Jhonny Rojas Pablo Zamora Gabriel Lora TECNOLOGICO DE COSTA RICA | LABORATORIO DE CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES

Taller de Introduccin NI MULTISIM + NI ELVIS

Introduccin

El siguiente informe tiene como fin documentar la comprensin de las herramientas de

simulacin de National Instruments mediante una serie de desafos que se encuentran en el

documento Taller de Introduccin a NI MULTISIM + NI ELVIS + NI myDAQ , la serie de pasos

pretenden una utilizacin de estas herramientas de simulacin que incluye captura de

esquemticos, software de simulacin Spice, plataforma de prototipos el software grfico para el

diseo de sistemas LabVIEW y el software interactivo para mediciones LabVIEW SignalExpress. Al

finalizar se pretende la familiarizacin de elementos bsicos del flujo de diseo de circuitos:

captura, simulacin, prototipo y pruebas.

La versin de Multisim que se hace referencia en el presente texto es la versin NI

MULTISIM 13.0 con la versin Student Edition. Las Secciones del documento que se refiere al NI

myDAQ fsico no se llevaron a cabo ya que no se cont con esta herramienta.

Figura 1: Pasos de diseo

El presente documento tiene como fin seguir pasos de diseo tal y como se muestra en la Figura 1.

Multisim se utiliza para capturar el filtro e investigar sus caractersticas, incluyendo la ganancia y

ancho de banda a travs de la simulacin. Tambin se explorar el ambiente de desarrollo para

prototipos tridimensionales de circuitos. En el NI ELVIS se desarrollar el prototipo de este circuito

en el laboratorio y medir sus caractersticas; y finalmente, durante la ltima etapa del proceso,

comparar el comportamiento real del circuito con las simulaciones realizadas en Multisim.

Multisim Es un poderoso e intuitivo paquete de software diseado con los educadores en mente.

Les ofrece a los estudiantes un ambiente de desarrollo fcil de utilizar para la captura de la

simulacin de circuitos y electrnica. Incluye SPICE, un motor de simulacin de grado profesional,

anlisis poderosos, componentes interactivos e instrumentacin virtual tal como osciloscopios y

generadores de funciones para simular de forma sencilla circuitos electrnicos.

Mdulo Multisim MCU El mdulo de National Instruments Multisim MCU agrega capacidades para

simulacin de unidades de microcontrolador, de tal manera que puede incluirse un

microcontrolador programado en cdigo ensamblador o C en el diseo del circuito modelado

usando SPICE.

Ultiboard Ultiboard de National Instruments provee un intuitivo enrutamiento y trazado de PCB.

Usted puede tomar diseos desde la simulacin en Multisim basada en SPICE o comenzar desde el

principio usando partes de la base de datos pre-construida de Ultiboard.

NI ELVIS El Equipo de Laboratorio de Instrumentacin Virtual Educacional de National Instruments

(NI ELVIS) es un entorno de diseo y montaje de prototipos basado en LabVIEW para ciencias

universitaria y laboratorios de ingeniera. Consiste en instrumentos virtuales basados en LabVIEW,

un dispositivo multifuncional para la adquisicin de datos y una placa de trabajo personalizada

para el montaje de prototipos.

NI myDAQ NI myDAQ es un dispositivo de adquisicin de datos de bajo costo que brinda a los

estudiantes la habilidad de medir y analizar seales en el lugar y momento que sea. NI myDAQ es

compacto y portable, de tal manera que los estudiantes pueden extender el aprendizaje del taller

afuera del ambiente de laboratorio utilizando herramientas y mtodos estndar en la industria.

LabVIEW National Instruments LabVIEW es un entorno grfico abierto diseado para hacer

sencillo interconectar con cualquier hardware de medicin. Con asistentes interactivos,

generacin de cdigo y conectividad con miles de dispositivos, LabVIEW facilita tanto como es

posible la recoleccin de datos.

Seccin 1 Captura del Esquemtico

En esta primera seccin se tena por objetivo la implementacin de un circuito (filtro pasa

banda) como el que se muestra en la figura, una vez cumplido los pasos especificados se obtuvo el

esquemtico como lo muestra la figura 2.

Figura 2: Esquemtico obtenido en Multisim.

Seccin 2A: Simulando circuitos

El objetivo del ejercicio consiste en incorporar herramientas de medicin (generador de

funciones, osciloscopio, diagrama de Bode) para medir las caractersticas del filtro pasabandas. El

esquemtico obtenido luego de realizar los pasos se muestra en la figura 3.

Figura 3: Esquemtico de filtro pasabandas incorporando herramientas de medicin.

Una vez listo el esquemtico obtenido en el paso anterior se procedi a realizar la

simulacin del circuito y comprobar el funcionamiento tal y como se mostraba en la imagen de

configuracin del osciloscopio. Los resultados obtenidos se muestran en la figura 4.

Figura 4: Comprobacin de funcionamiento mediante Simulacin.

Usando la herramienta de Bode Analizer se procedi a realizar la grfica de Bode. El

resultado obtenido se puede observar que es el correcto, adems se realiza mediciones en puntos

de inters para mostrar la versatilidad de la herramienta y que se observan en las Figura 5, 6, 7 y 8.

Figura 5: Grfica de Bode (magnitud) del filtro pasabandas.

Figura 6: Grfica de Bode de frecuencia central y ganancia de filtro pasabanda.

Figura 7: Grfica de bode en el punto inferior de -3 dB.

Figura 8: Grfica de bode en el punto superior 3 dB.

Seccin 2B Anlisis Spice

En esta seccin se utilizar un anlisis Spice para realizar las mediciones del circuito, para

ello NO se utilizar las herramientas interactivas de la seccin anterior pero SI se utilizar el mismo

circuito de la seccin anterior.

Para llevar a cabo el anlisis se configura el anlisis CA en Multisim como se muestra en la

figura 9 y 10.

Figura 9: Configuracin de anlisis CA.

Figura 10: Configuracin de anlisis CA.

Se procedi con la simulacin obteniendo los resultados de magnitud y fase como se

muestra en la figura 11.

Figura 11: Anlisis CA de filtro pasabandas.

Una herramienta muy til en los anlisis CA son las sondas de medicin ya que

proporcionan la facilidad de mostrar mediciones enlistados sin la necesidad de utilizar el entorno

grfico. En la figura 12 se muestra los resultados obtenidos.

Figura 12: Anlisis CA con sondas de medicin.

Se utiliz la herramienta Grapher View para realizar un anlisis ms fcil. El circuito

original se realizaron modificacin tal y como lo indicaba el manual y se utilizaron las herramientas

para mostrar los indicadores (grilla). Adems se comprendi como exportar estos archivos en

diferentes formatos. Algunos resultados obtenidos se muestran en las figuras 13 y 14.

Figura 13: Anlisis de circuito modificado con grilla

Figura 14: Mediciones de tensiones por medio de grilla.

Seccin 3B Construyendo el Circuito con el NI ELVIS

1. Como se muestra en la figura 15 algunas de las conexiones salen en verde (cableadas

correctamente) y otras en rojo (ya que el amplificador no ha sido colocado)

Figura 15: Esquemtico con conexiones en entorno de NI ELVIS.

2. En la figura 16 se muestra el entorno de prototipo del NI ElVIS en 3D y adems se

familiariz con el uso de algunas herramientas que se pueden utilizar en este entorno

grfico.

Figura 16: Entorno de prototipo del NI ELVIS 3D.

3. Se realiza la comprobacin de circuito mediante el botn DRC sin haber colocado el

amplificador. Se obtiene la respuesta que se muestra en la figura 16 tal y como se

esperaba ya que no se ha colocado el amplificador.

Figura 16: Resultados de Comprobacin con herramienta DRC cuando hay un error.

4. Una vez colocado el amplificador como se observa en la figura 17, se procede a realizar la

comprobacin con el botn DRC y se obtienen los siguientes resultados.

Figura 17: Resultados de Comprobacin con herramienta DRC cuando se encuentra

correctamente.

5. Una manera de hacer la comprobacin del circuito es verificar el esquemtico en donde

todas las conexiones debern aparecer en verde. En la figura 18 se muestra el resultado

que se debe obtener

Figura 18: Esquemtico con conexiones correctamente.

6. En la figura 19 se muestra la construccin del circuito pasabandas en fsico en el NI ELVIS.

Figura 19: Circuito fsico de filtro pasabandas en NI ELVIS

Seccin 4B Medicin y Comparacin con el NI ELVIS

- Se modific el circuito para realizar las conexiones con el osciloscopio tal y como se

muestra en la figura 20.

Figura 20: Circuito modificado con conexiones en el osciloscopio.

- Con las terminales colocadas en el osciloscopio se procedi hacer el ajuste del

generador de funciones tal y como lo muestra la figura 21.

Figura 21: Configuracin del generador de funciones.

- Se procedi a llevar a cabo la simulacin del circuito y se obtuvo los resultados de la

figura 22.

Figura 22: Resultados de simulacin.

- Se llev acabo el anlisis CA y se obtuvieron los resultados que muestran la figura 23 y

que se asemejan a los dispuestos en el manual.

Figura 23: Resultados de anlisis CA.