Das Institut für Festkörperelektronik verwendet die National Instruments Simulationssoftware Multisim für Schaltungssimulationen, vorwiegend im Rahmen der studentischen Ausbildung (Labor Technische Elektronik 362.080).

Mit der Umstellung des Bauelementelabors im Jahr 2007 wurde das Labor dadurch aufgewertet, dass einerseits die Hardwarekomponenten (Oszilloskope, Signalgeneratoren, Netzteile...) erneuert wurden und andererseits der Schwerpunkt vom Aufbau der Schaltungen auf dem Steckbrett hin auf die Schaltungssimulation und der automatischen Geräteansteuerung und Datenerfassung mit LabVIEW umgestellt wurde. Gleichzeitig mit dieser Einführung ergab sich die Notwendigkeit, dass für die Ausbildung ein entsprechendes Software-Paket für die Simu-lation zur Verfügung steht. Nachdem einige Jahre PSPICE zum Einsatz kam, hat das Institut für Festkörperelektronik daher im vergangenen Studienjahr beim Zentralen Informatikdienst angeregt, das Softwarepaket Multisim, das von der Firma National Instruments (http://www.ni.com/) vertrieben und weiter entwickelt wird, im Rahmen einer Campus-Lizenz zu erwerben. Für TU-Studenten gibt es eine Studentenlizenz. Mit LabVIEW werden leistungsstarke Technologien für den Vergleich von echten Prototypmessungen mit simulierten Daten hinzugefügt.

NI Multisim bildet den Grundstock der NI-Plattform für die Elektronikausbildung, zu der auch die Workstation für die Prototyperstellung NI ELVIS (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite) sowie NI LabVIEW gehören.

Die Software Multisim von National Instruments kombiniert die intuitive Schaltungserfassung mit leistungsstarker Simulation zur schnellen, einfachen und effizienten Entwicklung und Validierung von Schaltungen.

Es wurde im Hinblick auf die Bedürfnisse von Lehrkräften entwickelt und unterstützt den Schaltungsentwurf durch Hilfsmittel wie eingebaute Tests, virtuelle Bauteile und Bauteile mit definierter Maximalbelastbarkeit. Mit NI Multisim können Schaltungen mit einer umfassenden Bauteilebibliothek zügig erstellt und das Schaltungsverhalten mit dem zum Industriestandard avancierten SPICE-Simulator analysiert werden.

Multisim 10.0 verfügt erstmals über zahlreiche neue, professionelle Designfunktionen. Im Mittelpunkt stehen dabei Werkzeuge für anspruchsvolle Analysen und eine verbesserte Bauteiledatenbank. Die Bauteiledatenbank umfasst über 1200 neue Komponenten und mehr als 500 neue SPICE Modelle von führenden Herstellern wie Analog Devices, Linear Technology und Texas Instruments. Darüber hinaus sind über 100 neue Modelle aus dem Bereich Spannungsregler und -referenzen enthalten. Weitere Verbesserungen sind ein neues Stromsondeninstrument sowie aktualisierte statische Sonden für differenzielle Messungen.

Mit der Kombination der Schaltungssimulationssoftware Multisim 10.0 und der Messsoftware LabVIEW, beide von National Instruments, werden in der Laborübung simulierte und reale Daten einfacher elektronischer Schaltungen verglichen. Multisim unterstützt die Studierenden bei der Dimensionierung und Optimierung von elektronischen Schaltungen wie z. B. Verstärkerschaltungen oder Filter. Des Weiteren vermittelt es elektronische Konzepte unter Verwendung anspruchsvoller SPICE-Analysen und ermöglicht damit „Designexperimente“ vor der praktischen Umsetzung im Labor.

Eine anschauliche grafische Darstellung der Frequenzabhängigkeit eines Filters kann in Form eines Bode-Diagramms erfolgen. Dabei werden in zwei Teildarstellungen die Abhängigkeiten der Amplitude (Betrages des Übertragungsverhaltens) und der Phasenverschiebung zwischen dem Eingangs- und Ausgangssignal jeweils in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt In Abbildung 1 ist ein einfaches Schaltungsbeispiel eines kaskadierten Bandpasses 2ter Ordnung [2] abgebildet, anhand dessen die Anwendungsmöglichkeiten von Multisim erlernt werden. Man sieht aber schon an dieser Stelle wie einfach es mit MULTISIM ist, ein virtuelles Messinstrument in die Schaltung zu integrieren.

Die in Multisim generierte Schaltungssimulation wird in weiterer Folge in einem praktischen Versuchsaufbau über ein LabVIEW-Programm automatisch aufgezeichnet.

Die Erfahrungen mit NI Multisim, besonders für den Einsatz im Rahmen der studentischen Lehrveranstaltungen, sind durchwegs positiv. Die Studenten können sich rasch einarbeiten, da die Befehls- und Menüebenen sehr flach und gut strukturiert sind und damit sehr intuitives Arbeiten ermöglichen. Ein großer Vorteil ist die grafische, anschauliche Methode, aber vielleicht noch wichtiger, die dabei phantastisch einfache und direkte Art, mit verschiedensten Messgeräten und vorgefertigten Simulationsroutinen zurechtzukommen. Die Komplexität der SPICE-Simulation wird von Multisim abstrahiert, so dass der Anwender kein SPICE-Experte sein muss, um neue Designs schnell zu erfassen, zu simulieren und zu analysieren. Schon nach sehr kurzen Einarbeitungszeiten lassen sich in den Übungen schnelle Fortschritte erzielen. Der Vergleich mit anderen Softwareprodukten hat ergeben, dass NI Multisim für die Simulation der gängigen Schaltungen einen sehr guten Kompromiss aus Bedienungsfreundlichkeit und inhaltlicher Anwendbarkeit darstellt. Die einfache Bedienung und die gute inhaltliche Eignung für die Schaltungssimulation sowie der hervorragende Support waren im Endeffekt die Beweggründe, im Rahmen von studentischen Labors das Softwareprodukt NI Multisim einzusetzen.

[1]       Jürgen Liepe, „Schaltungen der Elektrotechnik und Elektronik – verstehen und lösen mit Multisim“ Hanser Verlag, ISBN 978-3-446-41134-0.

[2]       Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. 12.Auflage. Springer, 2002, ISBN 3-540-42849-6.