Методическое пособие 109

Составитель канд. физ.-мат. наук В.А.Кондусов

УДК 621.38

Методические указания к лабораторным работам 1-2 по дисциплине "Электроника и микропроцессорная техника" для студентов направления 12.03.01 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение») очной и заочной форм обучения/ ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.А.Кондусов. Воронеж, 2016. 22с.

Методические указания являются руководством к лабораторно-практическим занятиям с использованием программы Electronics Workbench 5.12, которая позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифроаналоговые схемы большой степени сложности. Рассмотрен и разъяснён принцип построения схем.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле «Кондусов Л1-2 ЭиМПТ. pdf»

Табл. 9. Ил. 10. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент д-р техн. наук, проф. О.Ю. Макаров.

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016

ВВЕДЕНИЕ

Целью данного цикла лабораторных работ является проработка студентами следующих вопросов: знакомство с моделирующей программой Electronics Workbench 5.12,

исследование полупроводниковых приборов: диодов, стабилитронов, транзисторов, изучение процессов, происходящих в схемах выпрямителей и полупроводниковых стабилизаторах, изучение работы операционного усилителя.

Характеристика программы

Программа «Электронная лаборатория» предназначена для синтеза и анализа дискретных и аналоговых схем на основе стандартных компонентов, входящих в базовый набор программы, используется также при применении созданных пользователем блоков. Для работы с данной программой не требуется практически никакой подготовки, так как программа имеет интуитивный интерфейс, понятный даже новичку. Однако для работы с дискретной частью программы требуются хотя бы начальные знания о цифровых логических системах, логических элементах И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ

Лабораторная работа № 1

Знакомство с моделирующей программой Elektronics Workbench 5.12

Цель работы: научиться пользоваться виртуальными измерительными приборами программы EWB для дальнейшего их использования в последующих лабораторных работах.

1. Описание контрольно-измерительных приборов в программе EWB.

1.1. Панель контрольно-измерительных приборов

функциональный генератор, двухканальный осциллограф,

Рис.1. Панель контрольно-измерительных приборов

(Instruments)

Общий порядок работы с приборами такой: иконка прибора при помощи мыши переносится на рабочее поле и подключается проводниками к исследуемой схеме. Для приведения прибора в рабочее (развернутое) состояние

2

необходимо дважды щелкнуть курсором по его иконке или вызвать его контекстное меню и выбрать пункт Open .

1.2. Осциллограф (Oscilloscope)

Рис.2. Лицевая панель осциллографа

Осциллограф имеет два канала ( Channel) А и В с раздельной регулировкой смещения по вертикали (Yposition). Выбор режима по входу осуществляется нажатием кнопок AC, 0, DC. Режим AC предназначен для наблюдения только сигналов переменного тока (режим “закрытого входа”, поскольку на входе усилителя осциллографа включается разделительный конденсатор). В режиме0входной зажим замыкается на землю. В режиме DC (по умолчанию) можно производить осциллографические измерения как постоянного, так и переменного тока (режим “открытого входа”, поскольку входной сигнал поступает на вход вертикального усилителя непосредственно).

Режим развертки выбирается кнопками Y/T, B/A, A/B. В режиме Y/T (обычный режим, включен по умолчанию) реализуется следующий режим развертки : по вертикали – напряжение сигнала, по горизонтали – время; в режиме B/A : по вертикали – сигнал канала В, по горизонтали – сигнал

3

канала А в режиме A/B: по вертикали - сигнал канала А, по

(ns/div ) до 1 с/дел ( s/div) с возможностью установки смещения в тех же единицах по горизонтали, то есть по оси X ( X position).

В режиме Y/T предусмотрен также ждущий режим Trigger с запуском развертки ( Edge ) по переднему или заднему фронту запускающего сигнала при регулируемом уровне (Level ) запуска, а также в режиме Auto, от канала А, от канала В или от внешнего источника (Ext), подключаемого к зажиму в блоке управления (Trigger). Названные режимы запуска развертки выбираются кнопками : AUTO, A, B, EXT.

закладке Instrumentsустановить флаг “Pause after each screen”.

Для режима непрерывной развертки – выключить флаг “Pause after each screen”. В программе EWB по умолчанию стоит режим непрерывной развертки.

Соединительным проводам можно задать цвет. Выделив нужный провод, щелкните правой кнопкой мыши и из появившегося контекстного меню выберите пункт Wire Properties (Свойство проводов), задайте цвет.

Заземление осциллографа осуществляется с помощью клеммы Ground в правом верхнем углу прибора.

При нажатии на кнопку Expand лицевая панель осциллографа существенно меняется:

4

Рис.3. Лицевая панель осциллографа в режиме

EXPAND

Увеличивается размер экрана, появляется возможность прокрутки изображения по горизонтали и его сканирования с помощью вертикальных визирных линий (синего и красного цвета), которые за ушки можно установить в любое место экрана, при этом в индикаторных окошках под экраном приводятся результаты измерения напряжения, временных интервалов и их приращений (между визирными линиями).

кнопки Save. Возврат к исходному состоянию осциллографа – нажатием кнопки Reduce.

1.3. Генератор слова (Word Generator)

Внешний вид генератора слова в развернутом виде показан на рис.4. Генератор (его называют ещё кодовым

5

генератором) он является 16-разрядным. Кодовые комбинации необходимо задавать в шестнадцатиричном коде, которые набираются пользователем на экране, расположенном в левой чисти лицевой панели.

Каждая кодовая комбинация заносится с помощью клавиатуры, номер редактируемой ячейки фиксируется в окошке EDIT блока ADRESS (на рис. 3, а помещена цифра 0003, поскольку курсор находится в третьей ячейке, верхняя ячейка— нулевая). Всего таких ячеек и, следовательно, комбинаций — 2048. В процессе работы генератора в отсеке ADRESS индицируется номер текущей ячейки (CURRENT), ячейки инициализации или начала работы (INITIAL) и конечной ячейки (FINAL). Выдаваемые на 16 выходов (в нижней части генератора) кодовые комбинации индицируются в текстовом (ASCII) и двоичном коде (BINARY).

а б Рис.4. Лицевая панель генератора слова (а) и окно его

предустановок (б)

Запуск генератора осуществляется таким же образом, как и в прежних версиях программы. Дополнением здесь является внешний запуск (нажата кнопка External) по готовности

6

данных (клемма DATA READY). Сигнал с этого выхода сопровождает каждую выдаваемую на выход кодовую комбинацию и используется в том случае, когда исследуемое устройство обладает свойством квитирования (подтверждения). В этом случае после получения очередной кодовой комбинации и сопровождающего его сигнала DATA READY исследуемое устройство должно выдать сигнал подтверждения получения данных, который подается на вход синхронизации генератора (клемма в блоке Trigger) и производит очередной запуск генератора.

Кнопка INTERNAL предназначена для запуска генератора от внутреннего источника тактовых импульсов, а кнопка EXTERNAL — от внешнего источника. Кнопка STEP предназначена для пошаговой генерации импульсов на выходах, кнопка BURST — для генерации всего набора импульсов и кнопка CYCLE — для непрерывной генерации набора таблицы импульсов.

Для изменения генерируемых последовательностей надо подвести курсор мыши к требуемому элементу и нажать левую кнопку мыши, при этом элемент выделится, и тогда можно записать необходимую кодовую комбинацию. Для быстрого перемещения в таблице можно воспользоваться курсорными клавишами.

К дополнительным органам управления относится также кнопка BREAKPOINT — прерывание работы генератора в указанной ячейке. При этом требуемая ячейка выбирается на дисплее генератора курсором, а затем нажимается кнопка BREAKPOINT. Существенно расширены функции кнопки PATTERN, после ее нажатия вызывается меню (рис. 3.10, б), в котором обозначено:

Clear buffer — стереть содержимое всех ячеек (содержимое буфера экрана);

Open — загрузить кодовые комбинации (из файла с Save — записать все набранные на экране комбинации в файл;

7

Up counter — заполнить буфер экрана кодовыми комбинациями, начиная с 0 в нулевой ячейке и далее с прибавлением 1 в каждой последующей ячейке;

Down counter — заполнить буфер экрана кодовыми комбинациями, начиная с FFFF в нулевой ячейке и далее с уменьшением на 1 в каждой последующей ячейке;

Shift right — заполнить каждые четыре ячейки комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих ячейках вправо (см. рис. 3.10, а нижние ячейки);

Shift left - то же самое, но со смещением влево.

1.4. Логический анализатор (Logic Analyzer)

Внешний вид логического анализатора показан на рис. 1.5 Анализатор предназначен для отображения на экране монитора 8-разрядных кодовых последовательностей одновременно в восьми точках схемы, а также в виде двоичных чисел на входных клеммах-индикаторах и в виде шестнадцатеричных чисел в окне HEX. Длительность развертки задается в окне TIME BASE, при нажатии кнопки CLEAR информация на экране стирается.

8