2.2. Опис програми

2.2.1. Опис меню програми

Як і більшість інших програм для Windows, Electronics Workbench 5.0с теж має панель меню, панелі інструментів та робоче поле, на якому власне і моделюється схема. Electronics Workbench, на відміну від інших програм такого типу, досить зручна в користуванні і проста в розумінні.

Слід відмітити, що при інсталюванні Electronics Workbench є можливість задати систему графічних позначень елементів за двома стандартами: європейським та американським. Так, наприклад, позначення резистора за американським стандартом буде , в той час, як за європейським - . Відрізняються також і позначення логічних елементів. Однак, набувши невеликого практичного досвіду в роботі з програмою, можна однаково вільно користуватись як першою, так і другою системами. Якщо позначення якогось елемента в одній з корзин виявиться незнайомим – підведіть до нього вказівник мишки і, не натискаючи ніяких кнопок, трохи зачекайте. На екрані з`явиться так звана спливаюча підказка, в якій міститиметься назва елемента.

Кожна опція меню та кожна кнопка панелі інструментів детально описані в допомозі (Help).

Розгляд програми розпочнемо з опису меню. Для деяких команд в програмі передбачені комбінації клавіш швидкого доступу, тобто комбінації, при натисканні яких виконується ця команда. Ці клавіші наводяться в квадратних дужках.

Примітка: Комбінація Ctrl+S означає натиснення клавіш Ctrl та S, клавіша + не натискається.

Меню File (файл):

Сюди входять наступні пункти:

New (новий) – створення нового файлу (схеми) [Ctrl+N].

Open (відкрити) – відкривання існуючої файлу (схеми) [Ctrl+O].

Save (зберегти) – запис файла (схеми) на диск [Ctrl+S].

Save as... (зберегти як) – запис файла під іншим іменем (цей пункт також відкривається автоматично, коли ви вперше записуєте новостворений файл).

Import – перенесення даних (схеми) із Electronics Workbench в іншу прикладну програму.

Export перенесення даних з іншої прикладної програми в Electronics Workbench.

Print – друк поточного файлу [Ctrl+P].

Print Setup – установки параметрів друку (вибір принтера та інше).

Exit – вихід з програми [Alt+F4].

Меню Edit (правка):

Cut (вирізати) – виділений елемент видаляється зі схеми і переміщується до буферу обміну (Clipboard) [Ctrl+X].

Copy (копіювати) – виділений елемент переміщується до буферу обміну не видаляючись зі схеми [Ctrl+C].

Paste (вставити) – вставка елемента з буферу обміну [Ctrl+V].

Delete (знищити) – видалення елемента зі схеми [Del].

Select all (виділити все) – одночасне виділення всіх елементів схеми (може бити використане для копіювання схеми в буфер з метою вставки в редакторі Microsoft Word чи Paint, або для створення блоку) [Ctrl+A].

Copy as Bitmap (копіювати виділені елементи в буфер обміну як точковий малюнок) – використовується для транслювання схеми в малюнок, придатний для використання будь-яким графічним редактором, чи текстовим редактором Microsoft Word.

Show Clipboard (проглянути буфер обміну) – показує вміст буферу обміну.

Меню Circuit (схема):

Rotate (поворот) – повертає виділений компонент на 90 градусів [Ctrl+R].

Flip Vertical – повертає елемент навколо горизонтальної осі.

Flip Horizontal – повертає елемент навколо вертикальної осі.

Сомроnent Properties ( властивості елемента) – відкриває діалогове вікно, в якому можна змінити параметри виділеного елемента.

Create Subсircuit (створити підколо) – створює єдиний блок з виділеної частини схеми. Ця можливість буває необхідною, якщо є потреба будувати кола в яких певна частина часто повторюється (наприклад, багатосмугові фільтри, еквалайзери, фільтри високих порядків, одержані послідовним з`єднанням фільтрів другого порядку). В цьому випадку створюється одна ланка, задаються номінали елементів, далі ланка виділяється і виконується команда Create Subsircuit. При цьому, створений блок поміщається в корзину Favorites і далі використовується як один елемент. При потребі змінити параметри блоку достатньо, навівши на нього вказівник, подвійно клацнути лівою кнопкою мишки, і далі змінити параметри всіх необхідних елементів. Зверніть увагу, що при зміні параметрів у одному з блоків, в усіх інших з такою ж назвою вони змінюються автоматично. Тому, якщо вам потрібно використати на схемі 5 блоків з однаковою схемою але різними параметрами елементів (наприклад при створенні 5-ти смугового фільтра), то необхідно попередньо створити 5 блоків з різними назвами, далі викликати їх на схему і змінити в кожному параметри потрібних елементів [Ctrl+B].

Zoon in (збільшити) – збільшення схеми [Ctrl++].

Zoon out (зменшити) – зменшення схеми [Ctrl+-].

Shematic options (параметри схеми) – керування відображенням схеми. Цей пункт використовується для настроювання режимів роботи з поточною схемою. Для інших схем зміни не зберігаються.

Restrictions (обмеження) – встановлення певних обмежень на доступ до схем та певних компонентів програми (зокрема встановлення паролів) [Ctrl+L].

Меню Window (вікно).

Arrange (впорядкувати) – акуратно впорядковує відкриті вікна [Ctrl+W].

Сircuit – робить активним вікно зі створеною схемою.

Diskription (опис) – відкриває вікно опису схеми, в якому коротко занотовується її назва та призначення [Ctrl+D].

Меню Help (допомога).

Help – відкриває файл допомоги Electronics Workbench [F1].

Help Index – зміст допомоги.

Relise notes – містить інформацію про нововведення в програмному забезпеченні Electronics Workbench 5.0c.

About Electronics Workbench (про програму) – містить інформацію про виробника та версію програми.

Меню Analysis (aналіз).

Activate (активувати схему) – запуск процесу аналізу схеми [Ctrl+G].

Pause – тимчасово перериває моделювання (відновлення аналізу – за командою Resume) [F9].

Stop – зупиняє процес аналізу схеми [Ctrl+T].

Analisis Option (параметри аналізу) – дає можливість керувати багатьма аспектами моделювання, зокрема вибором методу моделювання, виводом результатів тощо. Більшість опцій мають значення по замовчуванню, які цілком можна використовувати для моделювання схем з навчальною метою [Ctrl+Y].

DC Operating Point – аналіз схеми по постійному струму. Для такого аналізу всі джерела змінної напруги – занулені. Індуктивності розглядаються як короткі замикання, конденсатори – як розрив. Результати такого аналізу, як правило, є проміжними результатами для подальшого аналізу. Результати виводяться після того, як аналіз завершиться в вигляді списку напруг у вузлах та струмів у всіх вітках.

AC Frenquency – аналіз схеми за змінною напругою. При цьому всі джерела постійної напруги вважаються зануленими, джерела змінної напруги, конденсатори та індуктивності представлені відповідними моделями. Нелінійні компоненти представлені лінійними моделями для малих сигналів. Всі вхідні джерела розглядаються як синусоїдальні.

Для виконання аналізу необхідно:

1. Розглянути схему і вибрати вузли для аналізу.

2. Вибрати Analysis/ AC Frenquency.

3. Ввести або змінити параметри в вікні діалогу.

4. Клацнути Simulate для проведення моделювання (Esc для відміни).

Результати аналізу виводяться на двох графіках: залежність коефіцієнта підсилення від частоти та залежність фази від частоти.

Transient – аналіз перехідних процесів. Програма обчислює відгук схеми як функцію від часу. Враховуються джерела як постійної та і змінної напруги. Конденсатори та індуктивності представлені моделями накопичувачів енергії.

Для виконання аналізу необхідно:

1. Розглянути схему і вибрати вузли для аналізу.

2. Вибрати Analysis/ Transient.

3. Ввести або змінити параметри в вікні діалогу.

4. Клацнути Simulate для проведення моделювання (Esc для відміни).

Результатом моделювання є графік залежності напруги від часу, який з`являється на екрані коли моделювання завершене.

Fourier- аналіз Фур`є оцінює постійну складову, основні та гармонічні компоненти сигналу в часовій області. Під час роботи програми проводиться дискретне перетворення Фур`є за результатами аналізу в часовій області. В результаті, часове представлення форми сигналу розбивається на складові в частотній області. Аналіз потребує початкової частоти, яка повинна бути встановлена в частоту джерела змінної напруги. Якщо в схемі декілька джерел, то встановлюється найменша спільна початкова частота. Наприклад, якщо ви маєте джерела з частотами 10.5 кГц і 7 кГц – то встановлюєте частоту 0.5 кГц.

Для виконання аналізу необхідно:

1. Розглянути схему і вибрати вузол для аналізу.

2. Вибрати Analysis/Fourier.

3. Ввести або змінити параметри в вікні діалогу.

4. Клацнути Simulate для проведення моделювання (Esc для відміни).

Результати виводяться в вигляді залежності амплітуди гармонік від частоти.

Noise - шумовий аналіз. Використовується для знаходження потужності шуму на виході електричної схеми. Під час аналізу, програма вираховує шуми від резисторів та напівпровідникових елементів. Кожне джерело шуму вважається статичним і некорельованим до інших джерел в схемі. Їх значення розраховуються незалежно одне від одного по відношенню до вихідного вузла. Повний шум є сумою індивідуальних шумів.

Результатом аналізу є вхідний та вихідний шумовий спектри. На графіку зображається залежність квадрату шумової напруги від частоти.

Distortion – вимірювання гармонічних та інтермодуляційних спотворень. Даний аналіз корисний для дослідження малих спотворень, які як правило не можливо оцінити при аналізі перехідних процесів.

Parameter Sweep – використання цього пункту меню дає можливість швидко перевіряти роботу схеми в залежності від зміни номіналу деякого елементу. Ефект – такий же ж, як і моделювання схеми декілька разів, змінюючи кожного разу значення номіналу одного з елементів.

Для виконання аналізу необхідно:

1. Розглянути схему і вибрати компонент та параметр для дослідження, а також вузол для аналізу.

2. Вибрати Analysis/Parameter Sweep.

3. Вибрати аналіз за постійним струмом, змінною напругою чи перехідних процесів.

4. Ввести або змінити параметри в вікні діалогу.

5. Клацнути Simulate для проведення моделювання (Esc для відміни).

Результатом аналізу будуть криві, які характеризують поведінку схеми при кожному номіналі елемента. Номінали задаються автоматично. Однак ви можете задавати початкове та кінцеве значення, а також, в випадку лінійного типу аналізу діапазону, крок збільшення номіналу. Можна вибрати також декадний або октавний тип (в першому випадку номінал збільшуватиметься в 10 разів: 10,100,1000 Ом, в другому – в 2 рази: 10,20,40 Ом).

Temperature Sweep – цей пункт дає можливість проаналізувати поведінку схеми при різних температурах. При цьому, попередньо необхідно задати для всіх елементів відповідні температурні коефіцієнти. В діалоговому вікні задаються значення початкової та кінцевої температур, метод за яким проводитиметься аналіз: за постійним струмом, відгук схеми, чи залежність значення вихідної напруги від частоти сигналу, а також тип розбивання діапазону (лінійний з заданим кроком, октавний чи декадний).

Для виконання аналізу необхідно:

1. Розглянути схему і вибрати вузли для аналізу.

2. Вибрати Analysis/Temperature Sweep.

3. Ввести або змінити параметри в вікні діалогу.

4. Клацнути Simulate для проведення моделювання (Esc для відміни).

Результатом аналізу будуть криві для кожної температури, які з`являються після завершення аналізу.

Pole-Zero – аналіз нулів та полюсів функції передачі схеми. Аналіз корисний при оцінці стійкості схеми. Схема повинна мати полюси з від`ємною дійсною частиною, інакше існує можливість збудження на певних частотах. Перед початком аналізу в діалоговому вікні Pole-Zero потрібно вказати вхідні та вихідні вузли. Результатом аналізу є дійсні та уявні частини нулів та полюсів функції передачі.

Transfer Function – аналіз функції передачі між вхідним та вихідним вузлами. Під час аналізу також обчислюються значення вхідного та вихідного опорів. Результатом аналізу будуть значення функції передачі, вхідного та вихідного опорів.

Sensitivity – розрахунок чутливості вихідної величини (струму чи напруги) до зміни значення одного з елементів схеми (при аналізі для змінної напруги) чи всіх елементів одночасно (при аналізі по постійному струму).

Для виконання аналізу:

1. Розгляньте схему і зупиніться на вихідній напрузі або струмі. Для вихідної напруги виберіть вузли з обох боків виходу схеми, для вихідного струму виберіть джерело.

2. Виберіть Analysis/Sensitivity.

3. Введіть або змініть параметри в вікні діалогу.

4. Клацніть Simulate для проведення моделювання (Esc для відміни).

Результати виводяться в вигляді графіка залежності чутливості від частоти (для першого випадку), або в вигляді таблички (для другого).

Worst Case – перевірка схеми на найгірший випадок. Дає можливість, наприклад, оцінити відхилення вихідної напруги при найгіршому розкиді параметрів від значення, яке повинно б бути при точній відповідності номіналів. Є також і інші можливості аналізу: обчислення частоти, при якій напруга на виході максимальна, мінімальна, частота, при якій вихідний сигнал вперше опускається нижче заданого користувачем значення, чи навпаки, піднімається вище нього.

Monte Carlo – метод Монте Карло дозволяє оцінювати, як працюватиме схема при зміні в заданих межах номіналів її елементів. Похибка номіналів задається в діалоговому вікні одна для всіх компонентів. Результатом аналізу будуть криві, які характеризують роботу схеми при випадкових змінах номіналів в встановлених межах. Кількість кривих задається в діалоговому вікні. Там же ж задається і метод розподілу номіналів. Такий аналіз може бути використаним, коли є потреба оцінити в яких межах лежатимуть значення вихідної величини при сталій вхідній дії.

Dіsplay Graps – викликає вікно Analisis Graphs, в якому виводяться результати аналізу схеми, одержані при виконанні пунктів, описаних вище.

2.2.2. Опис кнопок панелей інструментів

Кнопка	Назва кнопки	Опис кнопки
	New(Створити)	Створення нової схеми.
	Open (Відкрити)	Відкривання створеної раніше схеми.
	Save (Зберегти)	Збереження поточної схеми.
	Print (Роздрукувати)	Друк схеми.
	Cut (Вирізати в буфер обміну)	Виділений елемент(ти) видаляється зі схеми та переноситься в буфер обміну.
	Copy (Копіювати в буфер обміну)	Виділений елемент переноситься в буфер обміну, не видаляючись зі схеми.
	Paste (Вставити з буфера обміну)	Вставка в схему елемента, розміщеного в буфері обміну.
	Rotate (Повернути)	Поворот виділеного елемента на 90 градусів.
	Flip horizontal (Відобразити по горизонталі)	Дзеркальне відображення по горизонталі (відносно вертикальної осі).
	Flip vertical (Відобразити по вертикалі)	Дзеркальне відображення по вертикалі (відносно горизонтальної осі).
	Create subcircuit (Створити підколо)	Створення підкола.
	Display graph (Показати вікно графіків)	Вивід на екран вікна графопобудовувача.
	Component properties (Властивості компонента)	Корегування властивостей виділеного компонента.
	Zoom out (Зменшити)	Зменшення схеми на екрані на 20 процентів.
	Zoom in (Збільшити)	Збільшення схеми на екрані на 20 процентів.
	Help (Допомога)	Виклик вікна допомоги.
	Scale factor (Масштаб)	Масштаб відображення схеми на екрані. Може бути змінений як вибором одного із стандартних значень (натисніть стрілку вниз), так і введенням потрібного числа безпосередньо в вікно.
	Activate simulation (Активувати моделювання)	Запускає процес моделювання схеми.
	Pause simulation (Призупинити моделювання)	Тимчасово зупиняє моделювання. Замість кнопки Pause з`являється кнопка Resume (відновлення моделювання).
	Favorites (Улюблені)	Корзина, в яку можна помістити елементи, що найбільш часто використовуються. Сюди ж поміщаються створені користувачем підкола (блоки).
	Sourses (Джерела)	Корзина, в якій містяться джерела постійної та змінної напруг та струмів, тощо.
	Basic (Основні)	Корзина з пасивними елементами – резистори (змінні та постійні), конденсатори, індуктивності, трансформатори, керовані напругою чи струмом перемикачі тощо.
	Diodes (Діоди)	Корзина з різними типами діодів (випрямляючі діоди, світлодіоди, випрямляючі мости, тиристори тощо).
	Transistors (Транзистори)	Корзина з біполярними та польовими транзисторами.
	Analog ICS (Аналогові ІМС)	Корзина з аналоговими мікросхемами (операційні підсилювачі, компаратори тощо).
	Mixed ICS (ІМС змішаного типу)	Корзина, яка містить аналогово-цифрові перетворювачі, цифро-аналогові з виходом по струму, цифро-аналогові з виходом по напрузі, тригери Шмітта, таймери тощо
	Digital ICS (Цифрові ІМС)	Корзина з шаблонами найбільш вживаних цифрових мікросхем. При встановленні мікросхеми на схемі, з`являється діалогове вікно, в якому потрібно вказати, яку саме мікросхему даної серії ви бажаєте використати. Після вибору мікросхеми на екрані з`являється відповідне їй схематичне позначення. Параметри мікросхеми при моделюванні братимуться вже не ідеальні, а ті, які відповідають даній серії.
	Logic gates (Логічні елементи)	Корзина логічних елементів (І, НЕ, АБО, І-НЕ, АБО-НЕ тощо). По замовчуванню встановлюються параметри, що відповідають ідеальному елементу, однак їх можна змінити.
	Digital (Цифрові елементи)	Корзина цифрових елементів. Містить тригери (RS, JK, D тощо), мультиплексори, демультиплексори, декодери тощо
	Indicators (Індикатори)	Корзина, яка містить вольтметри, амперметри, семисегментні та лінійні індикатори зі встроєним перетворювачем та без нього, ідикаторні лампи.
	Controls (Елементи керування)	Корзина, яка містить елементи для обмеження струму, напруги, суматори, подільники, інтегратори, диференціатори, помножувачі тощо.
	Miscallaneous (Різне)	Корзина з набором різних додаткових компонентів (запобіжники, пристрої запису інформації в файл, двигуни постійного струму, кварци тощо)
	Instruents (Інструменти)	Корзина з набором інструментів (генератор, осцилограф, аналізатор АЧХ тощо).

2.2.3. Вибір параметрів програми перед початком аналізу

Перед початком роботи необхідно настроїти середовище. Для цього виберіть в меню пункт Circuit/Shematic Options. Після цього на екрані з`явиться відповідне діалогове вікно. Виберіть вкладку Grid і встановіть прапорець (галочку) напроти пункту Use grid (використати сітку). Далі виберіть вкладку Show/Hide і встановіть прапорці напроти пунктів Show referens ID, Show values, Show nodes. Положення решти прапорців, як правило, для більшості аналізів не суттєве.

Встановлення прапорця Show referens ID призведе до відображення на схемі назв елементів (R1,R2,C1 і т.д.). Прапорець Show value відповідає за відображення номіналів елементів. Прапорець Show nodes варто встановлювати лише тоді, коли проводиться аналіз з допомогою пунктів меню Analysis, він дозволяє відображення номерів вузлів на схемі.

Примітка: в попередніх версіях Electronics Workbench меню Analysis було відсутнє і всі дослідження схем проводились лише з допомогою інструментів, розміщених в відповідних корзинах. Таким же ж методом можна користуватись і в версії 5.0с.

Програма з великою достовірністю імітує створення нової схеми на макетній платі, та тестування її з допомогою необхідних інструментів. Спершу розмістіть елементи на робочому столі, потім вкажіть зв`язки між ними. Тоді витягніть необхідні інструменти і підключіть їх до тих місць схеми, які вас цікавлять.

Щоб вийняти елемент чи інструмент з корзини необхідно її відкрити (клацнути по потрібній корзині мишкою), вибрати елемент і, зачіпивши його вказівником мишки, не відпускаючи кнопки перетягнути на робочий стіл.

Щоб з`єднати один елемент з іншим, підведіть вказівник до вивода (повинна з`явитись чорна крапка), натисніть ліву кнопку мишки і, не відпускаючи її, підведіть вказівник до виводу іншого елемента, чи до вже існуючого зв`язку (також повинна з`явитись чорна крапка). Так само підключаються і прилади (інструменти).

Процедура з`єднання елементів на схемі проілюстрована на рис. 1.1

Рисунок1.1- З`єднання виводів двох елементів.

Іноді виникає потреба знищити зв’язок. Це можна зробити двома способами:

• виділити зв’язок, клацнувши по ньому мишкою (лінія повинна стати жирнішою), і натиснути клавішу Delete на клавіатурі.

• підвести вказівник до вузла, в який входить зв’язок, зі сторони цього зв’язку. При цьому на зв’язку, поряд з вузлом, повинна з`явитись чорна крапочка. Тепер натисніть ліву кнопку мишки і відведіть зв`язок від вузла. Відпустіть кнопку – зв’язок зникне.

Після того, як схема зібрана необхідно ввести номінали елементів. Для цього двічі клацніть мишкою на необхідному елементі, або, виділивши його (повинен з`явитись вказівник у вигляді руки – див рис. 2), натисніть праву кнопку і виберіть в контекстному меню Component Properties. В діалоговому вікні, замість значень, встановлених по замовчуванню, введіть значення, що відповідають модельованій схемі. Зверніть увагу на те, що для кожного виду елементів це діалогове вікно має інший набір параметрів. Так для резисторів існує можливість встановлювати значення температурних коефіцієнтів опору та температури, при якій працює даний резистор. В змінних резисторах, конденсаторах та індуктивностях існує можливість вводити клавішу, натискання якої призводить до зміни положення движка. При натисканні вибраної в вікні Key клавіші движок переміщуватиметься в одному напрямку, при натисканні комбінації Shift+клавіша – в іншому. Таким чином, задавши певні клавіші ви зможете змінювати положення движка не викликаючи вікно властивостей елемента (по замовчуванню движок встановлюється в середнє положення).

При встановленні на схемі елементів з корзини Digital, з`являється вікно, в якому необхідно вибрати тип мікросхеми (І-НЕ, АБО, НЕ і т.д.). Таким чином, спершу вибирається серія (74xx,741xx і т.д.), а потім тип ІМС. Після цього можна викликати вікно властивостей елемента (Component Properties) і вибрати відповідну модель (КМОП, ТТЛ, чи ідеальну). Для навчальних цілей, як правило, цілком достатньо використання ідеальних моделей. Однак іноді доводиться створювати елементи, які мають строго задані властивості. Для цього необхідно виконати наступні дії:

Створення власної моделі елемента.

1. Виділити елемент, і викликати вікно його властивостей.

2. Вибрати вкладку Models.

3. Клацнути на кнопці New Library і в вікні, що з`явилось ввести назву нової бібліотеки. Ви створили пусту, поки що, бібліотеку. Її назва автоматично додається до списку вже існуючих.

4. Тепер виділіть в вікні Library вказівником бібліотеку default.В вікні Model виділіть ideal і клацніть на кнопці Copy.

5. В вікні Library виділіть створену вами бібліотеку і клацніть на кнопці Paste. В вікні, що з`явилось введіть назву елемента, який створюєте – ви створили свій елемент, але він поки що має ідеальні параметри.

6. В вікні Model виділіть назву створеного вами елемента і клацніть на кнопці Edit, змініть ідеальні параметри на параметри, які відповідають заданій мікросхемі чи елементу згідно довідника.

Більшість лабораторних робіт зводяться до аналізу інтегруючих та диференціюючих ланок, фільтрів першого та другого порядків тощо. Тобто в навчальних схемах переважно використовуються резистори, конденсатори, індуктивності та операційні підсилювачі. З інструментів, як правило, використовуються генератор, осцилограф та аналізатор АЧХ.

Наведемо приклад аналізу простої схеми. При складанні схеми потрібно мати на увазі, що програма проводить математичне моделювання схеми. Це зумовлює деякі відмінності між аналізом реальної схеми та моделюванням її з допомогою Electronics Worcbench.

Примітка: якщо в реальній схемі відпаяти одну ніжку конденсатора, то вона працюватиме так, ніби його взагалі немає. В той же час Electronics Worcbench видасть повідомлення про помилку і аналіз не буде проведено.

Тепер розглянемо один з можливих методів аналізу схеми на прикладі дослідження активного смугового фільтра другого порядку. Параметри елементів фільтра вибрані таким чином, що резонансна частота рівна приблизно 15 кГц, добротність фільтра Q=1.25. Схема фільтра з підключеними приладами зображена на рисунку 1.3.

Як видно з рисунку, для аналізу схеми було використано генератор, осцилограф, та побудовувач АЧХ. Таке підключення приладів дає можливість побачити як змінюється вхідний сигнал на частоті генератора (один канал осцилографа показує вхідний сигнал, інший – вихідний). Генератор працює на частоті 15 кГц. Побудовувач АЧХ дає можливість одразу ж побудувати АЧХ ланки в заданому частотному діапазоні (в нашому випадку 200 Гц – 200 кГц), а також ФЧХ в тому ж діапазоні. Тобто, виконавши нескладні дії, ми можемо оцінити всі основні характеристики фільтра – резонансну частоту, смугу пропускання, добротність, стійкість.

Щоб побачити результати роботи програми, необхідно двічі клацнути мишкою, наприклад, на осцилографі. На екрані з`явиться зображення передньої панелі осцилографа зі всіма кнопками управління. Тут необхідно вибрати ціну поділки вертикальної (V/div) та горизонтальної (s/div) осей (div – скорочення від поділка, s/div – секунд на поділку). Тепер ввімкніть вимикач в верхньому правому кутку панелі інструментів. На екрані осцилографа з`являться зображення вхідного та вихідного сигналів (див рис. 1.4).

Рисунок 1.3- Схема фільтра другого порядку.

Для зручності можна зробити їх різного кольору. В Electronics Workbench колір осцилограми співпадає з кольором провідника по якому він подається на вхід приладу. Щоб змінити колір зв’язку необхідно двічі клацнути по ньому мишкою, або виділити зв`язок і клацнути правою кнопкою, потім вибрати в меню, що з`явилось пункт Wire Properties. В обох випадках з`явиться вікно Wire Properties. В цьому вікні клацніть на кнопці Set Wire Color і виберіть потрібний колір.

Рисунок 1.4- Осцилограми вхідного та вихідного сигналів (частота 1 кГц).

Подібно до осцилографа користуються і побудовувачем АЧХ-ФЧХ. Для використовування останнього обов’язково потрібне підключення генератора на вході схеми, хоча частота його генерації немає ніякого значення. На передній панелі розміщені кнопки перемикача Magnitude/Phase (АЧХ/ФЧХ), перемикачі Log/Lin (логарифмічна/лінійна), які дають можливість вибирати тип шкали по горизонтальній та вертикальній осях, а також вікна, що задають межі цих осей. В нашому випадку аналіз проведено для частот 200 Гц...200 кГц і межі вертикальної осі встановлено –20...20 Дб. Результати побудови АЧХ (натиснута кнопка Magnitude) наведено на рисунку 1.5.

Рисунок 1.5- Результати побудови АЧХ фільтра.

Якщо натиснути кнопку Phase, то в робочому полі приладу з`явиться графік фазочастотної характеристики.

Зверніть увагу на кнопку Save. Ця кнопка дає можливість зберегти результати побудови АЧХ і ФЧХ в файлі на диску. Ім’я файла вказується в діалоговому вікні, яке з`являється на екрані.

Для визначення точних значень досліджуваної функції існує візир (вертикальна лінія, яку можна переміщувати вздовж горизонтальної осі). Після зупинення моделювання, ця лінія співпадає з вертикальною віссю. Однак її можна, зачепивши мишкою, або скориставшись кнопками у вигляді стрілок, перемістити у будь-яке місце графіка. При цьому в вікнах справа від кнопок відображаються точні значення частоти, на якій знаходиться візир, та значення функції, яке цьому значенню відповідає.

Такі ж можливості має і осцилограф. Однак, щоб скористатись ними, треба спершу натиснути кнопку Expand в верхній частині передньої панелі. При цьому розміри останньої збільшуються. Щоб повернутись до попереднього режиму – натисніть кнопку Reduce.

Як можна побачити з наведеного прикладу, моделювання навчальних схем в Electronics Workbanch є досить простим і наочним.

Однак версія 5.0с має набагато ширші можливості в аналізі схем ніж інші версії. Для їх детального вивчення варто користуватись допомогою програми. Але деякі з них, які найчастіше використовуються при виконанні лабораторних робіт розглянемо детальніше.

Так, при моделюванні схем засобами панелі інструментів, ми можемо знати осцилограму одночасно не більше ніж з двох вузлів (осцилограф двоканальний), а АЧХ і ФЧХ взагалі лише для одного виходу. Крім того, для виводу результатів на друк теж виникають певні складності. Ці проблеми може допомогти вирішити використання меню Analysis. Його використання є не таким наочним і зрозумілим, але це компенсується рядом інших переваг.

Розглянемо схему, зображену на рис. 1.6. Ця схема представляє собою двосмуговий фільтр. Кожна смуга фільтрується з допомогою схеми розглянутої вище. Перед побудовою схеми було створено блоки (як це робиться – див. опис команди Сircuit/Create Subsircuit), що представляють собою смугові фільтри другого порядку, які повністю повторюють схему розглянуту вище. Сигнали з виходу фільтрів подаються на входи суматора. Припустимо, нас цікавить, якими будуть частотні характеристики на виходах обох фільтрів, а також якою буде сумарна характеристика на виході суматора.

Рисунок 1.6- Паралельне ввімкнення фільтрів

Перш ніж починати аналіз, перевірте, чи встановлені всі необхідні прапорці в пункті Circuit/Shematic Options. На схемі повинні висвічуватись номери зв’язків в прямокутниках (див. рис. 6). Якщо вони є, можна починати аналіз.

Вибираємо меню Analysis/AC Frencuency. В діалоговому вікні встановлюємо межі частотного діапазону, в якому ми проводитимемо аналіз. В нижній частині вікна розміщено два вікна: Nodes in circuit i Nodes for analysis. В першому перечисленні всі зв’язки, які є в колі, в другому – лише ті, для яких виконується частотний аналіз. Номери зв’язків співпадають з номерами в прямокутниках. Щоб додати до списку зв`язок, який нас цікавить, потрібно виділити його в лівому вікні і клацнути на кнопці Add->, щоб навпаки зняти з аналізу – виділіть його в правому вікні і клацніть на кнопці <-Remove. В нашому випадку для аналізу використано зв’язки № 1, 4, 5. Решта параметрів не мають важливого значення. В вікні можна також вибрати кількість точок для побудови графіка (чим вона більша, тим плавніший і точніший графік), тип вертикальної шкали (логарифмічна чи лінійна). Після того, як всі параметри вибрані, клацніть на кнопці Simulate.

На екрані з`явиться вікно графік Analysis Graph, на якому будуть відображені графіки залежності напруги і фази від частоти для всіх вибраних вузлів (див. рис. 7). Зверніть увагу, що на першому графіку відкладається значення вихідної напруги від частоти.

Рисунок1.7- Результат використання AC Analysis.

Якщо ж вам потрібно побудувати осцилограми для цих вузлів, то можна скористатись меню Analysis/Transient (аналіз перехідного процесу). Діалогове вікно досить схоже до попереднього. Номери вузлів вказуються таким же ж чином, як і в попередньому випадку. В вікнах Start time та End time вказуються значення початкового та кінцевого часу. В нашому випадку вибрано значення 0 і 0,005 с. відповідно, тобто 5 мс від часу ввімкнення схеми (див. рис. 1.8). Тому досить добре помітно перехідні процеси (зверніть увагу на перших два періоди).

Рисунок 1.8- Результати використання команди Trancient.

З вікна Analysis Graph ви також можете дуже просто роздрукувати отримані графіки на принтері. Для цього спершу натисніть кнопку Print preview. Прогляньте результати, та виберіть потрібні сторінки. Потім натисніть кнопку Print і, ввівши номера потрібних сторінок, роздрукуйте їх. Зверніть увагу на те, що використовуються кнопки панелі інструментів вікна Analysis Graph, а не програми.

Описані вище способи аналізу схем є найбільш вживаними. Використання інших пунктів меню Analysis має, звичайно, деякі свої особливості, але в цілому дуже схоже на користування вікнами AC Frecuency i Trancient.

Варто звернути увагу на ще одну цікаву і дуже корисну можливість програми. Іноді для тестування схеми нам не достатньо використання простого гармонічного сигналу (синусоїдального коливання). В Workbench передбачено можливість завантаження сигналу, який попередньо змодельований іншою програмою і записаний в файл. Для цього використовується елемент Piecewise Linear Source корзини Sources . Цей елемент підключається в схемі замість генератора. В вікні властивостей (стрічка filename) вказується шлях та ім`я файла, з якого зчитуються дані. Сам файл повинен мати розширення *.txt або *.scp. Файл повинен містити дві колонки чисел: перша – це значення відліків часу (в секундах), друга – значення напруги в цей момент часу. Такий файл можна змоделювати з допомогою програм Matlab, Mathcad, або використавши будь-яку мову програмування.

Як видно з розширень, можна також використовувати сигнали, попередньо записані з допомогою осцилографа.

В корзині Miscelaneous міститься елемент Write Data , який на відміну від елемента описаного вище, навпаки дає можливість записувати дані в файл. Причому запис може вестись одночасно по восьми каналах. Результати також записуються в файл з розширенням *.txt, і їх можна потім переглянути з допомогою будь-якого текстового редактора, чи зчитати, наприклад, з допомогою Мatlab.

3. Зміст звіту.

1. Мета роботи.

2. Створена електрична схема.

3. Привести параметри створеного елементу.

4. Привести одержані графіки.

5. Зробити висновок.