MultiSIM



    Obsah 1. kapitoly

    1. Úvod do MultiSIM-u
    1.1. Sada Electronics Workbench (Electronics Workbench suite)
    1.2. MultiSIM - prvá schéma
    1.2.1 Návrh schémy (Schematic Capture)
    1.2.2. Simulácia



    1. Úvod do MultiSIM-u

    Táto kapitola je venovaná uvedeniu čitateľa do MultiSIMu.



    1.1. Sada Electronics Workbench (Electronics Workbench suite)

    Electronics Workbench zahŕňa v sebe nástroje ako EDA (Electronics Design Automation – automatizáciu dizajnu (návrhu)), ktoré vám pomáhajú pri prvých krokoch s MultiSIMom pri navrhovaní obvodov. Sada týchto nástrojov pozostáva z nasledovných hlavných komponentov:


Obr. 1 – Hlavné komponenty sady MultiSIM


    Multicap je program pre návrh schémy (Schematics Capture), schopný čisto schématického vstupu, riadenia simulácie a je schopný posielať dáta do nižších úrovní, ako je napríklad náčrt DPS (PCB layout). MultiSIM zahŕňa celý Multicap a pridáva schopnosť zmiešanej simulácie anolog/digital. MultiVHDL pridáva vytváranie HDL modelov a prídavnú simuláciu (spolusimuláciu)(co-simulation). V závislosti od verzie MultiSIMu, sú k dispozícii prídavky v podobe napríklad RF simulácie a rozšírená knižnica súčiastok.
    Ultiboard s dátami z MultiSIMu alebo Multicap je používaný pre návrh PCB, zabezpečuje určité základné mechanické funkcie CAD, pripravuje ich pre výrobu. Ultiroute je prídavkom (add-on) ku Ultiboard, ktorý zabezpečuje funkciu automatického umiestňovania súčiastok a rozloženia, čo je za možnosťami samotného Ultiboard.



    1.2. MultiSIM - prvá schéma

    Tento tutoriál vás prevedie postupom návrhu obvodu, a to od zachytenia schémy ku simulácii a analýze. Po tom, ako budete sledovať tieto kroky opísané na nasledovných stranách, budete mať navrhnutý obvod, ktorý obsahuje analógový signál, zosilňuje ho a následne počíta „objavenia sa“ signálu na jednoduchom číslicovom čítači.
    Pozn.: - Takto budú označované užitočné tipy a poznámky.
    V MultiSIMe môžete tiež pristúpiť do on-line pomocníka, a to pomocou stlačenia klávesy F1 alebo kliknutím na tlačítko HELP v dialógovom okne. Keď sa dostanete ku sekcii o spájaní vodičmi, pokračujete v práci s obvodom, ktorý ste vytvorili pri ukladaní súčiastok, alebo otvorte súbor „Getting Started“ (ktorý má všetky komponenty správne umiestnené) z priečinku s rovnakým menom, ktorý nájdete v priečinku Samples (Príklady).



    1.2.1. Návrh schémy (Schematic Capture)

    V tejto sekcii poukladáte súčiastky ako je zachytené na obr. 2.


Obr. 2 – Rozmiestnenie súčiastok



    Otváranie a ukladanie súborov

  • pre uloženie súboru s novým menom:
  1. Vyberte File/Save as (Súbor/Uložiť ako...) pre zobrazenie štandordného dialógu pre ukaldanie.
  2. Prejdite do zložky, kde chcete mať súbor uložený a dajte mu názov „sample_and_count“ (vzorkuj a počítaj) a stlačte tlačidlo Save (Uložiť).
    Pozn.: Pre zabránenie možnej strate dát, nastavte si časované automatické ukladanie, a to v záložke Save v okne Preferences (Prednastavenia).
  • pre otvorenie už existujúceho súboru:
  1. preklikajte sa do zložky v ktorom je umiestnený a tam ho zvýraznite, po čom nasledovne stlačíte tlačítko Open (Otvoriť).
    Pozn.: Môžete importovať súbory OrCAD® alebo PSpice® vybraním príslušného typu súborov v rolovacom liste „Files of type“ (Súbory typu) v dialógu Open.
    Pozn.: Pre zobrazenie súborov zo starších verzií MultiSIMu vyberte požadovanú verziu v rolovacom liste „Files of type“ v dialógu Open.



    Umiestňovanie súčiastok

  1. Otvorte súbor „sample_and_count“ vyššie popísaným spôsobom.
  2. Vyberte Place/Component (umiestniť/súčiastka) pre zobrazenie prehliadača Select a component (vybrať súčiastku). Prejdite ku 7 segmentovému displeju a kliknite OK, ako je na obr. 3. Komponent sa na kurzore zjaví ako „duch“.
    Pozn.: Keď ste si vybrali už požadovanú Group (skupinu) a Family (rodinu), môžete začať písať meno súčiastky. Jako píšete, reťazec sa zobrazuje v poli Search (hľadaj). Nájdené súčiastky sa zobrazujú spolu s tým ako píšete.


Obr. 3 – Dialóg výberu súčiastky


  1. Prejdite kurzorom do pravého horného rohu pracovného priestoru (Workspace) a ľavým kliknutím umiestnite súčiastku. Všimnite si, že Reference Designator (referenčná značka) pre túto súčiastku je „U1“.
  2. Umiestnite zvyšné súčiastky ako je na obr. 4.
    Pozn.: Počas ukladania 200 Ω rezistora ho umiestnite vertikálne pomocou stlačenia kombinácie kláves ctrl + r.
    Pozn.: Referenčné značky sa budú líšiť od tých v tomto tutoriále, pokiaľ súčiastky nebudete ukladať v tomto poradí. To však nie je závada a v žiadnom ohľade to simuláciu neovplyvní.
  1. Umiestnite vypínače pre ovládanie čítača (obr. 5).


Obr. 4 – Rozmiestnenie súčiastok




Obr. 5 – Rozmiestnenie vypínačov čítača


    Pozn.: Keď je súčiastka na pracovnom priestore a chcete takú istú umiestniť znova, kliknite na ňu ľavou myškou a vyberte Edit/Copy (Upraviť/Kopírovať) alebo stlačte klávesy ctrl + c, a následne pre vloženie Edit/Paste (Upraviť/Vložiť) alebo ctrl + v.
  1. Umiestnite zosilňovač a osatné prvky ako je na obr. 6, podľa potreby pootočte. Po tom ako umiestníte zdroj striedavého napätia, otvorte dvojklikom naň nastavenia a tam nastavte špičku napätia (Voltage (Pk)) na 0,2 V a potvrďte OK.
  2. Umiestnite kondenzátory (obr. 7).
  3. Umiestnite päticu a ostatné súčiastky (Obr. 8).
    Pozn.: J3 je v skupine Basic (Základné), v rodine Connectors (Konektory).
    Pozn.: Keď už ste obvod pospájali vodičmi, môžete dvojsvorkové pasívne súčiastky (napr. rezistor) priamo ukladať na vytvorené spojenie, pričom MultiSIM zabezpečí zpojenie prvku v danej vetve automaticky.


Obr. 6 – Rozmiestnenie zosilňovača a ostatných súčiastok




Obr. 7 – Rozmiestnenie kondenzátorov




Obr. 8 – Rozmiestnenie pätice a ostatných súčiastok



    Prepájanie súčiastok

    Pri spájaní súčiastok premiestnite kuzor nad svorku (pin) súčiastky až kým sa nezmení na kríž, potom stlačte tlačítko a môžete sa premiestniť ku svorke druhej súčiastky. Ak kliknete počas premiestňovania, prepojenie bude fixované na daný bod.
  1. Poprepájajte súčiastky ako je na obr. 9.
  2. Prepojte ovládaciu časť obvodu ako je nižšie na obr. 10. Vyberte Place/Junction (Umiestniť/Uzol) a umiestnite ho na J1. Opakujte pre J2.


    Virtuálne prepájanie – aby ste sa vyhli neporiadku, tento obvod používa virtuálne spojenia medzi časťou ovládania čítača a samotným čítačom. Virtuálne prepojenie je dosiahnuté, keď je dvom nepripojeným vodičom (wires) priradené to isté sieťové meno (sieť reprezentuje skupinu svoriek prepojených spolu v rovnakom elektrickom bode) – viď obr. 11. Pre zmenu mena prepojenia dvojklikom otvoríte dialóg a meno napíšete do políčka Net name.


Obr. 9 – Prepojenia




Obr. 10 – Umiestnenie prechodov


    Pozn.: Ak sa Vám nezobrazujú mená súčiastok, vyberte Options/Sheet properities a kliknite na záložku Circuit (Obvod). Vyberte Show all (Zobraz všetky) v oblasti Net names (Sieťové mená).


Obr. 11 – Virtuálne prepojenie


  1. Dokončite prepájanie obvodu ako je na obr. 12.


Obr. 12 – Dokončené prepájanie





    1.2.2. Simulácia

    Simulovanie vami navrhnutých obvodov s MultiSIM-om Vám pomáha vyvarovať sa chybám už počas počiatočnej fáze, pričom šetrí čas a peniaze!



    Virtuálne prístroje

    V tejto časti budete simulovať daný obvod a použijete pri tom virtuálny osciloskop.
  1. Pre prepínače J1 a J2 nastavte dvojklikom ovládacie klávesy ako „E“ (Enable) pre J1 a „L“ (Load) pre J2, v políčku Key for switch (klávesa pre prepínač).
  2. Vyberte osciloskop z Simulate/Instruments/Oscilloscope a umiestnite ho na pracovný priestor (obr. 13).
    Pozn.: Pre dobré rozlíšenie stôp na osciloskope si zmeňte farby vodičov idúcich k príslušnej svorke osciloskopu v dialógu, ktorý sa Vám otvorí po kliknutí pravým tlačítkom na vodič, tam zvoľte Segment Color (Farba segmentu).
  1. Upravte časovú základňu osciloskopu na 2ms a mierku kanálu A na 500 mV/dielik po dvojkliku na ikonu osciloskopu na pracovnom priestore. Stlačte Simulate pre začatie simulácie.
  2. Stláčaním kláves „E“ a „L“ pozorujte účinok na obvod a stláčaním shift + A pozorujte účinok zmeny odporu potenciometra.


Obr. 13 – Umiestnenie virtuálneho osciloskopu XSC




Obr. 14 – Výstup osciloskopu XSC



    Analýza

    Pre prevedenie AC analýzy na výstupe operačného zosilňovača (OZ):
  1. Dvojklik na vodič pripojený na 6.pin OZ a a zmeňte názov na ANALOG_OUT (analógový výstup).
  2. Vyberte Simulate/Alalyses/AC Analysis na záložke Output (výstup) – obr. 15.


Obr. 15 – Záložka Output


  1. Zvýraznite $analog_out položku stĺpci naľavo a stlačte Add (pridať). $analog_out sa tým premiestni do stĺpca napravo.
  2. Kliknite Simulate a výsledok sa vám objaví v grafickom okne (Grapher) – obr. 16.


Obr. 16 – Okno Grapher-u



    Grapher

    Je to viacúčelový displej, okno zobrazenia, ktorý vám umožňuje zobraziť, prispôsobovať, ukladať a exportovať grafy a tabulky. Je používaný pre zobrazenie všetkých výsledkov analýzy v MultiSIM-e, v grafoch a tabuľkách a grafických stôp niektorých nástrojov (napr. osciloskop). Pre zobrazenie Grapher-u spustite simuláciu a vyberte View/Grapher (Zobraziť/Grapher) (obr. 17).


Obr. 17 – Okno Grapher-u



    Postprocesor

    Dovoľuje manipulovať výsupnou formou analýzy uskutočňovanej na el. obvode, zaznamenáva ju do grafu alebo tabuľky. Typy matematických operácií, ktoré je môžné uskutočňovať na výsledkoch analýzy, zahŕňajú aritmetické, trigonometrické, exponenciálne, logaritmické, komplexné, vektorové a logické operácie.



    Správy (Reports)

    MultiSIM dovoľuje vytvoriť niekoľko typov dokumentov, zoznam súčiastok (materiálov) (BOM – Bill of materials), Správa o súčiastkach (Component detail report), Správa o prepojeniach (Netlist report), Schématické štatistiky (Schematic Statistics)...
    Bill of materials vytvára zoznam použitých súčiastok pri návrhu el. obvodu. BOM zahŕňa:
  • počet každého duhu súčiastky
  • popis, zahŕňajúci typ súčiastky a jej hodnotu (napr. rezistor 10 Ω)
  • referenčné značenie každej súčiastky
  • pôdorys (footprint) súčiastok
    Pre vytvorenie BOM:
  1. Kliknite menu Reports (Správy) a vyberte Bill of Materials.
  2. Správa bude vyzerať podobne ako na obr. 18.
    Pre vytlačenie BOM aleo jeho uloženie sú používané klasické ikonky v nástrojovom paneli. Pre otvorenie BOM len s virtuálnymi komponentmi kliknite na ikonu Vir:


Obr. 18 – Zoznam súčiastok – BOM


  • prečítané 16328x