Guia o MultiSim 2001 Descrição Este documento é um guia rápido de utilização do MultiSim 2001, usado nas disciplinas de Engenharia que envolvem a simulação de circuitos analógicos e digitais. utilização do MultiSim 2001 permite: De uma forma simples, entender o funcionamento dos Circuitos a estudar Gerar documentação técnica em ambiente educacional Lançamento e comandos básicos No computador do Laboratório deverá estar instalado o MultiSim 2001. O lançamento poderá ser efectuado das seguintes maneiras alternativas: través da tecla do Windows Com Start -> Search - Multisim Com Start -> ll Programs Clicar com o botão esquerdo do rato pós o lançamento deverá aparecer uma janela da aplicação, após algumas mensagens, semelhante à da figura seguinte. Para sair do programa, fazer File Exit na arra de Comandos. Página: 1
1. Começar um circuito novo; brir um ircuito pré-existente; Gravar o circuito activo 2. Zona de biblioteca de modelos de componentes digitais e analógicos 3. Ligar/Desligar a simulação 4. umentar/encolher a zona de trabalho 5. Zona de ferramentas de análise dos circuitos 6. arra de Comandos Parametrização antes de começar ntes de começar a colocar componentes e a ligá-los convém tornar o ambiente de trabalho mais agradável e compreensivel ao utilizador: 1. Colocar a grelha, a cercadura e a caixa de informação na zona de trabalho Com o cursor em cima da Zona de Trabalho, clicar no botão do lado direito do rato; assegurar que as check boxes da figura seguinte estão activas. 2. Definir as cores da Zona de Trabalho: Página: 2
Na figura anterior clicar em Color e escolher um esquema de cores eficiente(ver figura seguinte). O esquema White & lack é o mais eficiente em termos de poupança de tinta da impressora e é suficientemente legível. 3. Definir a informação que aparece nos componentes na Zona de Trabalho: Na arra de Comandos fazer Options, escolher Preferences e colocar no Tabulador Circuits as check boxes activas da figura seguinte. 4. Definir o tamanho da Zona de Trabalho: 5. Escolher agora o Tabulador Workspace da figura anterior e escolher um tamanho adequado à complexidade do circuito segundo a figura seguinte. O tamanho pode ser alterado em qualquer altura. Nota: Esta parametrização ficará guardada no computador, sendo efectuada apenas uma vez. Página: 3
Simulação do Primeiro Circuito simulação só pode ser efectuada se existir um circuito válido devidamente alimentado (tem de existir uma fonte de tensão e uma referência GND) na Zona de Trabalho. Os passos aseguintes descrevem, de um modo geral, os passos para se simular com sucesso um circuito digital. Para os circuitos analógicos o procedimento é muito semelhante. 1. Colocação na zona de trabalho a(s) fonte(s) de tensão: Na barra da Zona de biblioteca de componentes escolher Sources (1) e de seguida DIGITL_GND (2), tal como se indica na figura seguinte. 2. Colocação de interruptor inversor: Na barra da Zona de biblioteca de componentes escolher sucessivamente asic (1), Switches (2) e finalmente SPDT, aparecendo um interruptor com três polos. Com o cursor em cima do interruptor clicar no botão da direita e selecionar Flip Horizontal - ver figuras seguintes. 3. Colocação de uma Ponta de Prova: Na barra da Zona de biblioteca de componentes escolher sucessivamente Indicators (1) e PROE. Colocar o componente na Zona de Trabalho (3) (ver figura seguinte). Página: 4
4. rrumar os componentes e ligá-los: Carregando no botão esquerdo do rato permanentemente com o cursor em cima de um componente permite mudá-lo de local na Zona de Trabalho. Colocando o cursor num polo de um componente, o cursor muda de aspecto indicando que é um ponto de ligação (1). Clicando no botão esquerdo do rato nessa situação inicia-se uma ligação a partir desse polo (2). Clicando agora num polo de outro componente estabelece-se uma ligação entre os dois componentes. figura seguinte mostra o circuito final pronto a ser simulado. 5. Dar inicio à Simulação ( Ligar a Torradeira ): figura seguinte mostra a simulação a decorrer. Clicar no Interruptor assinalado (1) para que mude para a posicão de ligado. Carregar sucesivamente na tecla SPCE e observar o comportamento dos componentes SPDT e PROE (3) e (4). Nota: Verificar na zona assinalada (2) o tempo a decorrer. Página: 5
Explicação da Simulação do Primeiro Circuito O circuito da figura anterior é apenas um interruptor que liga/desliga uma lâmpada. Para a lâmpada acender, é necessário que se estabeleça uma ligação a uma fonte de energia a fonte de alimentação VCC (5 Volt). lâmpada é simulada pelo modelo da PROE, cuja especificação é acender quando a tensão ao seu polo é superior ou igual a 2,5 Volt. Quando a ligação do SPDT está virada para cima, temos a lâmpada alimentada com 5 Volt, > que 2,5 Volt, logo acende. Quando a ligação do SPDT está virada para baixo, a lâmpada está ligada a GND (0 Volt), logo fica apagada. O SPDT simula o estado lógico binário 0 (zero) quando está ligado a GND (Massa, Terra, Referência...). O estado binário 1 é representado pela ligação eléctrica ao polo positivo (+) da fonte de alimentação VCC (5 Volt). Este é o principio base do funcionamento dos computadores digitais, que funcionam só com 0 e 1, ausência de tensão (0 Volt) ou existência de VCC (5 Volt) respectivamente. Os interruptores aqui representados pelo modelo SPDT são na realidade transistores, aliás milhões e milhões deles, que ligando e desligando a grande velocidade representam a informação manipulada e armazenada nos computadores de hoje. Trata-se apenas de codificação binária de informação que é manipulada electrónicamente. Página: 6
Nota: simulação pode ser parada momentãneamente clicando Pause em (1). referência à Torradeira deve-se a um aluno em tempos ter afirmado que o botão se assemelhava ao de uma torradeira a sério. Como o MultiSim tem um problema de gestão de memória matéria a aprender em disciplina evoluída de engenharia informática, em que se a simulação estiver ligada alguns minutos, o programa absorve os recursos do sistema operativo (a memória) ficando o mesmo muito lento, ou seja, temos uma torradeira sem sensor de temperatura, pelo que as torradas ficam queimadas ao fim de algum tempo. Conclusão: antes que o programa e o computador fiquem parados, convém desligar a Torradeira o mais rapidamente possível sempre que os resultados da simulação tenham sido obtidos satisfatoriamente. Simulação da porta lógica NOT (NOT) Partindo do circuito anterior, introduzir agora a porta lógica NOT secção do circuito integrado 74LS04. Na barra da Zona de biblioteca de componentes escolher sucessivamente TTL (1), 74LS (2) e 74LS04D (3). Escolher a secção e colocar a porta lógica na Zona de Trabalho (ver figura seguinte). Redesenhar o circuito tal como se pode ver na seguinte figura. Página: 7
Nota: Clicando em cima de um objecto, inclusive uma ligação, seleccionamos esse objecto, pelo que com a tecla DELETE podemos apagá-lo. Para a PROE, visto que é um componente, é preferível ir buscá-lo à biblioteca em vez de fazer copy/paste. Simulando o circuito obtém-se um efeito de luzes de Natal. Explicação do funcionamento da porta lógica NOT (CI 74LS7404D) Tal como foi explicado atrás, os valores lógicos 1 e 0 são na realidade sinais eléctricos com ou sem tensão respectivamente. Esses sinais podem variar no tempo (o interruptor a mudar faz acender a lâmpada ou apagá-la ao longo do tempo). Uma descrição de tal comportamento pode ser representada por um Diagrama Temporal: 1 0 OFF t ON OFF ON Nota: 1 pode ser interpretado como Ligado ; ON ; ceso ; H ; High 0 pode ser interpretado como Desligado ; OFF ; pagado ; L ; Low Os sinais eléctricos podem ser modificados por circuitos electrónicos, que é o caso das portas lógicas. porta Lógica NOT tem a capacidade de transformar um 0 num 1 e vice-versa. O diagrama temporal para o circuito do NOT em relação aos pontos e é o seguinte: Página: 8
Explicação do funcionamento das porta lógicas convencionais ND (CI 74LS08D); OR (CI 74LS32D); NOT (CI 74LS04D); NND (CI 74LS00D); NOR (CI 74LS02D); XOR (CI 74LS86D) Chamar sucessivamente as portas ND, OR, NND, NOR e XOR a partir da iblioteca TTL do MultiSim. crescentar os SPDT necessários para as variáveis de entrada. 1. funcionamento da porta lógica ND é descrito pelo seguinte Diagrama Temporal : ND 2. funcionamento da porta lógica OR é descrito pelo seguinte Diagrama Temporal : OR Página: 9
3. funcionamento da porta lógica NND é descrito pelo seguinte Diagrama Temporal : NND 4. funcionamento da porta lógica NOR é descrito pelo seguinte Diagrama Temporal : NOR 5. funcionamento da porta lógica XOR é descrito pelo seguinte Diagrama Temporal : XOR Notas sobre a série de Circuitos Integrados 74LSXX: 1. LSI Low Scale Integration Lógica convencional, portas lógicas: Formato uniformizado: 14 pinos, com marca no pino 1, pinos crescentes no sentido contrário aos dos ponteiros do relógio ( anticlockwise ) limentação VCC (5V) no pino 14; Referência (GND) no pino 7 2. MSI Medium Scale Integration Mais Funcionalidade: Página: 10
Formato uniformizado: 16 pinos, com marca no pino 1, pinos crescentes no sentido contrário aos dos ponteiros do relógio ( anticlockwise ) limentação VCC (5V) no pino 16; Referência (GND) no pino 8 Página: 11