Introducción a Multisim 10.1 Benjamin Celis Ingeniero de Aplicaciones, National Instruments Objetivos del Curso • Proveer una introducción general a NI Multisim • Proveer una presentación detallada de cómo utilizar las funciones primarias de NI Multisim • Desarrollar una experiencia interactiva de trabajo con NI Multisim 3 Procedimiento • El curso cuenta con 4 secciones, el cual se dará en 2 horas: ― Captura de esquemáticos ― Simulación ― Diseño Integrado usando Electronics Workbench y National Instruments ― Características Académicas 4 Sección I – Captura de Esquemáticos ¿Qué es Multisim? • • • • • Una herramienta de propósito general para diseño de PCBs Entrada de diseño (Captura de esquemáticos, texto HDL ) Simulación (SPICE, VHDL, RF & Co-simulación) Análisis Generación de forma de onda gráfica 6 El Ambiente de NI Multisim • Elementos de menú, barra de herramientas sistema/diseño, conmutador simulación Área de trabajo reconfigurable Barra de herramienta de componente Herramientas de diseño Indicador de estatus • • • • 7 Configurando NI Multisim • Options»Sheet Properties o clic derecho en el área de trabajo – circuitos, área de trabajo, cableado, fuentes, etc. • View – Mostrar/ocultar barra de herramientas – Instrumentos virtuales – Simulación de conmutador 8 Configurando NI Multisim • • • • Options»Global Preferences Opciones para paths, opciones para guardar (incluyendo autosave) Método de posicionamiento de componentes Sets de símbolos usados, etc. 9 Componentes • • • • • Analógico, Digital, Mixto Real, Ideal, Virtual Partes Animadas Componentes Interactivos Componentes digitales multisección • Dispositivos electromecánicos • Librería RF 10 Características de Componentes Característica General Símbolo Modelo Modelo de Pin Footprint Propósito Nombre Componente, Fecha, Autor, Función Representación pictórica y lógica para diseño de esquemáticos Modelo para simulación de comportamiento Propiedades del pin para partes analógicas/digitales/HDL Representación física de las conexiones de soldadura y despliegue en PCB Usado para propósitos de documentación 26 campos para información como vendedor, precio, etc Parámetros Electrónicos Campos de Usuario 11 Captura de Esquemáticos con NI Multisim • Tres pasos – Accediendo partes desde la base de datos – Posicionando partes (locación y orientación) – Conectando partes con cables • Operación Sin Modelo Poner partes Acceso a partes Cablear 12 Componentes • • • • • • • • Fuentes Básicos Diodos Transistores Análogos TTL CMOS Misceláneos Digitales • • • • • • • Señal Mixta Indicadores Misceláneos Electromecánicos RF Bloques jerárquicos Bus 13 Base de Datos de NI Multisim • Organización de Base de Datos – 3 Niveles 1. Maestro 2. Corporativo 3. Usuario • Partes – Cerca de16,000 partes 14 Posicionando Partes • • • • • • Rotar antes de posicionar Ocultar Mover (mediante cursor o teclas) Rotando, Girando (cambio para rotar múltiples partes) Seleccionando símbolo vs. etiqueta Zoom para posicionamiento fino 15 Cableado • • • • • • Intuitivo Sin modalidades( no posicionamiento vs. modo cableado) Cableado en espacio en blanco (Doble clic en el área de cableado) Actualización automática de Real-time Fácil de cambiar conexiones de cableado una vez posicionado El cursor cambia para indicar la modalidad C u rs o r M ode P la c e o r M o v e P a r t S e le c t M e n u It e m o r I c o n P la c e W ir e R e w ir e 16 Cableado • Modos de cableado- manual, automático, o combinado • El cableado mantiene la integridad con partes móviles/rotadas – Controlado por el usuario • Cables móviles- segmentos, esquinas, cables en ángulo • Usando puntos de arrastre 17 Cableado – Características Especiales • • • • • • • • • Automáticamente conecta pines a cables Use clic izquierdo para seleccionar y terminar la conexión Desconectar y reconectar Posicionar partes sobre los cables Cableado virtual Ancho de cable o bus Colores Uniones Moviendo cables posicionados 18 Ejercicio 1 Captura de Esquemáticos 19 Sección II – Simulación Simulación “Los resultados de una simulación precisa no ocurren por accidente. Tanto los modelos de los dispositivos y las opciones del simulador seleccionadas determinarán la velocidad, exactitud y eficiencia de los resultados.” Ron Kielowski, Author, Inside SPICE, 2nd Edition 21 Simulación • ¿Qué es simulación? • Tipos de Simulación – SPICE/XSPICE – VHDL – Microcontrolador (8051/8052, PIC16F84/16F84A)* – RF • NI Multisim soporta estos tipos individuales así como en conjunto usando una técnica de co-simulación patentada 22 Modelos de Simulación • Importancia de un buen modelo de simulación • Marcadores de Modelos • Modelando el código • Tipos de modelos de simulación – Primitivos – Subcircuitos – Comportamiento 23 Niveles de Modelo • • 4 Niveles Modelos de alto nivel más sofisticados o efectos únicos 24 Ventaja de NI Multisim • Reconoce que la mayoría de los usuarios no son PhDs en simulación • Usuarios quieren el beneficio de la simulación sin tener que saber los detalles de SPICE (o Verilog o VHDL, etc.) • Se oculta sintaxis confusa • A menos que se quiera- entonces está todo disponible 25 Exercise 2 Simulando Circuitos y Análisis SPICE 26 Simulación con Instrumentos • • • • • • • • • • • Multímetro Generador de Funciones Wattmetro Osciloscopio 2 canales Osciloscopio 4 canales Analizador de Bode Contador de Frecuencia Generador de Palabras Analizador Lógico Convertidor Lógico Analizador V-I • • • • • • • • • • Analizador de Distorsión Analizador de Espectro Analizador de Red Generador de Funciones Agilent Multímetro Agilent Osciloscopio de Modo Mixto Agilent Osciloscopio de 4 Canales Tektronix Instrumentos de LabVIEW Punta de Prueba de Mediciones Punta de Prueba de Corriente 27 Simulación con Instrumentos “Reales” Osciloscopio de señal mixta • Instrumentos Reales Simulados • Se comportan como los instrumentos reales según se especifica en los manuales de usuario 28 Instrumentos Virtuales– El Multímetro Panel de Instrumentos Abierto Identificador de Instrumento Icono de Instrumento Indicadores de terminal entrada/salida Terminales de Cableado 29 Instrumentos en Circuitos • Accediendo a Instrumentos desde la barra de diseño • Colocando instrumentos – Múltiples instrumentos – Conectando 30 La Punta de Medición • • • Constantemente actualiza valores Alternativa simple y rápida Ahorra espacio en el esquemático • • Control de precisión y umbrales Usado para disparar eventos en la Caja de Descripción del Circuito 31 Análisis • NI Multisim provee análisis para examinar comportamiento de circuitos en maneras no posibles en el mundo físico • Requiere simulación • Breve descripción de los análisis • Expresiones personalizadas pueden ser fácilmente añadidas 32 Análisis • Punto de Operación DC • Transitorio • Barrido de Frecuencia AS • Punto 3 dB • Análisis definido por el usuario • Fourier • Ruido • Distorsión • Barrido de Temperatura • Barrido de Parámetros de Modelo • Análisis I-V • Sensibilidad AC • Sensibilidad DC • Polo-Cero • Función de Transferencia • Peor Escenario • Monte Carlo • Análisis en Lote 33 Seleccione Análisis e Introduzca Expresión Configure Parámetros y Variables de Salida Ayuda en línea para referencia Ejecutar Simulación Examine Resultados en Graficador • • • Seleccione análisis deseado Introduzca cualquier expresión Configure los parámetros de análisis necesarios • Utilice la ayuda en línea para referencias • • Corra la simulación Examine los resultados en el graficador • Configure las opciones de análisis 34 Análisis – Análisis Transitorio • • • Análisis Transitorio vs. Osciloscopio Configure condiciones iniciales y TSTOP Entendiendo TMAX, TSTEP – Solución de problemas “Time Step to small” 35 Configurando Variables de Salida Añada Expresiones • • • • Escoja variables de salida de la lista Voltajes y corrientes están listados en la izquierda Clic en el botón “More” para añadir una variable interna al modelo Posiciones fuentes de voltaje “tontas” para hacer medición de corriente 36 Graficador Indicador de Gráfica de Corriente Grapher • • • Resultado de Simulaciones Vea, Ajuste, Guarde, Imprima y Exporte datos Cursores Precisos para Medición(x, y) • • Sobreponga resultados para comparar Guarde resultados para usar en LabVIEW, Signal Express, Excel, y otros 37 Graficador • • Edit » Page Properties Modifique la gráfica y títulos • • Edit » Properties Active grids, cursores 38 Graficador • • • Edit » Properties Edite la información para trazas específicas (nombre / color / justificación de ejes) Añada desfases 39 Sección III – Pruebas y Diseño Integrados Flujo de Diseño Integrado • Cree y use instrumentos personalizados de LabVIEW en sus circuitos como: – Analizador/Generador de Señales • Datos del mundo real que puedan controlar su simulación, use archivos TDM y LVM • Guarde a archivos.LVM y .TDM 41 Integración con LabVIEW • Sobreponga datos simulados con los adquiridos • Automatice prueba y validación de diseño • Verifique la exactitud de la simulación del diseño Integración con LabVIEW 42 Integración con SignalExpress • Sobreponga datos de la simulación con los resultados de mediciones • Automatice pruebas y validación de diseños • Verifique precisión de la simulación de modelo 43 Sección IV – Características Académicas Fallas en Componentes • Use la sección de fallos en las propiedades del componente para simular fallos 45 Restricciones de Circuitos y Globales • Oculte fallas en componentes para forzar a los estudiantes a encontrar el fallo en componentes virtuales • Deshabilite acceso a las características que no quiera que sus estudiantes tengan • Bloquee subcircuitos para crear cajas negras que sus estudiantes deben analizar 46 Tarjeta de Prototipos 3D • • Ponga elementos en 3D en una tarjeta de prototipos virtual Practique cableado en la tarjeta de prototipos basándose en el diagrama del circuito • Los símbolos de los componentes y cables se ponen verdes cuando están correctamente conectados en la tarjeta de prototipos 47 Tarjeta de Prototipos 3D NI ELVIS • Esquemáticos NI ELVIS (File -> New -> ELVIS Schematic) tendrá una correspondiente tarjeta 3D ELVIS 48 Exercise 3 Prototipo Virtual 3D 49 Módulo NI Multisim MCU • Simule Microcontroladores en sus diseños • Circuitos de modo mixto incluyendo VHDL y componentes analógicos/digitales • 8051/8052 y PIC16F84/84A están disponibles 50 Módulo NI Multisim MCU • Vea memorias como EEPROM, ROM, PC y registros • Al estar construido en ensamblador le permite insertar puntos de quiebre y pasos secuenciales en el código 51 Agenda 52