Методические материалы (8) (4) (1) / Electronics workbench Руководство пользователя

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Филиал в г. Стерлитамаке Кафедра автоматизации технологических и информационных систем

ELECTRONICS WORKBENCH

РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Учебно-методическое пособие для самостоятельной и лабораторной работы

по курсу «Электротехника и электроника»

Уфа

2018

Методическое пособие предназначено для студентов всех специальностей и всех форм обучения учебными планами которых предусмотрено изучение курса «Электротехника и электроника». В пособии дано руководство пользователя, изучение которого необходимо для успешного выполнения лабораторных работ с применением пакета electronics workbench/

Составители: Быковский Н.А., доц., канд. техн. наук Дятлов И.Г., ст. гр. АТ-00-31

С Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2018

2

3

1 Общие сведения

Программа Electronics Workbench v.5 предназначена для моделирования и анализа электрических схем, а также позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности.

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. Все приборы изображаются в виде, максимально приближенном к реальному.

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор.

Требования к оборудованию:

IBM-совместимый компьютер с модификацией процессора не ниже 486;

не менее 50 МВ свободного пространства на жестком диске;

манипулятор типа мышь.

Требования к программному обеспечению:

ОС Windows 95/98/Me/NT/2000/XP.

2 Описание программы

Программный комплекс Electronics Workbench (EWB) разработан фирмой Interactive Image Technologies (Канада) для схемотехнического моделирования цифровых и аналоговых радиоэлектронных устройств.

Программа Electronics Workbench использует стандартный интерфейс Windows, что значительно облегчает её использование. Интуитивность и простота интерфейса делают программу доступной любому, кто знаком с основами использо-

вания Windows.

Особенность программы EWB в наличии в ней контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду, органам управления и характеристикам максимально приближенных к их промышленным аналогам.

4

3 Окно программы

Рисунок 3.1 – Окно программы Electronics Workbench

Главное окно программы показано на рисунке 3.1.

Окно меню команд находится в верхней части главного окна программы. Окно схемы занимает центральную основную область окна программы. В

этом окне, используя радиоэлементы и соединительные провода, создают и редактируют электрические цепи.

Окно значков (иконок) располагается выше окна схемы. Оно включает 2 линейки. Верхняя линейка значков дублирует команды меню. Вторая линейка иконок, располагающаяся непосредственно над окном схемы, используется для выбора радиоэлементов и измерительных приборов, подключаемых к цепи.

Значок активизации и остановки расчета схемы , а также значок паузы располагаются в правом верхнем углу окна программы.

4 Компоненты electronics workbench

Для операций с компонентами в главном окне Electronics Workbench используются окно значков и окно компонентов. Щелчком мышью на одной из иконок окна значков открывается соответствующее окно компонентов.

Все компоненты можно условно разбить на следующие группы:

базовые компоненты;

источники;

линейные компоненты;

ключи;

нелинейные компоненты;

индикаторы;

логические компоненты;

узлы комбинационного типа;

узлы последовательного типа;

гибридные компоненты.

1

4.1 Базовые компоненты

Соединяющий узел (рисунок 4.1) применяется для соединения проводников и создания контрольных точек. К каждому узлу может подсоединяться не более четырех проводников.

После того, как схема собрана, можно вставить дополнительные узлы для подключения приборов.

Рисунок4.1 – Компонент «соединяющий узел»

Компонент «заземление» (рисунок 4.2) имеет нулевое напряжение и таким образом обеспечивает исходную точку для отсчета потенциалов.

Не все схемы нуждаются в заземлении для моделирования, однако, любая схема, содержащая:

операционный усилитель,

трансформатор,

управляемый источник,

осциллограф,

должна быть обязательно заземлена, иначе приборы не будут производить измерения или их показания окажутся неправильными.

Рисунок 4.2 – Компонент «заземление»

4.2 Источники

Все источники в Electronics Workbench идеальные. Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю, поэтому его выходное напряжение не зависит от нагрузки. Идеальный источник тока имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление, поэтому его ток не зависит от сопротивления нагрузки.

Функциональный генератор можно использовать в качестве идеального источника напряжения.

ЭДС источника постоянного напряжения (рисунок 4.3) или батареи измеряется в Вольтах и задается производными величинами (от мкВ до кВ). Короткой жирной чертой в изображении батареи обозначается вывод, имеющий отрицательный потенциал по отношению к другому выводу.

Батарея в Electronics Workbench имеет внутреннее сопротивление, равное ну-

2

лю, поэтому, если необходимо использовать две параллельно подключенные батареи, то следует включить последовательно между ними небольшое сопротивление, например 1 Ом.

Рисунок 4.3 – Компонент «источник постоянного напряжения»

Ток источника постоянного тока (рисунок 4.4) измеряется в Амперах и задается производными величинами (от мкА до кА). Стрелка указывает направление тока (от «+» к «-»).

Рисунок 4.4 – Компонент «источник постоянного тока»

Действующее значение (root-mean-square – RMS) напряжения источника переменного напряжения (рисунок 4.5) измеряется в Вольтах и задается производными величинами (от мкВ до кВ). Имеется возможность установки частоты и начальной фазы. Напряжение источника отсчитывается от вывода со знаком «~».

Действующее значение напряжения VRMS, вырабатываемое источником переменного синусоидального напряжения, связано с его амплитудным значением VPEAK следующим соотношением:

Рисунок 4.5 – Компонент «Источник переменного напряжения»

Действующее значение тока источника переменного тока (рисунок 4.5) измеряется в Амперах и задается производными величинами (от мкА до кА). Имеется возможность установки частоты и начальной фазы. Ток источника отсчитывается от вывода со знаком «~».

Действующее значение тока IRMS, вырабатываемое источником переменного синусоидального тока, связано с его амплитудным значением IPEAK следующим соотношением:

3

Рисунок 4.6 – Компонент «источник переменного тока»

Генератор тактовых импульсов (рисунок 4.7) вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов. Можно регулировать амплитуду импульсов, коэффициент заполнения (скважность) и частоту следования импульсов. Отсчет амплитуды импульсов генератора производится от вывода, противоположного выводу «+».

Рисунок 4.7 – Компонент «генератор тактовых импульсов»

Выходное напряжение источника напряжения, управляемого напряжением (рисунок 4.8), зависит от входного напряжения, приложенного к управляющим зажимам.

Отношение выходного напряжения к входному определяется коэффициентом пропорциональности Е, который задается в мВ/В, В/В и кВ/В:

где VOUT – выходное напряжение источника; VIN – входное напряжение источника.

Рисунок 4.8 – Компонент «источник напряжения, управляемый напряжением»

Величина тока источника тока, управляемого напряжением (рисунок 4.9), зависит от входного напряжения, приложенного к управляющим зажимам.

Отношение выходного тока к управляющему напряжению – коэффициент G, измеряется в единицах проводимости (1/Ом или сименс):

4

где IOUT – выходной ток источника;

VIN –напряжение, приложенное к управляющим зажимам источника.

Рисунок 4.9 – Компонент «источник тока, управляемый напряжением»

Величина тока, управляемого током (рисунок 4.10), зависит от величины входного тока (тока в управляющей ветви). Входной и выходной токи связаны коэффициентом пропорциональности F, который определяет отношение выходного тока к току в управляющей ветви. Коэффициент F задается в мА/А, А/А и кА/А.

где IOUT – выходной ток источника; IIN – входной ток источника.

Рисунок 4.10 – Компонент «источник тока, управляемый током»

Величина напряжения, управляемого током (рисунок 4.11), зависит от величины входного тока (тока в управляющей ветви). Входной ток и выходное напряжение образуют параметр, называемые передаточным сопротивлением H, который представляет собой отношение выходного напряжения к управляющему току. Передаточное сопротивление имеет размерность сопротивления и задается в мОм/Ом, Ом/Ом и кОм/Ом.

где IOUT – выходное напряжение источника; IIN – входной ток источника.

При подключении управляемых источников нужно соблюдать полярность и направление токов в подключаемых цепях. Стрелка указывает направление тока от «+» к «-», значком «+» указан положительный вывод источника напряжения.

5

Рисунок 4.11 – Компонент «источник напряжения, управляемый током»

При помощи источника сигнала логическая единица (рисунок 4.12) устанавливают уровень логической единицы в узле схемы.

Рисунок 4.12 – Компонент «источник сигнала логическая единица»

4.3 Линейные элементы

Сопротивление резистора (рисунок 4.13) измеряется в Омах и задается производными величинами (от Ом до Мом).

Рисунок 4.13 – Компонент «резистор»

Положение движка переменного резистора (рисунок 4.14) устанавливается при помощи специального элемента – стрелочки-регулятора. В диалоговом окне можно установить сопротивление, начальное положение движка (в процентах) и шаг приращения (также в процентах). Имеется возможность изменять положение движка при помощи клавиш-ключей.

Используемые клавиши-ключи:

буквы от A до Z;

цифры от 0 до 9;

клавиша Enter на клавиатуре;

клавиша пробел [Space].

Для изменения положения движка необходимо нажать клавишу-ключ. Для увеличения значения положения движка необходимо одновременно нажать [Shift] и клавишу-ключ, для уменьшения – клавишу-ключ.

Рисунок 4.14 – Компонент «переменный резистор»

6