4 Schaltungseingabe und Simulation mit Multisim |
Hinweis: Die als "Bauelement" in die Schaltung
einfügbaren virtuellen Messgeräte verhalten sich in mancherlei
Hinsicht anders als reale Messgeräte.
Insbesondere geben Sie im DC-Mode die reine Gleichkomponente aus,
nicht wie die Messgeräte im Labor den Effektivwert einer
Mischgröße.
Die Verwendung der virtuellen Messgeräte wird nicht empfohlen.
Starten Sie stattdessen die Simulation manuell über
Simulieren | ||
→ | Analyse | |
→ | ... |
und wählen Sie für die Ausgabe die gewünschten Größen aus.
Aufgabe |
Schaltungseingabe |
Simulation |
Graphische Auswertung |
Zunächst soll an einer einzelnen Stufe entsprechend der
Abbildung eine DC-Analyse vorgenommen werden, um einen geeigneten
Arbeitspunkt zu finden.
Die Betriebsspannung UDC bleibt dabei konstant,
die Basisspannung UB soll den Bereich
0≤UB≤2V durchlaufen.
Programm starten
Sie finden das Programm Multisim auf dem Desktop bzw. im Startmenü
unter:
Programme | |||
→ | National Instruments | ||
→ | Circuit Design Suite 13.0 | ||
→ | Multisim 13.0 |
Dateinamen
festlegen
Das Programm öffnet sich. Es wird ein leerer Arbeitsbereich
angezeigt, hier kann die Schaltung eingegeben werden. Als Name für
die Schaltung wird zunächst "Schaltung 1" angezeigt. Mit dem
Menüpunkt
Datei | |
→ | Speichern unter... |
wird ein Dateiname festgelegt, wir verwenden "C:\User\Multisim\sim-stufe1.ms13".
Symbole
entsprechend DIN
Mit dem Menüpunkt
Optionen | |
→ | Allgemeine Einstellungen... |
wird eine Dialogbox für Einstellungen geöffnet. Unter dem Reiter "Bauelemente" kann als Schaltzeichennorm "IEC 60617" eingestellt werden (Version 11: "DIN").
Automatische Sicherheitskopien
In derselben Dialogbox können Sie unter dem Reiter "Speichern" die
Option "Automatische Sicherung" aktivieren und ein
Zeitintervall angeben. Für das Zeitintervall kann der
voreingestellte Wert von 5 Minuten beibehalten werden.
Seitengröße A4
Mit dem Menüpunkt
Optionen | |
→ | Seiteneigenschaften |
öffnen Sie eine Dialogbox für Seiteneinstellungen.
Unter dem Reiter "Arbeitsbereich" kann hier die Seitengröße auf
"A4" - nicht "A" - gesetzt werden.
Bauelement einfügen
Mit dem Menüpunkt
Einfügen | |
→ | Bauelement... |
werden Bauelemente hinzugefügt.
In der Dialogbox "Bauelement auswählen" werden folgende Einstellungen vorgenommen:
Datenbank: | Hauptdatenbank |
Gruppe: | Grundelemente (Version 11: Basic) |
Familie: | RESISTOR |
Bauelement | 8.2k (der Widerstandswert) |
Bauelementetyp: | kein Typ |
Toleranz (%): | 0 |
Modellhersteller/-kennung: | IIT VIRTUAL_RESISTANCE (Version 11: Generic / VIRTUAL_RESISTANCE) |
Hersteller/Typ des Footprints: | kein Footprint |
Da mit dieser Schaltung nur eine Simulation erfolgen soll, wird kein Footprint ausgewählt.
Bauelement platzieren
Nach dem Klick auf "OK" hängt der Widerstand an der Maus. Während
der Widerstand bewegt wird, kann er mit Ctrl-R bzw. Strg-R gedreht
werden.
Ein Mausklick platziert das Symbol, anschließend wird die Dialogbox
zur Bauelementeauswahl wieder geöffnet.
Weitere Symbole
Wenn alle Bauelemente eingefügt sind, wird die Bauelementeauswahl-Dialogbox mit "Schließen" verlassen.
Symbol-Eigenschaften ändern
Ein Doppelklick auf ein Symbol - z.B. einen Widerstand - öffnet
eine Dialogbox zum Bearbeiten der Symbolinstanz.
Unter dem Reiter "Beschriftung" kann als "RefBez" ein Instanzname
angegeben werden. Der erste Buchstabe muss so beibehalten
werden, wie er vom Programm automatisch gewählt wurde.
Unter dem Reiter "Wert" kann der Bauelemente-Wert korrigiert
werden, z.B. für Spannungsquellen die Spannung.
Für die Basisspannung wird hier zunächst ein Wert von 2V
eingestellt.
Verbindungen herstellen
Wird der Cursor über einen Anschlusspunkt eines Symboles geführt,
ändert er seine Form. Ein Klick startet das Ziehen einer
Verbindung. Weitere Klicks erzeugen Knickpunkte. Wird erneut auf
einen Anschlusspunkt oder auf ein vorhandenes Netz geklickt, wird
die Verbindung dorthin hergestellt und beendet.
Netznamen
Um ein Netz mit einem Namen zu versehen, wird das Netz zunächst
markiert (einmal mit der Maus anklicken). Mit der rechten Maustaste
gelangt man in das Kontextmenü. Der Eintrag "Eigenschaften" öffnet
eine Dialogbox, mit der das Netz bearbeitet werden kann.
Für das Netz am Kollektor des Transistors wird der Name "COLLECTOR"
als bevorzugter Netzname eingetragen. Netznamen sollten mit einem
Buchstaben beginnen, daran können sich weitere Buchstaben und
Zahlen anschließen, aber keine Leerzeichen. Die Option "Netznamen
anzeigen" wird aktiviert.
Schaltung vervollständigen und kontrollieren
Die Schaltung sollte jetzt in etwa aussehen, wie eine der
nachstehenden Abbildungen (bevorzugt wie die untere).
Farbgebung
Die Bauelemente werden in unterschiedlichen Farben dargestellt:
Analyse starten
Mit dem Menüpunkt
Simulieren | ||
→ | Analysen | |
→ | DC wobbeln... |
wird die Simulation gestartet. Zunächst müssen in einer Dialogbox Einstellungen für die Analyse vorgenommen werden.
Veränderliche Quelle wählen
Unter dem Reiter "Analyseparameter" wird die veränderliche Quelle
ausgewählt, in unserem Fall "VB". Startwert, Endwert und
Schrittweite müssen angegeben werden, hier werden "0 V",
"2 V" und "0.01 V" verwendet.
In der Graphik mit den Simulationsergebnissen wird die hier
gewählte Größe für die x-Achse benutzt.
Darzustellende Größe auswählen
Unter dem Reiter "Ausgabe" muss ausgewählt werden, welche Größe(n)
graphisch dargestellt werden soll(en).
In der linken Liste mit den verfügbaren Größen wird "V(collector)"
markiert und mit dem "Hinzufügen"-Button zur rechten Liste
(graphisch darzustellende Größen) hinzugefügt.
In der Graphik mit den Simulationsergebnissen werden die hier
gewählten Größen als y-Werte benutzt.
Simulation starten
Mit dem Button "Simulieren" wird die Simulation gestartet.
Anschließend öffnet sich automatisch das Fenster
"Graphanzeige".
Maximieren
Für eine bessere Darstellung wird das Fenster "Graphanzeige"
maximiert.
Cursore
Mit dem Menüpunkt
Cursor | |
→ | Cursor anzeigen |
werden die Cursore aktiviert. Sie sind als vertikale Linien mit
einem Dreieck darüber sichtbar. Im Dreieck steht die Nummer des
jeweiligen Cursors (1 oder 2). Durch Ziehen an den Dreiecken können
die Cursore positioniert weden.
Für einen geeigneten Arbeitspunkt suchen wir einen linearen Bereich
der Kennlinie. Um den Mittelpunkt des linearen Bereiches berechnen
zu können, setzen wir die Cursore auf Anfang und Ende des
Bereiches, lesen die entsprechenden Werte ab und berechnen die
Mittelwerte.