện công cụ, có nút cho phép bạn đặt lại giá trị mong muốn
Show Diode Components : hiển thị loại Diode, có nút cho phép bạn đặt lại thông số Diode
Show Transistor Components : hiển thị loại transistor, bạn đặt lại thơng số transistor mong muốn
Show Analog Components Bar : Hiển thị loại thành phần tương tự, bạn đặt thành phần Analog ảo
Show Miscellaneous Components Bar button Hiển thị cơng cụ Miscellaneous bạn đặt lại giá trị ảo
Show Measurement Components Bar button Hiển thị công cụ Measurement Components, đặt lại thành phần đo lường ảo khác
Instruments Toolbar :
Multisim 11.0 cung cấp hệ thống máy đo phong phú, đa dạng, dễ sử dụng, hỗ
trợ lớn việc phân giải mạch điện phức tạp.
Khi mở giao diện multisim ra, ta lấy công cụ đo đạc Instruments
cách sau:
(14)(15)Table: giới thiệu loại máy đo
Multimeter: máy đo đa
FunctionGenerator: máy tạo dao động sóng
Wattmeter: máy đo cơng suất
Oscilloscope: máy đo dao động kênh
4 channel Oscilloscope: máy đo dao động kênh
BodePlotter: máy đo đáp ứng tầng số
Frequency Counter: máy đo tần số
Word Generator: tạo từ
Logic Analyzer: máy phân tích logic
Logic Converter: máy chuyển đổi logic
IV – Analyses: máy phân tích dịng điện điện
Distortion Analyzer: máy phân tích nhiễu
(16)Network Analyzer: máy phân tích mạng
Agilent Function Generator: máy phát sóng hãng agilent
Agilent Multimeter: máy đo đa hãng agilent
Agilent Oscilloscope: dao động nghiệm hãng agilent
Tektronix Oscilloscope: dao động nghiệm hãng oscilloscope
LabVIEW Instrument: đặt công cụ LabVIEW lên không gian làm việc
Measurement Probe: que dò giá trị
Ta chọn loại máy >> click để hiển thị hình làm việc >> click chuột vào
symbol>> nhấn F1 để biết chi tiết cách sử dụng:
1 Multimeter : máy đo đa năng.
(17) Cách lấy máy đo trình bày
2 Máy tạo dao động sóng
Có chức tạo nguồn áp có dạng sóng sin, tam giác, vng Các dạng sóng thay đổi tần số, chu kỳ, biên độ theo yêu cầu
(18)4 Oscilloscope
Sử dụng Oscilloscop hoàn toàn giống với thực tế bạn học môn
thực tập đo lường điện
5 channel Oscilloscope : tương tự kênh
6 Máy đo đáp ứng tầng số
Sử dụng máy đo đáp ứng tần số vẽ đồ thị đáp ứng tần số mạch, hữu
(19)7 Logic Analyzer: máy phân tích logic
Khi mắc tín hiệu logic vào mạch ta quan sát dạng sóng vào so
(20) Các thiết bị có hình dạng, mơ sát với thực tế hầu hết bạn
được làm quen môn học thực tập trường nên xin khơng đề cập tới (và bạn muốn tìm hiểu thêm nhờ Help VD chúng tơi trình bày)
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 :
(21)2 Chuyển từ bảng trạng thái sang cong thức Boolean công thức Boolean bản:
(22)(23) 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 mô 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 thơng số cuộn cảm có thơng số điều chỉnh điện cảm
B Cài đặt quét thông số Parameter Sweep (Setting Parameter Sweep Analysis Parameter)
(24) Các bước cài đặt Analysis Parameter:
1 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
2 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 cho
đến đạt giá trị cuối
Octave_ số lượng đường cong với số lần giá trị đầu nhân
khi 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 “;”
(25)4 Thiết lập thơng số phân tích cách : Edit Analysis.(xem phần VD)
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
α<ω0 :Underdamped response ( đáp ứng chưa tới hạn) α=ω0 :Criticallydampedresponse (sự đáp ứng tới hạn)
α>ω0 :Overdamped response ( đáp ứng giới hạn)
(26) Cài dặt thông số Parameter Sweep hình sau:
(27) Vào Output chọn đối tượng muốn hiển thị thông số:
(28)(29) 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 mơ 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
(30)• LED
• 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
như với quét thông số)
(31)Analysis, Transient Analysis.
Edit Analysis: để cài đặt thơng số phân tích >> xem thêm VD Chọn Output và chọn giá trị mà bạn muốn xem kết
Nhấp Simulate để xem kết
C Ví Dụ:
Xét mạch khếch đại E chung sau:
Hoàn tất bước sau để chạy Temperature Sweep Analysis:
1 Mở mạch EC-Amplifier
2 Mở Oscillocop chạy Simulation Quan dạng sóng vào Ngừng simulation (mô phỏng)
4 Doulble-click vào Resistor RE để mở thuộc tính Chọn giá trị bảng
(32)7 Click OK
8 Chọn Simulate » Analyses » Temperature Sweep Hộp thoại Temperature SweepAnalysis mở Ta cấu hình Analysis Parameters hình sau:
(33)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
(34)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
(35)