Электронно-цифровые элементы и устройства. Лабораторный практикум. Учебное пособие

Назначение всех кнопок и библиотек приведено в справочных материалах Help. Кроме стандартных Windows–кнопок, на панели расположены также специфические кнопки:

- изменения ориентации выделенного на схеме элемента:

- поворот,

- горизонтальное зеркальное отображение,

- вертикальное зеркальное отображение;

- сохранения фрагмента выделенного участка схемы;

- вывода графиков, отображаемых на экране осциллографа, плоттера...;

- вывода свойств выделенного электронного компонента.

Вставка элементов в схему осуществляется путем их перетаскивания из раскрываемых библиотек:

- Favorites – карман для часто используемых элементов;

- Sources, источники питания и сигналов;

- Basic, пассивные элементы;

- Diodes – полупроводниковые диоды, стабилитроны и т.п.; - Transistors – транзисторы;

71

- Analog ICs – аналоговые микросхемы (конкретные ИС по производителям);

- Mixed IСs – микросхемы смешанного типа (АЦП, ЦАП в ток, ЦАП в напряжение, одновибратор, таймер);

- Digital IСs – цифровые микросхемы (конкретные ИС по сериям);

- Logic Gates – логические микросхемы;

- Digital – цифровые схемы (по функциям);

- Indicators – индикаторы;

- Controls – аналоговые устройства (интегрирующие, дифференцирующие, нелинейные ...);

- Miscellaneous – устройства различного назначения (электродвигатели, регистраторы...);

- Instruments – контрольно-измерительные, регистрирующие приборы, генераторы.

Библиотеки раскрываются при нажатии на соответствующую кнопку. Чтобы вставить элемент в схему и задать его параметры, необходимо перетащить выбранный элемент на поле схемы (если он там отсутствует) и вызвать меню параметров, установив курсор на элемент и дважды щелкнув левой клавишей мыши.

Приведем описание некоторых раскрываемых библиотек.

А. Библиотека «Источники» с задаваемыми или фиксированными параметрами содержит элементы, приведенные на рис. 34.

72

Назначение элементов:

1)земля;

2)батарея постоянного задаваемого напряжения;

3)источник постоянного задаваемого тока;

4)источник синусоидального напряжения с задаваемыми эффективным напряжением, частотой и начальной фазой;

5)источник синусоидального тока с задаваемыми эффективным током, частотой и начальной фазой;

6)управляемый напряжением источник напряжения с задаваемым коэффициентом передачи напряжения;

7)управляемый напряжением источник тока с задаваемым коэффициентом передачи в виде отношения величины напряжения на выходе к току на входе; коэффициент задается в единицах сопротивления;

8)управляемый током источник напряжения с коэффициентом передачи, задаваемым в единицах, обратных единицам сопротивления;

9)управляемый током источник тока с задаваемым коэффициентом передачи;

10)источник напряжения с фиксированной величиной напряжения 5 В, используемый обычно для питания интегральных схем транзисторно-транзисторной логики или операционных усилителей;

11)источник напряжения с фиксированной величиной напряжения 15 В, используемый обычно для питания интегральных схем на полевых транзисторах или операционных усилителей;

73

12)генератор прямоугольных импульсов с задаваемыми амплитудой, частотой и скважностью импульсов(отношением ширины импульса к периоду);

13)генератор амплитудно-модулированных сигналов с задаваемыми амплитудой, частотой несущей, частотой модулирующего напряжения, глубиной (индексом) модуляции;

14)генератор частотно-модулированных сигналов с задаваемыми амплитудой, частотой несущей, частотой модулирующего напряжения, глубиной (индексом) модуляции;

15)генератор синусоидальных сигналов с частотой, управляемой напряжением;

16)генератор треугольных импульсов с частотой, управляемой напряжением;

17)генератор прямоугольных импульсов с частотой, управляемой напряжением;

18)управляемый генератор прямоугольных импульсов;

19)управляемые генераторы сигналов;

20)управляемый напряжением кусочно-линейный источник сигналов;

21)генератор частотно-манипулированных сигналов;

22)полиномиальный источник напряжения, использующий несколько управляющих входов;

23)управляемый генератор сигналов сложной формы.

Б. Библиотека пассивных элементов.

74

Назначение элементов, показанных на рис. 35:

1)точка ветвления;

2)резистор;

3)конденсатор;

4)катушка индуктивности;

5)трансформатор;

6)электромагнитное реле;

7)переключатель с выбором клавиши переключения;

8)реле времени;

9)реле напряжения;

10)реле тока;

11)резистор напряжения, один конец которого подключен

кцепи Vcc (см. «Источники питания»);

12)потенциометр;

13)набор из 8 одинаковых сопротивлений;

14)переключатель, управляемый напряжением;

15)электролитический конденсатор;

16)подстроечный конденсатор;

17)катушка переменной индуктивности;

18)элемент для построения моделей индуктивности;

19)элемент для построения моделей индуктивных и магнитных цепей с сердечниками;

20)элемент для построения моделей трансформаторных

связей.

В. Библиотека логических элементов.

Верхний ряд (рис. 36) включает базовые (абстрактные) логические элементы с возможностью редактирования отдельных параметров (типа базового элемента, количества входов, и т. д.). Графические условные обозначения элементов даны в стандарте

MIL/ANSI.

Рис. 36. Библиотека логических элементов

75

6 – исключающее ИЛИ (неравнозначность); 7 – равнозначность; 8 – буферный элемент с тремя состояниями на выходе; 9 - буферный элемент; 10 – триггер Шмитта.

Нижний ряд включает логические элементы конкретных серий.

Г. Библиотека индикаторов.

Библиотека содержит измерительные приборы, светодиодные и ламповый индикаторы, а также звуковой сигнализатор или зуммер (рис. 37).

ментный светодиодный индикатор с выводами отдельных -сег ментов; 6 - семисегментный светодиодный индикатор с дешифратором; 7 – зуммер, использующий встроенный динамик компьютера, подающий сигнал на динамик при превышении напряжения на его входах задаваемой величины; 8 – гистограммный десятисегментный светодиодный индикатор с выводами отдельных светодиодов (слева – анод, справа – катод); 9 - гистограммный десятисегментный светодиодный индикатор с внутренним декодером.

Д. Библиотека «Инструменты».

Библиотека содержит приборы, используемые при исследовании и диагностике работы аналоговых и цифровых устройств.

1 2 3 4 5 6 7

Рис. 38. Панель библиотеки «Инструменты»

76

На рис. 38 показаны: 1 – мультиметр; 2 – многофункциональный генератор, формирующий гармонический или импульс-

Порядок выполнения работы

1.Запустите программу «Electronics Workbench».

2.Выберите элемент из библиотеки логических элементов, например, элемент И, и перетащите его на поле схемы (рис. 39).

Рис. 39. Вставка элемента «И»

3. Дополните элемент «И» индикатором состояния (логическим пробником) из библиотеки «Индикаторы», двумя переключателями из библиотеки «Пассивные элементы», резистором напряжения, подключенным к источнику Vcc, «землей» (рис. 40)

Рис. 40. Размещение элементов схемы на поле схемы

77

4. Разверните элементы, выбирая их и используя операции изменения ориентации элементов (рис. 41)

Рис. 41. Кнопки изменения ориентации элемента

5. Соедините выводы элементов, получив, таким образом, функциональную схему цепи (рис. 42).

Рис. 42. Функциональная схема цепи

6. Задайте обозначения элементов (Label) и закрепите кноп-

ки клавиатуры латинской раскладки за переключателями

(рис. 43).

Рис. 43. Функциональная схема для моделирования элемента «И»

78

Для этого следует, установив курсор на элемент, вызвать щелчком правой кнопки мыши меню характеристик и операций, перейти в подменю«Component Properties...» (характеристики компонентов), затем в пункте«Label» задать необходимое обозначение. Кнопка клавиатуры за переключателем закрепляется в пункте «Value». Перейти в подменю «Component Properties...»

можно также двойным щелчком левой кнопки мыши.

7. Запустите процесс моделирования, включив переключа-

тель в верхнем правом углу экрана. Нажимая кнопки А, В, наблюдайте изменение состояния ключей и индикатора

HL1.

8.При успешном моделировании простой цепи дополните схему логическими элементами: «ИЛИ», «НЕ», «И-НЕ» «ИЛИНЕ», «Исключающее ИЛИ», «Исключающее ИЛИ-НЕ» (рис. 44).

9.Составьте таблицу изменения состояний выходов элементов (табл. 12) и заполните ее, изменяя состояние переключателей клавишами «А», «В» и наблюдая состояние выходов по индикаторам HL1 – HL7.

Таблица 12

10. Запишите логические совершенные дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы для всех выходов и покажите их тождественность.

79

Рис. 44. Схема для моделирования базовых логических элементов

11. Проведите моделирование устройства, разработанного при выполнении лабораторной работы № 1.

При составлении схемы устройства используйте многовходовые логические элементы. Для выбора необходимого количества входов следует, установив курсор на элемент, перейти в

80