Introducción a Multisim 10.1

Benjamin CelisIngeniero 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

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Multisim

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

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― Diseño Integrado usando Electronics Workbench y National Instruments

― Características Académicas

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

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• Generación de forma de onda gráfica

El Ambiente de NI Multisim

• Elementos de menú, barra de herramientas sistema/diseño, conmutador simulación

• Área de trabajo reconfigurable

• Barra de herramienta de

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• Barra de herramienta de componente

• Herramientas de diseño

• Indicador de estatus

Configurando NI Multisim

• Options»Sheet Properties o clic derecho en el área de trabajo

– circuitos, área de trabajo, cableado, fuentes, etc.

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• View

– Mostrar/ocultar barra de herramientas

– Instrumentos virtuales

– Simulación de conmutador

Configurando NI Multisim

• Options»Global Preferences

• Opciones para paths, opciones para

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• Opciones para paths, opciones para guardar (incluyendo autosave)

• Método de posicionamiento de componentes

• Sets de símbolos usados, etc.

Componentes

• Analógico, Digital, Mixto

• Real, Ideal, Virtual

• Partes Animadas

• Componentes Interactivos

• Componentes digitales

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• Componentes digitales multisección

• Dispositivos electromecánicos

• Librería RF

Características de Componentes

Característica Propósito

General Nombre Componente, Fecha, Autor, Función

Símbolo Representación pictórica y lógica para diseño de esquemáticos

Modelo Modelo para simulación de comportamiento

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Modelo de Pin Propiedades del pin para partes analógicas/digitales/HDL

Footprint Representación física de las conexiones de soldadura y despliegue en PCB

Parámetros

Electrónicos

Usado para propósitos de documentación

Campos de

Usuario

26 campos para información como vendedor, precio, etc

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

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CablearPoner

partes

Acceso a

partes

Componentes

• Fuentes

• Básicos

• Diodos

• Transistores

• Señal Mixta

• Indicadores

• Misceláneos

• Electromecánicos

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• Transistores

• Análogos

• TTL

• CMOS

• Misceláneos Digitales

• Electromecánicos

• RF

• Bloques jerárquicos

• Bus

Base de Datos de NI Multisim

• Organización de Base de Datos

– 3 Niveles

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1. Maestro

2. Corporativo

3. Usuario

• Partes

– Cerca de16,000 partes

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

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• Zoom para posicionamiento fino

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

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• Fácil de cambiar conexiones de cableado una vez posicionado

• El cursor cambia para indicar la modalidad

C u rs o r M o d e

P la c e o r M o v e P a r t

S e le c t M e n u Ite m o r Ic o n

P la c e W ire

R e w ire

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

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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

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• Cableado virtual

• Ancho de cable o bus

• Colores

• Uniones

• Moviendo cables posicionados

Ejercicio 1

Captura de Esquemáticos

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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.”

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Ron Kielowski, Author, Inside SPICE, 2nd Edition

Simulación

• ¿Qué es simulación?

• Tipos de Simulación

– SPICE/XSPICE

– VHDL

– Microcontrolador (8051/8052, PIC16F84/16F84A)*

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– Microcontrolador (8051/8052, PIC16F84/16F84A)*

– RF

• NI Multisim soporta estos tipos individuales así como en conjunto usando una técnica de co-simulación patentada

Modelos de Simulación

• Importancia de un buen modelo de simulación

• Marcadores de Modelos

• Modelando el código

• Tipos de modelos de

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• Tipos de modelos de simulación

– Primitivos

– Subcircuitos

– Comportamiento

Niveles de Modelo

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• 4 Niveles

• Modelos de alto nivel más sofisticados o efectos únicos

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

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• Se oculta sintaxis confusa

• A menos que se quiera- entonces está todo disponible

Exercise 2

Simulando Circuitos y Análisis SPICE

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Simulación con Instrumentos

• Multímetro

• Generador de Funciones

• Wattmetro

• Osciloscopio 2 canales

• Osciloscopio 4 canales

• Analizador de Bode

• Analizador de Distorsión

• Analizador de Espectro

• Analizador de Red

• Generador de Funciones Agilent

• Multímetro Agilent

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• Analizador de Bode

• Contador de Frecuencia

• Generador de Palabras

• Analizador Lógico

• Convertidor Lógico

• Analizador V-I

• Osciloscopio de Modo Mixto Agilent

• Osciloscopio de 4 Canales Tektronix

• Instrumentos de LabVIEW

• Punta de Prueba de Mediciones

• Punta de Prueba de Corriente

Simulación con Instrumentos “Reales”

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• Instrumentos Reales Simulados

• Se comportan como los instrumentos reales según se especifica en los manuales de usuario

Osciloscopio de señal mixta

Instrumentos Virtuales– El MultímetroPanel de Instrumentos Abierto

Identificador de Instrumento

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Indicadores de terminal

entrada/salida

Icono de Instrumento

Terminales de Cableado

Instrumentos en Circuitos

• Accediendo a Instrumentos desde la barra de diseño

• Colocando instrumentos

– Múltiples instrumentos

– Conectando

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– Conectando

La Punta de Medición

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• 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

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

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• Expresiones personalizadas pueden ser fácilmente añadidas

Análisis

• Punto de Operación

DC

• Transitorio

• Barrido de Frecuencia

AS

• Punto 3 dB

• Barrido de Parámetros de

Modelo

• Análisis I-V

• Sensibilidad AC

• Sensibilidad DC

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• Punto 3 dB

• Análisis definido por el

usuario

• Fourier

• Ruido

• Distorsión

• Barrido de Temperatura

• Polo-Cero

• Función de Transferencia

• Peor Escenario

• Monte Carlo

• Análisis en Lote

Examine

Resultados

en

Graficador

Ejecutar

Simulación

Configure

Parámetros

y

Variables

de Salida

Seleccione

Análisis

e

Introduzca

Expresión

Ayuda en línea

para referencia

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• Seleccione análisis deseado

• Introduzca cualquier expresión

• Configure los parámetros de análisis

necesarios

• Configure las opciones de análisis

• Utilice la ayuda en línea

para referencias

• Corra la simulación

• Examine los resultados en

el graficador

Análisis – Análisis Transitorio

• Análisis Transitorio vs. Osciloscopio

• Configure condiciones iniciales y TSTOP

• Entendiendo TMAX, TSTEP

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• Entendiendo TMAX, TSTEP

– Solución de problemas“Time Step to small”

Configurando Variables de Salida

Añada

Expresiones

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• 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

Expresiones

Indicador de

Gráfica de

Corriente

Graficador

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• 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

Grapher

Graficador

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• Edit » Page Properties

• Modifique la gráfica y títulos• Edit » Properties

• Active grids, cursores

Graficador

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• Edit » Properties

• Edite la información para trazas específicas (nombre / color / justificación de ejes)

• Añada desfases

Sección III – Pruebas y Diseño Integrados

Flujo de Diseño Integrado

• Cree y use instrumentos personalizados de LabVIEW en sus

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• 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

Integración con LabVIEW• Sobreponga datos

simulados con los adquiridos

• Automatice prueba y validación de diseño

• Verifique la exactitud de la

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• Verifique la exactitud de la simulación del diseño

Integración con

LabVIEW

Integración con SignalExpress

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• Sobreponga datos de la simulación con los resultados de mediciones

• Automatice pruebas y validación de diseños

• Verifique precisión de la simulación de modelo

Sección IV – Características Académicas

Fallas en Componentes

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• Use la sección de fallos en las propiedades del componente para simular

fallos

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

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• Deshabilite acceso a las características que no quiera que sus estudiantes tengan

• Bloquee subcircuitos para crear cajas negras que sus estudiantes deben analizar

Tarjeta de Prototipos 3D

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• 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

Tarjeta de Prototipos 3D NI ELVIS

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• Esquemáticos NI ELVIS (File -> New -> ELVIS Schematic) tendrá una correspondiente tarjeta 3D ELVIS

Exercise 3

Prototipo Virtual 3D

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Módulo NI Multisim MCU

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• Simule Microcontroladores en sus diseños

• Circuitos de modo mixto incluyendo VHDL y componentes analógicos/digitales

• 8051/8052 y PIC16F84/84A están disponibles

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

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puntos de quiebre y pasos secuenciales en el código

Agenda

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