ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича» Дисциплина «Цифровые устройства автоматики» ОТЧЁТ по лабораторной работе №1 «Исследование системы автоматизированного моделирования Multisim. Моделирование резистивного делителя» Выполнил: студент группы ПБ-11з, Фёдоров А.А. «___» ________ 2024 г. _________/А.А. Фёдоров / Принял: ст. преп. Пиликина Е.А. «___» ________ 2024 г. _________/Е.А. Пиликина/ Санкт-Петербург 2024 Цель работы: Ознакомиться с интерфейсом системы схемотехнического моделирования Multisim. Изучить внешний вид, глобальные настройки, различные панели компонентов и инструментов, пункты меню. Приобрести навыки выбора и постановки элементов, а так же заданию значений их параметров. Научиться создавать при помощи графического редактора электрические схемы. Таблица соответствия клавиш интерфейса пользователя программы и выполняемых ими функций: Таблица 1 Изображение компонента Функция New кнопка. Создает новый файл схемы. Open кнопка. Открывает существующий файл схемы. Open Sample кнопка. Открывает папку с шаблонами и стартовыми файлами. Save кнопка. Сохраняет активную схему. Print Circuit кнопка. Печатает активную схему. Print Preview кнопка. Дает предварительный просмотр того что будет выведено на печать. Cut кнопка. Вырезает выделенные элементы и помещает их в буфер обмена. Copy кнопка. Копирует выделенные объекты в буфер обмена. Paste кнопка. Вставляет содержимое буфера обмена в место, указанное курсором. Undo кнопка. Возвращает последнее выполненное действие. Redo кнопка. Повтор последнего выполненного действия. Toggle Full Screen кнопка. Отображение только рабочего поля без инструментальных панелей и меню. Increase Zoom кнопка. Увеличивает активную схему. Decrease Zoom кнопка. Уменьшает активную схему. Zoom Area кнопка. Увеличивает выделенную область рабочего поля. Zoom Fit to Page кнопка. Показывает всю схему в рабочей области. Toggle Design Toolbox (включена/выключена). кнопка. Переключает панель разработки Toggle Spreadsheet View кнопка. Включает и выключает лист ячеек. Database Manager кнопка. Вызывает диалоговое окно менеджера базы данных. Create Component кнопка. Вызывает мастера Компонент. Grapher/Analyses кнопка. Отображает графики. Так же отображает список доступных анализов. Postprocessor кнопка. Отображает диалоговое окно постпроцессора. Electrical Rules Checking кнопка. Проверяет следование правилам соединение электрической цепи. Capture Screen Area кнопка области захвата экрана. Back Annotate Form Ultiboard кнопка. Возвращает примечания из Ultiboard. Forward Annotate кнопка передачи примечаний в Ultiboard. Help кнопка. Вызывает файл помощи. Run/Resume Simulation кнопка. Старт/результат симуляции активной схемы. Pause Simulation кнопка. Приостанавливает симуляцию. Stop Simulation кнопка. Останавливает симуляцию. Pause at Next MCU Instruction Boundary кнопка. Для использования с MCU модулем Multisim. Step Into кнопка. Для использования с MCU модулем Multisim. Step Over кнопка. Для использования с MCU модулем Multisim. Step Out кнопка. Для использования с MCU модулем Multisim. Run to Cursor кнопка. Для использования с MCU модулем Multisim. Toggle Breakpoint кнопка. Для использования с MCU модулем Multisim. Remove All Breakpoints кнопка. Для использования с MCU модулем Multisim. Sourse кнопка. Выбирает группу источников в обозревателе. Basic кнопка. Выбирает базовую группу компонентов в обозревателе. Diode кнопка. Выбирает группу диодив в обозревателе. Transistor кнопка. Выбирает группу транзисторов в обозревателе. Analog кнопка. Выбирает группу аналоговых компонентов в обозревателе. TTL кнопка. Выбирает группу TTL компонентов в обозревателе. CMOS кнопка. Выбирает группу CMOS компонентов в обозревателе. Miscellaneous Digital кнопка. Выбирает группу разных цифровых компонентов в обозревателе. Mixed кнопка. Выбирает группу смешанных компонентов в обозревателе. Power Components кнопка. Выбирает группу силовых компонентов в обозревателе. Indicators кнопка. Выбирает группу индикаторных компонентов в обозревателе. Miscellaneous кнопка. Выбирает группу разнообразных компонентов в обозревателе. Ekectromechanical кнопка. Выбирает группу электромеханических компонентов в обозревателе. RF кнопка. Выбирает группу RF(радиочастотных) компонентов в обозревателе. Place Advanced Peripherals кнопка. Выбирает группу развитых периферийных компонентов в обозревателе. Place MCU Module кнопка. Выбирает группу модулей MCU компонентов в обозревателе. Picture кнопка. Щелкните по этой кнопке, чтобы поместить картинку в рабочую область Polygen кнопка. Щелкните по этой кнопке, чтобы нарисовать многоугольник. Arc кнопка. Щелкните по этой кнопке, чтобы нарисовать дугу. Ellipse кнопка. Щелкните по этой кнопке, чтобы нарисовать эллипс. Rectangle кнопка. Щелкните по этой кнопке, чтобы нарисовать прямоугольник. Multiline кнопка. Щелкните по этой кнопке, чтобы нарисовать произвольную линию. Line кнопка. Щелкните по этой кнопке, чтобы нарисовать линию. Place Text кнопка. Выводит окно текста в рабочую область, где вы можете добавить произвольный текст. Place Comment кнопка. Щелкните по этой кнопке, чтобы добавить комментарий в рабочую область. Multimeter кнопка. Размещает мультимерт в рабочей области. Function Generator кнопка. Размещает функциональный генератор в рабочей области. Wattmeter кнопка. Размещает ваттметр в рабочей области. Oscilloscope кнопка. Размещает осциллоскоп в рабочей области. Four Channel Oscilloscope кнопка. Размещает четырехканальный осциллоскоп в рабочей области. Bode Plotter кнопка. Размещает плоттер Боде в рабочей области. Frequency Counter кнопка. Размещает частотомер в рабочей области. Word Generator кнопка. Размещает генератор слов в рабочей области. Logic Analyzer кнопка. Размещает логический анализатор в рабочей области. Logic Converter кнопка. Размещает логический конвертер в рабочей области. IV- Analysis кнопка. Размещает IV-анализатор в рабочей области. Distortion Analyzer кнопка. Размещает анализатор искажений в рабочей области. Spectrum Analyzer кнопка. Размещает анализатор спектра в рабочей области. Network Analyzer кнопка. Размещает анализатор сети в рабочей области. Agilent Function Generator кнопка. Размещает Agilent функциональный генератор в рабочей области. Aglient Multimeter кнопка. Размещает Agilent мультиметр в рабочей области. Aligent Oscilloscope кнопка. Размещает Agilent осциллоскоп в рабочей области. Tektronix Oscilloscope кнопка. Размещает Tektronix осциллоскоп в рабочей области. Current Probe кнопка. Размещает текстовый пробник в рабочей области. LabVIEW Instrument кнопка. Размещает инструменты LabVIEW в рабочей области. Measurement Probe кнопка. Прикрепляет пробник к указателю мышки, который измеряет напряжение, ток и частоту на любом проводе вашей схемы. Может размещаться до симуляции (статический пробник) или во время симуляции (динамический пробник). Используйте стрелку для размещения пробника. Вариант 15: Uист = 5 В; Iист = 0.1 А; R1 = 4.7; 8; 3 кОм; R2 = 2; 0.7; 3 кОм. Электрическая схема резистивного делителя напряжения в программе Multisim: Рисунок 1 – 1-ый вариант резистивного делителя напряжения Рисунок 2 – 2-ой вариант резистивного делителя напряжения Рисунок 3 – 3-ий вариант резистивного делителя напряжения Результаты расчётов и эксперимента представлены в таблице 2. Таблица 2 Uист, В R1, кОм 4.7 R2, кОм 2 Iист, мА расчёт эксперимент 0.75 0.75 U1, В расчёт эксперимент 3.51 3.51 5 8 0.7 0.58 0.58 4.6 4.6 0.4 0.4 3 3 0.83 0.83 2.5 2.5 2.5 2.5 Расчёт: 𝐼ист = 𝑈ист / (𝑅1 + 𝑅2) 𝑈1 = 𝑈ист ∗ 𝑅1/(𝑅1 + 𝑅2) 𝑈2 = 𝑈ист ∗ 𝑅2/(𝑅1 + 𝑅2) 5 1) 𝐼ист = (4.7+2)∗103 = 0.75 мА 5 ∗ 4.7 ∗ 103 𝑈1 = = 3.51 В (4.7 + 2) ∗ 103 5 ∗ 2 ∗ 103 𝑈2 = = 1.49 В (4.7 + 2) ∗ 103 5 2) 𝐼ист = (8+0.7)∗103 = 0.58 мА 5 ∗ 8 ∗ 103 𝑈1 = = 4.6 В (8 + 0.7) ∗ 103 U2, В расчёт эксперимент 1.49 1.49 5 ∗ 0.7 ∗ 103 𝑈2 = = 0.4 В (8 + 0.7) ∗ 103 5 3) 𝐼ист = (3+3)∗103 = 0.83 мА 5 ∗ 3 ∗ 103 𝑈1 = = 2.5 В (3 + 3) ∗ 103 5 ∗ 3 ∗ 103 𝑈2 = = 2.5 В (3 + 3) ∗ 103 Соблюдение закона Кирхгофа Сумма напряжений на компонентах вдоль любого замкнутого контура в эквивалентной схеме равна нулю: ∑ 𝑢𝑘 = 0 𝑘∈𝐾𝑝 𝑈1 + 𝑈2 − 𝑈ист = 0 1) 3.51 + 1.49 – 5 = 0 2) 4.6 + 0.4 – 5 = 0 3) 2.5 + 2.5 – 5 = 0 Электрическая схема резистивного делителя тока в программе Multisim: Рисунок 4 – 1-ый вариант резистивного делителя тока Рисунок 5 – 2-ой вариант резистивного делителя тока Рисунок 6 – 3-ий вариант резистивного делителя тока Результаты расчётов и эксперимента представлены в таблице 3. Таблица 3 Uист, В расчёт эксперимент 140 140 Iист, А R1, кОм 4.7 R2, кОм 2 0.1 8 0.7 64 3 3 150 I1, А расчёт эксперимент 0.03 0.03 I2, А расчёт эксперимент 0.07 0.07 64 0.008 0.008 0.092 0.092 150 0.05 0.05 0.05 0.05 Расчёт: 𝑈ист = 𝐼ист ∗ (𝑅1 ∗ 𝑅2)/(𝑅1 + 𝑅2) 𝐼1 = 𝑈ист /𝑅1 𝐼2 = 𝑈ист /𝑅2 1) 𝑈ист = 0.1∗4.7∗2∗106 (4.7+2)∗103 = 140 В 140 = 0.03 А 4.7 ∗ 103 140 𝐼2 = = 0.07 А 2 ∗ 103 𝐼1 = 2) 𝑈ист = 0.1∗8∗0.7∗106 (8+0.7)∗103 = 64 В 64 = 0.008 А 8 ∗ 103 64 𝐼2 = = 0.092 А 0.7 ∗ 103 𝐼1 = 3) 𝑈ист = 0.1∗3∗3∗106 (3+3)∗103 = 0.15 В 0.15 = 0.05 А 3 ∗ 103 0.15 𝐼2 = = 0.05 А 3 ∗ 103 𝐼1 = Соблюдение закона Кирхгофа Сумма токов в любом замкнутом сечении эквивалентной схемы равна нулю: ∑ 𝑖𝑗 = 0 𝑗∈𝐽𝑞 𝐼ист − 𝐼1 − 𝐼2 = 0 1) 0.1 – 0.03 – 0.07 = 0 2) 0.1 – 0.008 – 0.092 = 0 3) 0.1 – 0.05 – 0.05 = 0 Вывод: В результате лабораторной работы был изучен внешний вид, глобальные настройки, панели компонентов, инструментов и пункты меню системы схемотехнического моделирования Multisim. Получен навык выбора, постановки, поворота и настройки элементов и их параметров. Созданы и проанализированы две электрические схемы резистивного делителя тока и напряжения. Значения токов и напряжений, полученные в результате моделирования, совпадают с рассчитанными. Так же в схемах соблюдаются законы Кирхгофа.
