ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ БИБЛИОТЕКИ

В электронной системе Electronic Workbench имеется четырнадцать разделов библиотеки компонентов, которые могут быть использованы при моделировании. Ниже приводится краткая справка по основным компонентам. После названия в скобках приведены параметры компонента, которые могут быть изменены пользователем.

2.1. Favorites – в этом разделе библиотеки размещаются подсхемы, если они имеются в данной схеме (в исходном состоянии раздел пуст). В EWB участок большой схемы может быть преобразован в подсхему, которая обозначается как небольшой прямоугольник с выводами. Для создания подсхемы нужно выделить участок схемы, причем линии выделения должны пересекать те проводники, которые в дальнейшем станут выводами подсхемы. Не относящиеся к будущей подсхеме проводники и компоненты не должны попадать в выделенную область. После этого вызывается диалоговое окно создания подсхемы (Circuit>Create Subcircuitили клавиатурное сокращение Ctrl+B), в котором в строке Name вводится имя подсхемы, после чего возможны следующие варианты:

‑ Copy from Circuit – подсхема копируется с указанным названием в раздел библиотеки Favorites без внесения изменений в исходную схему;

‑ Move from Circuit – выделенная часть вырезается из общей схемы и в виде подсхемы с присвоенным ей именем копируется в раздел библиотеки Favorites;

‑ Replace in Circuit – выделенная часть заменяется в исходной схеме подсхемой с присвоенным ей именем с одновременным копированием ее в раздел библиотеки Favorites.

Для просмотра или редактирования подсхемы нужно дважды щелкнуть мышью по ее значку. Редактирование подсхемы производится по общим правилам редактирования схем. При создании дополнительного вывода подсхемы необходимо из соответствующей точки подсхемы курсором мыши протянуть проводник к краю окна подсхемы до появления контактной площадки, после чего отпустить левую кнопку мыши. Для удаления вывода необходимо курсором мыши ухватиться за его контактную площадку у края окна подсхемы и вынести ее за пределы окна.

Введение в подсхему «земли» нецелесообразно, поскольку при большом количестве таких подсхем замедляется процесс моделирования. Лучше предусмотреть в подсхеме отдельный вывод, который затем будет заземлен.

После этого в разделе библиотеки Favorites появляется изображение созданной подсхемы, которая затем может быть использована точно также как и любые другие элементы, содержащиеся в разделах библиотеки EWB. Использование подсхем позволяет получить компактную схему сложного устройства.

2.2. Sources– источники сигналов

Следует отметить, что под источниками сигналов подразумеваются не только источники питания, но и управляемые источники.

Батарея (напряжение). Длинная полоска соответствует положительной клемме.
Заземление.
Источник постоянного тока (ток).
Источник переменного синусоидального тока (эффективное значение тока, частота, фаза).
Источник переменного синусоидального напряжения (эффективное значение напряжения, частота, фаза).
Источник напряжения, управляемый током или напряжением (коэффициент передачи).
Источник тока, управляемый током или напряжением (коэффициент передачи).
Источники фиксированного напряжения +5 и +15 В, соответственно.
Генератор однополярных прямоугольных импульсов (амплитуда, частота, коэффициент заполнения).
Генератор амплитудно-модулированных колебаний (напряжение и частота несущей, коэффициент и частота модуляции).
Генератор фазомодулированных колебаний (напряжение и частота несущей, индекс и частота модуляции).
Источник напряжения синусоидальной формы, управляемый напряжением.
Источник напряжения треугольной формы, управляемый напряжением.
Источник напряжения прямоугольной формы, управляемый напряжением.
Ждущий мультивибратор.
Источник напряжения с кусочно-линейной зависимостью генерируемого сигнала от времени, определяемой внешним файлом (имя файла).
Кусочно-линейный источник напряжения, управляемый напряжением.
Источник синусоидальных колебаний в двумя предопределенными частотами, выбор одной из которых определяется внешним сигналом (амплитуда, частота, частота).
Полиномиальный источник напряжения (коэффициенты полинома).
Нелинейный источник напряжения (вид нелинейной зависимости).

 

2.3. Basic – библиотека, в которой собраны все пассивные компоненты,
а также коммуникационные устройства

Точка соединения. К ней может быть подключено не более четырех проводников.
Резистор (сопротивление).
Конденсатор (емкость).
Катушка индуктивности (индуктивность).
Трансформатор.
Реле.
Переключатель, управляемый нажатием заданной клавиши (по умолчанию – пробел).
Переключатель, автоматически срабатывающий через заданное время на включение и выключение (время включения и выключения, с).
Потенциометр (реостат). Параметр «Key» определяет символ клавиши клавиатуры (по умолчанию R), при нажатии на которую сопротивление уменьшается на заданную в процентах величину (параметр «Increment», по умолчанию 5%) или увеличивается на такую же величину при нажатии клавиш Shift+«Key». Параметр «Setting» задает начальную установку сопротивления в процентах (по умолчанию – 50%), параметр «Resistance» задает номинальное значение сопротивления.
Выключатели, срабатывающие в заданном диапазоне входных напряжений или токов (напряжение или ток включения и выключения).
Источник постоянного напряжения с последовательно включенным резистором (напряжение, сопротивление).
Сборка из восьми независимых резисторов одинакового номинала (сопротивление).
Электролитический конденсатор (емкость).
Конденсатор и катушка индуктивности переменной емкости. Действуют аналогично потенциометру.

 

2.4. Diodes – диоды

Полупроводниковый диод (тип) Диод Шокли (тип).
Стабилитрон (тип). Тиристор или динистор (тип).
Светодиод (тип). Симметричный динистор или диак (тип).
Выпрямительный мост (тип). Симметричный тринистор или триак (тип).

 

2.5. Transistors – транзисторы

Биполярные n-p-n и p-n-p транзисторы, соответственно (тип). Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом (тип).
Полевые МОП-транзисторы с изолированным затвором (n-канальные с обогащенной подложкой и p-канальные с обедненной подложкой), с раздельными или соединенными выводами подложки и истока (тип).
Полевые МОП-транзисторы с изолированным затвором (n-канальные с обогащенным затвором и p-канальные с обедненным затвором), с раздельными или соединенными выводами подложки и истока (тип).
Арсенид-галлиевые n- и p-канальный полевые транзисторы (тип)
         

2.6. Analog ICs – аналоговые микросхемы

Линейная модель операционного усилителя (тип)
Нелинейная модель операционного усилителя (тип)
Разновидности операционных усилителей (тип)
Компаратор напряжения
Микросхема для систем фазовой автоподстройки частоты, состоящая из фазового детектора, фильтра нижних частот и управляемого напряжением генератора

 

2.7. Mixed ICs – микросхемы смешанного типа

Восьмиразрядный АЦП Моностабильный мультивибратор
Восьмиразрядный ЦАП с внешними опорными источниками тока и парафазным выходом.
Восьмиразрядный ЦАП с внешними опорными источниками напряжения
Популярная микросхема многофункционального таймера 555, отечественный аналог – КР1006ВИ1

Для компонентов раздела библиотеки Mixed ICs, за исключением таймера, допускается редактирование в диалоговом окне следующих параметров:

- верхний уровень входного напряжения (High-Level Input Voltage VIH, В);

- нижний уровень входного напряжения (Low-Level Input Voltage VIL, В);

- время установления при переходе от нижнего уровня к верхнему, и наоборот (Propagation Delay Time, Low-to-High Level Output TPLH; Propagation Delay Time, High-to-Low Level Output TPHL, c);

- пороговое напряжение (Threshold Voltage VTH, B).

Например, для АЦП (ADC) первые два параметра обозначают диапазон преобразуемых напряжений, третий – время преобразования, четвертый – цена младшего разряда.

2.8. Digital ICs– цифровые микросхемы

Модели цифровых ИМС серий SN74 и CD4000 (отечественные ИМС
серий 155 и 176, соответственно). Для конкретных ИМС вместо символов хх ставятся соответствующие номера, например SN7407 ‑ 6 буферных элементов с открытым коллектором, CD4081 ‑ 4 элемента 2И и т.д.

2.9. Logic Gates– логические цифровые микросхемы

Логические элементы И, И-НЕ (количество входов) Логические элементы ИЛИ, ИЛИ-НЕ (количество входов)
Логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ (количество входов)
Логический элемент НЕ Буфер(тип)
Тристабильный буфер (элемент с тремя состояниями) Триггер Шмидта (тип)
Цифровые ИМС ТТЛ- и КМОП-серий (тип микросхемы)
         

 

2.10. Digital– цифровые микросхемы

Полусумматор и полный сумматор (тип) RS-триггер (тип)
JK-триггеры с прямым или инверсным тактовым входом и выходами предустановки (тип) Серийные микросхемы мультиплексоров (тип)
D-триггеры без пред-установки и со входами предустановки (тип) Серийные микросхемы декодеров/демультиплек-соров (тип)
Серийные микросхемы элементов арифметико-логических устройств (тип) Серийные микросхемы кодеров (тип)
Серийные микросхемы счетчиков (тип) Серийные микросхемы регистров (тип)
Серийные микросхемы триггеров (тип)

2.11. Indicators– индикаторные устройства

Вольтметр с цифровым отсчетом (внутреннее сопротивление, режим измерения постоянного или переменного тока). Отрицательная клемма показана утолщенной черной линией.
Амперметр с цифровым отсчетом (внутреннее сопротивление, режим измерения постоянного или переменного тока). Отрицательная клемма показана утолщенной черной линией.
Лампа накаливания (напряжение, мощность) Светоиндикатор (цвет свечения)
Семисегментный индикатор (тип) Семисегментный индикатор с дешифратором (тип)
Звуковой индикатор (частота звукового сигнала, напряжение и ток срабатывания)
Линейка из десяти независимых светодиодов (напряжение, номинальный и минимальный ток)
Линейка из десяти светодиодов со встроенным АЦП (минимальное и максимальное напряжение)

 

2.12. Controls – аналоговые вычислительные устройства

Дифференциатор Интегратор
Масштабирующее звено Формирователь передаточных функций
Аналоговый умножитель Аналоговый делитель
Трехвходовый сумматор Неуправляемый ограничитель напряжения
Управляемый ограничитель напряжения Ограничитель тока
Блок с гистерезисной характеристикой Блок с регулируемой скоростью нарастания сигнала

2.13. Miscellaneous– компоненты смешанного типа

Плавкий предохранитель Восьмиразрядное устройство записи данных
Источник напряжения Линия передачи с потерями
Линия передачи без потерь Кварцевый резонатор
Коллекторный электродвигатель постоянного тока Электровакуумный триод
Импульсный стабилизатор напряжения повышающего типа Импульсный стабилизатор напряжения понижающего типа
Импульсный стабилизатор напряжения Текстовый блок
Блок заголовка

 

2.14. Instruments– контрольно-измерительные приборы

Мультиметр Функциональный генератор
Осциллограф Измеритель АЧХ и ФЧХ
Генератор слова Логический анализатор
Логический преобразователь

Панель контрольно-измерительных приборов содержит цифровой мультиметр, функциональный генератор, двухканальный осциллограф, измеритель амплитудно-частотных и частотных характеристик, 16-разрядный генератор слов (кодовый генератор), 16-канальный логический анализатор и логический преобразователь.

Общий порядок работы с приборами такой: иконка прибора курсором мыши переносится на рабочее поле и подключается проводниками к исследуемой схеме. Для приведения прибора в рабочее (развернутое) состояние необходимо дважды щелкнуть курсором по его иконке.

3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

 

Программа Electronіcs Workbench имеет в своем составе широкий набор виртуальных измерительных приборов. При выполнении данных лабораторных работ используются такие из них: мультиметр, осциллограф, функциональный генератор, измеритель АЧХ и ФЧХ.

Простейшими приборами в Electronіcs Workbench являются вольтметр и амперметр, расположенные в поле индикаторов, которое на панели компо-

нентов изображается значком . Они не требуют настройки, автоматиче-

ски изменяя диапазон измерений. В одной схеме можно применять несколько таких приборов одновременно, наблюдая токи в разных цепях схемы и напряжения на разных элементах.

Вольтметр (рис. 2) используется для измерения переменного и постоянного напряжения. Выделенная жирной линией сторона прямоугольника на рис. 2 соответствует отрицательной клемме. Двойным нажатием по левой Рисунок 2 ‑ Вольтметр

кнопке мышки (ЛКМ) на изображении вольтметра открывается диалоговое окно для изменения параметров вольтметра: вида измеряемогонапряжения,

Рисунок 3 – Диалоговое окно вольтметра величины внутреннего сопротивления. Диалоговое окно вольтметра показано на рис. 3. Значение внутреннего сопротивления вводится из клавиатуры в строке Resіstance, вид измеряемого напряжения (опция Mode) выбирается из списка. При измерении переменного синусоидального напряжения (АС) вольтметр будет

показывать действующее значение напряжения Uд, что определяется по формуле

где Um - амплитудное значение напряжения.

Внутреннее сопротивление вольтметра можно изменить, однако, использование вольтметра с очень высоким внутренним сопротивлением в схемах с низким исходным сопротивлением может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы.

Примечание. Для измерения напряжения кроме вольтметра можно использовать мультиметр.

Рисунок 4 ‑ Амперметр Амперметр (рис. 4) используется для измерения переменного и постоянного токов. Выделенная жирной линией сторона прямоугольника на рис.4 соответствует отрицательной клемме.

Двойным нажатием ЛКМ на изображении амперметра открывается диалоговое окно для изменения параметров амперметра: вида измеряемого тока; значения внутреннего сопротивления. Диалоговое окно амперметра аналогично соответствующему окну для вольтметра.

Значение внутреннего сопротивления вводится с клавиатуры в строке Resіstance, вид измеряемого тока (опция Mode) выбирается из списка. При измерении постоянного тока выбирают режим DС. При измерении переменного синусоидального тока (АС) амперметр будет показывать его действующее значение

,

где Im - амплитуда переменного тока.

Внутреннее сопротивление амперметра можно снизить, однако использование амперметра с очень низким сопротивлением в схемах с высоким исходным сопротивлением (относительно выводов амперметра) может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы.

Примечания: Для измерения тока кроме амперметра можно использовать мультиметр. Для исследования схемы можно одновременно использовать несколько вольтметров и амперметров.

Кроме описанных амперметра и вольтметра, в Electronіcs Workbench есть семь приборов с многочисленными режимами работы, любой из которых можно использовать в схеме только один раз. Изображения этих приборов расположены на панели приборов (рис. 5). Рисунок 5‑ Панель приборов

В лабораторных работах используются: мультиметр – 1, функциональный генератор – 2,осциллограф – 3 и измеритель амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных (ФЧХ) характеристик – 4.