ZÁKLADY PRÁCE SE SIMULAČNÍM PROGRAMEM MultiSIM2001

ZÁKLADY PRÁCE SE
SIMULAČNÍM PROGRAMEM
MultiSIM2001
1
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
1. PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ A NASTAVENÍ PROGRAMU
1.1. PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ
Po spuštění se zobrazí pracovní prostředí programu. Jednotlivé lišty, panely a zásobníky
si můžeme tažením umístit na libovolné místo pracovní plochy. Situace je zobrazena na obr.1.
LIŠTA MENU
LIŠTA NÁSTROJŮ
PANEL SIMULACE
ZAP. / VYP. SIMULACE
ZÁSOBNÍK MĚŘÍCÍCH PŘÍSTROJŮ
ZÁSOBNÍK SOUČÁSTEK
SCHÉMA OBVODU
STAVOVÝ ŘÁDEK
Obr. 1 Pracovní prostředí simulačního programu
Program můžeme ovládat následujícími způsoby, které závisí na volbě uživatele:
- myš- kurzor- ikona- klávesnice,
- z roletového menu pomocí myši,
- použití klávesových zkratek,
- kombinací předcházejících způsobů.
Poznámka:
PTM- pravé tlačítko myši,
LTM- levé tlačítko myši
2
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
1.1.1 LIŠTA MENU
FILE- SOUBOR
Rozvinuté okno FILE je zobrazeno na obr. 2.
Jednotlivé položky slouží k :
–
založení nového schématu,
–
načtení již vytvořeného schématu,
–
uložení schémat,
–
náhledu před tiskem,
–
nastavení tiskárny a tisku dokumentů,
–
otevření posledních souborů.
Obr. 2 Rozvinuté okno
EDIT- ÚPRAVY
Place Component/
Junction / Bus
Umístění součástky/ uzlu/ sběrnice
Place Input/Output
Umístění a pojmenování vstupních/
výstupních svorek obvodu
Place Text
Umístění textu na zvolené místo plochy
Cut/ Copy/ Paste/ Delete Výběr/ kopírování/ vložení/ smazání
Replace Part
Nahradit zvolený objekt
Select All
Vybrat zvolené objekty, např. pomocí myši,
k další práci
Flip Horizontal......
90 CounterCW
Změna polohy označené součástky
Set Sheet Size
Určení formátu a orientace schématu
Set Title Block
Vyplnění rohového razítka
Description
Popis obvodu
User Preferences
Uživatelské nastavení pracovního prostředí
Global Restrictions
Omezení přístupu- heslo
Circut Restrictions
Nastavení obvodu
Obr. 3 Okno Edit- úpravy
Každý uživatel si musí zvolit a nastavit vlastní uživatelské prostředí (barvy, rozměry
schématu, zobrazené informace, čas automatického ukládání.........). Tato nastavení můžeme
3
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
provést po otevření nabídky User Preferences. Rozvinutá nabídka a okno je na obr. 4.
Show
Zobrazení parametrů
Color
Nastavení barev
Workspace
Nastavení formátu
Preferences
Ukládání a způsob
zobrazení součástek
DIN/ANSI
Print page setup
Nastavení tisku
Obr. 4 Okno Nastavení
VIEW- VZHLED
Pomocí této nabídky si volíme, co chceme zobrazit na naší pracovní ploše. Okno je
zobrazeno na obr. 5.
Toolbars
Zobrazení jednotlivých panelů
Status Bar
Zobrazení stavového řádku
Show/ Hide Simulation...
Zobrazení okna Simulace a chyb
Show/ Hide Command...
Zobrazení okna příkazů SPICE
Show/ Hide Grapher
Zobrazení grafu s průběhy simulace
Show Simulate Switch
Zobrazení vypínače simulace
Grid Visible
Mřížka na pracovní ploše
Show Page Bounds
Ohraničení formátu schématu
Show Title Block and Border
Zobrazení rohového razítka a ohraničení
formátu
Color
Nastavení barev prvků schématu
Show
Volba zobrazení informací a prvcích
Zoom....
Měřítko zobrazení
4
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Obr. 5 Okno Vzhled
SIMULATE- SIMULACE
V tomto okně nastavujeme podmínky analogové a digitální simulace, volíme a
umísťujeme měřící přístroje, určujeme typy analýzy elektronického obvodu.
Run/Stop
Start a ukončení simulace
Pause/Resume
Přerušení simulace
Default Instrument
Settings
Digital Simulation
Nastavení podmínek simulace (doporučená
a nebo uživatelsky nastavená)
Instruments
Výběr měřícího přístroje
Analyses
Výběr typu analýzy
Postprocess
Zpracování výsledků simulace
Obr. 6 Rozvinuté okno simulace
TRANSFER – PŘENOS
Aktivací tohoto okna můžeme výsledky naší práce odeslat do jiných programů,
především nás bude zajímat přechod do programů umožňujících návrh plošných spojů a
generování seznamu spojů.
Jednotlivé položky otevřeného okna jsou zobrazeny na obr. 7.
5
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Transfer to Ultiboard
Přenos dat vytvořeného obvodu do programu
pro návrh plošných spojů UltiBOARD
Transfer to other PCB
Layout
Přenos dat vytvořeného obvodu do jiných
programů pro návrh plošných spojů
Backannotate from...
Aktivace anotace projektu- návaznost na
návrh plošných spojů
Export Simulation....
Přenos výsledků simulace do tabulkových
procesorů...
Export Netlist
Vytvoření seznamu spojů obvodu
Obr. 7 Okno přenosu dat
TOOLS – NÁSTROJE
Okno nástroje, které je na obr. 8, nám umožňuje:
– vytvářet, upravovat, kopírovat, mazat a doplňovat
součástky v databázi programu.
Obr. 8 Rozvinutá nabídka nástroje
WINDOW A HELP
Jsou to standardní okna, která umožňují nastavení zobrazení na obrazovce PC,
informují nás o verzi programu a aktivují nápovědu.
6
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
1.2. NASTAVENÍ PROGRAMU UŽIVATELEM
Uživatel si především musí nastavit pracovní prostředí a způsob zobrazování informací
o použitých součástkách. Při nastavení je možné využít již popsaná okna EDIT (obr. 5),
VIEW (obr. 6) a nebo kliknutím PTM rozvinout nabídku, která je na obr. 9.
Při aktivaci nabídky EDIT můžeme nastavit:
– formát a orientaci schématu,
– vyplnit rohové razítko,
– popsat obvod,
– nastavit pracovní prostředí,
– omezení přístupu zadáním hesla.
Nabídka VIEW umožní nastavit:
– zobrazení panelů a stavového řádku, okna chyb a
příkazů,
– zobrazení grafu s výsledky, mřížky, ohraničení
plochy a rohového razítka,
– zobrazení vypínače simulace,
– barvy a informace o prvcích,
– měřítko zobrazení.
Obr.9 Nabídka po kliknutí PTM
ZÁSOBNÍK SOUČÁSTEK
Zásobník je tvořen okny se součástkami podle funkce. Součástky mohou být virtuální
(jsou označeny nápisem „virtuál“) a u nich můžeme měnit jejich hodnotu. Ostatní mají již
pevně nastaveny hodnoty a vlastnosti, které nemůžeme v průběhu práce měnit.
V následující tabulce jsou jednotlivé skupiny součástek charakterizovány.
SOURCES
Zdroje
Napájecí zdroje AC a DC, zdroje signálu různého tvaru,
uzemnění...
BASIC
Základní
Pasivní součástky R, L, C, přepínače, transformátory, relé,
konektory, patice...
DIODES
Diody
Diody, usměrňovací můstky, tyristory, triaky, diaky....
TRANSISTORS Tranzistory
Bipolární a unipolární tranzistory
ANALOG
Analogové obvody
Analogové integrované obvody- operační zesilovače......
TTL
Číslicové obvody
Číslicové TTL integrované obvody
CMOS
Číslicové obvody
Číslicové CMOS integrované obvody
MISC DIGITAL Hradla
Hradla a funkční bloky............
MIXED IC
Převodníky, časovače.........
Výběr IO
7
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
INDICATOR
Indikátory
Měřící přístroje, indikátory, LED, zobrazovače, reproduktory.....
MISC
Krystaly, motory, regulátory,
elektronky, pojistky................
optoelektronické
součástky,
CONTROLS
Řídící obvody
Funkční bloky- směšovače, ovládače, zdroje napětí a proudu
RF
Vysokofrekvenční
součástky
VF tranzistory, tunelové diody, L, C, VF vedení......
ELECTRO
Elektrické součástky Vypínače, kontakty, motory, ovládací obvody.....
1.3. ZÁSOBNÍK MĚŘÍCÍCH PŘÍSTROJŮ
Na obr. 10 je zobrazen zásobník měřících přístrojů.
Obr. 10 Pohled na zásobník měřících přístrojů
1
Výběr
2
Zapisovač- sestrojení charakteristik
3
Analyzátor zkreslení
4
Funkční generátor
5
Logický konvertor
6
Logický analyzátor
7
Multimetr
8
Analyzátor VF obvodů
9
Osciloskop
10
Spektrální analyzátor
11
Měřič výkonu W- m
12
Generátor slov
8
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
2. SESTAVENÍ ELEKTRONICKÉHO OBVODU
Sestavení elektronického obvodu si ukážeme na příkladu jednoduchého zapojení se
svítivou červenou diodou LED, rezistorem a stejnosměrným zdrojem napětí.
Pro náš příklad si v nabídce EDIT a VIEW zvolíme formát a orientaci schématu,
rámeček a zobrazení rohového razítka, barvy, formát a popis značek.
Nastavíme:
– formát výkresu A4 orientovaný „naležato“,
– zobrazení rámečku a rohového razítka,
– schématické značky ve formátu DIN,
– barvy- bílá pracovní plocha/ černé značky,
– úplný popis značek.
2.1. VÝBĚR SOUČÁSTKY A UMÍSTĚNÍ NA PLOCHU
Výběr součástky provedeme z odpovídajícího zásobníku. Klikneme na symbol
součástky a tažením ji umístíme na odpovídající místo pracovní plochy. Dokud ji neumístíme,
můžeme s ní libovolně pohybovat po ploše. V našem případě jsme vybrali součástky
následovně:
- SOURCES - DC VOLTAGE SOURCE - stejnosměrný zdroj napětí
- BASIC
- RESISTOR VIRTUAL
- rezistor (možná změna jeho odporu)
- DIODES
- LED red
- svítivá dioda LED
Poznámka:
- vždy je nutné ještě provést uzemnění celého obvodu i když prakticky při reálném sestavování to není
nutné. Pro činnost simulačního programu je to nezbytný předpoklad- stejně by vás na tento fakt program
upozornil.
- SOURCES - GROUD
- uzemnění
Na obr. 11 je vidět rozmístění součástek našeho příkladu na ploše.
Obr. 11 Rozmístění součástek na ploše
9
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
V případě výběru ze zásobníku DIODES-LED se rozvinulo okno COMPONENT
BROWSER. Tato situace může nastat i u ostatních součástek v případě, že nepracujeme s
virtuálními. Pohled na rozvinuté okno je na obr. 12.
Obr. 12 Rozvinuté okno COMPONENT BROWSER
Po aktivaci okna máme možnost výběru součástky, vidíme základní informace o
součástce a schématickou značku. Podrobnější informace o součástce zjistíme kliknutím na
tlačítko DETAIL REPORT.
V případě, že chceme změnit umístění, orientaci,barvu značky, značku vymazat nebo
kopírovat. Klikneme LTM na schématickou značku, objeví se okolo ní čtyři značky
signalizující „připravenost“ k operaci. PTM aktivujeme okno, kterým můžeme vybrat,
kopírovat, měnit orientaci a barvu značky. Situace je na obr. 13.
Obr. 13 Změna polohy značky
10
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Obdobně můžeme přemístit na vhodné místo popisy součástek- REFERENCE ID
(jméno součástky), např R1 a VALUES (hodnota), např 1 kOhm.
Při umístění další součástky stejného typu se automaticky zvyšuje pořadové číslo v
jejím „jméně“, např R1, R2, R3......... .
2.2. VÝBĚR MĚŘÍCÍCH PŘÍSTROJŮ A UMÍSTĚNÍ NA PLOCHU
Měřící přístroje vybíráme, umísťujeme na plochu a měníme jejich orientaci, barvu a
umístění popisu podobným způsobem, jako u součástek. Automaticky se při umístění dalšího
měřícího přístroje zvyšuje číslo v jeho „jméně“.
V našem příkladu si schéma doplníme o měřící přístroj- multimetr, kterým budeme
měřit hodnotu napájecího zdroje. Doplněný obvod o měřící přístroj je na obr. 14.
Obr. 14 Umístění měřícího přístroje- multimetru
2.3 PROPOJENÍ SOUČÁSTEK A PŘÍSTROJŮ
Propojení součástek a přístrojů můžeme provést dvěma způsoby:
- automaticky,
- ručně.
Při automatickém způsobu program volí nejvhodnější cestu spojení vývodů součástek a
přístrojů. Spoje neprocházejí přes schématické značky
Podstatou ručního propojení je to, že spoje jsou vedeny na základě rozhodnutí uživatele.
V průběhu práce můžeme oba způsoby kombinovat.
2.3.1 AUTOMATICKÝ ZPŮSOB
- najedeme kurzorem na vývod součástky- dojde k jeho změně na bod s křížkem
(režim propojování),
- klikneme LTM a bod s křížkem přemístíme na vývod součástky, kterou chceme
připojit a nebo do bodu na již vytvořeném vodiči,
- připojení ukončíme kliknutím LTM.
Výsledek automatického způsobu propojování je vidět na obr. 15. Spoje jsou
neuspořádané a budou vyžadovat úpravu.
11
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Obr. 15 Výsledek automatického propojení součástek a přístrojů
2.3.2 RUČNÍ ZPŮSOB
- najedeme kurzorem na vývod součástky- dojde k jeho změně na bod s křížkem
(režim propojování),
- klikneme LTM a bod s křížkem táhneme potřebným směrem,
- při změně směru klikneme LTM a pokračujeme v žádaném směru,
- spoj ukončíme LTM na vývodu součástky a nebo spoji.
Ruční způsob nám umožní vytvořit spoje, které jsou uspořádané podle představ
uživatele a úprav bude již méně. Výsledek je na obr. 16.
V případě, že ukončujeme spoj na jiném vodiči, automaticky se vytvoří uzel- Junction.
Obr. 16 Ruční způsob propojení
12
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
2.4. EDITACE SOUČÁSTEK
U virtuálních součástek a přístrojů můžeme nastavit jejich hodnoty, např. odpor
rezistoru, kapacitu kondenzátoru, hodnotu napětí u napájecího zdroje......... . Dále můžeme
měnit i pojmenování jednotlivých součástek a přístrojů.
Postup je velmi jednoduchý, dvojitým kliknutím LTM na součástku dojde k označení
součástky a otevře se okno, kde můžeme měnit jména a hodnoty součástek a přístrojů.
V našem případě jsme změnili jméno rezistoru R1 na R10 a hodnotu jeho odporu na 2
kΩ.
Změna jména
- pomocí záložky Label/ Reference ID.
Změna hodnoty
- pomocí záložky Value.
Podobným způsobem jsme změnili i označení stejnosměrného napájecího zdroje z V1
na U25. Editační okna umožňují nastavení dalších parametrů podle typu součástek. Otevřené
okno pro editaci parametrů virtuálního rezistoru je na obr. 17.
Obr. 17 Změna hodnot rezistoru
2.5. GRAFICKÁ ÚPRAVA VYTVOŘENÉHO SCHÉMATU
Propojením součástek, určením jejich hodnot, připojením měřících přístrojů a napájecích
zdrojů jsme ukončili vytvoření schématu. Schéma může být graficky nedokonalé a tím
nepřehledné- popisy součástek jsou nejednotné, spoje jsou nepřehledné, hustota spojů a
součástek je nevyrovnaná.
Pozor- nepřehlednost může být zdrojem častých chyb, které se jako u reálného obvodu
těžko hledají!
Příklad složitějšího schématu je na obr. 18, kde jsou jednotlivé nedostatky vyznačeny
šipkami a nedostatky popsány v tabulce. Obvod sice bude pracovat, ale grafická úprava je
nevyhovující.
13
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Obr. 18 Nedostatky ve schématu
1. Nevyrovnán popis přepínače S3
2. Neuspořádán popis rezistoru
3. Nevhodně vedené spoje a spoj vede přes popis součástky V1
4. Připojení měřícího přístroje je blízko R8, nevhodné spoje na GND
5. Nevyrovnané umístění přepínače S4 vzhledem k S3
Na obr. 19 je stejné schéma po grafické úpravě. Můžete srovnat, které schéma je přehlednější.
Obr. 19 Schéma obvodu po grafické úpravě
14
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Grafické úpravy je možné provést následujícím způsobem:
a)Posunutí spoje- LTM na spoj, který se označí body a tažením provedeme posunutí.
b)Umístění, vymazání, kopírování značky, posunutí popisů, změna orientace bylo
rozebráno v bodě 2.1.
c)Využitím nástrojů v menu EDIT (prvek, který chceme měnit musíme označit
kliknutím LTM)
d)Kliknutím LTM a PTM na prvek (označíme ho) a nebo na pracovní ploše se otevře
okno, které umožní úpravy (viz. obr. 3).
e)Vyrovnání všech objektů na ploše nám umožní zobrazení sítě bodů (View/Grid
Visible nebo pomoci kliknutí LTM a PTM).
TEXT
Schéma obvodu je vhodné doplnit nápisy, které objasňují jeho funkci, označit vstupy a
výstupy. Provádíme pomocí- Edit/Place Text a nebo kliknutím LTM a PTM a volbou Place
Text.
VYPLNĚNÍ ROHOVÉHO RAZÍTKA
- zobrazení razítka a rámečku- View/ Show Title Block and Border.
- vyplnění- Edit/ Set Title Block.
Příklad vyplněného rohového razítka je na obr. 20.
Obr. 20 Příklad vyplněného rohového razítka
POPIS OBVODU
V mnoha případech je vhodné k vytvořenému schématu obvodu připojit jeho popis
(komentář). V popisu můžeme uvést jeho funkci, zadané a změřené hodnoty,typ simulace, pro
jaký účel bylo schéma vytvořeno, poznámky......... .
Vytvoření popisu je možné následujícím způsobem:
- EDIT/ DESCRIPTION a napsat text do okna,
- uložit soubor.
Vždy, když otevřeme soubor, můžeme si přečíst komentář k tomuto obvodu (EDIT/
DESCRIPTION). Komentář si můžeme vytisknout a přiložit k vytištěnému schématu.
Pro náš vzorový příklad (obr. 16) je vytvořen popis obvodu, který je zobrazen na obr. 21.
Obr. 21 Popis obvodu
15
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
2.6. NASTAVENÍ MĚŘÍCÍCH PŘÍSTROJŮ
Na obr. 10 je zobrazen zásobník měřících přístrojů. Ukážeme si nastavení základních
měřících přístrojů, které budeme využívat. Jejich využitím se budeme zabývat v kap.3.
2.6.1 MULTIMETR
Dvojitým kliknutím na ikonu se zobrazí ovládací panel multimetru, kde můžeme
provést nastavení režimu práce. Po kliknutí na tlačítko Set se zobrazí panel pro nastavení
vlastností multimetru.
Otevřené ovládací panely jsou na obr. 22.
Obr. 22 Ovládací panely multimetru
V levé části obr. 22 je ovládací panel, zde můžeme nastavit režim práce multimetru:
- A - měření proudu I,
- V - měření napětí U,
- Ω - měření odporu R,
- dB - měření útlumu mezi dvěma uzly obvodu,
- -/~ - stejnosměrné / střídavé hodnoty I nebo U,
-Set - nastavení vlastností multimetru.
Panel pro nastavení vlastností přístroje (pravá strana obr. 22) umožňuje nastavit vnitřní
odpor multimetru v jednotlivých režimech.
2.6.2 AMPERMETR
Je umístěn v zásobníku součástek- INDICATOR a můžeme zvolit orientaci jeho ikony
ve schématu. Dvojitým kliknutím na jeho ikonu se zobrazí panel, kde můžeme nastavit vnitřní
odpor přístroje, druh měřeného proudu (AC/DC) a jeho označení v obvodu. Panel je na obr.
23.
Obr. 23 Panel pro nastavení A-m
2.6.3 VOLTMETR
Je opět umístěn v zásobníku součástek- INDICATOR a jeho nastavení je stejné jako
nastavení A-m.
16
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
2.6.4 WATTMETR
Složí k měření výkonu a účiníku cosφ. Pohled na ikonu a otevřený panel W-m je na obr. 24.
Obr. 24 Ikona a panel W-m
Při zapojení do obvodu musíme respektovat proudový a napěťový okruh schématu a
určení jednotlivých svorek přístroje.
3. PROVĚRKA ČINNOSTI ELEKTRONICKÉHO OBVODU
V kapitole si názorně ukážeme použití základních měřících přístrojů při prověrce
činnosti jednoduchých obvodů.
3.1 POUŽITÍ MULTIMETRU
3.1.1 MULTIMETR PŘI MĚŘENÍ ODPORU
Na obr. 25 je obvod sestavený z rezistorů. Pomocí multimetru změřte výsledný odpor
obvodu a porovnejte se svým výpočtem. U každého příkladu provedeme porovnání výpočtů a
výsledků měření formou tabulky.
Obr. 25 Použití multimetru při měření odporu
Výpočet celkového odporu zvoleného obvodu:
17
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
R4∗R 5 8∗10
=
=4,44 Ω
R4 R5 810
R2456 =R2 R45R6=104,444=18,444 Ω
R3∗R2456 8∗18,444
R23456 =
=
=5,57 Ω
R3R2456 818,444
RC =R1R23456 =55,57=10,57 Ω
R45=
Celkový odpor, Ω
Výpočet
Simulace
10,57
10,58
3.1.2 MULTIMETR PŘI MĚŘENÍ PROUDU
Na obr. 26 je zapojení několika multimetrů, které využíváme pro měření proudu v
jednotlivých větvích obvodu. Vypočítejte proudy IC, I3, I4, I5 a porovnejte s hodnotami
zobrazené multimetry.
Obr. 26 Multimetr při měření proudu
Výpočet obvodových veličin:
V1
12
IC= =
=1,135 A
RC 10,57
U R2− R6 =V 1−U R1=V 1− I C ∗R1 =12−1,135∗5=6,325 V
U R2−R6 6,325
I 3=
=
=0,79 A
R3
8
U R45 =U R2−R6 −[ I C −I 3∗R2 ]−[ I C −I 3∗R6 ]=6,325−3,45−1,38=1,495V
U R45 1,495
I 4=
=
=0,189 A
R4
8
18
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
I 5=
U R45 1,495
=
=0,1495 A
R5
10
Multimetr
Výpočet
Simulace
IC, A
XMM1
1,135
1,134
I3 , A
XMM2
0,79
0,7911
I4, A
XMM3
0,189
0,1906
I5 , A
XMM4
0,1495
0,1525
3.2 POUŽITÍ VOLTMETRU A AMPERMETRU
Na obr. 27 je dělič napětí, vypočítejte velikost výstupního napětí U20 nezatíženého
děliče a velikost výstupního napětí U2 při připojení zátěže RZ= 8 kΩ. Jednotlivá napětí v obou
případech vypočítejte a změřte přístroji V-m. Vypočítejte celkový proud odebíraný děličem a
změřte ho A-m v obou případech.
Obr. 27 Nezatížený a zatížený dělič napětí
V1
50
=
=0,00724 A=7,24 mA
R1R2 22004700
U 20=I C∗R 2=0,00724∗4700=34,05V
R 4∗R5 4700∗8000
R45=
=
=2960,6 Ω
R4 R5 47008000
V1
50
IC=
=
=0,00968 A=9,86 mA
R1R45 22002960,6
IC=
U 2=I C∗R 45 =0,00968∗2960,6=28,68V
Nezatížený dělič
Výpočet
Simulace
IC, mA
7,24
7,269
U20, V
34,05
34,007
19
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Zatížený dělič
Výpočet
Simulace
IC, mA
9,86
9,706
U 2, V
28,68
28,649
3.3 MĚŘENÍ NA REZISTOROVÉ SÍTI
Na obr. 28 je zobrazeno zapojení rezistorové sítě. Zapojení se používá jako převodník v
číslicové technice.
Vypočítejte a prověřte velikost výstupního napětí UOUT v případě, že napájení V1 =16 V
je připojeno na vstup U2.
Obr. 28 Zapojení rezistorové sítě
Zapojení rezistorové sítě si pro názornost překreslíme, výsledek je na obr. 29. Výpočet
provádíme postupným zjednodušováním zapojení, vždy se jedná o výpočty sériového a
paralelního zapojení rezistorů.
20
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Obr. 29 Překreslené zapojení sítě
R7∗R8 2000∗2000
=
=1000 Ω
R7R8 20002000
R678 =R6 R78=10001000=2000 Ω
R5∗R678 2000∗2000
R5678 =
=
=1000 Ω
R5 R678 20002000
R45678 =R4 R5678=10001000=2000 Ω
R1∗R 45678 2000∗2000
R145678=
=
=1000 Ω
R1∗R 45678 20002000
RC =R3R 2R145678=200010001000=4000 Ω
R78=
U OUT =I C ∗R145678=
V1
16
∗R 145678=
∗1000=4V
RC
4000
UOUT U2 , V
Výpočet
Simulace
4
4
V1 16
= =8V
2
2
V1 16
U OUT U1= = =2V
8
8
V1 16
U OUT U0 = = =1V
16 16
Poznámka: U OUT U3=
Výpočet výstupního napětí a simulaci pro napájení dalších vstupů si žák provádí samostatně.
21
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
3.4 POUŽITÍ WATTMETRU
Na obr. 28 je zapojení pro měření výkonu automobilové žárovky na 12 V o výkonu 25
W. Vypočítejte odebíraný proud a porovnejte s výsledkem simulace. Při zapojení wattmetru
musíme respektovat proudový a napěťový obvod.
P 25
I = = =2,08 A
U 12
Obr. 28 Měření výkonu žárovky
Výpočet
Simulace
I, A
2,08
2,069
P, W
25
24,828
3.5 ŘEŠENÍ PŘÍKLADU ZAPOJENÍ
Úkol:
Navrhněte obvod pro napájení červené světlo emitující diody (LED). Napájecí napětí
U1 = 12 V, napětí LED v propustném směru UF = 2 V, proud diodou volíme IF = 10 mA.
Sestavte obvod, pro kontrolu napájecího napětí použijte votmetr, ampermetrem změřte
proud procházející diodou.
Postup:
1. V pracovním sešitě navrhněte obvod.
2. Proveďte výpočet předřadného rezistoru R1.
3. V programu MultiSIM sestavte obvod se zadanými součástkami a měřícími přístroji.
4. Zapněte simulaci, odečtěte hodnoty z měřících přístrojů a zaneste do tabulky.
5. Závěr- vyhodnocení
3.5.1 NÁVRH OBVODU
Návrh obvodu provedeme v pracovním sešitě, využíváme platné schématické značky a
značky měřících přístrojů. Výsledkem je zapojení na obr. 29.
22
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006
Obr. 29 Návrh obvodu
3.5.2 VÝPOČET REZISTORU R1
R 1=
U1−U F 12−2
=
=1000 Ω
IF
0,01
3.5.3 SESTAVENÍ OBVODU V PROGRAMU MultiSIM
Vybíráme součástky a měřící přístroje ze zásobníků. Schématické značky se v některých
případech mohou lišit, na funkci obvodu to nemá vliv.Výsledek je na obr. 30.
Obr. 30 Sestavený obvod v simulačním programu
3.5.4 SIMULACE ČINNOSTI OBVODU
Výsledky simulace doplňte do tabulky
Zadání
Simulace
U1, V
12
12
IF, mA
10
10
3.5.5 ZÁVĚR PŘÍKLADU
Z tabulky je patrné, že výpočet předřadného rezistoru byl proveden správně- naměřené
hodnoty odpovídají zadání.
23
Autor: Ing. Antonín JURÁNEK, 2006