Глава 1 Постройка и испытание схемы

Глава 2 Компоненты

Глава 3 Инструменты

Глава 4 Опорная справка

Глава 1. Построение и испытание схем

Для Построения и испытания схемы:

1. Перетащите компоненты из бункера частей.

2. Разместите их в рабочем пространстве.

3. Соедините проводами компоненты.

4. Задайте величины или модели компонентов.

5. Подключите контрольно-измерительные приборы.

6. Включите схему.

Глава 2. Аналоговые компоненты

AC Current Source Источник Переменного тока

AC Voltage Source Источник Переменного напряжения

Ammeter Амперметр

Battery Батарея

BJTs Плоскостные Биполярные Транзисторы

Bulb Лампочка

Capacitor Конденсатор

Connector Соединитель

Controlled Sources Управляемые Источники

DC Current Source Источник Постоянного тока

Diode Диод

Fuse Плавкий предохранитель

Ground Заземлитель

Inductor Катушка индуктивности

JFETs ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С P-N-ПЕРЕХОДОМ

LED Светодиод

MOSFETs МОП-ТРАНЗИСТОРЫ

Opamp Операционный усилитель

Relay Реле

Resistor Резистор

Switches Переключатели

Transformer Трансформатор

Voltmeter Вольтметр

Zener Diode Стабилитрон

AC источник тока (Источник переменного тока)

Вы можете корректировать величину RMS источника переменного тока в от mA до kA.

Вы можете также корректировать фазу, в градусах. Частота задается частотой Функционального Генератора.

Irms = Ipeak/1.414

Примечание: схема может иметь только одну частоту. Если схема использует больше чем один AC источник (например источник Переменного тока и Функциональный Генератор), установка частоты одного источника автоматически устанавливает все другие AC источники к той же самой частоте.

Источники тока, дополнительная информация

Ток вычисляется как:

I = E/R

Переменный или постоянный ток исходит из источника питания к нагрузке, где выходное напряжение источника не важно (и может, фактически, быть очень низким).

Наиболее современные DC(постоянные) источники питания, использующие электронное управление выходным уровнем, могут использоваться как источники напряжения или источники тока. Когда нагрузка на питании становится очень велика

(малое сопротивление нагрузки) они переходят к стабилизации тока.

Биполярные Транзисторы основаны на токе. Они могут обрабатываться как источники тока низкого полного сопротивления для целей схемотехнического анализа.

Вообще, источники тока связаны с цепями низкого полного сопротивления, в то время как источники напряжения связаны с цепями высокого полного сопротивления.

AC и DC источники тока обеспечиваются в бункере частей. Вы можете корректировать их текущие величины от mA до kA.

AC Источник напряжения (Источник Переменного напряжения)

Вы можете корректировать RMS напряжение источника Переменного напряжения в любую величину от mV до kV. Вы можете также корректировать фазу, в градусах.

Частота определяется установкой частоты на Функциональном Генераторе.

Vrms = Vpeak/1.414

Примечание: схема может иметь только одну частоту. Если схема использует больше чем один AC источник (например источник Переменного напряжения и Функциональный Генератор), установка частоты одного источника автоматически установит и все другие AC источники в ту-же самую частоту.

Источники Напряжения, дополнительная информация

Источник напряжения - питание или источник сигнала, где главное - выходное напряжение.

Источник Постоянного напряжения или батарея имеют питающее напряжение с хорошей стабилизацией, означая отсутствие падения напряжения, вызванного изменениями в нагрузке или линии, и отсутствие шумов и AC пульсаций в выходном напряжении

Источник Переменного напряжения, как источник питания или как сигнал-генератор, должен обеспечивать форму форму сигнала без искажений - форма сигнала должна содержать только основную частоту AC генератора без кратных частот, называемых "гармониками".

Если источник напряжения используется как сигнал-генератор переменной частоты, выходное полное сопротивление должно оставаться постоянным, поскольку частота изменяется, чтобы избежать изменяющегося выходного напряжения. В многих

источниках сигнала, также важно что выходной частота остается высоко устойчивой.

Амперметр

Вставьте амперметр последовательно в цепь везде, где Вы хотите измерить силу тока. Сторона с более темной границей - отрицательная клемма. Вы можете использовать любое количество амперметров

Для точного указания, хотите ли Вы, чтобы амперметр измерил DC(постоянную) или AC(переменную) составляющие сигнала, дважды кликните на него, после чего выберите режим, который Вы хотите. Когда установлено AC, амперметр показывает RMS величину сигнала.

Внутреннее сопротивление амперметра - предварительная установка в 1 mW, которая должена иметь немного эффекта на цепь. Вы можете уменьшить это сопротивление; однако, при использовании амперметра с очень низким сопротивлением в цепи с высоким сопротивлением может приводить к математической ошибке в ходе моделирования.

Примечание: Вы можете также использовать МУЛЬТИМЕТР как амперметр.

Батарея

Батарея служит как источник Постоянного напряжения. Она может иметь любую величину от mV до kV.

BJTs (Плоскостные Биполярные Транзисторы)

BJTs (плоскостные Биполярные Транзисторы) - основанные на токе вентили, используемые для управления электронными токами. Они сделаны из кремния или германия, с некоторыми материалами "примеси", добавляемыми, чтобы улучшить электрический ток.

BJTs подразделяются на два варианта: PNP и NPN. Они имеют различные полярности питания и внутренние направления электрического тока. Символы относятся к полярностям (позитивный или негативный) материалов, которые составляют транзисторный "сэндвич".

Лампочка

Лампа накаливания - резистивный компонент, который рассеивает энергию в форме света. Точно укажите рассеиваемую мощность в ваттах(Вт) (Pmax), от mW до kW, и максимальное напряжение (Vmax), от mV до kV. Лампа - светит, когда напряжение на ней большее чем Vmax/2. Она перегорит, если напряжение на ней превысит Vmax.

В цепях Переменного тока, Vmax - пиковая величина напряжения, не величина RMS.

Конденсатор

Конденсатор хранит электрическую энергию в форме электростатического поля.

Емкость, измеряемая в фарадах, может быть любаой величиной от pF до mF.

Соединитель

Круглая точка в бункере частей - соединитель. Используйте его, для соединнения проводов и создания испытательных точек в схеме.

Соединитель может соединиться с четырьмя проводами, по одному с каждой стороны.

Управляемые источники

Electronics Workbench обеспечивает идеальные источники, в которых выходная величина зависит от напряжения или тока на входе.

Имеются четыре управляемых источника:

Источник тока, управляемый током

Источник напряжения, управляемый током

Источник тока, управляемый напряжением

Источник напряжения, управляемый напряжением

Источник тока управляемый током

Величина тока на выходе Источника тока, управляемого током зависит от тока через входы. Оба связаны параметром называемым коэффициентом усиления по току (F), который является отношением выходного тока к входному току. Коэффициент усиления по току может иметь любую величину от mA/A до kA/A.

F = Iout/Iin

Источник напряжения управляемый током

Величина выходного напряжения Источника напряжения, управляемого током зависит от тока через входы. Оба связаны параметром, называемым transresistance (H), который является отношением выходного напряжения к входному току. Что может иметь любую величину от mОм до kОм.

H = Vout/Iin

Источник тока, управляемый напряжением

Величина тока на выходе Источника тока, управляемого напряжением зависит от напряжения, приложенного к входу. Оба связаны параметром называемым крутизной (G), который является отношением выходного тока к входному напряжению. Оно измеряется в mhos (также известный как сименс (seimens)) и может иметь любую величину от mmhos до kmhos.

G = Iout/Vin

Источник напряжения, управляемый напряжением

Величина выходного напряжения Источника напряжения, управляемого напряжением зависит от напряжения, проложенного к входу. Оба связаны параметром называемым коэффициентом усиления по напряжению (E), который является отношением выходного напряжения к входному напряжению. Коэффициент усиления по напряжению может иметь любую величину от mV/V до kV/V.

E = Vout/Vin

Источник постоянного (DC) тока

Вы можете корректировать источник постоянного тока от mA до kA.

смотри также: Источники тока, дополнительная информация

Диод

Диод пропускает электрический ток очень хорошо в одном направлении и очень плохо в другом направлении. Это - самая простая форма твердотельного переключателя, который либо разомкнут (не проводит) либо замкнут (проводит).

Идеальный диод включен в бункер частей. Вы можете точно указать реальный диод, заменяя(изменяя) модель.

Плавкий предохранитель

Плавкий предохранитель - резистивный компонент, который защищает от мощных (энергетических) колебаний и перегрузок в схеме. Если ток превышает определенный максимум (Imx, в амперах) плавкий предохранитель откроется ("сгорит") и отключит электрический ток.

В цепях Переменного тока, Imx - пиковая(максимальная) величина тока, не величина RMS.

Заземлитель

Заземлитель - контрольная точка для связи электрических уровней напряжения везде, где электричество используется. Используйте Заземлитель из бункера частей.

Не все аналоговые цепи требуют заземления; однако, любая цепь, которая использует opamp(операционный усилитель), трансформатор, управляемый источник или осциллограф, должна быть заземлена. Если такая цепь незаземлена, Вы можете видеть сообщение об ошибках или получать недопустимые данные на инструментах. Будьте особенно тщательны, при заземлении обеих сторон трансформаторного или управляемого источника.

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности хранит энергию в электромагнитном поле, созданном изменениями тока, текущем через нее. Способность противопоставлять изменения в электрическом токе называется индуктивностью (L), которая измеряется в генри.

Она может иметь любую величину от mH до H.

JFETs (ПЛОСКОСТНЫЕ ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ)

JFETs - униполярный, управляемый напряжением транзистор, который использует наведенное электрическое поле, чтобы управлять током. Ток через JFETs управляется отпирающим напряжением. Увеличение отрицательного напряжения вызывает уменьшение тока.

JFET состоит из полоски n-типа или p-типа doped полупроводникового материала называемого каналом. Концы канала называются истоком и стоком. В n-канальном JFET, вентиль - материал p-типа окружающий канал. В приборе с p-каналом это - материал n-типа.

N-канальный JFET

Идеальный n-канальный JFET включен в бункер частей. Вы можете указать другую модель, которая больше подходит вашим потребностям.

P-канальный JFET

Идеальный p-канальный JFET включен в бункер частей. Вы можете указать другую модель, которая больше подходит вашим потребностям.

LED (Светодиод)

Светодиод испускает видимый свет при прохождении тока в "прямом" направлении (когда ток превышает Ion, в амрерах).

Идеальный светодиод включен в бункер частей, но Вы можете указывать различные модели.

MOSFETs МОП-ТРАНЗИСТОРЫ (Металл-Окись-Полупроводник FETs)

Восемь типов МОП-ТРАНЗИСТОРОВ размещены в бункере частей. Имеется набор моделей для каждого.

Depletion MOSFETs

Enhancement MOSFETs

3-terminal depletion N-MOSFET

3-terminal enhancement N-MOSFET

3-terminal depletion P-MOSFET

3-terminal enhancement P-MOSFET

4-terminal depletion N-MOSFET

4-terminal enhancement N-MOSFET

4-terminal depletion P-MOSFET

4-terminal enhancement P-MOSFET

3-terminal depletion N-MOSFET

Это n-канальный deplention МОП-ТРАНЗИСТОР. Подложка соединена с истоком, делая его прибором с тремя выводами.

3-terminal enhancement N-MOSFET

Это - n-канальный enhancement МОП-ТРАНЗИСТОР. Подложка соединена с истоком, делая его прибором с тремя выводами.

3-terminal depletion P-MOSFET

Это - p-канальный deplention МОП-ТРАНЗИСТОР. Подложка соединена с истоком, делая его прибором с тремя выводами.

3-terminal enhancement P-MOSFET

Это - p-канальный enhancement МОП-ТРАНЗИСТОР. Подложка соединена с истоком, делая его прибором с тремя выводами.

4-terminal depletion N-MOSFET

Это n-канальный deplention МОП-ТРАНЗИСТОР. Он имеет четыре вывода вместо трех, потому что проводник подложки не соединен с истоком.

4-terminal enhancement N-MOSFET

Это - n-канальный enhancement МОП-ТРАНЗИСТОР. Он имеет четыре вывода вместо трех, потому что проводник подложки не соединен с истоком .

4-terminal depletion P-MOSFET

Это - p-канальный depletion МОП-ТРАНЗИСТОР. Он имеет четыре вывода потому, что подложка и исток не соединены.

4-terminal enhancement P-MOSFET

Это - p-канальный enhancement МОП-ТРАНЗИСТОР. Он имеет четыре вывода потому, что подложка и исток не соединены.

Opamp (Операционный усилитель)

Операционный усилитель, или opamp, имеет очень высокий коэффициент усиления по напряжению и входное полное сопротивление, очень низкое выходное полное сопротивление и широкий диапазон.

"+" - не инвертирующий вход, и "-" инвертирующий вход.

Идеальный Операционный усилитель включен в бункер частей, плюс Вы можете выбирать из нескольких реальных моделей. Вы можете также корректировать параметры opamp типа коэффициента усиления по напряжению, напряжения смещения и скорости наростания напряжения.

Opamp: Дополнительная информация

Операционный усилитель - блок с высоким усилением, основанный на принципе дифференциального усилителя. Он применим в риложениям, имеющим дело с очень малыми входными сигналами.

Коэффициент усиления с разомкнутой петлей обратной связи по напряжению (A) обычно очень большой (10e + 5 до 10e + 6). Если дифференциальный вход применяется поперек "+" и "-" выводов выходное напряжение будет:

v = * (V + - v-)

Дифференциальный вход должен сохраниться малым, так как opamp насыщает для больших сигналов. Выходное напряжение не будет превышать величину положительных и отрицательных источников питания (Vp), также называемых шинами, которые изменяются обычно от 5 V до 15 V., это свойство используется в Триггере Шмидта, который выключается, когда сигнал превышает некоторую величину.

Другие свойства opamp включают высокое входное сопротивление (Ri) и очень малое выходное сопротивление (Ro). Большое входное сопротивление важно, чтобы opamp не нагружал источник входного сигнала. Из-за этой характеристики, opamps часто используется как буфер внешних интерфейсов, чтобы изолировать схему от критических источников сигнала.

Opamps также используются в цепях обратной связи, компараторах, интеграторах, дифференциаторах, осцилляторах и волновых формирователях. При правильной комбинации резисторов, могут быть созданы инвертирующие и не-инвертирующие усилители с любым нужным коэффициентом усиления по напряжению.

Модель Идеального opamp

Идеальная модель opamp самая быстрая, чтобы моделировать. Характеристики включают:

1. Бесконечный коэффициент усиления по напряжению с разомкнутой петлей обратной связи (A)

2. Бесконечное входное сопротивление (Ri)

3. Нулевое выходное сопротивление (Ro)

4. Бесконечная ширина диапазона

5. Дифференциальное входное напряжение ноля, то есть v- = v +

6. Нулевой электрический ток через любой вход.

Opamp Параметры модели

Opamp прежде всего определен следующим:

*** Коэффициент усиления по напряжению: отношение выходного напряжения к разности напряжений при входах

*** Входное напряжение смещения: напряжение смещения, требуемое на входе, чтобы произвести нулевой выход

*** Входной ток смещения: разность токов базовой области входных транзисторов в не-идеальном (несогласованном) транзисторе opamp

*** Скорость наростания напряжения: скорость изменения выходного напряжения по отношению к входу

*** Частота единичного усиления: частота, при которой разомкнутый коэффициент усиления по напряжению равняется 1

Реле

Магнитное реле - спираль с определенной индуктивностью (Lc, в генри) которая заставляет контакт открываться или закрываться, под действием определенного тока (Ion, в A).

Контакт остается в том же самом положении до падения напрядения ниже удерживающей величины (Ihd, в A), при котором он возвращается в первоначальное положение.

Резистор

Сопротивление резистора измеряется в омах. Оно может иметь любую величину, от Ом до килоОм.

Переключатели

Переключатели - резистивные элементы, которые являются или разомкнутыми или замкнутыми. Четыре управляемых переключателя включены в бункер частей:

Ручной переключатель

Переключатель с выдержкой времени

Переключатель, управляемый напряжением

Переключатель, управляемый током

Реле может также использоваться как переключатель.

Ручной Переключатель

Однополюсный преключатель на два направления может быть закрыт или открыт (включен или выключен) нажатием клавиши на клавиатуре.

Чтобы точно определять клавиши (или ключевую комбинацию) которая будет управлять переключателем, дважды "кликните" на Переключателе и введите имя в блоке диалога Value.

Например, если Вы хотите, чтобы пробел управлял переключателем, введите слово space в боксе Value. Если Вы желаете использовать ESC клавишу, введите esc. Или введите enter, чтобы использовать КЛАВИШУ ENTER. Полный список ключевых имен включен в Инструкцию пользователя.

Переключатель с выдержкой времени

Переключатель с выдержкой времени имеет две величины, время включения (Ton) и время выключения (Toff). Он имеет бесконечно высокое сопротивление (когда переключатель разомкнут) при времени Toff, и бесконечно низкое сопротивление (когда переключатель замкнут) при времени Ton.

Ton не может быть равно Toff. Обе величины должны быть больше чем ноль.

Переключатель, управляемый напряжением

Переключатель, управляемый напряжением имеет две величины, напряжение включения (Von) и напряжение выключения (Voff). Он закрывается, когда напряжение между клемами управления равно или большее чем параметр Von. Он открывается, когда напряжение равно или меньше чем Voff.

Переключатели управляемые напряжением могут использоваться, чтобы моделировать цифровые схемы.

Переключатель, управляемый током

Переключатель, управляемый током подобен переключателю, управляемому напряжением. Когда ток через клеммы управления равен Ion, переключатель замыкается. Когда ток равняется Ioff, переключатель размыкается. Этот переключатель может также использоваться, чтобы моделировать цифровые схемы.

Трансформатор

Трансформаторы - одно из наиболее общих и полезных применений индуктивности. Они могут повышать или понижать входное первичное напряжение (V1) во вторичное напряжение (V2). Связь задана V1/V2 = n, где n - котношение первичной, и вторичной обмоток.

Параметр n может корректироваться, редактируя модель трансформатора.

Чтобы должным образом моделировать трансформатор, обе обмотки должны иметь по контрольной точке, которые показывают направление намотки.

Вольтметр

Используйте вольтметр из бункера частей, чтобы измерять Постоянное напряжение или различие Переменного напряжения между точками в схеме(цепи). Присоедините зонды параллельно точкам, которые Вы хотите измерить. Сторона с более темной границей - отрицательная клемма. Вы можете столько вольтметров, сколько ВАМ нужно, ограничений нет!

Чтобы точно указать, должен ли, вольтметр измерить DC или AC составляющую сигнала, дважды кликните на нем и выбирите режим, который Вы хотите. Когда установлено к AC, вольтметр показывает величину RMS сигнала.

Вольтметр - предварительная установлен в очень высокое внутреннее сопротивление (1MОм), которое обычно не имеет никакого эффекта на схему(цепь). Вы можете увеличивать это сопротивление; однако, использование высокоомного вольтметра в низкоомной схеме может приводить к математической ошибке во время моделирования.

Примечание: Вы можете также использовать МУЛЬТИМЕТР как вольтметр.

Стабилитрон

Стабилитроны - специальные диоды, разработанные, чтобы продолжать работать в пределах обратного пробоя или области Зенера, вне пикового(максимального) обратного номинального напряжения(рабочего напряжения) нормальных диодов. Это обратное напряжение пробоя называется напряжением Zener test (Vzt), которое может располагаться между 2.4 V и 200 V.

Стабилитроны используются прежде всего для регулировки напряжения.