Lição 1 - Conhecendo o MultiSIM 11

Em 2006 publicamos um curso rápido em 7 lições, ensinando a usar o Multisim 9.0 e 10.0, com grande sucesso na época. No entanto, o Multisim evoluiu, e hoje na versão 11.0 tem muito mais recursos, inclusive com a possibilidade de certas telas serem abertas em português. É justamente deste software, que agora é da National Instruments que vamos tratar nas 7 lições de nosso novo curso. Os internautas poderão baixar estudar por estas lições, e até mesmo testar suas habilidades durante o curso com a versão demo que pode ser baixa em www..ni.com, livre por 30 dias. Centenas de circuitos, pronto para uso e que podem servir como blocos de projeto estarão também disponíveis no site, para que aqueles que possuírem o programa possam desenvolver e simular seus próprios projetos com muita facilidade. Lembramos que, diferentemente das versões anteriores, a versão 11.0 tem recursos muito avançados que permitem o trabalho com circuitos de RF, DSPs, microcontroladores, como os da série PIC e muito mais.

Introdução

Softwares de projeto e simulação de circuitos eletrônicos não são novos, e um dos mais populares entre os projetistas de circuitos eletrônicos tradicionais foi o Electronics Workbench ou EWB. Desde há muitos anos muitos profissionais, estudantes e amadores fizeram trabalhos com ele. Na época, havia uma empresa que o fabricava, mas o EWB passou a ser é um produto da National Instruments, e com isso a sua nova denominação passou a ser Multisim. O Multisim já se encontra na versão 11.0 e é justamente com essa versão que estamos iniciando este curso rápido. Esta versão conta com recursos profissionais que a tornam muito mais do que um simples software de projeto para estudantes e hobistas. Os recursos dessa nova versão permitem seu uso avançado em aplicações profissionais, incluindo projeto de circuitos com microprocessadores, FPGA e de alta freqüência. Como nossos leitores não podem ficar longe desse software, iniciamos nessa edição um Curso que tratará de forma básica dos recursos do EWB, começando pelo software de projeto e simulação, o Multisim 11.0. Este curso rápido é uma preparação para os que desejam ir além, e que poderão contar em breve com um livro nosso sobre o assunto, muito mais completo e com exercícios.

LIÇÃO 1

1.1 - Apresentação

Electronics Workbench original é um "pacote" que inclui programas para captura de esquemas, simulação de funcionamento de circuitos, projeto de placas de circuito impresso além simulação térmica.

Com a incorporação do EWB à linha da National Instruments (www.ni.com), aperfeiçoamentos foram feitos no sentido de tornar esse programa uma ferramenta de uso profissional com a possibilidade de interagir com outros produtos da empresa como LabVIEW e o SignalExpress. Essa interação é de vital importância para tampar a lacuna que existe entre o projeto eletrônico e o teste.

A sede do Electronics Workbench fica em Toronto, Canadá, mas há suporte e vendas em representações em muitos países, incluindo o Brasil.

1.2 - Estrutura

O "pacote" EWB é formado por 4 programas principais.

a) MultiCAP

Trata-se de um software para captura de esquemas que permite importar projetos e características de componentes para uso próprio.

b) MultiSIM

Trata-se de uma poderosa ferramenta de simulação que inclui uma versão completa do MultiCAP para projeto. Esse programa é capaz de verificar erros antes que eles se propaguem pelo projeto. A verificação do funcionamento é feita através de um conjunto amplo de instrumentos virtuais que indicam formas de onda, sinais, tensões e correntes, além da própria resposta de freqüência de um circuito. Existem ainda instrumentos como geradores de funções, fontes de tensão alternadas com diversas formas de onda e freqüências, e muitos outros que podem servir para a simulação.

Tela apresentando um projeto pronto feito no MultiSim 11.0

c) UltiBOARD

Trata-se do programa que permite projetar a placa de circuito impresso para um projeto que tenha sido desenvolvido no MultiSIM.

d) UltiROUTE

Esse programa faz o auto-roteamento das conexões de uma placa de circuito impresso de modo a se obter o melhor lay-out para um projeto procurando as conexões de menor comprimento.

1.2(a) - As diferenças em relação as versões anteriores

Na tabela abaixo mostramos as principais diferenças entre as diversas versões do Multisim desde a versão 5, lembrando que entre elas existe uma compatibilidade decrescente.

Isso significa que uma versão que foi feita no Multisim 9. roda no Multisim 11.0, mas não no Multisim 5.

Abaixo as principais novidades da versão 11.0:

Captura mais fácil com o novo "Schematic Net System"

WYSIWYG - o que você vê é o que você tem - convenções para nomenclatura de componentes e listas Conectores de página e globais

Novo "Forward and Backward Annotation"

* Visibilidade completa de todas as transferências de design e anotações

* Controle de transferência a partir do ambiente do Multisim Capacidade para anotar as mudanças de peças / componentes, redes e camadas

Banco de dados de componentes Multisim ampliado

* Mais de 550 componentes de Microchip, Texas Instruments e Linear Technologies

* 26 conectores para NI Single-Board RIO, CompactRIO e DAQ Série M

Novo "NI Example Finder"

* Busca todos os exemplos através de palavras-chave ou pastas lógicas

Melhor visualização com "Grapher"

* Comentário e anotações no ambiente Grapher

* Novas opções de visualização, incluindo os pontos de simulação

Nova "Programmable Logic Design for Schematic" (Somente Multisim Educational)

* Mais de 100 novos componentes básicos para gerar código VHDL

* Habilidade para implementar código em hardware, incluindo hardware "NI Digital Electronics FPGA"

Novas características de simulação SPICE

* Análise de frequência AC única

* Suporte para modelos de simulação BSIM e EKV

* Maior velocidade e precisão de simulação digital

Projetos aprimorados

* Re-execução de controle de versão e backup

* Habilidade para compartilhar projetos entre computadores em redes

1.3 - Começando pelo Multisim 11.0

Este curso é baseado na versão 11.0 do Multisim, dada sua utilidade imediata tanto para os leitores ainda iniciantes e estudantes, como para os profissionais que desejam dominar um software de grande potencial para a criação de projetos em sua empresa. Além disso, é o programa que usamos na nossas simulações disponíveis e existe a versão demo para teste, conforme indicado na introdução.

O Multisim 11.0 é o primeiro simulador de circuitos interativo do mundo. Não é preciso ser um especialista em SPICE para poder usar o Multisim.

As netlists e comandos SPICES são utilizados automaticamente sem que o operador precise conhecê-las, como ocorre com outros programas mais antigos de simulação.

Outra característica muito importante é que o circuito pode ser modificado durante a simulação de modo a permitir que o projetista veja o que acontece quando isso é feito.

Um ponto importante quando se projeta e simula um circuito num software é ter a garantia que ele conheça os componentes usados. O Multisim tem uma biblioteca com mais de 16 000 componentes da versão anterior e mais 2000 nesta nova versão. Na figura 2 mostramos que é possível trabalhar com o aspecto, símbolo e também com sua pegada (invólucro), para o projeto da placa.

Figura - Como são apresentados os componentes.
Componente	Símbolo	Pegada
MURHF860CTG     8 A, 600 V ultrafast rectifier.
NCV1117DT20RKG       1 A, 2.0 V, low dropout voltage regulator.
NCP2809ADMR2G         135 mW stereo headphone audio power amplifier.
MMT05B310T3G           50 A, 310 V thyristor surge protector.
NTHD3101FT1G         Power MOSFET 20V 4.4A 80 mOhm P-Channel ChipFET FETKY

Cada componente dessa enorme base de dados pode ser localizado facilmente e todos podem ser usados sem problemas num mesmo circuito.

Outra característica do Multisim 11.0 que merece ser ressaltada é o fato dos componentes serem interativos e animados.

Por interatividade entendemos o fato de que os componentes podem ter seus valores alterados instantaneamente num projeto, mesmo durante a simulação, permitindo ao projetista ver o que acontece.

Por animação entendemos o fato de que LEDs, Lâmpadas, Displays de 7 segmentos mudam a sua aparência na tela quando são devidamente excitados. Chaves, relés e sensores também podem ser visto em operação, abrindo e fechando seus contactos sob os comandos externos.

Para cada componente é possível ainda fixar os parâmetros de funcionamento permitindo que o valor real seja obtido somente depois que se tenha certeza de que o circuito funciona.

Uma necessidade importante em nossos dias é o trabalho em equipe. O Multisim tem recursos que possibilitam o compartilhamento de um projeto via Internet. Com o Multisim Internet Design Sharing é possível fazer com que projetistas em diversos lugares trabalhem ao mesmo tempo num único projeto.

Circuitos Mágicos

No trabalho com eletrônica encontramos circuitos que se repetem com muita freqüência. Para esses circuitos o Multisim conta com um recurso muito importante que facilita o projetista. Ele os apresenta de uma forma praticamente pronta, permitindo seu uso imediato como blocos de um projeto maior ou simplesmente permitindo que alterações de seus componentes sejam feitas para uma aplicação específica.

Podemos dar como exemplos o timer 555, Filtros, Amplificadores de emissor comum, amplificador operacional, e amplificador com MOSFET, diversos tipos de osciladores, que já vêm prontos para serem inseridos como parte de um projeto maior. Na figura abaixo temos um exemplo de um desses blocos.

O 555 no Multisim. Basta programar o "Wizard" que é colocado na área de trabalho o oscilador com as características desejadas.

1.4 - Instrumentação Virtual

Sem dúvida, um dos grandes atrativos do Multisim é a sua bancada de instrumentos virtuais.

"Montando" um circuito pode-se simular seu funcionamento com a medida dos mais diversos parâmetros diretamente pelos instrumentos virtuais que podem ser conectados a qualquer ponto.

Um ponto importante nessa bancada de instrumentos é que diversos deles são instrumentos que apresentam características reais de instrumentos da Agilent e Tektronix. Por exemplo, o possuidor do Multisim 11.0 pode contar em sua bancada virtual com um osciloscópio 54622D da Agilent ou XSC2 de 4 canais Tektronix para visualizar os sinais do circuito que está sendo projetado. Os seguintes instrumentos estão disponíveis:

O Osciloscópio Tektronix XSC2, como apresentado na tela do Multisim 11.0.

* Analisador lógico de 16 canais

* Multímetro digital Agilent

* Osciloscópio Agilent 54822D

* Gerador de formas de onda Agilent 33120ª

* Amperímetro

* Plotter de Bode

* Analisador de Distorção

* Provas dinâmicas de medida

* Freqüencímetro

* Gerador de funções

* Multímetro

* Analisador de rede

* Osciloscópios de 2 e 4 canais

* Osciloscópio Tektronix XSC2 de 4 canais

* Voltímetro

* Wattímetro

* Gerador de Palavras

As análises dos circuitos são feitas por algoritmos que permitem avaliar a performance de qualquer circuito. O conjunto de análises conta com os seguintes recursos:

O Multímetro Agilent medindo uma tensão de 12 V.

* Ponto de 3 dB

* Sensibilidade AC e DC

* Freqüência AC

* Análise por lote

* Ponto de operação DC

* Varredura DC

* Distorção

* Fourier

* Análise I-V

* Varredura por Modelo de Parâmetro

* Monte Carlo

* Varredura alojada

* Ruído

* Pólo Zero

* Varredura de temperatura

* Largura de Traço

* Função de transferência

* Transiente

* Análise definida pelo usuário

* Pior caso

Traçador Gráfico

Uma ferramenta poderosa encontrada no Multisim 11.0 é o "Grapher" Trata-se de uma ferramenta de uso geral que serve para ver, ajustar, salvar e imprimir os resultados da simulação. Ela permite que os resultados de diversas simulações podem ser comparados.

Os recursos do Grapher permitem que os resultados sejam carregados no Microsoft Excell ou Mathsoft Mathcad com um simples clique.

Para os projetistas avançados ela permite a realização de cálculos com os resultados obtidos nas simulações com a utilização de softwares como o Post Processor.

Recursos de RF

Hoje em dia, uma boa parte dos projetos envolve sinais de altas frequências. Até a algum tempo era um pontos crítico na simulação de projetos é o trabalho com freqüências elevadas. O Módulo de Projeto de RF do Multisim permite trabalhar com projetos que operem em freqüências além dos 100 MHz.

Para simulação de tais circuitos o Analisador de Espectro e o Analisador de Rede são especialmente projetados para a performance exigida em tais casos.

1.5 - Clicar e Arrastar - Simples de Usar

A idéia básica no projeto e simulação do circuito é a de se poder clicar e arrastar qualquer componente até o ponto em que ele deva ser usado num circuito.

Depois é só clicar nos seus terminais e puxar as ligações até o ponto em que se deseja.

Para os instrumentos vale o mesmo: é só clicar e posicionar o instrumento em local apropriado e puxar as conexões aos pontos do circuito em que se deseja obter uma forma de onda, tensão, corrente ou nível lógico.

Para ver de forma mais apropriada o que o instrumento está mostrando, por exemplo, a forma de onda de um osciloscópio, basta clicar sobre ele que seu painel aparece ampliado. O mesmo é valido para as fontes de sinais como o gerador de funções que pode ser ajustado exatamente como no caso de um gerador de funções real.

Como fazer tudo isso é o que veremos a partir da próxima lição.

1.6 - Versões

O Electronics Workbench (Versão 11.0) está disponível em duas versões, Profissional e Educacional (Acadêmica). Na educacional temos menos recursos que a profissional, mas existem alguns destaques que merecem a atenção, principalmente de professores que pretendem usá-la em seus cursos.

Por exemplo, a versão educacional permite que questões referentes a um determinado esquema sejam colocadas no próprio esquema para que o aluno as responda.

Nosso Curso será dado em função da versão Educacional, e mesmo assim, levando em conta a quantidade gigantesca de recursos não abordaremos tudo o que pode ser feito.

Posteriormente, na nova edição de nosso livro, teremos a oportunidade de fazer uma abordagem mais ampla e para isso também existe o próprio tutorial que acompanha o programa.

Para nós, nesse curso básico é muito mais importante permitir que o leitor comece a usar seu EWB, partindo do Multsim 11.0, usando-o para simular os projetos que descrevemos nesta e em outras publicações nossas e até para criar seus projetos que certamente poderão ser publicados no nosso site.

Versão Demo

Para acompanhar melhor as nossas lições, nada melhor do que ter acesso a uma versão Demo do MultiSIM. Essa versão que "faz tudo" que precisamos para aprender como usar o EWB está disponível no site www.ni.com.