|
Министерство образования Российской Федерации
Новосибирский Государственный технический университет
__________________________________________________________________
В.А. АФАНАСЬЕВ
MultiSim 10.1: – быстрый старт
Новосибирск
2010
MultiSim 10.1: – быстрый старт
Оглавление
1. Введение 3
2. Настройка программы MultiSim 10.1 для моделирования цифровых схем 3
2.1. Главное окно программы 3
2.2. Установка главных преференций для проектов в Multisim 5
2.3. Характеристики проекта для вновь открываемой схемы 5
3. Структура и характеристика элементной базы Multisim 10.1 7
3.1. Структура элементной базы 7
3.2. Виртуальные и реальные компоненты в базе данных Multisim10.1 8
3.3. Характеристика групп цифровых компонентов TTL - и CMOS –логики 10
4. Размещение проводников, символов “земли” и источников питания 11
5. Виды цифрового моделирования в Multisim 10.1 12
6. Пример 1. Функциональное моделирование мультиплексора MUX (2->1) 13
6.1. Технология подготовки схемы 13
6.2. Простейший формирователь двоичных сигналов на основе интерактивного ключа 13
6.3. Размещение компонентов схемы 14
6.4. «Разводка» схемы, ввод необходимых обозначений и пояснительных надписей 16
6.5. Моделированию схемы мультиплексора MUX (2->1)) 16
7. Формирователи и регистраторы двоичных сигналов 17
7.1. Генератор слова XWG и семисегментный индикатор 16-теричных символов
DCD_Hex 17
7.2. Регистрация работы генератора слова XWG логическим анализатором XLA 19
8. Пример 2. Функциональное моделирование комбинационной схемы 4-битного сумматора 21
8.1. Синтез схемы сумматора в заданном логическом базисе 21
8.2. Понятие об иерархическом проектировании электронных схем. Создание подсхем 23
8.2.1. Создание подсхемы полусумматора HS способом «сверху - вниз» 24
8.2.2. Создание подсхемы одноразрядного сумматора SM способом «снизу - вверх» 26
8.3. Создание схемы моделирования 4-х битного сумматора с последовательным
переносом с использование шинной организации 27
8.4. Проверка правил электрического проектирования схемы сумматора 28
8.5.Моделирование (логическое тестирование) схемы 29
8.6. Спецификация схемы сумматора 30
9. Проверка правильности выполнения электрической соединений в проектах программы
Multisim 10.1 30
10. Пример 3. Временное моделирование 33
(или исследование времени задержки переключения JK триггера)
11. Графический самописец (дисплей) Grapher 35
12. Пример 4. Создание проекта моделирования канала передачи данных с контролем по
mod 2 38
12.1. Постановка задачи 38
12.2. Особенности реализации проекта в программе Multisim 10.1 38
12.3. Создание проекта моделирования 38
-
Открытие проекта 38
-
Открытие файла моделирования и отображение его в менеджере проекта 39
-
Создание иерархического блока для схемы свёртки по mod 2 40
-
Коррекция структуры менеджера проекта 40
-
Создание схемы замещения иерархического блока 41
-
Построение схемы моделирования канала передачи данных с контролем по mod 2 42
-
Функциональное моделирование канала передачи данных 42
13. Литература 43
1. Введение
Разработка любого цифрового устройства сопровождается физическим или математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требуется изготовление макетов и их трудоемкое исследование. Часто физическое моделирование просто невозможно из-за чрезвычайной сложности устройства, например, при разработке больших и сверхбольших интегральных микросхем. В этом случае прибегают к математическому моделированию с использованием компьютерных программ. В настоящее время разработано много подобных программ, использующих в качестве системного ядра программу SPICE -Simulation Program for Integrated Circuits Emphases (программа моделирования с ориентацией на интегральные схемы - разработка учёных университета Беркли, США), либо модели цифровых устройств на основе языков HDL (Hardware Description Languages) низкого (Altera HDL) и высокого уровней (VHDL –Very high speed integrated circuits HDL).
Составленные на входном языке Spice, математические модели компонентов схемотехнических устройств с высокой степенью достоверности соответствуют реальным элементам и используются в ряде подобных программ моделирования, так, например, HSpice (фирма MetaSoftware), PSpice (фирма MicroSim), Dr.Spice и ViewSpice (фирма Deutsch Research), Micro-Cap (фирма Spectrum Software), Spice3F5 и XSpice (фирмы National Instruments, сегодняшнего собственника программного продукта MultiSim 10.1).
MultiSim (первая версия 6.02) является наследником знаменитого продукта Electronics Workbench 5.12 (особенно в академической среде) и представляет пакет программ для моделирования электронных схем и, при необходимости, последующей разводки печатных плат. Версия пакета MultiSim 10.1 дополнена новыми средствами профессиональной разработки, в том числе инструментами моделирования, расширенной и улучшенной базой элементов, а также средствами совместной работы над проектом. Пользователь программы MultiSim 10.1 не должен быть экспертом по программам SPICE, так как пользуется интуитивно понятной средой имитационного моделирования, гарантирующего высокое качество имитаций.
Подробные руководства по использованию программы Multisim (предыдущих версий) для компьютерного моделирования электронных устройств широкого назначения изложены в монографиях [1 и 2].
2. Настройка программы MultiSim 10.1 для моделирования цифровых схем
2.1. Главное окно программы
Запустив программу и дождавшись её полной загрузки, вы увидите окно, отображённое на рис. 1 (здесь красным цветом выделены главные части окна):
-
Главное меню программы (содержит команды для всех функций программы).
-
Стандартная панель, включающая общеупотребительные иконки в прикладных Windows-программах (View/Toolbars/Standard).
-
Панель управления Main (View/Toolbars/Main). Данная панель содержит кнопки для общих (основных) функций программы Multisim, а также окно In Use List, в котором содержится список всех компонентов, используемых в проекте.
-
Панель библиотек компонентов(View/Toolbars/Components).
-
Ключ симуляции (View/Toolbars/Simulation Switch), реализующий все режимы моделирования.
-
Панель (менеджер) проекта (View/Design Toolbox). Показывает иерархическую структуру схем и проектов.
-
Рабочая область ввода схемы (*Circuit) для симуляции вместе с панелью приборов (Instruments), использующихся как для задания входных сигналов, так и визуализации результатов симуляции.
-
Электронная таблица просмотра (Spreadsheet View), редактирования параметров схемных компонентов и их обозначений (RefDes), а также просмотра результатов моделирования.
Р
ис. 1. Окно программы MultiSim 10.1
Для того, чтобы окно программы выглядело как на рис. 1, выполните команду меню View/Toolbars и установите опции, указанные на рис. 2.
Рис. 2. Опции команды View/Toolbars, определяющие вид окна программы Multisim 10.1 на рис.1
2.2. Установка главных преференций для проектов в Multisim
Основополагающие опции устанавливаются командой Options/Global preferences в диалоговом окне Preferences (рис. 3, а).
Рис. 3, а. Закладка Paths, определяющая местоположение создаваемых файлов
проектов, конфигурационного файла и базы данных программы Multisim 10.1
Пути, прописанные на закладке Paths, устанавливаются при инсталляции программы и менять их не рекомендуется.
Рис. 3, б. Закладка Parts, определяющая особенность размещения многосекционных
компонентов и используемого стандарта (ANSI) для условных обозначений
Опция Continuous placement for multi-section part only определяет непрерывное размещение секций выбранного компонента (интегральной схемы) пока вы не нажмёте клавишу [Esc].
Ознакомьтесь с опциями на закладках Save и General и оставьте их установленными по умолчанию.
2.3. Характеристики проекта для вновь открываемой схемы
Проявляют себя во вновь создаваемых проектах. Устанавливает наиболее важные особенности отображения параметров компонентов схемы, формата листа, толщину соединительных линий и шин, размер шрифта.
Закладка Circuit (рис. 4) устанавливает опции по режиму вывода на экран элементов схемы, а также их цветовое оформление: с черным фоном (Black Background), белым (White Background), черно-белым изображением (Black/White) или наоборот (White/Black). В пользовательском режиме Custom выбираются нужные цвета для фона (кнопка Background), границ выделения компонентов схемы (Selection), проводников (кнопка Wire), компонентов схемы (Component with model) и (идеальных) компонентов (кнопки Active component, Passive component, Virtual component соответственно); после нажатия каждой кнопки вызывается стандартное окно цветовой палитры Windows. Заметим, что при невыбранной опции Adjust Component Identifiers невозможно будет изменить при упорядочивании схемы идентификационный номер однотипных компонентов, который присваивается программой автоматически в порядке их установки, а не местоположения на схеме.
Рис. 4. Закладка Circuit. Верхняя панель окна указывает на то, какая информация должна отображаться около каждого компонента схемы, нижняя – на используемую цветовую гамму
Рис. 5. Закладка Workspace. Устанавливает видимость узлов сетки изображения, альбомный формат листа и единицы измерения в дюймах
Рис. 6. Закладка Wiring. Оставим установленные по умолчанию толщины линий и шин
Рис. 7. Закладка Font. В каждом отдельном случае уточняйте действия опций
из окна Change All
|