Mejorando la Apariencia de tus Diseños en Multisim

Como buenos ingenieros muchas veces ponemos toda nuestra atención en el diseño y funcionamiento de un circuito, una vez que está listo y necesitamos reportar los resultados simplemente copiamos y pegamos el circuito sin tomar en cuenta la apariencia del mismo; es aquí donde debemos preguntarnos: ¿la captura del circuito está organizada? ¿es fácil de entender? ¿estoy colocando notas que detallen su funcionamiento?

A nivel educacional y profesional es necesario documentar un diseño de la mejor manera pues de esta manera es más entendible y fácil de modificar a futuro. En este artículo muestro las herramientas disponibles en Multisim para mejorar la apariencia de los diseños.

Iniciemos con las anotaciones gráficas: texto, líneas, formas geométricas e imágenes. En Multisim se pueden encontrar estas opciones en el menú Colocar. Para colocar etiquetas de texto basta con seleccionar dicha opción, después dar clic en el espacio de trabajo y capturar el texto deseado:

Una vez que está colocado el texto podemos cambiarle el tamaño, tipo de letra, etc. Basta con dar clic derecho sobre el texto y seleccionar Fuente… en el menú de contexto. Por cierto, las etiquetas de texto son flotantes, se pueden mover libremente.

Justo abajo de la opción Texto en el menú Colocar de Multisim, se encuentra los Gráficos:

Con ellos podemos agregar líneas, formas geométricas y hasta importar una imagen bmp:

Al igual que en el texto, si damos clic derecho sobre una línea o figura geométrica, podemos cambiar su color y estilo de pluma, tipo de relleno y hasta crear flechas.

Mis favoritos son los Comentarios, esta opción también está en el menú Colocar de Multisim. Los comentarios son pequeñas etiquetas de texto que son visibles cuando acercamos el apuntador del mouse:

También los podemos personalizar dando clic derecho sobre ellos.

Ningún circuito está completo sin su Bloque de Título el cual contiene el título del diseño, nombre del diseñador, etc. Multisim tiene varias plantillas que podemos utilizar, para esto vamos al menú Colocar>>Bloque de Título… y seleccionamos una de las plantillas. Por ejemplo:

De manera predeterminada los Bloque de Título están en inglés, pero dando clic derecho sobre ellos podemos editarlos. Una vez editados damos doble clic para ingresar la información.

Si requieres imprimir el circuito lo primero que tienes que hacer es configurar las Opciones de Impresión. Estas opciones las encuentras en el menú Archivo de Multisim. Ahí encontraremos la Configuración de Impresión del Circuito: tamaño de hoja, orientación, márgenes, etc. También hay una opción para seleccionar la impresión de los instrumentos.

La próxima vez que diseñes un circuito en Multisim, no olvides utilizar estas opciones para documentarlo mejor.

Hasta la próxima.

Fernando

Cómo Crear un Amplificador de Audio LM386 en Multisim

Hace unos días un seguido de este blog de Multisim me comentó que estaba buscando el componente LM386 para simular amplificadores de audio. Este componente no está incluido en la base de datos de Multisim, pero si tenemos el modelo SPICE podemos crearlo utilizando el Asistente de Componentes. Hice una búsqueda en la Web y pude localizar un modelo SPICE para el LM386; cabe mencionar que el modelo no está garantizado, pero en primeras pruebas he obtenido buenos resultados. Asi que a continuación les comparto un tutorial de cómo crear este componente personalizado en Multisim. Si quieres ver un tutorial más básico de creación de componentes visita el artículo Creando Componentes Básicos en Multisim.

El LM386 es un amplificador de potencia para uso en aplicaciones de bajo voltaje, típicamente se utiliza en amplificadores de radio AM-FM. La hoja de especificaciones se puede descargar aquí. El modelo SPICE para el LM386 lo encontré en este foro de discusión. Únicamente copie el modelo al block de notas y lo guardé con la extensión .txt. En la siguiente figura vemos un extracto de este modelo:

Con la hoja de especificaciones del LM386 y el modelo SPICE ahora vamos a Multisim en Español y seleccionamos el menú Herramientas>>Asistente de Componentes. En el primer paso ingresamos la información general del componente:

En el paso 2 debemos agregar la información de la huella (footprint) para el componente; esto es necesario en caso que después necesitemos transferir el diseño a Ultiboard para crear el PCB. Para esto se da clic en el botón Seleccione una huella. De acuerdo a la hoja de especificaciones este componente está disponible en varios encapsulados, en este caso yo seleccioné la huella M08A:

Ahora podemos editar el símbolo, damos clic en el botón Editar para abrir el Editor de Símbolo en Multisim, es muy fácil utilizarlo. Yo hice un símbolo sencillo:

Paso 4. Asignamos el tipo de terminal (bidireccional, entrada, etc) a cada pin:

Mapeamos las terminales del símbolo con las terminales de la huella:

Muy importante, copiamos y pegamos el contenido del modelo SPICE para el LM386:

El siguiente paso es bastante crítico y es aquí donde la mayoría de las veces se cometen errores. Aquí debemos mapear los nodos del modelo con las terminales del símbolo. Esta información se encuentra por lo general al principio del modelo SPICE. Si abrimos el archivo de texto que contiene el modelo para el LM386 vamos a ver que la configuración es uno a uno; por ejemplo, el nodo 1 está mapeado a la terminal g1 (Gain 1), nodo 2 con la terminal inn (-Input), etc. No siempre se tiene este caso ideal, por lo que se debe ser cautelosos:

Listo, guardamos el componente en la Base de Datos de Usuario. Incluso podemos crear una nueva Familia:

Para probarlo armé una de las aplicaciones típicas contenidas en la hoja de especificaciones. Es un amplificador con ganancia de 20:

Para una entrada de 1mVp a 500 Hz tenemos la siguiente salida:

Espero les haya gustado este tutorial y les sea de ayuda.

Saludos!

Fernando

Creando un Prototipo Virtual en Multisim

Cuando estamos diseñando un circuito en Multisim utilizamos la simulación para darnos una idea del comportamiento del circuito bajo ciertos escenarios. Después esto construimos un prototipo físico al cual conectamos señales reales para obtener mejores resultados. Muy frecuentemente encontraremos desde pequeñas hasta grandes diferencias entre los resultados de la simulación en Multisim y las mediciones reales.

Estas diferencias se deben no solo a que los componentes reales tienen ciertas tolerancias, sino también al hecho de que en simulación con Multisim todas nuestras señales de entrada son ideales, es decir, no están sujetas a ruidos, fluctuaciones, atenuaciones, etc.

Ahora bien, ¿qué pasa si en lugar de utilizar fuentes ideales en la simulación alimentamos nuestro diseño electrónico con datos reales previamente capturados y guardados? Definitivamente que la simulación del circuito en Multisim nos daría resultados más apegados a la realidad. Incluso no habría necesidad de construir el prototipo físico en una etapa temprana del diseño.

Con Multisim esto es posible gracias al concepto del Prototipo Virtual. Para crearlo necesitamos primero capturar la señal de entrada y guardarla en un archivo de formato LVM. Este formato es propietario de LabVIEW y está basado en ASCII. Una vez guardados los datos en formato LVM, mandamos a llamar el archivo mediante una fuente de señal en Multisim, la Fuente de Voltaje LVM LabVIEW; y posteriormente conectamos esta fuente a nuestro circuito.

Veamos esto más a detalle mediante un ejemplo.

El siguiente es un circuito capturado en Multisim que sirve para filtar la señal proveniente de los latidos del corazón. Este circuito es la etapa de un dispositivo médico.

Para probar dicho filtro en Multisim podríamos conectar un generador de funciones, seleccionar una señal senoidal, probar con diferentes amplitudes y frecuencias, y finalmente analizar los resultados. Sin embargo dichos resultados distarían mucho de la realidad puesto que las señales eléctricas provenientes de los latidos del corazón son arbitrarias. Sin embargo, podemos crear un Prototipo Virtual y probar el circuito con una señal real.

El primer paso es capturar y guardar la señal de interés. Para esto necesitamos algún sensor o transductor y hardware para adquirir datos. Posteriormente utilizaríamos LabVIEW ó LabVIEW SignalExpress para guardar los datos de la adquisición en un formato LVM. Esta etapa va más allá del objetivo de este artículo, pero si les gustaría saber más no duden en decirme.

El correspondiente archivo LVM tiene la siguiente forma:

Ahora bien, en Multisim vamos a colocar la fuente LVM_VOLTAGE ubicada en el Grupo SOURCES, Familia SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES:

En las propiedades de esta fuente podemos seleccionar el archivo LVM previamente creado:

Listo, ahora simulamos nuestro circuito en Multisim y obtenemos una mejor respuesta:

La señal azul son los datos a la entrada de nuestro circuito, los cuales fueron capturados previamente, es una señal real. El color rojo es la señal filtrada después de pasar por el circuito.

Como pueden ver, el Prototipo Virtual es una herramienta poderosa que nos puede ayudar a mejorar nuestros resultados de simulación y probar el circuito sin necesidad de crear un costoso prototipo físico. Claro, una parte clave de este método es la captura de la señal pues se requiere de hardware y software especializado. Si quieren aprender más de esta parte háganmelo saber para escribir un artículo al respecto.

Saludos!

Fernando

Foro de Innovación Tecnológica en Guatemala

La semana pasada tuve el honor de participar en el Foro de Innovación Tecnológica, evento organizado por la Universidad Galileo en Guatemala.

En este evento estudiantes de diversas carreras como Electrónica, Mecatrónica, Telecomunicaciones y Sistemas de diversas universidades tuvieron oportunidad de conocer nuevas tecnologías e incluso tener una experiencia práctica al participar en una serie de talleres.

Algunos de los temas de este evento incluyeron: uso eficiente de la energía, robótica, escalabilidad de sistemas de Internet, microcontroladores, automatización y por supuesto, simulación de circuitos.

Por mi parte tuve oportunidad de dar dos pláticas relacionadas con el uso de la simulación de circuitos durante el proceso de diseño electrónico, cómo mejorar los resultados de simulación, y además impartí dos talleres del uso de Multisim para diseño lógico programable y la herramienta de NI ELVIS II para prototipos de circuitos.

Me encanta participar en este tipo de eventos pues me permite conocer las inquietudes de estudiantes y profesores. De hecho desde mi época de estudiante siempre procuraba asistir a foros, congresos y todo lo relacionado con la industria para mantenerme actualizado en las tecnologías emergentes.

Regreso muy motivado de este evento y con muchas ideas para seguir creando contenido para este sitio. Contenido que es para ustedes y cuyo objetivo es crear una cultura de compartir información técnica entre estudiantes, profesores e ingenieros de habla hispana.

Gracias a la Universidad Galileo por la invitación, y gracias a ustedes por seguir al tanto de este blog.

Saludos!

Fernando

Análisis de Barrido de CD en Multisim

El Análisis de Barrido de CD en Multisim es utilizado para calcular el punto de polarización de un circuito sobre un rango de valores. Esto es, Multisim simula el circuito varias veces barriendo valores CD dentro de un rango predeterminado.

Para conocer más a detalle el Análisis de Barrido de CD en Multisim lo utilizaremos como una herramienta para graficar el comportamiento de un diodo Zener:

El circuito anterior es un simple regulador Zener donde el diodo mantiene una salida constante a pesar de que la corriente a través de el cambie. En este caso, el diodo 1N4462 tiene un voltaje Zener (Vz) de 7.5V y una tolerancia del 5%. Los valores de entrada de voltaje mínimo y máximos que pueden ser regulados por este diodo son 7.41 V y 26.41 V, respectivamente.

Comprobaremos lo anterior utilizando el Análisis de Barrido de CD en Multisim en un rango de 0 V a 40 V.

En Multisim seleccionemos Simular>>Análisis>>Barrido de CD… y configuremos los parámetros de análisis como se indica:

Lo anterior indica que vamos a variar V1 (la fuente independiente) desde 0 V hasta 40 V con incrementos de 1 V. El botón Cambiar Filtro puede desplegar variables más avanzadas (por ejemplo: nodos dentro de un modelo BJT). También existe la opción de agregar una segunda fuente independiente, esto es útil para realizar un barrido anidado.

Ahora vamos a la pestaña Salida y agreguemos V(2), el voltaje en el nodo 2, como la variable seleccionada para análisis:

Damos clic en el botón Simular para realizar el análisis:

De la figura anterior podemos observar que la salida es estable alrededor de 7.5 V, lo cual es el voltaje Zener nominal del 1N4462. También podemos ver que el rango de de trabajo del diodo Zener concuerda con lo establecido anteriormente.

En la siguiente entrada utilizaremos nuevamente el Análisis de Barrido de CD en Multisim para trazar las curvas características de un MOSFET.

Saludos!

Fernando

Mediciones de Capacitancia e Inductancia en Multisim

Me puse a organizar unos archivos en mi PC y me encontré dos circuitos en Multisim que hace un tiempo un compañero del trabajo me compartió. Se trata de circuitos que permiten medir la capacitancia y la inductancia de componentes.

En Multisim no tenemos un medidor para medir L y C, pero hay algunas técnicas que se pueden utilizar para lograr tal objetivo. No voy a dar detalles específicos de las técnicas utilizadas en los siguientes circuitos, sino más bien me enfocaré en cómo utilizarlos en Multisim. Si deseas descargar estos circuitos da clic aquí.

Medidor de Inductancia

Para medir inductores con el circuito de la figura anterior basta con conectarlos a las terminales 1 y 2 de la fuente de corriente de CA. Como se aprecia en la figura, tenemos un inductor de 1 mH; después de ejecutar la simulación en Multisim veremos desplegado el resultado (en Henrios) en el voltímetro.

También podemos hacer combinaciones de inductores, por ejemplo, si tenemos los siguientes inductores en paralelo: L1=1 mH, L2=5.5 mH y L3=615 uH. El resultado sería:

0.356 mH tal como lo indica el resultado de la simulación.

Medidor de Capacitancia

En este caso el circuito medidor de capacitancia es más complejo (incluso se utiliza un subcircuito). Este circuito trabaja mejor para capacitancias del orden de micro faradios. Básicamente se debe conectar el capacitor o arreglo de capacitores a las terminales C_P y C_N respectivamente. El resultado se despliega en el voltímetro pero en términos de faradios.

Aquí vemos otro ejemplo en Multisim:

Existen distintas técnicas para hacer este tipo de mediciones, pero lo que es importante recordar es

que estamos simulando, por lo que los resultados son aproximados.

Saludos,

Fernando

Utilizando el Micrófono y la Bocina en Multisim

Continuando con el tema de los Instrumentos de LabVIEW en Multisim en esta entrada vamos a ver más detalle el funcionamiento del Micrófono y la Bocina (o Parlante). Si no estás familiarizado con los Instrumentos de LabVIEW da clic aquí.

El micrófono y la bocina permiten grabar y reproducir sonido directamente de dispositivos externos, es decir, si tienes un micrófono en tu PC puedes grabar tu voz e ingresarla a un circuito en Multisim. Posteriormente, por medio del instrumento bocina puedes la salida del circuito.

Para iniciar voy a colocar ambos instrumentos en el espacio de trabajo de mi versión de Multisim en Español y conectarlos:

Ahora bien, el principio del funcionamiento de estos instrumentos de Multisim es el siguiente:

1. Se configura el tiempo total de simulación.
2. Se graba la voz mediante el micrófono.
3. Se ejecuta la simulación.
4. Se reproduce el sonido grabado mediante la bocina.

La razón por la cual no podemos hablar y escuchar al mismo tiempo con estos instrumentos es debido a que la simulación en Multisim no se realiza en tiempo real.

Paso 1. Para configurar el tiempo de simulación de Multisim vamos al menú Simular>>Configuración de Simulación Interactiva. En la ventana de configuración vamos a seleccionar un Tiempo Inicial de 0 segundos y un Tiempo Final de 3 segundos.

Con esto la simulación se detendrá automáticamente al llegar a los 3 segundos.

Paso 2. Damos doble clic al micrófono para abrir su panel frontal. Vamos a configurarlo como se muestra:

Ahora damos clic en el botón Record Sound para iniciar la grabación y hablamos algo en el micrófono de la PC. Al terminar cerramos el intrumento micrófono.

Paso 3. Ahora ejecutamos la simulación y esperamos que pasen los 3 segundos de tiempo de simulación de Multisim. Podemos ver el progreso de la misma en la esquina inferior derecha de la ventana principal de Multisim:

Nuevamente, recordemos que 3 segundos de simulación en Multisim no son equivalente a 3 segundos en tiempo real. La simulación requiere de muchos cálculos complejos que se realizan en el motor de SPICE.

Paso 4. Al detenerse la simulación demos doble clic a la bocina y configuremos su panel así:

Aquí es importante mencionar que tanto la duración de reproducción (Playback Duration) así como la tasa de muestreo (Sample Rate) deben ser los mismos valores configurados en el micrófono.

Damos clic en el botón Play Sound y escuchamos el sonido en las bocinas de la PC.

Con esto concluimos este ejemplo básico del uso del micrófono y la bocina en Multisim. En los ejemplos de Multisim podemos encontrar un circuito más completo, se encuentra en la carpeta LabVIEW Instruments>>Microphone and Speaker.

Espero hagan sus pruebas con estos instrumentos.

Saludos!

Fernando

Instrumentos de LabVIEW en Multisim – Extendiendo las Capacidades de Simulación y Análisis

El siguiente es un artículo acerca de un tema de Multisim que me gusta mucho por la integración con otro paquete de software y el hecho de cómo podemos extender las capacidades de simulación y análisis.

Además de los instrumentos virtuales típicos (Osciloscopio, Multímetro, etc) para la simulación de circuitos en Multisim tenemos un conjunto especial de instrumentos conocidos como Instrumentos de LabVIEW.

Primero que nada definimos qué es LabVIEW. LabVIEW es un lenguaje de programación gráfica utilizado en aplicaciones de medición, automatización, control, diseño, investigación, etc. Al igual que cualquier otro lenguaje de programación, nos permite crear nuestros propios programas, pero la gran diferencia es que en lugar de tener que utilizar texto para la programación, lo hacemos mediante bloques que se van interconectando entre sí.

Además de la facilidad de programación, LabVIEW cuenta con muchas librerías para hacer análisis de señales, matemáticas, control de instrumentos, adquisición de datos, etc. Para aprender más de LabVIEW dar un clic aquí.

Ahora imaginemos el siguiente escenario, tenemos un circuito y necesitamos obtener su respuesta en el tiempo, espectro de potencia, un promedio de la señal de salida, etc. O también requerimos utilizar una señal personalizada a la entrada del circuito. ¿Qué hacer en esos casos? Ciertamente podemos utilizar algunos de los instrumentos virtuales ó ánalisis avanzados de SPICE para obtener ciertos cálculos, pero si necesitamos algo más avanzado o personalizado podemos utilizar un Instrumento de LabVIEW en Multisim. Dicho de otra manera, nosotros podemos crear un programa en LabVIEW y utilizarlo dentro de Multisim para realizar una tarea específica.

En la barra de instrumentos de Multisim podemos encontrar algunos Instrumentos de LabVIEW que fueron creados para ciertas aplicaciones:

De la figura anterior podemos ver que tenemos un analizador de BJTs, un micrófono, bocina, un analizador y generador de señales, etc. Para explorar estos instrumentos solo colócalos en el área de trabajo de Multisim y da doble clic en ellos para abrir su panel frontal. Por ejemplo, en las siguientes figuras vemos el bloque del Analizador de Señales y su correspondiente panel frontal:

Para ver en acción este instrumento vamos a abrir uno de los ejemplos de Multisim. Para ello seleccionemos Archivo>>Abrir Ejemplos… Vamos a navegar a la siguiente carpeta LabVIEW Instruments>>Signal Analyzer y abrir el archivo GilbertCellMixer. Este circuito utiliza el Analizador de Señal para ver resultados del mezclador célula de Gilbert. Ejecutemos la simulación y veamos el panel frontal del Analizador de Señal:

Dando clic en el campo Analysis Type podemos ver diversos resultados de análisis. Lo interesante de todo esto es que este panel frontal fue creado y personalizado en LabVIEW, por lo que nosotros podemos crear nuestros propios instrumentos para que realicen un función específica. Claro, es necesario tener conocimientos de LabVIEW para hacer la programación necesaria.

En la próxima entrada al blog utilizaremos el micrófono y la bocina incluidos en Multisim como Instrumentos de LabVIEW.

Mientras tanto si hay preguntas con respecto a este tema no dudes en decirme.

Hasta la próxima.

Fernando

Simplificando un Circuito con Compuertas Lógicas en Multisim

En días pasado coloqué en la página de Multisim en Español en facebook un reto acerca de cómo simplificar el circuito mostrado a continuación:

Para aquellos que me han estado pidiendo la respuesta de este reto a continuación explico primero que nada cómo reducir el circuito utilizando álgebra Booleana, y después mediante Multisim.

De la primer figura podemos ver que dicho circuito tiene la siguiente expresión de salida:

AB + A(B + C) + B(B + C)

Aplicando técnicas de álgebra Booleana tenemos:

Por ley distributiva:

AB + AB + AC + BB + BC

Dado que BB = B, tenemos:

AB + AB + AC + B + BC

Dado que: AB + AB = AB, tenemos:

AB + AC + B + BC

Dado que: B + BC = B, tenemos:

AB + AC + B

Finalmente, dado que: AB + B = B, tenemos:

AC + B

Tenemos ahora una expresión mucho más simple que podemos construir con tan sólo dos compuertas como se muestra a continuación:

Ahora utilicemos Multisim para obtener la expresión simplificada del circuito original. Para esto vamos a hacer uso del Convertidor Lógico el cual podemos encontrar en la Barra de Instrumentos en Multisim:

Damos doble clic en el instrumento para abrir su panel frontal e ingresamos la expresión original tal como se muestra a continuación:

En el Convertidor Lógico en Multisim se pueden realizar varias transformaciones de un circuito o señal digital. Puede crear una tabla de verdad o expresión Booleana a partir de un circuito digital o bien producir un circuito desde una tabla de verdad o expresión Booleana.

Demos clic en el cuarto botón (de arriba a abajo), esto indica una conversión de expresión a tabla de verdad. Ahora tenemos:

Y ahora convertimos la tabla de verdad a una expresión simplificada. Para esto damos clic en el tercer botón:

Podemos ver que el resultado, AC + B concuerda con lo obtenido mediante álgebra Booleana. Dando clic en el quinto botón podemos generar el circuito equivalente a esta expresión de manera automática.

El Convertidor Lógico en Multisim es una gran herramienta para el análisis de circuitos digitales.

Saludos!

Fernando