К люч, керований клавішею

Ключі можуть бути замкнуті або розімкнуті за допомогою керуючих клавіш на клавіатурі. Ім'я керуючої клавіші можна ввести з клавіатури в діалоговому вікні, що з'являється двічі клацнувши мишею на зображенні ключа.

Приклад: Якщо необхідно, щоб стан ключа змінювався клавішею “пробіл” [Space], то варто ввести текст «Space» у діалогове вікно і натиснути ОК.

Використовувані клавіші-ключі:

букви від А до Z,

цифри від 0 до 9,

клавіша Enter на клавіатурі,

клавіша пробіл [Space].

Р еле часу

Реле часу являє собою ключ, що розмикається в момент часу Toff і замикається в момент часу Ton. Тon і Toff повинні бути більше 0.

Якщо Ton < Toff, то в початковий момент часу, коли t = 0, ключ знаходиться в розімкнутому стані. Замикання ключа відбувається в момент часу t = Ton, а розмикання – у момент часу t = Toff.

Якщо Ton > Toff, то в початковий момент часу, коли t = 0, ключ знаходиться в замкнутому стані. Розмикання ключа відбувається в момент часу t = Toff, а замикання — у момент часу t = Ton. Ton не може дорівнювати Toff.

Ключ, керований напругою

Ключ, керований напругою, має два керуючих параметра: що вмикає (Von) і вимикає (Voff) напруги. Він замикається, коли керуюча напруга більше або дорівнює вмикаючій напрузі Von, і розмикається, коли вона дорівнює або менше, ніж напруга, що вимикає, Voff.

Ключ, керований струмом

Ключ, керований струмом, працює аналогічно ключеві, керованому напругою. Коли струм через керуючі виводи перевищує струм вмикання Ion, ключ замикається; коли струм падає нижче струму вимикання Ioff – ключ розмикається.

Нелінійні елементи

Л ампа накалювання

Лампа накалювання – елемент резистивного типу, що перетворює електроенергію у світлову енергію. Вона характеризується двома параметрами: максимальною потужністю Рmax і максимальній напрузі Vmax. Максимальна потужність може мати величину в діапазоні від мВт до кВт, максимальна напруга – у діапазоні від мВ до кВ. При напрузі на лампі більшій Vmax (у цей момент потужність, що виділяється в лампі, перевищує Рmax) вона перегоряє. При цьому змінюється зображення лампи (обривається нитка) і провідність її стає рівною нулю.

З апобіжник

Запобіжник розриває ланцюг, якщо струм у ньому перевищує максимальний струм Imax. Значення Imax може мати величину в діапазоні від мА до кА. У схемах, де використовуються джерела змінного струму, Imax є максимальним миттєвим, а не діючим значенням струму.

Діод

Струм через діод може протікати тільки в одному напрямку – від анода А до катода К. Стан діода (провідний або непровідний) визначається полярністю прикладеною до діода напруги.

С табілітрон

Для стабілітрона (діода Зенера) працівником є негативна напруга. Зазвичай цей елемент використовують для стабілізації напруги.

С вітловипромінюючий діод

(світлодіод)

Світловипромінюючий діод випромінює видиме світло, коли струм, що проходить через нього перевищує граничну величину.

Мостовий випрямляч

Мостовий випрямляч призначений для випрямлення змінної напруги. При подачі на випрямляч синусоїдальної напруги середнє значення випрямленої напруги Vdc можна приблизно обчислити за формулою:

Vdc = 0.636 * (Vp – 1.4),

де Vp – амплітуда вхідної синусоїдальної напруги.

Д іод Шоттки

На відміну від простого діода, діод Шоттки знаходиться у відключеному стані доти, поки напруга на ньому не перевищить фіксованого рівня граничної напруги.

Т иристор (керований вентиль)

У тиристора крім анодного і катодного виводів є додатковий вивід керуючого електрода. Він дозволяє керувати моментом переходу приладу в провідний стан. Вентиль відмикається, коли струм керуючого електрода перевищить граничне значення, а до анодного вивода не буде прикладений позитивний зсув. Тиристор залишається у відкритому стані, поки до анодного вивода не буде прикладена негативна напруга.

С имистор

(двоспрямований керований вентиль)

Симистор здатний проводити струм у двох напрямках. Він закривається при зміні полярності струму, що протікає через нього, і відкривається при подачі наступного керуючого імпульсу.

Динистор

Динистор – керований анодною напругою двоспрямований перемикач. Динистор не проводить струм в обох напрямках доти, поки напруга на ньому не перевищить напруги переключення, тоді динистор переходить у провідний стан і його опір стає рівним нулю.

Операційний підсилювач

Операційний підсилювач (ОП) – підсилювач, призначений для роботи із зворотним зв'язком. Він зазвичай має дуже високий коефіцієнт підсилення по напрузі, високий вхідний і низький вихідний опір. Вхід "+" є що неінвертує, а вхід "–" – що інвертує. Модель операційного підсилювача дозволяє задавати параметри: коефіцієнт підсилення, напругу зсуву, вхідні струми, вхідний і вихідний опори.

Вхідні і вихідні сигнали ОП повинні бути задані відносно землі.

Операційний підсилювач

з п'ятьма виводами

ОП з п'ятьма виводами має два додаткових виводи (позитивний і негативний) для підключення живлення.

Для моделювання цього підсилювача використовується модель Буля-Коха-Педерсона. У ній враховуються ефекти другого порядку, обмеження вихідної напруги і струму.

Помножувач напруг

Помножувач перемножує дві вхідних напруги Vx і Vy. Вихідна напруга Vout розраховується за формулою:

Vout = k · Vx · Vy,

де k – константа множення, що може встановлюватися користувачем.

Біполярні транзистори

Біполярні транзистори є підсилювальними пристроями, керованими струмом. Вони бувають двох типів: P-N-P і N-P-N.

Букви означають тип провідності напівпровідникового матеріалу, з якого виготовлений транзистор. У транзисторах обох типів стрілкою відзначається еміттер, напрямок стрілки вказує напрямок протікання струму.

N -P-N транзистор має дві n-області

(колектор С и еміттер Е)

і одну р-область (базу В).

P -N-P транзистор має дві р-області

(колектор С и еметтер Е)

і одну n-область (базу В).

Польові транзистори (FET)

Польові транзистори керуються напругою на затворі, тобто струм, що протікає через транзистор, залежить від напруги на затворі. Полевой транзистор містить у собі протяжну область напівпровідника n-типу або р-типу, що називається каналом. Канал закінчується двома електродами, що називаються джерелом і стоком. Крім каналу n- або р-типа, польовий транзистор містить у собі область із протилежним каналові типом провідності. Електрод, з'єднаний з цією областю, називають затвором. Для польових транзисторів у Electronics Workbench виділене спеціальне поле компонентів FET. У програмі є моделі польових транзисторів трьох типів: транзисторів з керуючим р-n переходом (JFET) і двох типів транзисторів на основі металооксидної плівки (МОН-транзистори або MOSFET): МОН-транзистори з вбудованим каналом (Depletion MOSFETs) і МОН-транзистори з індукованим каналом (Enhancement MOSFETs).

Польові транзистори з керуючим р-n переходом (JFET)

Польовий транзистор з керуючим р-n переходом (JFET) – уніполярний транзистор, керований напругою, у якому для керування струмом використовується наведене електричне поле, що залежить від напруги затвора.

Для n-канального польового транзистора з керуючим р-n переходом чим більш негативною буде напруга, що прикладається до затвора, тим менше буде струм.

Польові транзистори з керуючим

р-n переходом

У полі компонентів мається два типи таких транзисторів: N-канальний і Р-канальный.

У n-канальному польовому транзисторі

затвор складається з р-області,

оточеної n-каналом

У р-канальному польовому транзисторі

затвор складається з n-області,

оточеної р-каналом

Польові транзистори на основі металлооксидної плівки

Керування струмом, що протікає через польовий транзистор на основі металлооксидної плівки (МОН-транзистор або MOSFET), також здійснюється за допомогою електричного поля, що прикладається до затвора.

Зазвичай підкладка контактує з найбільш негативно зміщеним виводом транзистора, підключеним до джерела. У трививідних транзисторах підкладка внутрішньо з’єднана з джерелом. N-канальний транзистор має наступне позначення: стрілка направлена усередину значка; р-канальный транзистор має вихідну із значка стрілку.

N-канальний і р-канальный МОН-транзистори мають різну полярність керуючих напруг.

У Electronics Workbench мається 8 типів МОН-транзисторів:

4 типи МОН-транзисторів з вбудованим каналом,

4 типи МОН-транзисторів з індукованим каналом.

МОН-транзистор з вбудованим каналом (Depletion MOSFETs)

Подібно польовим транзисторам з керуючим р-n переходом (JFET), МОН-транзистор з вбудованим каналом складається з протяжної області напівпровідника, що називається каналом. Для р-канального транзистора ця область є напівпровідником р-типа, для n-канального транзистора – n-типу. Вільні електрони від джерела до стоку повинні пройти через цей вузький канал, що закінчується по обидва боки електродами, що називаються джерелом і стоком.

Металевий затвор МОН-транзистора ізольований від каналу тонким шаром двоокису кремнію так, що струм затвора під час роботи дуже малий. Чим більша негативна напруга затвор-джерело прикладене до n-канального транзистора, тим більше канал збіднюється електронами провідності, струм стоку при цьому зменшується. При значенні напруги затвор-джерело Vgs(off) канал цілком збіднений, і струм від джерела до стоку припиняється. Напруга Vgs(off) називається напругою відсічення. З іншого боку, чим більша позитивна напруга затвор-джерело, тим більший розмір каналу, що приводить до збільшення струму. Р-канальний транзистор працює аналогічно, але при протилежних полярностях напруги.

Т рививідний N-канальний MOSFET

із вбудованим каналом

Т рививідний Р-канальный MOSFET

із вбудованим каналом

Ч отирививідний N-канальний MOSFET

із вбудованим каналом

Ч отирививідний Р-канальний MOSFET

із вбудованим каналом

МОН-транзистори з індукованим каналом

(Enhancement MOSFETs)

Ці МОН-транзистори не мають фізичного каналу між джерелом і стоком, як МОН-транзистори з вбудованим каналом. Замість цього область провідності може розширятися на весь шар двоокису кремнію.

МОН-транзистор з індукованим каналом працює тільки при позитивній напрузі джерело-затвор. Позитивна напруга джерело-затвор, що перевищує мінімальне граничне значення (Vto), створює інверсійний шар в області провідності, суміжної із шаром двоокису кремнію. Провідність цього індукованого каналу збільшується при збільшенні позитивної напруги затвор-джерело. МОН-транзистори з індукованим каналом використовуються переважно в цифрових схемах і схемах з високим ступенем інтеграції (БІС).

Т рививідний N-канальний MOSFET

с індукованим каналом

Т рехвыводной Р-канальный MOSFET

с індукованим каналом

Ч отирививідний N-канальний MOSFET

з індукованим каналом

Ч отирививідний Р-канальный MOSFET

з індукованим каналом

Цифрові елементи

Цифрові елементи програми представлені наступними групами:

Індикатори, логічні елементи, вузли комбінаційного типу, вузли послідовного типу, гібридні елементи.

Індикатори

Семисегментний індикатор (ССІ)

Кожний із семи виводів індикатора керує відповідним сегментом, від а до g. У таблиці функціонування приведені комбінації логічних рівнів, які потрібно установити на вході індикатора, щоб на його дисплеї одержати зображення шістнадцятькових цифр від 0 до F.

Найменування сегментів семисегментного індикатора:

Таблиця функціонування

а	b	c	d	e	f	g	символ на дисплеї
0	0	0	0	0	0	0	-
1	1	1	1	1	1	0	0
0	1	1	0	0	0	0	1
1	1	0	1	1	0	1	2
1	1	1	1	0	0	1	3
0	1	1	0	0	1	1	4
1	0	1	1	0	1	1	5
1	0	1	1	1	1	1	6
1	1	1	0	0	0	0	7
1	1	1	1	1	1	1	8
1	1	1	1	0	1	1	9
1	1	1	0	1	1	1	А
0	0	1	1	1	1	1	b
1	0	0	1	1	1	0	C
0	1	1	1	1	0	1	d
1	0	0	1	1	1	1	Е
1	0	0	0	1	1	1	F