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.
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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
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Application :
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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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