Atelier CAO Electronique

Institut Polytechnique Privé
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Atelier CAO Electronique

Institut Polytechnique Privé · Computer-Aided Design in Industrial Engineering · lab

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L’Université Libre de Tunis Institut Polytechnique Privé (IP2)

Atelier CAO Electronique

Pour les étudiants : 3ème année Ingénieur en Génie Industriel

Réalisé par : Wiem Mimoun Ben Henia

Année Universitaire : 2020-2021

Atelier CAO Electronique

C

e fascicule est réalisé ayant comme but de maitriser les techniques de la

conception assistée par ordinateur de circuits électroniques. Il est dédié pour les étudiants en 3ème année Ingénieur en Génie Industriel.

A ce titre, l’objectif principal de ces travaux pratiques est d’exploiter les différents outils de

simulation et de conception des différents circuits analogies et numériques.

Pour ce faire, la salle du TP est équipée par :

 Des PCs dont les logiciels Labview, NI ELVISmx, Ni Multisim et Eagle sont

installés

 4 maquettes NI ELVIS II+

 Des cartes Arduinos

Liste des Travaux Pratiques proposés

 TP n°1 : Simulation des circuits électroniques en exploitant le logiciel de simulation

NI MULTISIM

 TP n°2 : Introduction au logiciel de conception et édition des circuits imprimés :

Eagle

 TP n°3: Initiation à LabView : Les composants de LabView, types de données et les

boucles (While loop, for loop et la structure Case)

 TP n°4 : (Suite de TP n°2) : Gestion des erreurs et débogage, Gestion des fichiers et

modularité

 TP n°5 : Application : Communication entre la carte Arduino et LabView

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TP n°1 : Simulation des circuits analogiques et numériques en exploitant Ni-MULTISIM

Objectifs :

L’objectif principal de cette manipulation est de se familiariser avec le logiciel de simulation MULTISIM. Ainsi, différents montages électroniques ont été proposés pour les simuler sous MULTISIM.

Matériels requis :

Ordinateurs

Composants électroniques Fils de connexion

Logiciels requis :

MULTISIM

Travail demandé :

Simulation des montages avec MULTISIM

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1.

Présentation de NI MULTISIM

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NI Multisim est un logiciel d’interface graphique spécifié pour la simulation des circuits

analogiques et numériques. Il inclut aussi la simulation de microcontrôleur, de saisir et de

schématiser les montages électroniques. L’interface utilisateur NI Multisim est composée

d’éléments standards illustrés dans la figure ci-dessous.

Figure 1: Schéma global de l’interface graphique pour NI Multisim

Design Toolbox

le Design Toolbox (boîte à outils de conception) gére les différents éléments du schéma.

L’onglet Hierarchy contient une arborescence indiquant les dépendances des différents

fichiers ouverts. L’onglet Project indique des informations concernant le projet en cours.

Spreadsheet View

Avec la Spreadsheet View, vous pouvez facilement visualiser et éditer les paramètres de votre

montage à savoir les détails concernant le composant comme les références, les informations

relatives aux concepteurs et les contraintes de conception. Cette vue fournit aussi des

informations générales concernant les propriétés de vos composants. Cette bibliothèque

contient toutes les familles des composants nécessaires pour la construction des circuits.

Composants

NI Multisim offre les composants et les instruments de mesure de base pour faciliter la

simulation et visualiser les différents résultats (courbe, mesure de valeur, gain…) (Voir

Figure 2).

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Figure 2: Quelques instruments de mesure dans le logiciel NI MULTISIM

2.

Travail demandé

Le but de cette partie est de simuler un filtre passe bas actif dont le schéma est le suivant :

 TL081  R1=R2= 10kOhms  C= 10nF

1. Créez un nouveau NI ELVIS II design : File » New » NI ELVIS II Design

Le périphérique NI ELVIS II est doté de connecteurs pour tous les terminaux, ce qui vous

permet de simuler entièrement l’instrument matériel au sein de l’environnement virtuel

(Figure ci-dessous).

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Figure 3: ELVIS II+ sous MULTISIM

3. Placez l'amplificateur TL081 opérationnel souhaité pour le filtre en cliquant avec le

bouton droit de la souris sur Placer le composant.

4. placez les condensateurs de 10 nF.

5. Ensuite, placez les résistances de 10 kΩ.

Database: Master Database Group: Basic Family: RESISTOR Component: 10k

6. Utilisez des connecteurs sur la page pour alimenter l'amplificateur opérationnel de

manière ordonnée au lieu de devoir câbler directement les rails +15 V et -15 V du NI

ELVIS II virtuel. Naviguez vers Place»Connectors»On-page connector.

7. Cliquez avec le bouton gauche de la souris pour placer le connecteur près du terminal

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virtuel NI ELVIS II pour l'alimentation en courant continu.

8. Sélectionnez +15 pour le premier connecteur et -15 pour le second connecteur.

6

9. Reliez On-board connectors aux bornes d'alimentation Vcc.

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9. Complétez le circuit en reliant les composants ensemble.

10. NI ELVIS II Function Generator est le signal d’entrée du filtre.

11. Connectez l’analyseur NI ELVIS II Bode au circuit pour observer la tension source

et la tension de sortie après le filtrage.

Le circuit est maintenant terminé. La section suivante explique comment effectuer une analyse

Bode dans Multisim en simulant NI ELVIS II+.

1. Pour effectuer un balayage en fréquence sinusoïdale du filtre, vous devez d'abord activer le

générateur de fonctions FGEN (Double-cliquez sur le NI ELVIS II Function Generator

pour activer l’instrument virtuel et lancer le Soft Front Panel).

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2. Le générateur de fonctions NI ELVIS II est maintenant activé et vous pouvez fermer la

fenêtre Soft Front Panel. FGEN reste activé.

3. Ensuite, vous devez activer l'analyseur NI ELVIS II Bode. De la même manière, localisez et

double-cliquez sur l’analyseur Bode pour activer l'instrument.

4. Sélectionnez le bouton Simuler dans la barre d’outils Multisim pour simuler le balayage de

fréquence et observer la tension résultante.

5. L'image suivante montre les données simulées obtenues à partir de l'analyse de Bode d'un

filtre RC passe-bas actif.

 Vous pouvez trouver les listes des composants utilisés dans votre Design dans

Multisim en naviguant dans Reports»Bill of Materials.

3.

Applications

ère

1

Application :

8

1. Simuler le montage d’un oscillateur sous Multisim sans avoir utilisé l’émulateur NI

ELVIS II+

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Avec : D=1N4007

R=1kOhm

Ue=5Vpp et f=50Hz

1. Mesurer le courant iE et la valeur de la résistance Ru

2. Visualiser les signaux d’entrée et de sortie, commenter

2ème Application : Simulation d’un diviseur de tension

1. Réaliser le circuit ci-dessous

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Figure 1: Circuit diviseur de tension

2. Connecter la tension d'entrée U +5 V avec R1=5kOmhs et R2=10kOhms

3. Connectez le commun à la prise de la prise [GND].

4. Lancer la simulation et Mesurer la tension d'entrée U avec l’instrument convenable.

U (mesurée) _______________

5. En utilisant les valeurs mesurées précédentes pour R1, R2 et U, calculez U2.

U2 (calculé) ________________

U2 (simulé) ________________

6. Calculer la valeur du courant

7. Mesurez le courant.

i (calculé) ________________

i (simulé) ________________

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8. Maintenant générer une fonction sinusoïdale d’une fréquence = 1kHz et une amplitude

Vpp=5V et mesurez la tension de sortie en utilisant un oscilloscope virtuel.

3ème Application : Circuit RC

Complétez les étapes suivantes pour construire un circuit RC et mesurez les signaux de Bode

(Gain et phase du circuit).

1. simuler le circuit RC

Vmax=2V, f=100Hz

C=47 nf

R=10kΩ

Circuit RC

2. Visualisez les tensions d’entrée et de sortie

3. Choisissez l’instrument virtuel pour effectuer l’analyseur des amplitudes et des phases

en fonction de la fréquence

4. Cliquez sur la boîte [] Cursors On. Vous pouvez parcourir vos points de données

mesurés et afficher le gain et la phase à chaque fréquence mesurée.

5. Notez la fréquence où l'amplitude du signal est tombée à -3 dB. La phase à ce stade

devrait être d'environ 45 degrés.

4ème Application : Conception d’un circuit : compteur numérique 4 bits

1. Concevez un compteur décimal 4 bits avec un afficheur 7 segments en utilisant un

circuit intégré NE555.

2. Exécutez la simulation.

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