7.3. СистемаElectronicsWorkbench

Системой EWB поддерживается широкий набор радиоэлементов. В моделируемые устройства могут входить: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, управляемые линейные и нелинейные источники сигналов, линии задержки без потерь и с потерями, диоды, тиристоры, транзисторы, операционные усилители, цифровые интегральные схемы и др. Кроме того, устройства могут содержать: светодиоды, цифровые индикаторы, плавкие предохранители, лампочки накаливания и ключи. В EWB имеется механизм создания макромоделей (микросхем), которые работают в соответствии с функциями, которые определил пользователь.

В программе предусмотрена возможность изменения параметров радиоэлементов нажатием клавиш. При этом параметры схемы будут изменяться прямо в процессе моделирования.

В последних версиях EWB имеется следующий набор измерительных приборов:

Для улучшения восприятия схем различные цепи можно окрашивать в разные цвета. При этом временные диаграммы на экране двухлучевого осциллографа и многоканального логического анализатора окрашиваются в те же цвета.

Существенной отличительной особенностью EWB является возможность преобразования таблицы истинности (или булевого выражения) в логические схемы. Этот процесс реализуется с помощью логического конвертора.

Подробнее рассмотрим версию Electronics Workbench 4.0d, которая занимает малый объем дисковой памяти и потому удобна для использования в учебном процессе.

Рабочее окно программы EWB содержит Главное меню:

панель измерительных приборов:

панель радиоэлементов:

вертикальную панель радиоэлементов (она показана частично):

В центре пользовательского интерфейса располагается рабочий стол для «монтажа» устройств и поле комментариев – Description (которое по желанию можно убрать):

Для «монтажа» устройства с помощью EWB следует выбрать нужный радиоэлемент на вертикальной панели и буксировать его на рабочий стол, не отпуская левой кнопки мыши (технология Drag and Drop). Чтобы соединить два радиоэлемента между собой, подобает подвести курсор к внешнему выводу первого радиоэлемента и при появлении точки нажать левую кнопку мыши. Далее, не отпуская кнопку, надлежит подвести курсор к внешнему выводу второго радиоэлемента и при появлении точки отпустить левую кнопку мыши.

Проводник можно подсоединять не только к внешнему выводу радиоэлемента, но и к середине другого проводника, например, так, как это сделано на следующем рисунке.

Если необходимо уменьшить число изгибов проводников, то можно использовать соединительные точки (они располагаются на панели радиоэлементов в окне Passive).

Если нужно убрать лишний проводник, то курсор подводят к радиоэлементу и при появлении точки отводят проводник в сторону (как бы отрывая его).

При необходимости радиоэлемент можно повернуть на 90°. Для этого его надо активизировать (навести на него курсор, щелкнуть левой кнопкой мыши, и его цвет должен стать красным). Затем в Главном меню следует выбрать пункт Circuit (Схема), а там – подпункт Rotate (Повернуть). Аналогичный эффект будет достигнут, если после активизации радиоэлемента использовать комбинацию клавиш (аккорд) Ctrl + R.

Изменение номиналов радиоэлементов производится с помощью диалоговых окон, которые вызываются двойным щелчком по соответствующему радиоэлементу.

На предыдущем рисунке показано, как изменяется номинал резистора. В цифровом поле установлено число 100, а с помощью элемента «счетчик» выбирается нужная размерность. С помощью стрелок на «счетчике» можно установить такие размерности: Ом, кОм, МОм. Выбранное значение номинала радиоэлемента следует подтвердить нажатием кнопки Accept.

Аналогично устанавливаются номиналы конденсаторов, катушек индуктивности и параметры источников напряжения.

Система EWB позволяет имитировать неисправности элементов (обрыв, короткое замыкание, введение сопротивления утечки). Эти возможности удобно использовать в учебном процессе.

При составлении схем один узел должен быть обязательно заземлен с помощью элемента с таким условным графическим обозначением.

Для установки ключей (переключателей) необходимо в меню радиоэлементов нажать кнопку Control (Управление), затем выбрать и буксировать на рабочий стол соответствующий переключатель.

При необходимости переключатель можно повернуть стандартными приемами.

Надпись в прямоугольных скобках [Space] означает, что по умолчанию переключатель будет управляться клавишей пробела. Нажатие пробела вначале приведет к замыканию верхних контактов, а при повторном нажатии – к размыканию. Управлять переключателем можно в принципе любой клавишей. Для этого достаточно проделать такие манипуляции. Активизировать переключатель, затем в основном меню выбрать пункт Circuit, далее подпункт Value (Значение). В открывшемся окне в строке Key (Клавиша) указать выбранный символ, например G. Теперь управление переключателем будет осуществляться клавишей G.

Эту операцию можно выполнить другим способом: дважды щелкнуть по переключателю и в появившемся диалоговом окне сделать соответствующие изменения.

Измерительные приборы можно выбрать на панели инструментов. Кроме того, вольтметр и амперметр вызываются на панели радиоэлементов (кнопка Indicators – Индикаторы).

Для повышения точности измерений необходимо установить внутреннее сопротивление вольтметра большой величины (например, на следующем рисунке оно выбрано 100 МОм). Для измерения переменного напряжения необходимо включить режим (Mode) по переменному току АС, а для измерения постоянного напряжения – режим DC.

Чтобы запустить процесс моделирования «собранного» устройства, следует нажать кнопку, расположенную в правом верхнем углу рабочего окна программы. Естественно, что указанные действия производятся с помощью манипулятора мышь.

EWB позволяет моделировать аналоговые и цифровые устройства.

Основные сведения об исследуемых цифровых устройствах (например, таблицу истинности) можно получить из базы помощи EWB. Для этого нужно активизировать исследуемое устройство (надлежит сделать щелчок левой кнопкой мыши, после чего изображение покраснеет). После этого следует нажать на клавишу F1.

Следующая таблица показывает, как обозначаются логические элементы в разных стандартах.

Обозначение элементов в EWB не полностью совпадает с отечественным стандартом. Так, элементы ИЛИ, ИЛИ-НЕ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ выглядят в EWB следующим образом:

Программа EWB позволяет использовать американский и европейский стандарты обозначения радиоэлементов. Для изменения стандартов программу нужно запускать с разными ключами, например:

D:\WEWB\wewb.exe /din – европейский стандарт;

D:\WEWB\wewb.exe /ansi – американский стандарт.

Следует обратить внимание, что после расширения ехе стоит пробел.

Интересным инструментом системы EWB является логический преобразователь (Logic Converter), который позволяет по таблице истинности создать цифровое устройство и, наоборот, для существующего устройства автоматически сформировать таблицу истинности.

Рассмотрим, как получить таблицу истинности для трехвходовой схемы И (хотя заранее очевидно, что в этом случае единица на выходе устройства появится, когда на всех входах будут единицы, но для учебных целей этот пример удобен).

На предыдущем рисунке показана схема подключения и результаты формирования таблицы истинности. Для ее формирования достаточно щелкнуть по кнопке.

Таким образом, Electronics Workbench является одной из самых простых и удобных систем моделирования радиоэлектронных устройств. Она позволяет инженеру или технику провести проверку работоспособности разрабатываемого устройства.