Электротехника и электроника : цепи постоянного тока в программной среде Multisim

Москва  2018

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ  
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Кафедра электротехники и информационно-измерительных 
систем

М.С. Анисимова
И.С. Попова

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА  
В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ MULTISIM

Лабораторный практикум

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 3038

УДК  621.3 
А67

Р е ц е н з е н т: 
д-р физ.-мат.. наук, проф. Ф.И. Маняхин 

Анисимова М.С.
А67  
Электротехника и электроника : цепи постоянного тока в программной среде Multisim : лаб. практикум / М.С. Анисимова, 
И.С. Попова. – М.: Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2018. – 64 с.

Изложены основные теоретические сведения и расчётные формулы для 
выполнения лабораторных работ по электротехнике. Приведены описания 
схем электрических цепей и устройств, смоделированных в программной среде Multisim, даны общие методические рекомендации к выполнению лабораторных работ, обработке данных и оформлению отчетов по работам.
Предназначен для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки 03.03.02, 09.03.03, 11.03.04, 15.03.02, 15.03.04, 20.03.01, 
22.03.01, 22.03.02, 27.03.01, 28.03.01, 28.03.03, 29.03.04, 38.03.01, 38.03.02, 
38.03.03, 38.03.04, 38.03.05 при выполнении лабораторных работ по курсам 
«Электротехника и электроника», «Основы электротехники и энергосбережения» и подготовки их к защите.
УДК 621.3

 М.С. Анисимова, 
И.С. Попова, 2018
 НИТУ «МИСиС», 2018

Содержание

Правила работы в компьюторном классе................................................4
Правила выполнения лабораторных работ .............................................5
Содержание отчета по лабораторной работе ..........................................6
Инструкция пользователю программы Multisim 9. ...............................7
Лабораторная работа 1 ........................................................................... 31
Измерение сопротивлений участков цепи постоянного тока  
методом амперметра и вольтметра ........................................................31
Лабораторная работа 2 ........................................................................... 51
Исследование цепей постоянного тока с линейными  
и нелинейными элементами ...................................................................51
Библиографический список .................................................................. 62
Приложение  ........................................................................................... 63

ПРАВИЛА РАБОТЫ В КОМПЬЮТОРНОМ 
КЛАССЕ

Правила следующие:
1. Работающим в компьютерном классе не разрешается находиться 
в верхней одежде, иметь при себе продукты питания.
2. Во время работы в компьютерном классе должна соблюдаться 
тишина.
3. При работе в компьютерном классе категорически запрещается:
 – без разрешения преподавателя включать или выключать компьютер;
 – переключать шланги питания, соединительные кабели компьютера и монитора;
 – запускать программы, не используемые при выполнении лабораторной работы;
 – класть сумки, портфели на компьютерный стол;
 – записывать рабочие файлы в директории на жестком диске и на 
сменные диски;
 – перенастраивать параметры используемой программы;
 – синтезировать электрические схемы, не входящие в план лабораторной работы;
 – вводить собственный пароль входа в систему;
 – пользоваться папкой «Панель управления»;
 – открывать другие жесткие диски;
 – оставлять рабочее место без предупреждения об этом преподавателя;
 – загрязнять рабочее место.
4. По окончании работы в компьютерном классе студент должен 
сдать рабочее место в порядке.
5. При неполадках в работе компьютера студент должен сообщить 
об этом преподавателю, ведущему занятия.

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ 
РАБОТ

Правила следующие:
1. Лабораторные работы проводятся в компьютерном классе с применением интерактивной программы Multisim 9.
2. Для допуска к выполнению лабораторных работ студент обязан 
ознакомиться с правилами работы в компьютерном классе и правилами безопасной работы, освоить основные приемы владения программой Multisim 9.
3. Лабораторная работа состоит из двух частей: расчетной и экспериментальной.
4. К началу лабораторной работы студенту необходимо ознакомиться с ее содержанием, изучить теоретические сведения по теме 
лабораторной работы, оформить отчет.
5. При выполнении работы полученные результаты заносятся в отчет по лабораторной работе.
6. При анализе результатов лабораторной работы полученные расчетные данные и характеристики комментируются (поясняются) с позиций известных теоретических положений.
7. Отчет заканчивается выводами по результатам лабораторной работы.
8. Оформленная лабораторная работа защищается. К защите допускаются студенты, получившие допуск, выполнившие лабораторную 
работу в полном объеме задания и оформившие ее в соответствии 
с настоящими правилами.
9. Для защиты лабораторной работы необходимо представить расчетно-графичекий экспериментальный результат и уметь объяснить 
его.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА  
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Лабораторная работа оформляется в виде отчета на сшитых листах 
формата А4 (или в лабораторной тетради) с титульным листом (см. 
приложение). Схемы, графики и таблицы должны быть начерчены карандашом с использованием трафарета или линейки с соблюдением 
принятых стандартных условных обозначений.
Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие 
пункты:
1. Наименование лабораторной работы.
2. Цель работы.
3. Краткое теоретическое введение и расчетные формулы.
4. Электрические схемы цепей с измерительными приборами.
5. Таблицы с расчетными и экспериментальными данными.
6. Графики, топографические, векторные и временные диаграммы, 
вольтамперные характеристики (ВАХ).
7. Выводы по результатам лабораторной работы.

ИНСТРУКЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ 
ПРОГРАММЫ MULTISIM 9

Общие свойства программы

Программа Multisim – это современная система компьютерного 
моделирования и комплексного анализа схем электронных устройств. 
Программа используется при проведении лабораторных работ и практических занятий при изучении студентами дисциплины «Электротехника и электроника».
Особенностями программы Multisim являются: наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам 
приближенных к их промышленным аналогам; наличие в её библиотеках большого количества электронных компонентов и узлов, что 
позволяет создавать не только простые электронные схемы, но и средней сложности; возможность изменения параметров компонентов 
схем без остановки процесса моделирования, простота замены и добавления новых компонентов, широкий набор средств анализа.

Запуск программы Multisim 9

Для того чтобы начать работу запустите программу Multisim 9, 
щелкните мышью на кнопке меню Пуск последовательно Программы, Electronics Workbench либо с рабочего стола Windows через 
пиктограмму, представленную на рис. 1.

Рис. 1

Пользовательский интерфейс среды Multisim 9

После загрузки программы на экране монитора появляется ее рабочее окно (рис. 2). Программа Multisim имеет простой и понятный 
интерфейс, выполненный в традиционном для Windows виде, и состоит:

– из строки заголовка, расположенной в верхней части экрана;
 – строки главного меню;
 – командных строк инструментальной линейки (управляющих 
кнопок – пиктограмм) библиотек электронных элементов, узлов и 
приборов.

Рис. 2

Инструментальные панели, доступные в Multisim:
 – стандартная панель – содержит кнопки для наиболее общих 
функций;
 – панель вида – имеет кнопки, которые позволяют отображать 
только рабочее поле, увеличивать и уменьшать изображение схемы;
 – инструментальная панель компонентов – имеет кнопки, которые 
позволяют выбрать компоненты из базы данных Multisim для размещения в схеме;
 – виртуальная панель – содержит виртуальные компоненты;
 – панель инструментов – имеет кнопки для каждого инструмента;
 – рабочее поле (или окно схемы) – место, где ведется разработка 
схемы.

Рис. 3

Строка главного меню содержит несколько команд (рис. 3), 
в каждой из которых больше десятка опций со своими закладками и 
кнопками. Для команд характерны как общеизвестные опции, такие 
как Open, Save, Copy, Paste и др., так и типичные лишь для среды 
Multisim 9. Подробное описание команд, опций и моделей компонентов схем дано в меню Help (Помощь).
Рассмотрим назначение отдельных меню и их опций, наиболее часто используемых при проектировании электронных схем.
Опции меню File предназначены для открытия, закрытия, сохранения и печати смоделированных электронных схем.
Опции меню Edit (Редактирование) можно использовать для изменения объектов схем на лицевой панели или в блоке программы.
Опции команды View предназначены для вывода по краям рабочего поля размерных полос и точечной сетки на рабочем поле (Show 
Border, Show Page Bounds, Show Grid), пиктограмм библиотек в инструментальной линейке (Toolbar) и других пиктограмм и панелей. 
Так, при щелчке мышью на опции Virtual в инструментальной линейке библиотек добавляется панель виртуальных приборов.
В меню Place после щелчка мышью на опции AText можно вносить (с помощью клавиш клавиатуры) на рабочее поле программы 
текстовую информацию.
Опция Analyses в команде Simulate (Эмуляция) предназначена 
для выбора методов анализа и установки параметров моделирования. 
Перед запуском эмуляции схемы необходимо убедиться, что в схеме 
есть источник энергии и заземление.
В меню Transfer (Обмен данными) размещены опции, позволяющие 
экспортировать разработанные схемы устройств в другие приложения.
Посредством опций команды Tools (Инструменты) можно выводить на экран из библиотеки средства разработки усилителей, фильтров и выводить готовые схемы на операционном усилителе.
В команду Reports включены опции формирования таблиц с подробной информацией об элементах и приборах, включенных в исследуемую схему электронного устройства.
Опции команды Windows используются для быстрого размещения 
на рабочем поле открытых окон участков схем и спроектированных 
приборов.
С помощью опции Options (Опции) можно настроить систему 
меню, изменить или создать новые панели инструментов и закрепить 
их в любом месте.

Командные строки инструментальной линейки

Число выводимых на экран панелей библиотек с соответствующим набором пиктограмм компонентов в инструментальной линейке 
зависит от выбора пользователем в диалоговом окне, открывающемся 
после щелчка мышью на кнопке View, опции Toolbar и панели Components (рис. 4).
Схема собирается на рабочем поле из элементов, содержащихся 
в библиотеке элементов и приборов. Библиотеки открываются путем 
нажатия левой кнопки мыши, когда ее указатель находится на пиктограмме нужной библиотеки.

Рис. 4

Стандартная панель (рис. 5)
В стандартную панель входит:
1. Редактирование описания цепи.
2. Создание нового файла схемы.
3. Открытие файлов.
4. Печать.
5. Сохранение.

6. Вставить.
7. Отмена.
8. Вырезать.
9. Скопировать.
10. Поворот на 90°.

Рис. 5

Запуск электрической цепи в работу осуществляется нажатием 
виртуального выключателя (Run Simulation) на инструментальной 
панели. Там же расположена кнопка временной паузы Pause (рис. 6).

Рис. 6

Инструментальная панель компонентов
В нее входят библиотеки с номинальными значениями параметров 
компонентов фирм-производителей (рис. 7).

Рис. 7

После щелчка мышью на одной из пиктограмм панели открывается окно обозревателя компонентов (рис. 8), где:
 – Group – имя группы, в которую входит компонент;
 – Family – имя семейства, в которое входит компонент;
 – Component – имя индивидуального компонента;
 – Symbol – графическое изображение компонента;
 – Function – описание компонента;
 – Model Manuf – производитель.