Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Lódzkiej; Komputerowe projektowanie ukladów

Ćwiczenie 1 (Tydzień 2, 3, 4, 5, 6) Podstawy opisu i analizy

obwodów w programie Multisim SPICE

Cel: Zapoznanie ze sposobem wprowadzania schematów i wykonywania symulacji w programie

Multisim oraz ze skladnią języka SPICE, wykorzystanie elementów RCLEFD oraz instrukcji

analiz: .DC, .AC, .TRAN, .TF, korzystanie z bibliotek - model diody

Wymagania: Wiedza na temat podstaw opisu obwodów w języku Spice (zgodnie z podaną

literaturą podstawową). Wiedza z zakresu podstaw elektrotechniki - rozwiązywanie obwodów

liniowych oraz nieliniowych (dioda pólprzewodnikowa).

Literatura uzupelniająca:

Zadanie 1.1 (Tydzień 2) Obwód RC

Wprowadzić za pomocą programu Multisim do schematu obwód pokazany na rysunku 1.1.1. Jest to uproszczony

model obwodu wejściowego oscyloskopu (Ro, Co) wraz z dzielnikiem 1:10 (Rs, Cs). Na wstępie przyjąć Cs=0 pF.

a)  ANALIZA DC: Wykreślić napięcie Vout w funkcji napięcia V1 zmieniającego się w zakresie -10 V do 10 V z

krokiem 0,1 V. Sprawozdanie: 1) zamieścić odpowiedni wykres, 2) wyznaczyć graficznie wzmocnienie

napięciowe ukladu kv=Vout/V1. PODPOWIEDŹ: w programie Multisim należy wykorzystać symulację ,,AC

sweep". Trzeba pamiętać nadaniu polączeniom nazw (podwójne kliknięcie w przewód) oraz o wybraniu w oknie

ustawień symulacji > zakladka Output węzla, który ma być parametrem wyjściowym tej symulacji. Niezależne

źródlo napięcia stalego to w bibliotekach Multisima np. AC_VOLTAGE, DC_POWER.

b) ANALIZA AC: Wykonać analizę amplitudową i fazową w zakresie 10 Hz do 1000 MegHz (101 punktów na

dekadę) przyjmując Cs=1 pF i 10 pF. Na podstawie wykresów zinterpretować, jaką rolę pelni pojemność Cs.

Sprawozdanie: 1) zamieścić odpowiedni wykres (dwa przebiegi na jednym rysunku), 2) podać częstotliwość

graniczną obwodu (zaznaczyć na wykresie) i metodę jej wyznaczania, 3) skorzystać z funkcji wbudowanych

programu ,,Grapher" w celu obliczenia częstotliwości granicznej i porównać z wartością wyznaczoną graficznie.

PODPOWIEDŹ: w programie Multisim należy wykorzystać symulację ,,Parameter sweep". Wybieramy element

do analizy (kondensator Cs), punkty do przemiatania (w tym wypadku najlepiej lista z kolejnymi wartościami

np.: 0, 1e-012, 1e-011) oraz typ analizy do przemiatania (,,AC Sweep"). Trzeba pamiętać o wybraniu w oknie

ustawień symulacji > zakladka Output węzla, który ma być parametrem wyjściowym tej symulacji. Trzeba także

dobrać odpowiednie niezależne źródlo napięcia np. AC_VOLTAGE.

c)  PROJEKT I: Wyjaśnić za pomocą odpowiednich przebiegów (analiza AC) znaczenie elementu Cs i na

podstawie obliczeń zaproponować jego wartość tak, aby charakterystyka amplitudowa w węźle Vout byla plaska

w jak największym zakresie. Sprawozdanie: 1) zamieścić obliczenia optymalnej wartości kondensatora Cs.

d) ANALIZA TRAN: Podać na wejście obwodu przebieg prostokątny dla Cs=1 pF, 10 pF i na podstawie obliczeń

Projektu I. Sprawozdanie: 1) zamieścić odpowiedni wykres analizy AC oraz TRAN jako dowód poprawności

obliczeń. PODPOWIEDŹ: w programie Multisim należy wykorzystać symulację ,,Transient". Trzeba pamiętać o

wybraniu w oknie ustawień symulacji > zakladka Output węzla, który ma być parametrem wyjściowym tej

symulacji, a także o dobraniu odpowiedniego niezależnego źródla napięcia np. PULSE_VOLTAGE.

e)  PROJEKT II: Zmodyfikować wartości elementów Rs i Cs tak, aby wspólczynnik podzialu wynosil 1:50.

Sprawozdanie: 1) zamieścić odpowiedni wykres analizy AC i analizy TRAN, 2) zamieścić obliczenia

optymalnej wartości kondensatora Cs.

Strona 29 z 94