báo cáo môn giải tích mạng trên máy tính - phân tích giữa các thông số và nhiệt độ với phần mềm multisim

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
Khoa Điện - Điện Tử





BÀI BÁO CÁO MÔN GIẢI TÍCH MẠCH
TRÊN MÁY TÍNH


Chủ đề 7: PHÂN TÍCH GIỮA CÁC THÔNG SỐ VÀ NHIỆT
ĐỘ VỚI PHẦN MỀM MULTISIM




Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thanh Bình 10701029
Cao Nhữ Ân 10701027
Âu Dương Đăng 10701037
Phạm Văn Trọng 10701019

Tp.HCM: 5/1012
2

Nhận xét của giáo viên bộ môn:
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

3


 Lời nói đầu:

Như các bạn điều biết điện tử hay các lĩnh vực khác: điện tự động, điện công nghiệp,
khí nén, thủy lực… thiết kế mạch là việc làm thường xuyên. Nhưng để biết được mạch
bạn thiết kế ra hoạt động như thế nào, có sai sót gì không, trước khi tiến hành làm
mạch thật thì bạn làm thế nào?
Câu trả lời: đó là dùng phần mềm mô phỏng.

Trong lĩnh vực điện tử, để mô phỏng mạch điện tử có rất nhiều phần mềm hỗ trợ như:
Proteus, Circuit Maker, Multisim, Orcad…ở đây chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn
phần mềm Multisim 11.0_ một trong những chương trình phổ biến trong thế giới thiết
kế mạch điện tử, đặc trưng bởi sự kết hợp giữa năng lực chuyên môn và đơn giản,
chức năng mở rộng từ các hệ thống máy tính để bàn đơn giản cho các hệ thống mạng
công ty. Điều này giải thích việc sử dụng rộng rãi chương trình này trong các mục đích
đào tạo và cho sản xuất công nghiệp của các thiết bị điện tử phức tạp. Multisim 11
chuyên nghiệp - cho phép các chuyên gia để tối ưu hóa các dự án của họ, giảm thiểu
sai sót và giảm số lần lặp lại trong thiết kế.

Nhiều trường đại học, cao đẳng kỹ thuật và đã chọn Multisim nhờ vào các thành phần

tương tác, khả năng kiểm soát và loại bỏ các dữ liệu từ thiết bị trong quá trình các đề
án xây dựng mô hình, cũng như do khả năng đo tín hiệu tương tự và số.

Đây là lần đầu nhóm nghiên cứu làm báo cáo về Multisim cộng với tài liệu tiếng việt
viết về “phân tích Thông số và Nhiệt Độ” chưa nhiều nên đa phần nhóm làm báo cáo
sử dụng các tài liệu Tiếng Anh. Do trình độ có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót,
mong các bạn thông cảm và đóng góp ý kiến để hoàn thiện hơn bài báo cáo này.











4




 Tài liệu tham khảo:

Multisim 9 user Guide
Circuit Analysis with Multisim_2
NI-Tutorial-12777 trên trang ni.com
NI-Tutorial-12780 trên trang ni.com
DISC hướng dẫn của thầy Nguyễn Phương Quang

Tài liệu hướng dẫn Multisim trên trang dientuvienthong.net
Và 1 số tài liệu trên mạng khác.

 Nội dung báo cáo:

i. Giới thiệu sơ lượt về Multisim
A. Multisim là gì? Vì sử dụng Multisim?
B. Chức năng chính, ưu, nhược điểm của Multisim
C. Sơ lượt về thông số, cấu hình và hướng dẫn Multisim
ii. Quét thông số
A. Giới thiệu (introduction)
B. Cài đặt quét thông số trong Analysis Parameter
C. Mạch Ví dụ
iii. Quét nhiệt độ
A. Giới thiệu
B. Cài đặt quét nhiệt độ trong Temperature Sweep Analysis
C. Mạch ví dụ






5


GIỚI THIỆU SƠ LƯỢT VỀ MULTISIM:

1. Multisim là gì? Tại sao sử dụng Multisim mà không sử dụng phần mềm khác?
2. Cách cài đặt Multisim?

3. Các chức năng chính của Multisim 11.0? Ưu, nhược điểm của Mutisim so với các
phần mềm khác?
4. Sơ lượt về các thông số, cấu hình, hướng dẫn Multisim 11.0?
 Trả lời:
1. Multisim: là phần mềm mô phỏng dùng trong thiết kế, phân giải, mô phỏng…các
mạch điện tử. Multisim, cũng như Electronic Workbench là sản phẩm có bản quyền
của tập đoàn ELECTRONIC WORKBENCH .
 Vì sao sử dụng Multisim? Vì multisim là phần mềm hỗ trợ khá mạnh trong lĩnh vực
điện tử vì dễ dàng cho người sử dụng, giao diện trực quan, sinh động, dễ hiểu, chương
trình thân thiện cung cấp cho các giảng viên , sinh viên và các chuyên gia một công cụ
mạnh để phân tích mạch, bo mạch,các vi thiết bị…ngoài ra Multisim còn có phần giúp
đỡ (help) rất chi tiết và đầy đủ. Thêm vào đó Multisim hỗ trợ cho người sử dụng một
thư viện linh kiện điện tử khá phong phú, các thông tin về linh kiện và cách sử dụng
chi tiết, cụ thể…
=>Multisim phù hợp với mọi đối tượng, từ những người mới học cho tới những người
thành thạo.
2. Cài đặt:
 Do thời gian có hạn nên nhóm mình không đề cập cách cài đặt Multisim, các bạn tham
khảo trong DISC hướng dẫn của thầy Nguyễn Phương Quang.
3. Chức năng chính:
+ Vẽ các mạch điện tử
+ Phân giải các mạch
+ Thiết kế mạch in
+ Dùng để giả lập trong việc nhúng các lệnh trong C, Assembly vào IC.
 Ưu :
+ Khi mô phỏng trên Multisim nến có các sự cố (ngắn mạch, mắc sai linh kiện, cơ cấu
đo…) đối với mạch điện thì multisim sẽ báo cho chúng ta biết để kịp thời chỉnh sữa.
+ Các tín hiệu mô phỏng không bị ảnh hưởng bởi nhiễu .
+ Chỉ cần nhấn PAUSE khi muốn mạch đứng yên ở 1 trạng thái bất kỳ để ghi nhận kết
quả làm việc.

6

+ Có thể ghi nhận nhiều kết quả phân tích lên 1 đồ thị ( trong khi thực tế phải làm đi
làm lại nhiều lần).
+ Cơ cấu đo, thiết bị hiển thị giống với thực tế, chất lượng tuyệt vời. (giống như làm
việc trong 1 phòng thí nghiệm hiện đại).
+ Có các công cụ tính toán, thống kê nhanh, khá chính xác.
+ Công cụ thiết kế mạch logic mạnh.
+ Có các tính năng tiên tiến cho mô hình của các thiết bị kỹ thuật số.
+ Mở rộng khả năng mô hình hóa SPICE.
 Nhược:
+ Khi gặp các linh kiện phi tuyến multisim sẽ tuyến tính hóa chúng => sai số, nếu sai
số vượt quá mức cho phép thì sẽ báo lỗi và sẽ ngừng việc phân tích.
+ Tính liên thông giữa các phần mềm chưa cao như Orcad hoặc Protus.
4. Sơ lượt về các thông số cấu hình:


Component Toolbar:
7


Table: bảng giới thiệu thành phần trong Component toolbar
Command

Description


Source: chứa tất cả những bộ nguồn có sẵn trong chương trình bao gồm:
nguồn pin, nguồn AC, nguồn DC, nguồn phát sóng FM.

Basic: Ch
ứ
a nh
ữ
ng thành ph
ầ
n cơ b
ả
n trong m
ạ
ch đi
ệ
n t
ử

đư
ợ
c thi
ế
t k
ế

s
ẳ
n trong

Chương trình bao gồm: điện trở, tụ điện, rơ_le, biến áp, tiếp điểm…

Diode: ch
ứ

a nh
ữ
ng ki
ể
u diode có s
ẵ
n trong Multisim bao g
ồ
m: Diac, Triac,

cầu Diode, Zener, led….

Transistor:
chứa những linh kiện thuộc họ transistor bán dẫn có sẵn trong
Chương trình bao gồm transistor BJT; JFET kênh P, kênh N;
MOSFET kênh N, kênh P; GaAS FET kênh N, kênh P.

Place analog :
chứa những bộ khuếch đại thuật toán bao gồm bộ khuếch đại
thuật toán 3, chân, 5 chân (5-terminal opamp), bộ so sánh (Comparator),
mạch vòng khoá pha (phase-locked loop).

Place TTL:
chứa những vi mạch số cho chương trình multisim. Bao gồm
những vi mạch thuộc họ 74S, 741STD, 74F,7 4AS…

Place CMOS:
chứa các

cổng logic gồm cổng NOT, AND và các IC chứa

những cổng logic như IC cổng NAND, cổng EXOR


Misc digital:
các linh kiện kỹ thuật số bao gồm các linh kiện như TIL,
memory, line transceiver.

Indicator
: mục này gồm các linh kiện hiển thị chứa những thành phần hiển
thị có trong chương trình bao gồm đồng hồ đo điện áp (Voltmeter), đo
dòng điện (Ammeter), bóng đèn (Bulb), Led 7 đoạn (7-segment display),
bộ hiển thị dải ( bargraph Display).

MISC:
bao gồm các loại tụ opto

Electro mechanical:
các cuộn dây,switch bao gồm các thành phần về điện
như là coil, TIMED_contact, output_device…

RF:
bao gồm các thành phần về RF như RF_capacitor, RF_BJT_NPN,
RF_BJT_PNP, RF_INDUCTOR…

Hierarchical Block:
mở một file để nhúng như một khối phân cấp

Mixed
: chứa các bộ định thời
,

những bộ chuyển đổi Analog sang Digital và
từ Digital sang Analog, mạch đơn ổn (Monostable), vi mạch 555.

Bus:
dùng để kết nối các linh kiện bằng bó dây, khi chọn chức năng này vào
vùng làm việc thí các phần được nối với nhau bằng một dường liên kết.


8

 Chọn Source>> sẽ có nhiều nguồn cho bạn lựa chọn:

 Chọn Basic:
Các linh kiện ảo (Vitural Component) cũng được gọi ra trong Basic là các biểu tượng màu
xanh trong cột Family.

 Chọn Diode:
9


 Chọn Transistor:

 Chọn Analog:
10


 Với các loại IC trong Analog ta có thể xem chức năng và mã số:


 TTL và CMOS:


Chứa các cổng logic và IC số
.
11


 Indicator và các thành phần chứa trong nó (đặc biệt có chứa LED 7 đoạn):


 Trên đây là các phần quan trọng mà chúng tôi muốn giới thiệu đến bạn. Nếu muốn
tìm hiểu thêm các bạn có thể dung “HELP”.
Virtual Toolbar

 Sử dụng thanh công cụ ảo để đặt linh kiện ảo trên không gian làm việc của bạn. Gọi
các linh kiện trên Vitual Toolbar là linh kiện ảo bởi vì các linh kiện trên thanh công
12

cụ này là các linh kiện không có thật (tức không có bán ngoài thực tế) , chúng chỉ được
sử dụng để tiện cho việc phân giải mạch của chúng ta. Khác với các linh kiện trên
thanh thư viện (Component Toolbar) là các linh kiện có thật.

 Virtual Toolbar không tự hiện ra khi lần đầu mở Multisim. Ta gọi thanh công cụ này
bằng cách:


Table: bảng giới thiệu thành phần trong Virtual Toolbar

Button

Description

Show Power Source Components: hiển thị thanh công c
ụ
có các loại nguồn khác nhau, đặc biệt có thể cài đặt lại giá trị
của nguồn mong muốn.



Show Signal Source Components : hiển thị
thanh công
cụ Signal Source Components
, trong đó có các nút cho
phép bạn đặt lại các nguồn tín hiệu ảo khác.
13



Show Basic Components : hiển thị các linh kiện cơ bản trong
thanh công cụ, trong đó có các nút cho phép bạn đặt lại giá trị
mong muốn.


Show Diode Components : hiển thị các loạ
i Diode, trong đó
có các nút cho phép bạn đặt lại thông số Diode.

Show Transistor Components : hiển thị các loại
transistor, trong đó bạn có thể đặt lại thông số transistor
mong muốn.



Show Analog Components Bar : Hiển thị các loại thành
phần tương tự, trong đó bạn có thể đặt các thành phần
Analog ảo.



Show Miscellaneous Components Bar button. Hiển thị
thanh công cụ Miscellaneous bạn cũng có thể đặt lại các
giá trị ảo.



Show Measurement Components Bar button. Hiển thị
thanh công cụ Measurement Components, có thể đặt lại
các thành phần đo lường ảo khác.


Instruments Toolbar:

 Multisim 11.0 cung cấp 1 hệ thống máy đo phong phú, đa dạng, dễ sử dụng, hỗ
trợ rất lớn trong việc phân giải các mạch điện phức tạp.

 Khi mở giao diện multisim ra, ta lấy các công cụ đo đạc Instruments ra bằng các
cách sau:
a. Vào Simulate -> Instrument
14


b. Có thể lấy trực tiếp trên giao diện của multisim
15


Table: giới thiệu các loại máy đo


Multimeter
: máy đo đa năng.

FunctionGenerator
: máy tạo dao động sóng.

Wattmeter
: máy đo công suất.

Oscilloscope
: máy đo dao động 2 kênh.

4 channel Oscilloscope
: máy đo dao động 4 kênh

BodePlotter
: máy đo đáp ứng tầng số.

Frequency Counter
: máy đo tần số.

Word Generator
: bộ tạo từ.


Logic Analyzer
: máy phân tích logic


Logic Converter
: máy chuyển đổi logic.


IV
–

Analyses
: máy phân tích dòng điện điện thế.


Distortion Analyzer
: máy phân tích nhiễu.


Spectrum Analyzer
: máy phân tích quang phổ.

16


Network Analyzer
: máy phân tích mạng.


Agilent Function


Generator
: máy phát sóng của hãng agilent.


Agilent Multimeter
: máy đo đa năng của hãng agilent.

Agilent Oscilloscope
: dao động nghiệm của hãng agilent.

Tektronix Oscilloscope
: dao động nghiệm của hãng oscilloscope.

LabVIEW

Instrument
:
đặt 1 công cụ

LabVIEW

lên không gian làm việc

Measurement Probe
: que dò giá trị.



 Ta chọn loại máy >> click để nó hiển thị ra màn hình làm việc >> click chuột vào
symbol>> nhấn F1 để biết chi tiết và cách sử dụng:

1. Multimeter : máy đo đa năng.
 Dùng để đo điện áp, dòng điện, điện trở, db.
 Cách lấy máy đo như đã trình bày ở trên.
17



2. Máy tạo dao động sóng
 Có chức năng tạo các nguồn áp có các dạng sóng sin, tam giác, vuông.
 Các dạng sóng có thể thay đổi tần số, chu kỳ, biên độ theo yêu cầu.


3. Máy đo công suất

18


4. Oscilloscope

 Sử dụng Oscilloscop hoàn toàn giống với thực tế các bạn đã được học trong môn
thực tập đo lường điện.
5. 4 channel Oscilloscope : tương tự 2 kênh.
6. Máy đo đáp ứng tầng số
 Sử dụng máy đo đáp ứng tần số sẽ vẽ ra đồ thị đáp ứng tần số của mạch, rất hữu
ích cho việc phân tích mạch lọc.


19



7. Logic Analyzer: máy phân tích logic
 Khi mắc các tín hiệu logic vào mạch ta có thể quan sát được dạng sóng vào và so
sánh các dạng sóng với nhau về thời gian.


 Các thiết bị ở đây có hình dạng, mô phỏng sát với thực tế và hầu hết các bạn đã
được làm quen ở các môn học thực tập ở trường nên chúng tôi xin không đề cập tới.
(và các bạn muốn tìm hiểu thêm thì có thể nhờ Help như VD trên chúng tôi đã trình
bày).
20

 Tuy nhiên sẽ là rất thiếu sót nếu chúng tôi không nói tới 1 công cụ mạnh của phần
mềm này, đó là Logic Conventer (máy chuyển đổi logic), mà sẽ hỗ trợ chúng ta
trong môn học kỹ thuật số:


Các chân của Logic Co

 Công dụng :
1. Tìm bảng trạng thái của 1 mạch logic:
21


2. Chuyển từ bảng trạng thái sang cong thức Boolean hoặc công thức
Boolean cơ bản:

3. Từ công thức Boolean tìm bảng trạng thái và mạch logic tương ứng:
22


4. Tìm công thức Boolean và mạch logic tương ứng mà chỉ sử dụng cổng
NAND:






23

QUÉT THÔNG SỐ - PARAMETER SWEEP

A. Giới thiệu (Introduction):
 Thuộc tính của mạch thường bị tác động mạnh khi có thay đổi thông số của một vài
thiết bị.

Với Parameter Sweep, bạn có thể kiểm tra hoạt động của mạch bằng cách mô
phỏng một loạt các giá trị cho một thành phần của mạch. Trước khi thực hiện việc

phân tích mạch, hãy xem qua mạch bằng cách quét thông số trên một vài thiết bị quan
trọng để nhận biết sự thay đổi của chúng tác động đến sự thay đổi tính chất của mạch.
Hiệu ứng này giống như mô phỏng mạch nhiều lần, mỗi lần cho 1 giá trị.
 Bạn điều khiển các giá trị thông số bằng cách chọn 1 giá trị bắt đầu, giá trị kết thúc,
kiểu quét mà bạn muốn để mô phỏng và tăng các khoảng giá trị mong muốn trong hộp
thoại Parameter Sweep.
 Bạn sẽ thấy rằng 1 số linh kiện trong mạch có các thông số để thay đổi. Các linh liện
tích cực (Active Component) như: Opam, BJT, Diode, Mosfet…sẽ có nhiều thông số
có sẵn để thực hiện quá trình quét hơn các linh kiện thụ động (Passive component) :
Resister, capacitor, inductor.
Ví dụ: mô hình Diode chứa khoảng 15 đến 25 thông số trong khi cuộn cảm chỉ có thông số
điều chỉnh là điện cảm.
B. Cài đặt quét thông số trong Parameter Sweep (Setting Parameter
Sweep Analysis Parameter)
 Parameter Sweep Analysis Parameter được thiết lập trong hộp thoại sau đây:
24




 Các bước cài đặt Analysis Parameter:
1. Chọn loại quét : Device hoặc Model từ Sweep Parameters, chọn các thông tin về
Device, Name, Parameter. Description: mô tả ngắn gọn thông số chọn. Present
Value: giá trị hiện tại của thông số chọn.
2. Thiết lập loại biến thể quét: vào Sweep Varietion type >> chọn 1 trong các : Linear,
decade, octave hoặc List.
 Quét thông số sẽ vẽ ra các đường cong thích hợp 1 cách tuần tự, số lượng đường cong
tùy thuộc vào kiểu quét:
Linear_ số lượng đường cong bằng đúng với số khoảng cách giữa giá trị đầu và
cuối được chia theo các bước quét (increament step size).

Decade_ số lượng đường cong bằng đúng với số lần của giá trị đầu nhân 10 cho
đến khi đạt giá trị cuối.
Octave_ số lượng đường cong bằng đúng với số lần của giá trị đầu nhân 8 cho tới
khi dạt giá trị cuối.
List_ (nếu bạn muốn quét khác hơn so với danh sách ) nhập giá trị thông số mong
muốn, cách nhau bằng 1 khoảng trống hoặc dấu “,” hay “;”.
3. Chọn loại phân tích để quét: Analysis to Sweep>> chọn DC Operating point (điểm
điều hành DC), AC Analysis (phân tích AC), hoặc Nested Sweep (quét lồng nhau).
4. Thiết lập các thông số phân tích bằng cách : Edit Analysis.(xem phần VD).
25


C. Ví Dụ:
 Xét mạch RLC sau:

Theo lý thuyết, công thức đặt trưng cho mạch này là:

Trong đó: α là hệ số tắt dần (damping factor)
ω0 là tần số tự nhiên (hoặc cộng hưởng)
chúng được tính theo công thức:


 Từ phương trình trên ta thấy rằng α tăng khi R tăng. α và ω0 quyết định trạng thái của
mạch.

 α<ω
0
:
Underdamped
response ( sự đáp ứng chưa tới hạn)

 α=ω
0
:Criticallydampedresponse (sự đáp ứng tới hạn)

 α>ω
0
:
Overdamped
response ( sự đáp ứng quá giới hạn)

 Hoàn tất các bước sau đây về cấu hình và chạy 1 Parameter Sweep Analysis:
 Mở Multisim >> Simulate >> Analyses >> Parameter Sweep: