Apostila Multisim digital

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA 
Prof. Alan Petrônio Pinheiro – www.alan.eng.br 
 
Breve introdução ao MultiSIM para projeto e simulação de circuitos digitais 
 
 
1 - Introdução 
Este material tem como propósito introduzir a utilização das ferramentas CAD (computer aided design) 
no projeto de circuitos digitais. Para isto é usado o software MultiSIM (www.ni.com/multisim). Através desta 
ferramenta são exemplificados os benefícios de um projeto auxiliado por computador e ainda são ilustradas 
simulações de circuitos lógicos, cálculos envolvendo expressões booleanas e levantamento de tabela-verdade 
de um circuito qualquer. Outros recursos também interessantes podem ser consultados em materiais 
específicos como apostilas e livros já que este material não tem como objetivo o ensino da ferramenta e sim 
apenas introduzir e ilustrar a importância do CAD no projeto de circuitos digitais, recursos disponíveis, 
potenciais e os benefícios tragos pela tecnologia que tanto auxilia projetistas. 
 
2 - Primeiros passos: entendendo e configurando o ambiente 
A Figura 1 ilustra o ambiente MultiSIM 10 e as principais ferramentas, menus e recursos da interface 
gráfica do sistema. 
 
Figura 1 – Ambiente MultiSIM 10 
 
De modo a possibilitar uma maior produtividade, o ambiente permite que novas barras de ferramentas 
sejam inseridas. Assim, as ferramentas mais usuais ao projetista lhe são visualizadas diretamente no menu. 
Para facilitar nossas práticas, insira as barras de ferramentas “Basic”, “Measurement Components” e “Virtual”. 
Para isto, clique com o botão direito na área cinza da toolbar conforme se mostra na Figura 2. Nesta mesma 
figura são vistas as três barras de ferramentas que freqüentemente as utilizaremos. Arraste-as de modo a fixá-
las na interface do programa. 
 
 
http://www.ni.com/multisim
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Figura 2 – Inserindo novas toolbars para facilitar o acesso a alguns recursos do programa. 
 
Observação 
Para controlar exibir/ocultar o grid área de trabalho (também designada como “circuit window”), vá no menu View>>Show Grid. 
Ainda, para alterar sua cor de fundo, clique com o botão direito na área em branco e será aberto um menu. No menu, escolha a 
opção “Properties”. Será aberta uma janela. Nesta janela, selecione a aba “Ciruit”. Nela, será vista a opção de cor para 
“Background”. Selecione a cor que desejar. 
 
3 - Configurando e inserindo componentes. 
Há variadas formas de inserir e configurar componentes. Eles são agrupados em famílias segundos suas 
características a aplicações básicas. Basicamente, a maior parte dos componentes estão nas toolbox vistas na 
Figura 3 com seus respectivos nomes. 
 
Figura 3 – Principais componentes elétricos-eletrônicos disponíveis nas toolboxes “Components”, “Virtual”, “Basic” e “Measuremment Components”. O 
próprio nome da toolbox indica as classes de componentes 
 
Para exemplificar, iremos montar um circuito similar ao visto na Figura 4. Nele são vistos seis diferentes 
elementos. Estes elementos básicos são listados abaixo assim como sua localização no ambiente 
 
 
Figura 4 – Circuito utilizado como exemplo. 
 
o DC POWER SOURCE: Fonte elétrica continua que alimentará o circuito. Para inseri-la, vá a toolbox 
“Virtual”, procure a opção “Show Power source family”( ), clique na seta abaixo do ícone e lhe serão 
abertas várias opções. Escolha a opção “Place DC Voltage Source”( ). Em seguida, clique na área em 
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branco da Circuit Window para inserir o componente. Observe que a existência da polaridade da fonte. 
Ainda, você pode inverter a polaridade girando o componente. Para isto, de um clique com o botão 
direito no componente inserido e selecione a opção “90 Clockwise”. Por fim, configure a fonte dando 
um duplo clique com o mouse no seu objeto. Na janela que se abrirá, mude a tensão de alimentação 
para 10V na aba “Value”, campo “Voltage (V)”. 
o VIRTUAL RESISTOR: como o próprio nome indica, trata-se de um resistor virtual (ideal). Pra inseri-lo, vá 
a toolbox “Basic”. Ele está diretamente disponível nesta toolbox. Coloque o mouse sobre cada 
elemento desta toolbox. Após algum tempo lhe será exibido um texto indicando cada tipo de elemento 
esta toolbox agrega. Procure o “Virtual Resistor”. Para ajustar sua orientação na Circuit Window, clique 
com o botão direito no mesmo e escolhe a opção “90 Clockwise” seguidas vezes até que o mesmo se 
encontre em uma orientação desejada. Para alterar seu valor, a exemplo da fonte de tensão, dê um 
duplo clique no componente e digite a resistência desejada conforme ilustra o circuito da Figura 4. 
o SPST_NC_DB: está é uma chave. Para inseri-la, vá a toolbox “Components”, escolha a opção “Place 
Electromechanical”. Ao clicar nesta opção, será aberta uma janela. Nesta janela procure o campo 
“Family” e neste campo selecione a opção “Supplementary_contacts”. Ao clicar nesta opção, selecione 
na lista ao lado o item “SPST_NC_DB”. Se preferir, digite no campo "Component" o nome 
“SPST_NC_DB”. Feito isto, clique em OK e insira o componente no Circuit Window. Ao dar um duplo 
clique no componente, observe o campo “key for switch”. Nele, você deve indicar alguma opção no 
teclado para abrir ou fechar a chave durante a simulação. Escolha a tecla de espaço (opção default). 
o LED: Para inseri-lo, vá novamente a toolbox “Components”, escolha a opção “Place Diode”. Na janela 
que se abre, vá ao campo “Family” e escolha a opção “LED”. Selecione na lista ao lado o item 
“LED_red” ou algum similar. Feito isto, clique em OK e insira o LED no Circuit Window. 
o VIRTUAL POTENTIOMETER: o potenciomentro pode ser encontrado na toolbox basic com o nome 
“Virtual Potentiometer”. De um clique e o insira no Circuit Window. Em seguinda, de um duplo clique 
no objeto inserido e altere o campo “Resistance” para 470 ohms e o campo “Key” para a letra A. 
Observe que o campo “Increment” logo abaixo possui o valor 5%. Isto indica que durante a simulação, 
toda vez que a tecla A for pressionada o valor da resistência irá incrementar em 5% até atingir seu 
valor máximo de 470 ohms. 
o GROUND: todo circuito exige uma fonte de alimentação e um terra. Para inserir um terra para este tipo 
de circuito, vá novamente a toolbox “Virtual”, opção “Show Power source family”( ) e selecione a 
opção “Place Ground”. Em seguida, insira o terra na no Circuit Window. 
 
Por fim, basta agora ligar os componentes de forma similar a vista na Figura 4. Use a opção “90 Clockwise” 
clicando com o botão direito sobre o componente. Isto deverá girar o componente de modo a ajustá-lo e 
facilitar a ligação. Para fazer a ligação, basta clicar a um dos terminais de um determinado componente e logo 
em seguida no terminal do próximo componente que a este deve ser ligado. Automaticamente é criado um fio 
(também chamado de “node”) que recebe uma numeração específica. Repare na ligação do potenciômetro 
assim como na polaridade da fonte e do diodo. Não esqueça de ligar o terra. 
 
4 - Trabalhando com instrumentos e simulando o circuito 
Montado o circuito, o mesmo já está pronto para simulação. Contudo, antes de simulá-lo, vamos inserir 
alguns instrumentos para medir corrente e tensão em alguns elementos do circuito. Para isto, use em um 
primeiro momento os amperímetro (Ammeter) e voltímetro (Voltmeter) disponíveis na toolbox “Measurement 
Components”. Repare em suas polaridades. Insira um voltímetro em paralelo com a resistência de 270 ohms e 
um amperímetro em sério com a resistência de 180 ohms. Feito isto, pressione A tecla F5 ou o botão “Run” da 
Simulation Toolbar (ver Figura 1). Para parar a simulação, pressione o botão “Stop Simulation” presente na 
mesma toolbar. A Figura 5 ilustra o resultado de uma simulação com o potenciômetro a 50% e a chave 
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fechada. Experimente mudaros valores do potenciômetro e acionar a chave durante a simulação e veja as 
conseqüências no multímetro e amperímetro. 
 
Figura 5 – Resultado da simulação do circuitoscope 
 
Experimente também usar o multímetro (Multimeter) e osciloscópio (Oscilloscope) presentes na 
toolbox “Instruments”. A exemplo do amperímetro e do voltímetro vistos no exemplo anterior, o multímetro 
apresenta duas entradas com polaridades. Para configurar o multímetro para medir tensão, corrente ou 
resistência, dê um duplo clique no símbolo do componente inserido no Circuit Window que abrirá uma janela 
que indicara estas grandezas e ainda um campo, na cor preta, que indicará o valor da medida. Esteja com esta 
janela aberta durante a simulação para ler o valores medidos. De forma similar, aplique os mesmos conceitos 
ao osciloscópios considerando que este tem duas entradas e cada uma apresenta um certo padrão de 
polaridade. Para testar estes instrumentos, substitua o amperímetro e voltímetro da Figura 5 por uma 
multímetro de um osciloscópio. 
 
5 - Trabalhando com circuitos digitais 
O primeiro passo para se trabalhar com circuitos digitais é inserir portas lógicas. Para isto, dispomos de 
dois métodos. No primeiro deles, devemos escolher um determinado circuito integrado (CI) usando a toolbox 
“Components”. Nela, temos duas opções: “Place TTL” e “Place CMOS”. Clique em uma destas opções e será 
aberta uma janela “Select a component” onde todas as subfamílias são mostradas, em especial a classe 74. 
Você deve escolher um CI nesta lista. Para exemplificar, escolhamos a família TTL e o CI 74LS00D digitando o 
nome deste CI no campo “Component”. Será aberta uma janela similar a mostrada na Figura 6 
 
 
Figura 6 – Janela aberta quando se seleciona o componente 74LS04D 
 
Nela, você devera clicar em uma das quatro letras que aparecem na janela. Cada uma destas letras indicam as 
4 portas NAND que contém o CI 7400. 
 O segundo modo de se inserir uma porta lógica, de um modo mais genérico, é indo a opção “Place Misc 
Digital” da toolbox “Components” e lá escolha a família “TIL”. Com isto, lhe será mostrada uma lista de portas 
lógicas genéricas diversas. Se preferir, digita no campo “Component” o nome da porta lógica que deseja. Por 
exemplo, se neste campo digitar NAND3, o programa automaticamente selecionará uma porta NAND de 3 
entradas. Clique em OK e insira a porta no Circuit Window. 
Outra ferramenta preciosa para detectar um nível lógico em uma determinada parte do circuito é o 
“Probe”. Este componente é visto na toolbox “Measuremment components” em cinco diferentes opções e 
cores. Quando ligado a um determinado fio, ele ascende quando o nível lógico que passa por aquele fio é alto e 
apaga quando é baixo. 
 
6 – Ferramentas para circuitos digitais 
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Basicamente, iremos trabalhar com as três ferramentas para circuitos digitais: (i) o “Word generator”, o 
(ii) “Logic Analyser” e (iii) por fim o “Logic Converter”. 
 
6.1 – Word Generator 
O Word Generator é um componente que gera uma seqüência binária (palavra) de até 32 bits de 
acordo um definição do usuário. Este componente pode ser encontrado na toolbox “Instruments” e quando 
inserido no Circuit Window apresenta um ícone similar ao visto na Figura 7a. 
 
(a) (b) 
Figura 7 – (a) ícone do Word Generator no Circuit Window. Observe a numeração dos pinos (b) Janela de configuração do Word Generator 
 
Com um duplo clique sobre o ícone do componente é aberta uma janela que permite a configuração do 
componente. Nela são listados os valores que o componente deve gerar. Esta lista é editável. Com um clique 
com o botão direito do mouse sobre a lista, defina uma posição inicial (“Set Initial Position”) e a final (“Set Final 
Position”). Os valores contidos entre estes dois marcos serão gerados pelo componente a uma freqüência 
definida pelo campo “Frequency”. No caso da Figura 7b, serão geradas 1000 palavras por segundo. Por fim, 
existem variados modos de se transmitir os dados armazenados no componente. O primeiro deles, visto como 
o botão “Cycle” os dados saem ciclicamente (repetem-se). O modo “Burst” os dados saem uma só vez entre a 
posição inicial e final. Já o modo “Step” os dados saem à medida que clicamos em Step. 
É também possível usar um clock externo para gerar as palavras. Para isto configure o componente 
para receber um trigger externo e ligue este sinal externo ao pino T do componente. O pino R indica quando 
um novo dado está disponível. 
Por fim, é possível também gerar uma seqüência de dados pré-definida clicando no botão “Set...”. O 
mesmo apresenta uma série de opções para gerar dados e carregar valores pré-definidos. Para ilustrar o 
funcionamento do Word Generator, monte um circuito similar ao visto na Figura 8. Para isto, use um clock de 
100 Hz para este componente e componentes “Probe” ligados aos pinos 0,1,2 e R. Simule o circuito e veja os 
resultados. 
 
 
Figura 8 – Exemplo de circuito para ilustrar o funcionamento do Word Generator 
 
6.2 – Logic Analyser 
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O Logic Analyser permite visualizar simultaneamente vários sinais (até 16 entradas). A Figura 9a ilustra 
o ícone do componente quando inserido no Circuit Window. A exemplo do componente anterior, ele também 
possui uma série de configurações que podem ser acessadas através de um duplo clique do componente 
inserido no Circuit Window (ver Figura 9b). O mais importante deles é a freqüência de aquisição dos dados. 
Para configurar este parâmetro clique no botão “Set...”. Uma nova janela será aberta e nela é possível 
configurar a freqüência de aquisição através do campo “Clock rate”. É também possível usar um clock externo. 
Mas iremos trabalhar em um primeiro momento somente com clock interno. 
 
 
(a) (b) 
Figura 9 – (a) ícone do Logic Analyser no Circuit Window. Observe a numeração dos pinos (b) Janela de configuração do Word Generator 
 
Para entender o funcionamento do Analyser, iremos montar um circuito similar ao visto na Figura 10a. 
Na entrada do circuito será inserido o componente Word Generator para gerar todas as possíveis combinações 
de entrada do circuito. Na saída será ligado o Logic Analyser para visualizar os níveis de saída. Conhecendo os 
valores de entrada e saída é possível montar a tabela-verdade do circuito. Como trata-se de um circuito de três 
variáveis de entrada, o gerador de palavras deve ser configurado para contar de 0 a 7 ciclicamente. Ainda, 
certifique-se de verificar que ambos componentes irão trabalhar com um clock de 200 Hz. O resultado da 
simulação é visto na Figura 10b. 
 
(a) (b) 
Figura 10 – (a) Componentes empregados para levantar a tabela-verdade de um determinado circuito lógico. Nele são usados na entrada o Word 
Generator e para medir a saída um Logic Analyser. (b) Resultado da simulação. A cor com quem são representados os sinais é a mesma do fio ligado ao 
canal assim como a sua ordem. 
 
6.3 – Logic Converter 
O Logic Converter é uma ferramenta extremamente versátil e importante. Ela possibilita ao usuário 
uma série de operações em circuitos digitais tais como: (i) fornecer a tabela verdade de um circuito lógico a 
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partir de seu circuito; (ii) obter a expressão booleana a partir da tabela verdade; (iii) obter o circuito lógico a 
partir da tabela verdade; (iv) obter a expressão lógica simplificada e (v) obter o circuito implementado só com 
portar NAND de duas entradas. 
 Esta ferramenta está disponível na toolbox “Instruments”. Seu ícone no Circuit Window assim como sua 
interface são ilustrados na Figura 11. 
 
 
(a) (b) 
Figura 11 – (a) ícone do Logic Converter no Circuit Window (b) Interface do componente. Nele são numerados seus principais botões contendo seus 
recursos. 
 
Os principais recursos da ferramenta relacionados à Figura11b são: 
o Botão 1: obtém a tabela-verdade se fornecido o circuito lógico; 
o Botão 2: obtém a expressão lógica completa, dada a tabela-verdade; 
o Botão 3: obtém a expressão lógica simplificada, dada a tabela-verdade; 
o Botão 4: obtém a tabela-verdade se dada a expressão lógica; 
o Botão 5: obtém o circuito lógico com portas dada a tabela-verdade; 
o Botão 6: obtém o circuito lógico com portas NAND dada a tabela-verdade. 
 
Para entender o funcionamento da ferramenta, selecione quantidade de variáveis de entrada de seu 
projeto. Logo em seguida edite a tabela verdade. Repare que você pode definir a saída da tabela clicando em 
seus valores. Cada clique altera os valores da saída para 0, 1 ou X. Neste caso, X indica “don´t care” ou uma 
condição de irrelevância. Feita a descrição da tabela-verdade, você já usufruir dos recursos da ferramenta. 
Para ilustrar um caso, considera um problema que tenha a seguinte tabela-verdade (F:= farol aceso; I:= 
ignição ligada; P: = porta aberta). 
F I P x 
0 0 0 0 
0 0 1 0 
0 1 0 0 
0 1 1 1 
1 0 0 1 
1 0 1 1 
1 1 0 0 
1 1 1 1 
 
 
 
 
A partir da tabela, monta-se a expressão lógica dada por: 
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FIPPIFPIFIPFx +++= 
Simplificando a expressão anterior temos o resultado final: 
IFIPx += 
Faça a mesma coisa só que usando a ferramenta Logic Converter. 
 Outra forma de usar o recurso é a partir de um circuito pronto. A Figura 12 ilustra este segundo modo 
assim como as suas ligações. Repare que o circuito é idêntico ao da Figura 10. Depois de feita a ligação 
conforme se vê na figura, clique no botão 1 da Figura 11. Feito isto, explore os demais recursos da ferramenta 
para entender seu funcionamento. 
 
Figura 12 – Aplicação do Logic Converter 
7 – Exercícios de revisão 
 
1) Para consolidar seus conhecimentos em MultiSIM, projeto um circuito par atender o problema: A figura 
abaixo mostra o cruzamento de uma rodovia com uma via de acesso. Sensores detectores de veículos são 
colocados ao longo das pistas C e D (rodovia) e nas pistas A e B (via de acesso). As saídas desses sensores serão 
nível BAIXO (0) quando nenhum veículo estiver presente e nível ALTO (1) quando um veículo estiver presente. 
O sinal de trânsito no cruzamento é controlado de acordo com a seguinte lógica: 
 
 
 
a) O sinal da direção leste-oeste (L/O) será verde quando as duas pistas C e D estiverem ocupadas. 
b) O sinal da direção L/O será verde sempre que as pistas C ou D estiverem ocupadas, mas com as A e B 
desocupadas 
c) O sinal da direção norte-sul (N/S) será verde sempre que as duas pistas A e B estiverem ocupadas, mas 
as pistas C ou D estiverem desocupadas 
d) O sinal da direção N/S será verde quando as pistas A ou B estiverem ocupadas e enquanto ambas as 
pistas C e D estiverem vazias 
e) O sinal da direção leste-oeste será verde quando não houver veículo presente 
f) Nos casos omissos, C e D tem preferência sobre A e B 
 
Usando as saídas dos sensores A, B, C e D como entradas, projete e simule um circuito lógico para controlar o 
semáforo. Devem existir duas saídas N/S e L/O, que serão nível alto quando a luz correspondente for verde. 
Ligue a cada uma das saídas do circuito um LED para indicar o estado destas saídas. 
 
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8 – Resposta dos exercícios 
1) Ao lado é vista a tabela verdade do problema. A partir dela é possível 
calcular a expressão lógica simplificada assim como montar o circuito. 
 
 
A B C D N/S L/O 
0 0 0 0 0 1 
0 0 0 1 0 1 
0 0 1 0 0 1 
0 0 1 1 0 1 
0 1 0 0 1 0 
0 1 0 1 0 1 
0 1 1 0 0 1 
0 1 1 1 0 1 
1 0 0 0 1 0 
1 0 0 1 0 1 
1 0 1 0 0 1 
1 0 1 1 0 1 
1 1 0 0 1 0 
1 1 0 1 1 0 
1 1 1 0 1 0 
1 1 1 1 0 1