Simulação de Circuitos  no Computador– MultiSIM 2001

Por que usar um simulador de circuitos ? Para que serve um simulador de circuitos?
O objetivo é basicamente o custo, o qual tem a ver com tempo, confiabilidade e  precisão, mas os simuladores eletrônicos  também podem ser usados como ferramentas   auxiliar junto ao professor e aluno  no   estudo da eletrônica  e essa é  a nossa ênfase  como  educadores que somos.
Os simuladores de circuito foram inicialmente construídos por causa da grande complexidade  que os circuitos passaram a ter nos anos 70, com a microeletrônica  exercendo um papel cada vez maior  nas nossas vidas, e para auxiliar nos projetos de CIs , principalmente digitais,  apareceu um simulador de circuitos  chamado de SPICE (Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis) o qual  é até hoje a plataforma da maioria  do simuladores atuais, e apesar deste simulador ser dirigido para aplicações  digitais,   como os seus conceitos são gerais, pode ser usado para qualquer rede que pode ser  descrita em termos de elementos básicos de circuitos (resistores, capacitores,indutores, fontes dependentes e independentes).

Os simuladores da Interactive Image Tecnologies (que agora tem o nome de Electronics Workbench)  que começaram com versões bem simples como EWB4, evoluindo para uma versão mais completa, EWB5,  e culminando agora com a versão atual denominada de Multisim 2001 tem como principal  vantagem em relação aos outros simuladores de ter  os instrumentos virtuais, como o multímetro, gerador de funções , osciloscópio, wattímetro,analisador de espectros   e outros que  tem comportamento muito próximo  do instrumento real.Desta forma, para ensinar a um aluno como ligar um instrumento (amperímetro ou voltímetro) deveremos ir ao laboratório e na bancada montar um circuito  para efetuar as medidas. Ao invés disso, ligamos o computador   e usamos  o simulador qual poderemos  mostrar ao aluno como fazer  sem risco algum (queimar o equipamento, curto circuito, etc) e depois de  ter treinado no simulador   o aluno tendo ganhado confiança  poderá  usar os instrumentos  com segurança. A  figura a seguir mostra um circuito serie     no qual existem dois resistores ( K e 5K) ligados em serie e a um gerador de 12V, e estão  no circuito dois instrumentos  um voltímetro (medindo a tensão no resistor de 5K e um amperímetro  (medindo a corrente no circuito). Observe a colocação dos instrumentos, é rigorosamente igual à de um instrumento real.

Uma outra grande vantagem do simulador é a possibilidade  de mudar  rapidamente  os valores dos componentes (basta dar um clique  em cima do componente), desta analisar  o comportamento do circuito quando um componente mudar de valor. 
No caso do MultiSIM2001  é possível  fazer uma  única analise,  a varredura de parâmetros, para determinar o comportamento de um circuito quando um componente ou parâmetro variar entre dois limites. Por exemplo queremos saber o comportamento do ponto quiescente ou do  sinal de saída  de um circuito  quando o beta  de um dos transistores variar entre dois extremos, figura02.

Vamos supor que  o beta varie de 220 a 440 no transistor  da figura02, qual a conseqüência  na tensão de coletor (V_C) e na tensão de emissor (V_E) ? Para saber a resposta efetuamos uma varredura de parâmetros (Parameter Sweep)  e obtemos os dados  da tabela a seguir (poderíamos ter  pedido para saber o que acontece com as correntes  e outras tensões).

OBS: O primeiro numero que aparece na tabela acima é o numero do nó, no caso 7 é o numero do nó do coletor, portanto a tensão indicada , 6.68317V( beta=220) ou 6.57745V(beta=440) se refere à tensão do coletor ao terra. Da mesma forma  o numero 8 se refere à tensão do emissor ao terra, 1.43308V( beta=220) ou 1.45830V(beta=440).

Como podemos concluir  da tabela da figura03  a mudança do beta praticamente não muda o ponto Q  é estável para este tipo de polarização.
Quer saber  qual o espectro de um sinal que é uma onda quadrada ? Fazemos uma analise Fourier, e o resultado está na figura04.

Com problemas para determinar a tabela verdade de um circuito digital ? Use o conversor lógico (não existe o equivalente no mundo real), figura05.

O resultado da simulação  será tabulado como na figura 06.