Lớp Điều khiển tự động khóa 1 – Học viện Kĩ thuật quân sự
acbossvn@yahoo.com
http://www.dieukhientudong.com
Tự động hóa thiết kế mạch điện tử trên Computer
<Học nhanh Multisim- Phần 2>
1. Introduction
Trong bài này bạn sẽ được học một vài đặc trưng phân tích trong
Electronic Workbench (EW): Multisim và việc tạo những mạch điện tử
để phân tích. Sơ đồ cuối cùng sẽ được dùng cho thí nghiệm thứ 3:
Chuyển từ sơ đồ nguyên lí sang mạch in (PCB)
2. Phân tích mạch.
Chúng ta sẽ mô phỏng mạch đã được thiết kế trong phần thí
nghiệm truớc. Chúng ta sẽ thêm vào nhiều thiết bị để xác định rõ mạch
chạy thees nào và sẽ tiếp tục sửa mạch bằng cách cho thêm một số
thành phần khác. Nhớ lại mạch đã được thiết kế trong thí nghiệm trước
có dạng như sau:
Hình 1: Mạch dao động LED cơ bản
Mạch trong hình 1 đã được kết nối với một máy hiện sóng XSC1 để
giám sát điện áp trên 2 điểm : đầu ra của NAND và đầu vào của
tranzitor Q1. Trong thí nghiệm trước, chúng ta đã được học cách chạy
mô phỏng và mở cửa sổ máy hiện sóng. Chúng ta sẽ học cách điều
chỉnh máy hiện sóng để đạt được hình ảnh quan sát tốt nhất.
3. Điều chỉnh máy hiện sóng
Đầu tiên, khởi động Multisim, mở lại mạch bạn đã thiết kế và
Lớp Điều khiển tự động khóa 1 – Học viện Kĩ thuật quân sự
acbossvn@yahoo.com
http://www.dieukhientudong.com
ghi lại ở thí nghiệm trước (mạch như trên hình 1). Chạy mô phỏng,
click đúp lên icon của máy hiện sóng để làm xuất hiện cửa sổ màn hình
máy hiện sóng. Bật máy hiện sóng bằng cách click vào nút ở dưới cùng
của cửa sổ máy hiện sóng.
Trên màn hình máy hiện sóng, dạng sóng đo được ở kênh 1 biểu diễn
điện áp đầu ra của cổng NAND, có dạng xung kim, phần lớn có trị số
điện áp bằng 0 và phần nhỏ là 5 V. Những xung kim này diễn ra khi
LED sáng. Bây giờ chúng ta sẽ quan sát điện áp đo được trên kênh 2
của máy hiện sóng (đầu vào của tranzitor Q1).
Hình 2: Máy hiện sóng và những phần quan trọng (đóng khung
màu đỏ).
Trong hình 2, chúng ta thấy có 2 hệ thống điều khiển quan trọng của
máy hiện sóng, có tên là : Horizontal và Analog. Hai phần này điều
chỉnh thuộc tính ngang và dọc của sóng hiển thị trên máy hiện sóng. Để
quan sát kênh thứ 2, Bấm nút số 2 trong phần Analog.
Núm xoay ở bên trái trong phần Horizontal điều chỉnh độ chia thời gian
trên truc nằm ngang của máy hiện sóng. Các núm xoay phía trên của
phần Analog dùng để điều chỉnh riêng rẽ các kênh quan sát. Hãy thử
điều chỉnh máy hiện sóng sao cho sóng quan sát được có dạng như hình
Lớp Điều khiển tự động khóa 1 – Học viện Kĩ thuật quân sự
acbossvn@yahoo.com
http://www.dieukhientudong.com
sau:
Hình 3: Điều chỉnh độ chia điện áp và thời gian của máy hiện
sóng
Bằng cách điều chỉnh các thiết lập trên chiều thẳng đứng của máy hiện
sóng (điều chỉnh độ chia điện áp), bạn có thể quan sát được những thay
đổi diễn ra ở đầu vào của tranzitor Q1. Hãy nhớ lại nguyên lí hoạt động
của mạch đã đề cập trong phần trước. Sự thay đổi điện áp diễn ra ở cực
bazơ của Q1 là kết quả của sự phóng hay nạp điện của tụ C1. Khi điện
áp trên đầu ra của cổng NAND lên đến đỉnh xung kim (đồ thị phía
trên), tụ sẽ phóng điện qua tranzitor Q2 ( theo đường quan sát được ở
đồ thị bên dưới của hình 3).
Máy hiện sóng cũng cho phép kiểm tra những đặc tính quan trọng của
mạch dao động. Đó là: tần số dao động ( đơn vị Hz), nghĩa là số dao
động mà mạch đã thực hiện được trong 1 giây. Trong trường hợp này,
một dao động là một chu kì bật tắt của LED. Hãy điều chỉnh để trên
máy hiện sóng giống như hình 3, mạch đang ở chế độ chạy (running).
Click vào nút Single (nút trên cùng phí bên phải của máy hiện sóng),
Máy hiện sóng sẽ chỉ ghi lại đồ thị trong một lần chạy, sau khi lần chạy
đó kết thúc, nút Run/Stop sẽ chuyển thành màu đỏ. Click nút cursor
Lớp Điều khiển tự động khóa 1 – Học viện Kĩ thuật quân sự
acbossvn@yahoo.com
http://www.dieukhientudong.com
(ngay bên dưới phần Horizontal), một chuỗi các nút khác sẽ xuất hiện
trên màn hình máy hiện sóng.
Hình 4 :các chức năng thời gian của máy hiện sóng
Chúng ta chỉ quan tâm đến các nút 2, 3 , 4. Nút 2 để chuyển đổi quan
sát theo truc X hay trục Y. Nút 3 để chọn điều khiển đường đánh dấu thứ nhất
(X1),nút 4 để chọn điều khiển đường đánh dấu thứ 2 (X2). Đường đánh dấu
là đường nét đứt có thể di chuyển theo màn hình nhờ xoay nút (núm xoay duy
nhất ngay dưới phần horizontal).
Núm xoay này được gọi là núm xoay đánh
dấu.
Click nút 2 để chắc chắn rằng trục X được chọn. Click nút 3 để chọn điều
khiển đường đánh dấu thứ nhất, xoay núm xoay đánh dấu theo chiều kim
đồng hồ để điều khiển đường đánh dấu thứ nhất di chuyển dọc theo màn hình,
dừng lại khi đường đánh dấu trùng với một đỉnh xung kim. Click nút thứ 4 để
chọn đường đánh dấu thứ 2, xoay núm xoay đánh dấu cho đến khi đường này
trùng với xung kim tiếp theo. Khoảng cách giữa 2 đường (dX=X2-X1) cũng
là khoảng cách giữa 2 xung kim về thời gian. Máy hiện sóng sẽ đo chính xác
thời gian dX và 1/dX là tần số, số xung kim trong 1 giây hay số lần mạch dao
động trong 1s.
dX = ……. μs Frequency = ………. Hz
Bằng kĩ thuật này, bạn cũng có thể đo được điện áp chênh lệch giữa 2 điểm
trên đồ thị của một sóng như sau. Click nút thứ 2 và chắc chắn rằng trục y
được chọn. Đánh dấu 2 điểm cần đo chênh áp bằng 2 đường đánh dấu (bây
Lớp Điều khiển tự động khóa 1 – Học viện Kĩ thuật quân sự
acbossvn@yahoo.com
http://www.dieukhientudong.com
giờ chúng nằm ngang màn hình). Tương tự như trên, bạn sẽ có được kết quả
cần tìm. Độ chênh lêch điện áp giữa điểm với điểm:
Peak to Peak voltage = ……… V
Một phân tích nữa mà chúng ta sẽ thực hiện trên mạch dao động LED, đó là
phân tích đáp ứng trên miền thời gian (transient analysis )
Phân tích này có đủ khả năng cho chúng ta theo dõi dòng và áp của mạch điện
trong một chu kì hoạt động. Multisim sẽ tính toán đáp ứng của mạch như một
hàm của thời gian. Mỗi chu kì sẽ được chia thành các khoảng thời gian nhỏ,
phân tích DC sẽ được thực hiện cho từng điểm trong chu kì đó. Tiện lợi của
phương pháp này là cho bạn quan sát được số dao động trong một thời gian
xác định, mà bình thường tần số dao động đó lớn khiến mắt không quan sát
được.
Để phân tích đáp ứng thời gian ta làm như sau.Chọn Transient Analysis từ
memu Simulate / Analyses . Một cửa sổ hiện ra cho bạn thiết lập các thông
số phân tích, quan trọng nhất là : start time và stop time. Chọn tab output,
khung bên trái là tất cả các điểm trên mạch có thể tiến hành phân tích, chọn
những điểm cần phân tích (đưa chúng sang khung bên phải).Cuối cùng là
click vào nút Simulate để tiến hành phân tích. Để quan sát được điện áp ở
nhiều điểm khác nhau, chọn show/Hide cursor từ menu View.
4. Tạo sóng với khối Tạo chức năng (function generator )
Với nhiều mạch chúng ta cần kiểm tra thiết kế với tín hiệu đầu vào theo
nhiều dạng khác nhau. Do đó ta phải sử dụng khối tạo chức năng .