
- •Министерство образования и науки российской федерации федеральное агентство по образованию
- •Предисловие
- •1. Возможности программы electronics workbench
- •1.1. Основные достоинства программы Electronics Workbench
- •1.2. Компоненты электрических схем и экспериментальные возможности программы Electronics Workbench
- •2. Запуск и управление программой
- •2.1. Начало работы и операции управления
- •2.2. Запуск программы Electronics Workbench
- •2.3. Завершение работы с программой Electronics Workbench
- •3. Основы пользовательского интерфейса программы electronics workbench
- •3.1. Основное рабочее окно программы
- •3.2. Главное меню программы
- •2. Пункт главного меню Edit (правка).
- •5. Пункт главного меню: Window (окно).
- •6. Пункт главного меню Help (окно).
- •3.3. Диалоговые окна
- •3.4. Стандартная панель инструментов
- •3.5. Специальная панель компонентов и инструментов
- •4.2. Методика подготовки и моделирования схем электрических цепей
- •4.3. Ознакомление с основными приемами работы с программой Electronics Workbench
- •Задание 1: измерение напряжения источника постоянного напряжения.
- •Задание 3: измерение сопротивления.
- •А) Используемые приборы и компоненты
- •Б) Краткие сведения из теории
- •В) Порядок проведения экспериментов
- •Г) Рекомендации для выполнения экспериментов
- •1. Работа с мультиметром (Multimeter) .
- •2. Работа с вольтметром (Voltmeter).
- •3. Работа с амперметром (Ampermetеr).
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Капаев Владимир Иванович Тарасова Наталья Александровна
2. Пункт главного меню Edit (правка).
Команды пункта меню Edit позволяют выполнять редактирование схем и копирование экрана. Структура этого пункта меню показана на рис. 3.2, б и включает в себя следующие команды:
Cut – вырезание выделенной части схемы с размещением в буфере обмена;
Copy – копирование выделенной части схемы с сохранением ее в буфере обмена;
Paste – вставка содержимого буфера обмена на рабочее поле программы;
Delete – стирание выделенной части схемы;
Select All – выделение всей схемы;
Copy as bitmaps – копирование выделенного в формате точечного рисунка (bitmap) в буфер;
Show Clipboard – показать содержимое буфера обмена.
3. Пункт главного меню Circuit (схема).
Команды пункта меню Circuit используются при подготовке схем, а также для оформления результатов моделирования. Структура этого пункта меню приведена на рис. 3.2, в и включает в себя следующие команды:
Rotate – вращение выделенного компонента; большинство компонентов поворачиваются на 90° при каждом выполнении команды, для измерительных приборов (амперметр, вольтметр и др.) меняются местами клеммы подключения. Команда чаще всего используется при подготовке схем;
Flip Horizontal – зеркальное отображение компонента по горизонтали.
Flip Vertical – то же, но по вертикали.
Flip Horizontal и Flip Vertical – команды управления расположением графического изображения компонентов;
Component Propeties – задание свойств компонентов. При выполнении этой команды открывается диалоговое окно с пятью (семью) вкладками:
– Label... – вкладка ввода позиционного обозначения выделенного компонента (например, R1 – для резистора, С5 – для конденсатора и т.д.). После выбора команды появляется диалоговое меню. При необходимости сдвига обозначения вправо можно слева ввести необходимое число пробелов (но не более 14 символов в строке);
– Value... – вкладка изменения номинального значения параметра компонента; команда выполняется также двойным щелчком по компоненту. После выбора команды появляется диалоговое окно, в котором номинальное значение параметра вводится на клавиатуре, затем нажатием курсором мыши на кнопки «вверх» – «вниз» выбирается множитель, кратный 1000. Например, для конденсатора задается его емкость в пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ), микрофарадах (мкФ) или миллифарадах (мФ).
В диалоговом окне команды при выборе закладки Value задаются номинальное сопротивление компонента (резистора), значение линейного (ТС1) и квадратичного (ТС2) температурных коэффициентов сопротивления. С учетом этих параметров действительное значение резистора Rд определяется выражением
Rд=R[1+ТС1(Т–Тn)+ТС2 (Т–Тn)2],
где R – номинальное сопротивление резистора; Тn=27 °С – номинальная температура; Т – текущее значение температуры резистора;
– Model... – вкладка выбора модели компонента (полупроводникового прибора, операционного усилителя, трансформатора и др.);
– Fault – вкладка имитации неисправности выделенного компонента путем введения: Leakage – сопротивления утечки; Short – короткого замыкания; Open – обрыва; None – неисправность отсутствует (включено по умолчанию). В диалоговом окне команды при выборе закладки Fault приводятся условия моделирования и набор выводов компонента с опцией на каждый вывод, что позволяет выборочно имитировать ту или иную неисправность. Если, например, требуется имитировать нарушение контакта вывода 1 резистора, то в этом случае включаются опции In и Open (открыто – обрыв). Введение таких дефектов в схему позволяет отрабатывать у обучаемого навыки поиска и локализации неисправностей;
– Display – вкладка задания характера изображения для вывода на экран. С помощью диалогового окна при выборе закладки Display задается характер вывода на экран обозначений компонента. При выборе опции Use Schematic Options global setting используются установки, принятые для всей схемы, в противном случае используется индивидуальная настройка вывода на экран позиционного обозначения и номинального значения для каждого компонента;
– Analysis Setuр – вкладка установки температуры. Диалоговое окно при выборе закладки Analysis Setup позволяет установить температуру для каждого компонента индивидуально или использовать номинальное значение, принятое для всей схемы (Use global temperature);
– Wire Color – вкладка изменения цвета предварительно выделенного проводника (выделенный проводник утолщается). Более простой способ выполнения команды – двойной щелчок мышью по проводнику, после чего в меню выбирается один из шести предлагаемых цветов. Необходимость расцветки особенно важна для проводников, соединяющих контрольные точки (узлы) схемы с осциллографом или логическим анализатором – в этом случае цвет проводника определяет цвет осциллограммы;
Create Subcircuit... – команда преобразования предварительно выделенной части схемы в подсхему. Выделяемая часть схемы должна быть расположена таким образом, чтобы в выделенную область не попали не относящиеся к ней проводники и компоненты;
Zoom In – команда увеличения изображения;
Zoom Out – команда уменьшения изображения;
Schematic Options – команда выбора элементов оформления схемы, вызывающая диалоговое окно, которое содержит пять (семь) вкладок следующего назначения;
– Grid – вкладка, команды которой позволяют задавать на рабочем поле программы EWB сетку, содержащую две опции;
– Use grid – использовать сетку;
– Show grid – показывать сетку для удобства рисования схемы (по умолчанию эта опция выключена, остальные включены); опция активна только при включенной опции Use grid – использовать сетку;
– Show/Hide – вкладка, команды которой позволяют выводить на экран позиционные обозначения, номиналы, нумерацию компонентов. Она содержит шесть опций:
Show labels – показывать позиционные обозначения компонентов, например, С1, С2 для конденсаторов;
Show models – показывать имена моделей компонентов, например, типов транзисторов;
Show values – показывать номиналы компонентов, например, сопротивления резисторов;
Show nodes – показывать нумерацию узлов;
Autohide part bins – по умолчанию не показывать состав библиотеки компонентов, используемой в данной схеме;
Keep parts bin positions – сохранять положение используемой библиотеки компонентов на экране при оформлении схемы; обычно выбор новой библиотеки компонентов приводит к выключению предыдущей; для сохранения на экране сразу нескольких библиотек их необходимо разнести по экрану, при этом их положение при выборе новой библиотеки останется неизменным;
– Fonts – вкладка, команды которой позволяют задавать тип и размер шрифта. При выборе закладки Fonts можно установить тип (Font name) и размер (Font size) шрифта раздельно для обозначения компонента (кнопка Set label font) и номинального значения его параметра (кнопка Set value font);
– Wiring – вкладка, команды которой позволяют управлять раскладкой проводников. Команда Wiring связана с прокладкой проводников на схеме и организацией их взаимных соединений, удалением проводников и соединений;
– Printing – вкладка, команды которой связаны с масштабированием выводимой на принтер информации.
4. Пункты главного меню Analysis (анализ).
Команды пункта меню Analysis используются для задания параметра моделирования. Структура данного пункта меню приведена на рис. 3.2, г и включает в себя следующие команды:
Activate – запуск моделирования;
Pause – прерывание моделирования;
Stop – остановка моделирования.
Перечисленные
команды могут выполняться также нажатием
кнопок
,
;
Analysis Options... – набор команд для установки параметров моделирования. Вызывает диалоговое окно Analysis Options с пятью вкладками следующего содержания:
– Global – вкладка, содержащая настройки общего характера и имеющая следующее назначение:
АBSTOL – абсолютная ошибка расчета токов;
GMIN – минимальная проводимость ветви цепи (проводимость ветви, меньшая GMIN, считается равной нулю);
PIVREL, PIVTOL – относительная и абсолютная величины элемента строки матрицы узловых проводимостей (например, при расчете по методу узловых потенциалов), необходимые для его выделения в качестве ведущего элемента;
RELTOL – допустимая относительная ошибка расчета напряжений и токов;
TEMP – температура, при которой проводится моделирование;
VNTOL – допустимая ошибка расчета напряжений в режиме Transient (анализ переходных процессов);
CHGTOL – допустимая ошибка расчета зарядов;
RAMPTIME – начальная точка отсчета времени при анализе переходных процессов;
CONVSTEP – относительный размер шага итерации при расчете режима по постоянному току;
CONVABSSTEP – абсолютный размер шага итерации при расчете режима по постоянному току;
CONVLIMIT – включение или выключение дополнительных средств для обеспечения сходимости итерационного процесса (например, за счет использования метода вариации напряжений источников питания);
RSHUNT – допустимое сопротивление утечки для всех узлов относительно общей шины (заземления);
TEMPORARY... – объем дисковой памяти для хранения временных файлов (в мегабайтах);
– DC – вкладка настройки для расчета режима по постоянному току (статический режим). Для настройки этого режима используется диалоговое окно, параметры которого имеют следующее назначение:
ITL1 – максимальное количество итераций приближенных расчетов;
GMINSTEPS – размер приращения проводимости в процентах от GMIN (используется при слабой сходимости итерационного процесса);
SRCSTEPS – размер приращения напряжения питания в процентах от его номинального значения при вариации напряжения питания (используется при слабой сходимости итерационного процесса).
Кнопка Reset Defaults предназначена для установки по умолчанию всех параметров;
– transient – вкладка настройки параметров режима анализа переходных процессов, содержащая следующие опции:
ITL4 – максимальное количество итераций за время анализа переходных процессов;
MAXORD – максимальный порядок (от 2 до 6) метода интегрирования дифференциального уравнения;
TRTOL – допуск на погрешность вычисления переменной;
METHOD – метод приближенного интегрирования дифференциального уравнения: trapezoidal – метод трапеций, gear – метод Гира;
AССТ – разрешение на вывод статистических сообщений о процессе моделирования;
Reset defaults – кнопка для установки всех параметров по умолчанию;
– Device – вкладка выбора параметров МОП–транзисторов;
– Instruments – вкладка настройки параметров контрольно-измерительных приборов:
Oscilloscope (настройка осциллографа):
Pause after each screen – пауза (временная остановка моделирования) после заполнения экрана осциллографа по горизонтали (Oscilloscope);
Generate time steps automatically – автоматическая установка временного шага (интервала) вывода информации на экран;
Minimum number of time points – минимальное количество отображаемых точек за период наблюдения (регистрации);
Maximum time step (TМАХ) – промежуток времени от начала до конца моделирования;
Set to Zero – установка в нулевое (исходное) состояние контрольно–измерительных приборов перед началом моделирования;
User–defined – управление процессом моделирования в режиме ручного пуска и остановки;
Calculate DC operating point – выполнение расчета режима по постоянному току;
Bode-plotter (настройка Боде-плоттера):
Points per cycle – количество отображаемых точек при выводе амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик (Bode plotter);
Use engineering notation – использование инженерной системы обозначений единиц измерения (например, напряжение будет выводиться в милливольтах (мВ), микровольтах (мкВ), нановольтах (нВ) и т.д.);
DC Operating Point – расчет режима по постоянному току. Из опыта работы с другими программами моделирования следует, что в режиме DC из моделируемой схемы исключаются все конденсаторы и закорачиваются все индуктивности;
DC
Sweep...
– вариация параметров источников при
расчете режима по постоянному току. В
диалоговом окне команды задаются
параметры вариации напряжения или тока
одного или двух источников;
AC Frequency... – расчет частотных характеристик;
Transient... – расчет переходных процессов;
Fourier... – проведение Фурье–анализа (спектрального анализа);
Noise… – анализ спектра внутренних шумов;
Distortion... – анализ нелинейных и интермодуляционных искажений;
Parameter sweep... – вариация параметров элемента;
Temperature sweep... – температурные испытания моделируемой схемы;
Pole–Zero... – расчет карты нулей и полюсов передаточной характеристики моделируемой схемы;
Transfer Function... – расчет передаточных функций;
Sensitivity... – расчет относительной чувствительности характеристик схемы;
Worst Case... – расчет значений параметров компонентов схемы в режиме DC или АС при предельных отклонениях ее характеристик;
Monte Carlo... – статистический анализ по методу Монте-Карло;
Display Graph – этой командой вызываются на экран графики результатов выполнения одной из команд моделирования.