Electronics Workbench (EWB) -- розробка фірми Interactive Image Technologies (www.interactiv.com). Особливістю програми EWB є наявність контрольно-вимірювальних приладів; по зовнішньому вигляді, органах керування і характеристиках максимально наближених до їхніх промислових аналогів, що сприяє придбанню практичних навичок роботи з найбільш розповсюдженими приладами: мультиметром, осцилографом, вимірювальним генератором і ін. Програма легко освоюється і досить зручна в роботі. Після складання схеми і її спрощення шляхом оформлення підсхем моделювання починається щигликом звичайного вимикача.

Історія створення програми Electronics Workbench (EWB) починається з 1989 р. Ранні версії програми складалися з двох незалежних частин. За допомогою однієї половини програми можна було моделювати аналогові пристрої за допомогою іншої -- цифрові. Такий роздвоєний стан створював визначені незручності, особливо при моделюванні змішаних аналого-цифрових пристроїв. У 1996 р. у версії 4.1 ці частини були об'єднані, а через півроку була випущена п'ята версія програми з розширеними можливостями при розмірному аналізі в обсязі програми Micro-Cap V і переробленою бібліотекою компонентів. Додаткові засоби аналізу ланцюгів у EWB 5.0 виконані в типовому для всієї програми ключі -- мінімум зусиль з боку користувача. Подальшим розвитком EWB є програма EWB Layout, призначена для розробки друкованих плат , а також EWB версії 6.02.

Програма EWB має наступність знизу нагору, тобто всі схеми, створені у версіях 3.0 і 4.1, можуть бути промодельовані у версії 5.0. Крім того EWB дозволяє також моделювати пристрої, для яких завдання на моделювання підготовлено в текстовому форматі SPICE, чим забезпечується сумісність із програмами Micro-Cap і PSpice .

Програма EWB 4.1 розрахована для роботи в середовищі Windows З.хх або 95/98 і займає близько 5 Мбайт дискової пам'яті, EWB 5.0 -- у середовищі Windows 95/98 і NT 3.51, необхідний обсяг дискової пам'яті -- близько 16 Мбайт. Для розміщення тимчасових файлів потрібно додатково 10...20 Мбайт вільного простору.

1. Структура вікна і система меню

Робочі вікна програм версій 4.1 і 5.0 показані на мал. 1.1 і 1.2 відповідно.

Вікно програми EWB 4.1 (мал. 1.1) містить поле меню, лінійку контрольно-вимірювальних приладів і лінійку бібліотек компонентів, одна з яких у розгорнутому виді показана в лівій частині вікна. У робочому полі програми розташовується моделююча схема з підключеними до неї іконками контрольно-вимірювальних приладів і короткий опис схеми (description), нажаль, тільки англійською мовою. При необхідності кожний із приладів може бути розгорнутий для установки режимів його роботи і спостереження результатів. Лінійки прокручування використовуються тільки для переміщення схеми.

Вікно програми EWB 5.0 (мал. 1.2) відрізняється додатковим меню Analysis, наявністю лінійки інструментів і більш компактним представленням бібліотек у розгорнутому виді. Крім того, лінійка контрольно-вимірювальних приладів розташована в одному полі з бібліотеками компонентів. Варто згадати також про наявність підсвічуваних підказок призначення всіх кнопок.

Подальший виклад матеріалу будемо вести паралельно по програмах версій 4.1 і 5.0, причому спочатку буде розглядатися версія 4.1, як більш простому і доступна, а потім у плані відмітних ознак і додаткових можливостей -- версія 5.0.

Розглянемо команди меню програми EWB 4.1 у порядку їхнього проходження на мал. 1.1.

1.1 Меню File

Меню File призначено для завантаження і запису файлів, одержання твердої копії обраних для друкування складових частин схеми, а також для імпорту/експорту файлів у форматах інших систем моделювання і програм розробки друкованих плат.

Мал.1.1. Вікно програми EWB 4.1.

Мал 1.2.Вікно програми EWB 5.0

Перші чотири команди цього меню: New (Ctrl+N), Open... (Ctrl+O), Save (Ctrl+S), Save As... -- типові для Windows команди роботи з файлами і по цьому пояснень не вимагають. Для цих команд у п'ятої версії існують кнопки (іконки) зі стандартним зображенням. Схемні файли програми EWB мають наступні розширення:.саЗ H.cd3 -- аналогові і цифрові схеми для EWB 3.0,.са4 -- аналого-цифрові схеми для EWB 4.1 H.ewb -- аналогові-цифрові схеми для EWB 5.O.

Revent to Saved... -- стирання всіх змін, внесених у поточному сеансі редагування, і відновлення схеми в первісному виді.

3. Print... (CTRL+P) -- вибір даних для висновку на принтер: Schematic -- схеми (опція включена за замовчуванням); Description -- опису до схеми;

Part list -- переліку виведених на принтер документів; Label list -- списку позначень елементів схеми; Model list -- списку наявних у схемі компонентів;

Subcircuits -- підсхем (частин схеми, що є закінченими функціональними вузлами й позначаємих прямокутниками з назвою усередині);

Analysis options -- переліку режимів моделювання; Instruments -- списку приладів (див. гл. 3).

У цьому ж підменю можна вибрати опції друкування (кнопка Setup) і відправити матеріал на принтер (кнопка Print). У програмі EWB 5.0 передбачена також можливість зміни масштабу виведених на принтер даних у межах від 20 до 500%.

Print Setup... -- настроювання принтера.

Exit (ALT + F4) -- вихід із програми.

Install... -- установка додаткових програм із гнучких дисків.

7.Import from SPICE -- імпорт текстових файлів опису схеми і завдання на моделювання у форматі SPICE (з розширенням.cir) і автоматична побудова схеми по її текстовому описі.

8.Export to SPICE -- складання текстового опису схеми і завдання на моделі у форматі SPICE.

Export to PCB -- складання списків з'єднань схеми у форматі OrCAD і інших програм розробки друкованих плат.

Однойменне меню програми EWB п'ятої версії відрізняється від розглянутого тим, що в підменю Import/Export передбачені можливості обміну даними з програмою розробки друкованих плат EWB Layout.

1.2 Меню Edit

Меню Edit дозволяє виконувати команди редагування схем і копіювання екрана.

Cut (CTRL+X) -- стирання (вирізання) виділеної частини схеми зі збереженням її в буфері обміну (Clipboard). Виділення одного компонента виробляється кліком миші на зображенні (значку) компонента. Для виділення частини схеми або декількох компонентів необхідно поставити курсор миші в лівий кут уявного прямокутника, що охоплює виділювану частину, натиснути ліву кнопку миші і, не відпускаючи її, простягнути курсор по діагоналі цього прямокутника (косинця), контури якого з'являються вже на початку руху миші, і потім відпустити кнопку. Виділені компоненти офарбовуються в червоний колір.

Copy (CTRL+C) -- копіювання виділеної частини схеми в буфер обміну.

Paste (CTRL+V) -- вставка вмісту буфера обміну на робоче поле програми. Оскільки в EWB немає можливості поміщати імпортоване зображення схеми або її фрагмента в точно зазначене місце, то безпосередньо після вставки, коли зображення ще є відзначеним (виділене червоним) і може виявитися накладеним на створювану схему, його можна перемістити в потрібне місце клавішами курсору або схопивши мишею за один з відмічених компонентів. У такий же спосіб переміщаються і попередньо виділені фрагменти вже наявної на робочому полі схеми.

Delete (Del) -- стирання виділеної частини схеми.

Select All (CTRL+A) -- виділення всієї схеми.

Copybits (CTRL+I) -- команда перетворює курсор миші в хрестик, яким за правилом прямокутника можна виділити потрібну частину екрана, після відпускання лівої кнопки миші виділена частина копіюється в буфер обміну, після чого його вміст може бути імпортований в будь-який додаток Windows. Копіювання всього екрана виробляється натисканням клавіші Print Screen; копіювання активної в даний момент частини екрана, наприклад, діалогового вікна -- комбінацією Alt+Print Screen. Перераховані команди дуже зручні при підготовці звітів по моделюванні, наприклад, при оформленні лабораторних робіт.

Show Clipboard -- показати вміст буфера обміну.

Однойменне меню EWB 5.0 аналогічно розглянутому, за винятком назви команди копіювання екрана в п. 6. Вона називається Copy As Bitmap і, нажаль, не має клавіатурного дублювання (комбінації CTRL+I для EWB 4.1), що в деяких випадках утрудняє можливість копіювання елементів схеми.

Мал.1.3. Вікно вводу позиційного значення резистора.

Мал 1.4. Вікно вводу номінального значення компонента.

Мал 1.5. Меню вибору моделі операційного підсилювача з можливістю редагування його параметрів.

6. Model... (CTRL+M) -- вибір моделі компонента (напівпровідникового приладу, операційного підсилювача, трансформатора й ін.); команда виконується також подвійним щигликом по компоненті. У меню команди (мал. 1.5) вибираються:

Library -- перелік бібліотек, у яких знаходяться компоненти обраного типу;

Model -перелік моделей компонентів обраної бібліотеки;

Bd-після натискання цієї кнопки викликається діалогове вікно з параметрами вибраної моделі, показане для операційного підсилювача на мал. 1.6. При необхідності редагування доцільно по команді New Library створити окрему бібліотеку (щоб не псувати параметри бібліотечного компонента), куди переноситься компонент, що редагується, за допомогою команд:

Сору -- копіювання відзначеного в колонку Model компонента в буфер обміну;

Paste -- вставка скопійованої в буфер обміну моделі компонента в обрану в колонку Library бібліотеку (у тому числі і знову створену) з наступним редагуванням її параметрів без зміни характеристик компонента основної бібліотеки;

Rename -- перейменування відзначеної моделі компонента.

Мал.1.6.Вікно редагування параметрів моделі операційного підсилювача

Робота з меню, як і у всіх інших подібних випадках, закінчується натисканням кнопок Accept або Cancel -- зі збереженням або без збереження введених змін.При створенні бібліотеки моделей вітчизняних компонентів доцільно діяти в наступній послідовності:

Ш створити бібліотеку, наприклад, під ім'ям rus_lib;

Ш скопіювати в цю бібліотеку модель компонента, найбільш близького по параметрах до вітчизняного компонента;

Ш перейменувати скопійовану модель, привласнивши їй, наприклад, ім'я K140UD5 (латинська транскрипція ДО140УД5);

Ш при необхідності відредагувати значення параметрів перейменованої моделі, використовуючи дані каталогів вітчизняних мікросхем або літературних джерел [4 -- 11].

Zoom (CTRL+Z) -- розкриття (розгортання) виділеної підсхеми або контрольно-вимірювального приладу, команда виконується також подвійним клацанням миші по іконці компонента або приладу.

Rotate (CTRL+R) -- обертання виділеного компонента; більшість компонентів повертаються по годинній стрілці (у EWB 5.0 -- проти) на 90° при кожному виконанні команди, для вимірювальних приладів (амперметр, вольтметр і ін.) міняються місцями клеми підключення; команда використовується при підготуванні схем. У готовій схемі користуватися командою недоцільно, оскільки це найчастіше приводить до плутанини, -- у таких випадках компонентів потрібно спочатку відключити, а потім обертати.

Fault (CTRL+F) -- імітація несправності виділеного компонента шляхом введеня:

Leakage -- опору витоку;

Short -- короткого замикання;

Open -- обриву;

None -- несправність відсутня (включена за замовчуванням).

10. Subcircuit... (CTRL+B) -- перетворення попереднє виділеної частини схеми в підсхему. Виділювана частина схеми повинна бути розташована таким чином, щоб у виділену область не потрапили не стосовні до неї провідники і компоненти. У результаті виконання команди викликається діалогове вікно, у рядку Name якого вводиться ім'я підсхеми, після чого можливі наступні варіанти:

Copy from Circuit -- підсхема копіюється з зазначеною назвою в бібліотеку Custom без внесення змін у вихідну схему;

Move from Circuit -- виділена частина вирізує з загальної схеми й у виді підсхеми з привласненим їй ім'ям копіюється в бібліотеку Custom;

Replace in Circuit -- виділена частина заміняється у вихідній схемі підсхемою із привласненим їй ім'ям з одночасним копіюванням у бібліотеку Custom.

Для перегляду або редагування підсхеми потрібно двічі клацнути мишею по її значку. Редагування підсхеми виробляється за загальними правилами редагування схем. При створенні додаткового висновку необхідно з відповідної крапки підсхеми курсором миші простягнути провідник до краю її вікна до появи незафарбованої прямокутної контактної площадки, після чого відпустити ліву кнопку миші. Для видалення висновку необхідно курсором миші схопитися за його прямокутну площадку в краю вікна підсхеми і винести її за межі вікна.

Як приклад на мал. 1.7. приведена підсхема sensor підсилювача, що неінвертує, на ОП, використовуваного у фільтрі (див. мал. 1.22). Тут доречно відзначити, що введення в підсхему "землі" недоцільно, оскільки при великій кількості таких підсхем сповільнюється процес моделювання. Тому в схемі на мал. 1.7 для резистора R передбачений окремий висновок, що у схемі фільтра на мал. 1.22 заземлюється.

Мал.1.7. Підсхема сенсор.

Мал.1.8.Вибір кольору провідника.

Мал.1.9.Вибір елементів оформлення схеми.

Wire Color... -- зміна кольору попередньо виділеного провідника (виділений провідник товщає). Більш простий спосіб виконання команди -- подвійний щиглик мишею на провіднику, після чого в меню (мал. 1.8) вибирається один із шести пропонованих кольорів. Необхідність розцвічення особливо важлива для провідників, що з'єднують контрольні крапки (вузли) схеми з осцилографом або логічним аналізатором, -- у цьому випадку колір провідника визначає колір осцилограми.

Preferences... (CTRL+E) -- вибір елементів оформлення схеми відповідно до меню (див. мал. 1.9), у якому опції мають наступні призначення:

Show grid -- показувати сітку для зручності малювання схеми (за замовчуванням ця опція виключена, інші включені); опція активна тільки при включеній опції Use grid -- використовувати сітку;

Show labels -- показувати позиційні позначення компонентів, наприклад, Cl, C2 для конденсаторів;

Show models -- показувати найменування моделей компонентів, наприклад, типів транзисторів;

Show values -- показувати номінали компонентів, наприклад, опору резисторів.

Слід зазначити, що в програмі EWB 3.0 у розглянутій команді можна було використовувати пароль. Наприклад, висновок на екран номінальних значень компонентів або їхніх типів можливий тільки при знанні пароля. А це дозволяло, у свою чергу, навмисно вводити сховані в такий спосіб несправності компонентів і відпрацьовувати учнями навички їхнього пошуку.

Мал.1.12. Вікно вибору режимів моделювання.

13. Analysis Options... (RL+Y) -- вибір режимів моделювання в діалоговому вікні (див. мал. 1.12) з установкою наступних опцій:

Transient -- розрахунок перехідних процесів після включення джерела живлення (результати представляються на екрані осцилографа в графічному виді);

Steady-state -- розрахунок стаціонарного режиму схеми (режиму по постійному струмі);

Assume linear operation -- при розрахунку прийняти лінеаризовану модель активних компонентів (Active Component Simulation);

Pause after each screen -- пауза після заповнення екрана осцилографа (Oscilloscope Display);

Store results for all nodes -- збереження (запам'ятовування) результатів моделювання для всіх контрольних крапок (вузлів) схеми;

Tolerance -- завдання припустимої похибки моделювання (за замовчуванням 1%); чим менша похибка моделювання, тим більша витрати часу на моделювання;

Time domain points per cycle -- вибір кількості відрахунків відображуваного на екрані осцилографа сигналу (за замовчуванням -- 100 крапок на період, може бути збільшене у 100 разів). Зі збільшенням кількості відрахунків форма сигналу розраховується більш точно при одночасному уповільненні процесу моделювання; у деяких випадках занижене (установлене за замовчуванням) значення параметра може привести до істотних перекручувань результатів моделювання;

Bode Analysis points per cycle -- вибір кількості розрахункових крапок для відображення результатів моделювання на екрані вимірника амплітудно-частотних і фазово-частотних характеристик; збільшення кількості крапок дозволяє зменшити похибку від дискретності установки візирної лінійки по осі X (осі частот).

Temporary file size for simulation [Mb] -- розмір тимчасового файлу для збереження результатів моделювання (за замовчуванням 10 Мбайт), при необхідності може бути змінений.

Меню Circuit у п'ятої версії EWB помітно відрізняється від розглянутого. Відмінності полягають у наступному:

1. Виключено команди по пп. 1, 2 і 3, вони перенесені в меню Analysis і можуть виконуватися також натисканням кнопок,.

2. Уведено додаткові команди керування розташуванням графічного зображення компонентів: Flip Horizontal -- дзеркальне відображення компонента по горизонталі і Flip Vertical -- те ж, але по вертикалі. Команди Rotate, Flip Horizontal і Flip Vertical можуть бути виконані також натисканням кнопок .

Введені доповнення дуже корисні, оскільки істотно розширюють можливості оформлення схем. Наприклад, у версіях 3.0 і 4.1 не вдавалося відповідним чином розташувати на схемі транзистори, конденсатори перемінної ємності й інші компоненти у відповідності зі стандартами. Як приклад на мал. 1.13 приведені результати застосування зазначених команд для перетворення графічного зображення конденсатора перемінної ємності: на мал. 1.13, а -- зображення конденсатора у вихідному стані, на мал. 1.13, б -- після застосування команди Rotate (поворот на 90 проти годинниковох стрілки), на мал. 1.13, у -- після застосування команди Flip Horizontal (дзеркальне відображення по горизонталі) і на мал. 1.13, м -- після застосування команди Flip Vertical (дзеркальне відображення по вертикалі).

а) б) в) г)

3. Команди по пп. 4, 5 і 6 об'єднані в команду Component Properties (властивості компонента). Команда виконується також після подвійного клацання по компоненту або натискання кнопки , При виконанні команди відкривається діалогове вікно (мал. 1.14) з декількох закладок. Зміст закладки Label відповідає команді по п. 4 за винятком рядка Reference ID: у ній вказується позиційне позначення компонента, використовуване надалі при виконанні команд меню Analysis. При виборі закладки Value задаються номінальний опір компонента (резистора), значення лінійного(ТС1), квадратичного (ТС2), температурних коефіцієнтів опору. З обліком цих параметрів дійсний опір резистора Rд визначається вираженням [2]:

RД =R(1+ТС1(Т-Тn)+ТС2(Т-Тn) 2)

де R -- номінальний опір резистора; Tn= 27C -- номінальна температура; Т -- поточне значення температури резистора.

Мал.1.14. Діалогове вікно команди Component (закладка Fault).

При виборі закладки Fault (мал. 1.14, а) приводяться умови моделювання по п. 9 і набір висновків компонента з опцією на кожен висновок, що дозволяє вибірково імітувати ту або іншу несправність. Наприклад, якщо потрібно імітувати порушення контакту висновку 1 резистора, то в цьому випадку включаються опції 1 і Open (відкрита -- обривши). Уведення таких дефектів у схему дозволяє відпрацьовувати учнями навички пошуку і локалізації несправностей.

При виборі закладки Display задається характер висновку на екран позначень компонента; при виборі опції Use Schematic Options global setting використовуються установки, прийняті для всієї схеми, у протилежному випадку використовується індивідуальне настроювання висновку на екран позиційного позначення і номінального значення для кожного компонента.

Діалогове вікно при виборі закладки Analysis Setup дозволяє установити температуру для кожного компонента індивідуально або використовувати її номінальне значення, прийняте для всієї схеми (Use global temperature).

Для активних компонентів меню команди Component Properties містить меню Models, за допомогою якого вибирається тип бібліотечного компонента, редагуються його параметри, створюється нова бібліотека і виконуються інші команди по п. 6 (див. мал.1.6).

а)

б)

Мал.1.15. Вікно команди Schematic Options, закладки Fonts (а) з установкою типу шрифта і його атрибутів (б).

Уведено додаткові команди: масштабування схеми: збільшення Zoom In і зменшення Zoom Out із указівкою масштабу в діапазоні 50 -- 200%. Такі команди можуть бути виконані також за допомогою мнемонічних засобів з її стандартним позначенням:.

5. Замість команди Preferences (п. 12) уведена команда Schematic Options, діалогове вікно якої (мал. 1.15) складається з ряду закладок. Закладки Grid у Show/Hide, у порівнянні з EWB 4.1, містять наступні додаткові опції:

Show Nodes -- показувати нумерацію нод -- усіх крапок з'єднання компонентів;

Autohide part bins -- за замовчуванням не показувати склад бібліотеки компонентів використовуваної в даній схемі;

Keep parts bin positions -- зберігати положення використовуваної бібліотеки компонентів на екрані при оформленні схеми. Звичайно вибір нової бібліотеки компонентів приводить до вимикання попередньої. Для збереження на екрані зразу декількох бібліотек їх необхідно рознести по екрані, при цьому їх положення при виборі нової бібліотеки залишиться незмінним.

При виборі закладки Fonts (мал. 1.15, а) можна установити тип (Font name і розмір (Font size) шрифту роздільно для позначення компонента (кнопка Se label font) і номінального значення його параметра (кнопка Set value font). I якості приклада на мал. 1.15, б показане вікно установки типу і розміру шрифта позначення компонента. Помітимо, що для міток (і тільки) можна вибрати шрифти кирилиці Ма Суг і Mt Cyr (для EWB 5.0с).

Мал. 1.16. Вікно команди Schematic Options, закладка Wiring.

Вікно команди Schematic Options при виборі закладки Wiring (мал. 1.16) містить опції, зв'язані з прокладкою провідників на схемі й організацією їхніх взаємних з'єднань (Routing options), видаленням провідників (Rewiring options) і з'єднань (Auto-delete connectors -- автоматичне видалення невикористовуваних з'єднань, наприклад, що дублюють один одного). При виборі закладки Printing можна установити масштаб виведеної на принтер інформації. Варто помітити, що в мережній версії EWB 5.0з передбачена (за аналогією з EWB 3.0) установка пароля і режиму "тільки для читання" (меню Cicuit/Restrictions..., закладка General), що обмежує доступ до інформації з введеного в схему несправностям, за схемою підсхеми, по використовуваним у схемі моделям компонентів і їхніх номінальних значень (наприклад, опорам резисторів) (закладка Componets) і можливостям вибіркового використання розглянутих нижче методів аналізу з меню Analysis (однойменна закладка у вікні меню Cicuit/Restrictions...).

2. Створення схем

У даній главі розглядається процес підготовки схем, склад бібліотек компонентів EWB 4.1 і 5.0 і їхні короткі характеристики.

2.1 Технологія підготовки схем

Перш ніж створювати креслення принципової схеми засобами програми ЕWB, необхідно на листі папера підготувати її ескіз зі зразковим розташуванням компонентів і з урахуванням можливості оформлення окремих фрагментів у виді підсхем. Доцільно також ознайомитися з бібліотекою готових схем програми для вибору аналога (прототипу) або використання наявних рішень у якості підсхем.

У загальному випадку процес створення схеми починається з розміщення на робочому полі EWB компонентів з бібліотек програми відповідно до підготовленого ескізу. Одинадцять розділів бібліотеки програми EBW 4.1 по черзі можуть бути викликані за допомогою меню Window або за допомогою іконок, розташованих під лінійкою контрольно-вимірювальних приладів (див. мал. 1.1). Каталог обраної бібліотеки розташовується у вертикальному вікні праворуч або ліворуч від робочого поля (встановлюється в будь-яке місце перетаскуванням стандартним способом -- за шапку заголовка). Для відкриття каталогу потрібної бібліотеки необхідно підвести курсор миші до відповідної іконки і натиснути один раз її ліву кнопку, після чого сірий фон іконки міняється на жовтий. Необхідний для створення схеми значок (символ) компонента переноситься з каталогу на робоче поле програми рухом миші при натиснутій лівій кнопці, після чого кнопка відпускається (для фіксування символу) і виробляється подвійне клацання по значку компонента. У діалоговому вікні, що розкривається, установлюються необхідні параметри (опір резистора, тип транзистора і т.д.) і вибір підтверджується натисканням кнопки Accept або клавіші Enter. На цьому етапі необхідно передбачити місце для розміщення контрольних крапок і іконок контрольно-вимірювальних приладів.

Якщо в схемі використовуються компоненти однакового номіналу (наприклад, резистори з однаковим опором), то номінал такого компонента рекомендується задати безпосередньо в каталозі бібліотеки і потім переносити компоненти в потрібній кількості на робоче поле. Для зміни номіналу компонента необхідно два рази клацнути мишею по символі його графічного зображення й у послу, що розкривається, цього вікні внести зміни.

При розміщенні компонентів схеми на робочому полі програми EWB 5.0 можна скористатися динамічним меню, описаним наприкінці глави.

Після розміщення компонентів виробляється з'єднання їхніх висновків провідниками. При цьому необхідно враховувати, що до висновку компонента можна підключити тільки один провідник. Для виконання підключення курсор миші підводиться до висновку компонента і після появі прямокутної площадки синього кольору натискається ліва кнопка і провідник, що з'являється при цьому, протягається до висновку іншого компонента до появи на ньому такої ж прямокутної площадки, після чого кнопка миші відпускається, і з'єднання готове. При необхідності підключення до цих висновків інших провідників у бібліотеці Passive вибирається крапка (символ з'єднання) і переноситься на раніше встановлений провідник. Щоб крапка почорніла (спочатку вона має червоний колір), необхідно клацнути мишею по вільному місцю робочого поля. Якщо ця крапка дійсно має електричне з'єднання з провідником, то вона цілком офарблюється чорним кольором. Якщо на ній видний слід від провідника, що перетинає,то електричного з'єднання немає і крапку необхідно установити заново. Після вдалої установки до крапки з'єднання можна підключити ще два провідники. Якщо з'єднання потрібно розірвати, курсор підводиться до одному з висновків компонентів або крапці з'єднання і з появою площадки натискається ліва кнопка, провідник приділяється на вільне місце робочого поля, після чого кнопка відпускається. Якщо необхідно підключити висновок до наявного на схемі провідникові,то провідник від висновку компонента курсором підводиться до зазначеного провідника і після появи крапки з'єднання кнопка миші відпускається. Слід зазначити,що прокладка сполучних провідників виробляється автоматично, причому перешкоди -- компонента й інших провідників -- обгинаються по ортогональних напрямках (по горизонталі або вертикалі).

Крапка з'єднання може бути використана не тільки для підключення провідників, але і для введення написів (наприклад, указівки величини струму в провіднику, його функціонального призначення і т.п.). Для цього необхідно двічі клацнути по крапці й у вікні, що розкрилося, увести необхідний запис (не більше 14 символів), причому запис можна зміщати вправо шляхом уведення ліворуч потрібної кількості пробілів. Ця властивість може бути використано й у тому випадку, коли позиційне позначення компонента (наприклад Cl, R10) накладається на поруч минаючий провідник або інші елементи схеми.

Якщо необхідно перемістити окремий сегмент провідника, до нього підводиться курсор, натискається ліва кнопка і після появи у вертикальній або горизонтальній площині подвійного курсору виробляються потрібні переміщення.

Підключення до схеми контрольно-вимірювальних приладів виробляється аналогічно. Причому для таких приладів, як осцилограф або логічний аналізатор, з'єднання доцільно проводити кольоровими провідниками, оскільки їхній колір визначає колір відповідної осцилограми. Кольорові провідники доцільні не тільки для позначення провідників однакового функціонального призначення, але і для провідників, що знаходяться в різних частинах схеми (наприклад, провідники, шини даних до і після буферного елемента). Приклади такого оформлення можна знайти в каталогах готових схем (див. файл adc-dacl.ca4).

При позначенні компонентів необхідно дотримувати рекомендацій і правил, передбачених ЄСКД (єдиною системою конструкторської документації). Що стосується пасивних компонентів, то при виборі їхніх позначень особливих труднощів не виникає. Труднощі виникають при виборі активних елементів --: мікросхем, транзисторів і т.п., особливо при необхідності використання компонентів вітчизняного виробництва, коли потрібно установити точна відповідність функціональних позначень висновків і параметрів закордонних і вітчизняних компонентів. Для полегшення цієї задачі можна скористатися таблицями відповідності закордонних і вітчизняних компонентів..

При імпортуванні в створювану схему іншої схеми або її фрагментів доцільно діяти в наступній послідовності:

командою File>Save As записати у файл створювану схему, указавши його ім'я в діалоговому вікні (розширення імені файлу вказувати не обов'язково, програма зробить це автоматично);

командою File>Open завантажити на робоче поле імпортовану схему стандартним для Windows методом (деякі особливості описані наприкінці глави);

командою Edit>Select All виділити схему, якщо імпортується вся схема, або виділити її потрібну частину;

3. Елементна база

У цій главі приводяться короткі зведення про моделі компонентів радіоелектронної апаратури (РЕА), що є в програмі EWB. Додаткові зведення по таких компонентах будуть приводитися в інших главах у міру їхнього використання в конкретних схемах. Додаткова інформація про реальні елементи РЕА (умови й області застосування, класифікаційні параметри, конструктивні особливості й ін.) поміщені в додатку 2.

3.1 Джерела струму

У загальному випадку джерела токи можуть бути представлені у вигляді генератора напруги або генератора струму (див. розд. 5.1). Джерела струму поділяються на джерела постійного струму, змінного струму і керовані (функціональні) джерела. Крім того, вони підрозділяються на вимірювальні джерела і джерела для електроживлення.

Прикладом вимірювального джерела є розглянутий у гл. 3 функціональний генератор. З джерел постійного струму в якості вимірювального широко використовується так називаний нормальний елемент (електрохімічне джерело), що володіє високою стабільністю вихідної напруги і використовуваний у високоточних зразкових установках для перевірки вольтметрів, амперметрів і інших вимірювальних приладів (див. розд. 16.6).

Джерела для електроживлення є самими масовими пристроями (див. додаток 6). Їх прийнято поділяти на первинні і вторинні. До первинних джерел відносяться: електрогенератори, що перетворять механічну енергію в електричну, термоелектрогенератори, сонячні й атомні батареї, електрохімічні джерела. В вторинних джерелах струму виробляється перетворення струму первинного джерела (див. гл. 12).

Джерела постійного струму в програмі EWB представлені на мал. 3.1.

а) б) в) г)

Мал.3.1. Джерела постійного струму.

Мал.3.2. Вікно задання ЕРС джерелу живлення.

Ідеальний (із внутрішнім опір Ri = 0) джерело постійної напруги +5 В (мал. 3.1, а) призначений, в основному, для логічних схем. На мал. 3.1. показане ідеальне джерело постійної напруги. ЕРС задається в діалоговому вікні на мал.3.2 .

Значення параметрів джерела напруги, які характеризуються ЕРС (Pull-Up Voltage) і внутрішнім опором (Resistance) (мал. 3.1, в), установлюються допомогою діалогового вікна (див. мал. 3.3).

Мал.3.3. Вікно установки параметрів джерела живлення.

Установка струму ідеального джерела струму (мал. 3.1, г) виробляється аналогічно установці ЭРС. Джерела змінного струму в програмі EWB підрозділяються на джерела не модульованих (мал. 3.4) і модульованих (мал. 3.8) сигналів. Для ідеального генератора змінної напруги (мал. 3.4, а) напруга (Voltage), частота (Frequency) і початкова фаза (Phase) синусоїдального сигналу задаються у вікні на мал. 3.5.

а) б) в)

Мал.3.3. Джерела змінного струму.

Мал.3.5. Вікно установки параметрів джерела синусоїдальної напруги.

Мал.3.6. Вікно установки параметрів джерела імпульсної напруги прямокутної форми.

Установка струму, частоти і початкової фази ідеального генератора змінного струму (мал. 3.4, б) здійснюється аналогічно джерелу синусоїдальної напруги.

Ідеальний генератор імпульсної напруги (мал. 3.4, в) є джерелом полярних імпульсів із задаються амплітудою, частотою проходження і коефіцієнтом заповнення (Duty Cycle), (вікно на мал. 3.6).

При зазначеному на мал. 3.6 значенні коефіцієнта заповнення 50% (тривалість імпульсу дорівнює половині періоду) періодична імпульсна послідовність називається меандром. Такий сигнал може бути представлений у виді суми гармонійних складових (простих синусоїд) шляхом розкладання в ряд Фур'є [35]:

U(x) = Um/2 + (2Um/7п)[cos(2п) - 0,333 cos(6 п F) + 0,2cos(10 п F) - ...]. (3.1)

Перший доданок вираження (3.1) -- постійній складовій, рівна половині амплітуди Um, перше доданок у квадратних дужках -- перша гармоніка, друге -- третя гармоніка і т.д. У графічному виді таке розкладання звичайне представляється у виді так називаного лінійчатого спектра, коли по осі X відкладається частота (номер гармоніки), а по осі Y у виді вертикальної лінії -- амплітуда гармоніки. Для одержання такого спектра засобами програми EWB 5.0 (див. гл. 1) необхідно скласти ланцюг із джерела (мал. 3.4, в), резистора, заземлення і застосувати команду Analysis>Fourier. Отримане при цьому спектральний розподіл гармонік для розглянутої імпульсної послідовності при Um = 2 В показано на мал. 3.7. Для того щоб у чорно-білому зображенні була видна постійна складова, у меню Graph Properties>Left Axis був обраний білий колір для осі X. З мал. 3.7 видно, що постійна складова дійсно дорівнює Um/2 = 1 В, амплітуда першої гармоніки 2Um/7i = 1,27 В. Помітимо, що для імпульсної послідовності при шпаруватості, не рівної 2, вираження (3.1) трохи ускладнюється [51].

Мал.3.7. Лінійчастий спектр послідовності прямокутних імпульсів типу меандр.

а) б)

Джерела модульованої напруги в програмі EWB представлені компонентами, показаними на мал. 3.8.

Джерело на мал. 3.8, а -- ідеальний генератор амплітудно-модульованих коливань (AM), параметри якого задаються в діалоговому вікні (мал. 3.9), у якому позначено: Carrier Amplitude -- амплітуда несучої, Carrier Frequency -- частота несучої, Modulation Index -- коефіцієнт модуляції, Modulation Frequency -- частота коливання, що модулює.

Осцилограмма АМ-сигнала при М = 0,5 і значеннях інших параметрів, зазначених у вікні на мал. 3.9, показана на мал. 3.10. Коефіцієнт модуляції визначається як відношення амплітуди що обгинає (на осцилограмі -- 0,5 В) до її середнього значення, тобто до амплітуди несучої (1 В). Коефіцієнт модуляції завжди менше або дорівнює одиниці.

Аналітичне вираження для АМ-сигнала записується в наступному виді [51]:

U(t) = Uc[l+ Msin(2пFm)t]sin(2пFс t)

Це вираження після тригонометричних перетворень може бути представлене в більш наочному виді [51]:

U(t) = Uc[cos(2пFc)t + 0,5Mcos2п(Fc + Fm)t + 0,5Mcos2п(Fc - Fm)t]. (3.2)

Перший доданок вираження (3.2) називається несущим коливанням, другий доданок -- коливанням з верхньої бічний, третє -- коливанням з нижньою бічною частотою.

Параметри джерела частотно-модульованих коливань (ЧМ) на мал. 3.8, б задаються в діалоговому вікні (мал. 3.11), аналогічному по наборі параметрів вікну на мал. 3.9.

Мал.3.9. Вікно установки параметрів джерела АМ-коливань.

Мал.3.10. Осцифалограма АМ-коливань.

Мал.3.11. Вікно установки параметрів джерела ЧM-коливань.

Аналітичне вираження для ЧМ-сигнала має такий вигляд [51]:

U(t)=Ucsin[27п, + M sin(2пFm)t]. Це вираження для зручності інтерпретації перетворюється до виду [51]:

U(t)=UcJo(z)cos(27пFr)t + UcЈ Jn(z) cos27п(Fс + n)t + Uс Јcos2п(FС Гм )t,

n-l n-1

J0(z),J (z) -- функції Бесселя нульового і л-го порядку від аргументу z = М.

У приведеному вираженні, як і у випадку АМ-сигнала, перший доданок називається несучим коливанням, другий доданок -- гармонійними складової верхньої бічної смуги частот, третє -- складової нижньої бічної смуги частот. Кількість верхніх і нижніх бічних частот теоретично нескінченно. Практично ж при великих значеннях М складові, починаючи приблизно з n = М+ 1, можна не враховувати.

Осцилограма Чм-коливання, отримана при індексі модуляції М = 5, приведена на мал. 3.12.

Мал.3.12. Осцифалограма ЧМ-коливань.

Керовані джерела програми EWB показані на мал. 3.13. Джерело на мал. 3.13, а являє собою джерело напруги, керований струмом (ИНУТ). У діалоговому вікні цього джерела задається єдиний параметр -- коефіцієнт передачі, дорівнює відношенню вихідної напруги до струму керування; параметр має розмірність опору. Для джерела струму, керованого напругою (ИТУН, мал. 3.13, б), цей параметр має розмірність провідності, оскільки коефіцієнт передачі дорівнює відношенню вихідного струму до напруги керування.

Джерела на мал. 3.13, у, м являють собою джерела напруги і струму, керовані відповідно напругою і струмом (ИНУН і ИТУТ). Коефіцієнт передачі цих пристроїв -- величина безрозмірна.

а) б) в) г) д)

Страницы: 1, 2