MULTISIM- ELEKTRONICKÁ LABORATOŘ NA PC
Článek byl převzat z OK QRP INFO č. 70, se souhlasem redakce a autora OK7AJV každodenním životě se snad již neobejdeme bez počítače. Počítač využívají i radioamatéři. Bez znalosti elektroniky se ti „skalní HAMové“ nemohou obejít. Existuje celá řada programů, které jim mohou přípravu zjednodušit. Neocenitelné je i prověření navrženého obvodu před vlastní konstrukcí na PC.
SW- MULTISIM má mnoho předností- obvody sestavuji jako doma na stole, přístroje připojuji a nastavuji jako ve skutečném obvodu. V průběhu simulace mohu měnit hodnoty součástek a okamžitě na přístrojích vidím změnu!!!! Mohu využívat i součástky, které v reálném obchodě nekoupím. To jsou i první zkušenost s programem. Pokročilý uživatel se znalostí elektroniky využije možnosti programu do větší hloubky - má k dispozici celou řadu analýz a výsledky si může vygenerovat do tabulek, grafů ..... . Na PC si můžeme sestavit analogové, číslicové i smíšené obvody.
Pozor - vše je dovoleno, ze žádné součástky nestoupá dým, naše kapsa je ušetřena - člověk ztrácí zábrany a to je nebezpečné.
Prakticky si ukážeme použití programu při ověření funkce tranzistorového vysokofrekvenčního Clappova oscilátoru (VFO). Na obr. 1 je zapojení tranzistorového VFO.
Obr. 1 Zapojení tranzistorového VFO
Program MultiSIM umožňuje uživateli dvě základní cesty (v obsáhlém manuálu tento fakt není jasně prezentován). První cestou je připojit virtuální měřící přístroje (a snad každý tak začíná) a druhou efektivnější cestou je použití různých typů analýz. Na obr. 1 je pro zobrazení tvaru a parametrů výstupního signálu použit osciloskop, kmitočet měříme připojeným čítačem.
Rozkmitání oscilátoru zajistíme vhodným nastavením pracovního bodu tranzistoru pomocí rezistorů R1 a R3.
Výstupní signál je zobrazen na obr 2. Pomocí kurzorů změříme periodu výstupního signálu T= 140,7 ns.
Obr. 2 Tvar a parametry výstupního signálu
Kmitočet měříme čítačem XFC1 a pohled na jeho rozvinutý panel je na obr. 3.
Obr. 3 Panel čítače a výstupní kmitočet
Kmitočtová stabilita Clappova oscilátoru je zajištěna vhodným poměrem kapacit kondenzátorů C1, C2 a C3. Zde využijeme přednost simulačního programu - použijeme parametrickou analýzu. V dalším budeme měnit kapacitu C1 a sledovat, zda se oscilátor vůbec rozkmitá. Hodnoty C1 nastavíme na 120 pF, 220 pF, 270 pF a 680 pF.
Při každé analýze musíme nastavit její typ, hodnoty součástek, které chceme měnit. V závěru určíme uzel obvodu, kde chceme zobrazit dané veličiny.
Parametricko analýzu aktivujeme SIMULATE – ANALYSES – PARAMETER SWEEP. Rozvinuté okno zvolené analýzy je na obr. 4. Šipkami jsou označeny okna, kde zadáváme hodnoty.
Obr. 4 Rozvinuté okno parametrické analýzy
Program je názorný - měníme parametry součástek (DEVICE PARAMETER), určíme typ součástky (DEVICE), její jméno (NAME), parametr (PARAMETER) a charakter změny hodnoty (SWEEP VARIATION TYPE) a konkrétní hodnoty (VALUE LIST).
Nastavení výstupu- uzlu obvodu- provedeme v záložce OUTPUT. V našem případě chceme zobrazit výstupní signál v uzlu označeném na obr. 1 - Uout ($uout). Na obr. 5 je rozvinuté okno výstupů parametrické analýzy. Šipkami je opět názorně zobrazen postup nastavení výstupů.
Po nastavení spustíme analýzu pomocí tlačítka SIMULATE a v otevřeném okně GRAPHER VIEW sledujeme tvar výstupního signálu. Výstupní signál při zadaných hodnotách kapacity kondenzátoru C1 je na obr. 6.
Obr. 6 Tvar výstupního signálu v závislosti na kapacitě C1
Graf si můžeme upravit podle našich představ. Z grafu je patrné, že při kapacitě C1= 680 pF se Clappův oscilátor vůbec nerozkmitá. Vhodnou hodnotou je C1 = 220 pF. Samostatně si můžete vyzkoušet další kombinace hodnot součástek.
Na tomto příkladu jednoduchého obvodu jsem předvedl další přednost programu- měním hodnoty a okamžitě vidím vliv na změnu obvodových veličin, v našem případě na parametry výstupního signálu.
Po ověření funkce již můžeme přistoupit k praktickému návrhu plošného spoje. MULTISIM má výstup (export) do programu „vlastního“ UltiBOARD a dalších programů pro návrh plošných spojů. Osobně se mi tato cesta neosvědčila a používám program EAGLE. Nevýhodou je opět nakreslení schématu ve schématickém editoru a návrh v editoru plošného spoje. Výsledek návrhu v programu EAGLE může být zobrazen ve 3D pohledu. Na obr. 7 je pohled na možné uspořádání desky Clappova oscilátoru. Součástky L1 a C4 nejsou v knihovně 3D, a proto jsou zobrazeny pouze jejich obrysy.
Obr. 7 Pohled na možné uspořádání desky VFO
A kde získat informace - po zadání názvu do požívaného vyhledávače na Internetu se vám ukáže nepřeberné množství stránek.
Moje kniha vydaná v BENu je určena pro základní seznámení s programem, má za cíl ukázat novou moderní metodu využití PC v elektronice. Podle mého názoru - nesmíme tuto metodu přeceňovat - vše je virtuální a každý elektronik si obvod musí sestavit z reálných součástek.
Všem mladým radioamatérům přeji hodně úspěchů a fungujících obvodů.
73. Tonda, OK7AJ