Примеры моделирования схем

После перемещения компонентов и инструментов в рабочую область главного окна их необходимо соединить в схему будущей модели. Если поместить курсор мыши на выводе какого-либо компонента, то на этом выводе появится точка с перекрестием. При появлении этой точки для соединения выводов двух компонентов, нажав и отпустив ЛКМ, необходимо перемещать курсор к выводу другого компонента (инструмента). До момента прикасания курсора мыши к выводу другого компонента линия, соединяющая компоненты, имеет черный цвет, а после прикосновения и повторного нажатия ЛКМ ̶ красный. При этом над линией соединения можно поместить цифру нумерации проводников схемы с помощью диалогового окна, появляющегося в результате двойного щелчка ЛКМ при курсоре, находящемся на подлежащем изменению нумерации проводнике. Если же при этом вызвать контекстное меню, то можно будет также изменить и цвет проводника, подобрав его с помощью появляющейся после последующего щелчка ЛКМ на соответствующем пункте этого меню палитрой.

Программа обозначает проводники автоматически, но по умолчанию их имена и обозначения невидимы. Для появления на схеме обозначений проводников автоматически необходимо в меню Установки вызвать окно Схемные установки и в его поле Номера цепей отметить пункт Отображать.

Таким же образом можно выполнить соединения компонентов с проводниками. Для удаления проводника нужно выделить его и нажать клавишу Delete компьютера. Программа Multisim позволяет вставлять компоненты и инструменты в проводники без пересоединения их выводов. Для этого необходимо поместить необходимый компонент на проводнике и отпустить ЛКМ.

При моделировании часто бывает необходимо заземлять исследуемые схемы. В программе используются два типа заземления: аналоговое и цифровое. Оба они находятся в библиотеке компонентов Источники. Отсутствие заземления может в ряде случаев привести к неработоспособности модели.

Цифровое заземление используют для создания этой шины в цифровых схемах. Причем при помещении цифрового заземления в рабочем окне оно автоматически будет соединено со всеми соответствующими выводами компонентов, поэтому нет необходимости подключать его к компонентам.

Для примера ввода схем построим схему, с помощью которой можно проверить закон Ома для участка цепи постоянного тока (рис. 1. 3).

Рис. 1. 3. Схема проверки закона Ома для участка цепи постоянного тока

Амперметр в схеме на рис. 1.3 имеет весьма малое внутреннее сопротивление, а вольтметр – весьма большое. Поэтому использованные в этой схеме измерительные приборы при параметрах компонентов, указанных на схеме, не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на режим работы модели. Результаты моделирования подтверждают справедливость закона Ома для участка цепи постоянного тока.

Верность этого же закона для аналогичной цепи синусоидального тока может быть подтверждена при использовании другого прибора – осциллографа (рис. 1. 4). На этой схеме измерения проводятся с использованием косвенного способа, однако точность этих измерений будет значительно ниже, как и у аналогичных осциллографических методов.

Для контроля тока в данной схеме последовательно с резистором сопротивлением 1 кОм включен резистор сопротивлением 1 Ом, намного меньшим по значению и, поэтому, мало изменяющим режим работы электрической цепи. Измерение падения напряжения на этом резисторе и дает сигнал тока, протекающего по цепи.

Для уменьшения погрешности измерения осциллограммы напряжения и тока смещены по оси времени так, чтобы максимальные их значения совпадали с вертикальными линиями экранной сетки (рис. 1. 5). Масштаб по вертикальной оси канала А осциллографа, как видно из рис. 1. 5, равен 10 В/дел. Поэтому амплитудное значение сигнала напряжения будет равно 1,7∙10=17 В. Амплитудное значение сигнала тока при масштабе по той же оси канала В, равном 20 мВ / дел., найдется из выражения 0,85 ∙ 0,02 = 0,017 А, а действующее значение тока – из выражения 0,017 / = 0,012 А.

Изображение осциллографа отдельно от модели схемы проверки справедливости закона Ома получено путем копирования всей схемы через буферную память в программу Paint, вырезания предварительно выделенного осциллографа, происходящего совместно с помещением выделенной части схемы обратно в буфер и вставки измененного таким образом содержимого буферной памяти в файл текстового редактора.

Повысить точность измерения с помощью осциллографа можно не только сдвигая изображения сигналов, но и используя визиры, которые расположены по сторонам его экрана. Порядок использования визиров при осциллографических методах измерения более подробно описан в разделе Приложение.

Рис. 1.4. Схема проверки правильности закона Ома для участка цепи синусоидального тока с помощью осциллографа

Рис. 1. 5. Результат работы модели схемы проверки правильности закона Ома для участка цепи синусоидального тока с помощью осциллографа

Точность определения амплитудных значений напряжения и тока с помощью осциллографа в программе Multisim дополнительно повышена путем выполнения линий сетки осциллографа штриховой линией с равными по длине штрихами.

При наблюдении на экране виртуального осциллографа сигналов моделируемых процессов, в отличие от физических осциллографов, не происходит синхронизация во времени исследуемых напряжений или токов и напряжений развертки в традиционном проявлении результата ее действия. Поэтому при достаточно быстропеременных процессах для обеспечения возможности визуального наблюдения исследуемых сигналов необходимо нажать ЛКМ на кнопке Пауза, расположенной в правой верхней части окна программы Multisim под выключателем процесса моделирования.