КЕРЧЕНСКИЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра электрооборудования судов и автоматизации производства

ВВОДНЫЙ КУРС

работы в проектировщике схем

Electronics Workbench (EWB)

Методические указания к практическим занятиям

по курсу "Теоретические основы электротехники"

для студентов специальности 7.092201

"Электрические системы и комплексы транспортных средств"

Керчь - 2013

Экран EWB 5.12 во многом совпадает с экраном Microsoft Word. В самом верху окна находится заголовок. Ниже заголовка расположена строка меню. Команды меню служат для доступа к различным функциям EWB 5-12 (см. П.1). Ниже строки меню расположена стандартная панель инструментов, которая несколько отличается от аналогичной панели Microsoft Word. Отличия связаны с тем, что EWB 5-12 работает только с графическими изображениями элементов. Ниже стандартной панели инструментов находится панель элементов и измерительных приборов, предназначенная для выбора нужного для схемы элемента.

Процесс моделирования схемы состоит в выборе нужных элементов в панели элементов и измерительных приборов, перетаскивании их изображений при помощи мыши в окно создаваемой схемы и соединении элементов между собой с помощью мыши. Затем для каждого элемента выбирается его модель из библиотеки моделей, предоставляемой программой, либо создается новая модель. После этого схема готова к анализу.

В отличие от других программ схемотехнического моделирования на экран могут быть помещены измерительные приборы с органами управления, максимально приближенные к реальности. На схему достаточно поместить двухканальный осциллограф и программа поймет, что необходимо анализировать переходные процессы. Если же на схеме разместить анализатор частотных характеристик, то будет рассчитан режим по постоянному току, выполнена линеаризация нелинейных компонентов и проведен расчет характеристик схемы в частотной области.

Чтобы начать моделирование (и анализ) достаточно щелкнуть мышью на выключателе, расположенном в панели инструментов. После этого на устройствах индикации цифровых вольтметров и амперметров будет зафиксирован режим по постоянному току, на экране измерителя нарисованы частотные характеристики (амплитудно- или фазочастотные), а на экране осциллографа будут непрерывно изображаться эпюры напряжений до тех пор, пока не заполнится буферная память.

1. Общие принципы проектирования электронных схем в системе ewb 5.12

Процесс проектирования электронных схем можно условно разделить на четыре этапа:

1. Составление первоначального варианта схемы «вручную», вычерчивая ее на бумаге.

2. Моделирование схемы на экране монитора, пользуясь средствами, предоставляемыми системой ewb 5.12.

3. Отладка схемы по частям и в целом средствами системы EWB 5-12. При этом первоначальный вариант может быть существенно изменен для достижения работоспособности схемы и получения нужных характеристик.

4. Распечатка результатов проектирования: схем, таблиц, графиков, осциллограмм.

Первый этап, как и все последующие, требует от инженера глубоких знаний о проектируемом устройстве. От первоначального варианта схемы и выбора начальных параметров и моделей элементов зависит продолжительность и результат выполнения третьего этапа. Поэтому при защите лабораторных работ особое внимание должно уделяться пониманию студентом принципа работы проектируемого устройства и зависимости его характеристик от параметров элементов.

Второй и третий этапы могут перекрывать друг друга по времени, так как если схема состоит из подсхем, то каждая из подсхем, как правило, требует наладки. Подсхема моделируется так же, как и обычная схема, затем отлаживается и заключается в подсхему в виде прямоугольника с внешними выводами. Эта подсхема может быть использована в другой схеме как элемент.

Моделирование на втором этапе начинают с составления схемы. Для этого из панели элементов и измерительных приборов при помощи мыши перетягивают необходимые элементы в окно создаваемой схемы и внутри окна соединяют их между собой. Затем задают модели всех элементов и их параметры.

Задание моделей и параметров элементов осуществляется путем двойного щелчка левой кнопкой мыши на соответствующем элементе. При этом открывается диалоговое окно, предоставляющее возможности выбора модели и (или) параметров элемента. После задания параметров всех элементов модель схемы готова для анализа и подключения измерительных приборов.

Для отладки схемы на третьем этапе в окно схемы при помощи мыши перетаскивают необходимые измерительные приборы из панели элементов и измерительных приборов и подключают их к тем точкам схемы, которые интересуют разработчика. Затем щелкают мышью на выключателе, расположенном в правой части стандартной панели инструментов. Если в качестве измерительного прибора выбран осциллограф или другой прибор, имеющий экран, то необходимо на нем дважды щелкнуть мышью перед включением выключателя, чтобы раскрыть экран.

В случае отсутствия ошибок моделирования на экранах измерительных приборов будут непрерывно отражаться результаты анализа схемы. По результатам анализа разработчик может определить, что его не устраивает в созданной схеме и что нужно изменить. Для более детального анализа процессов, происходящих в схеме, измерительные приборы можно переключать в различные точки схемы и повторять анализ снова. Таким образом, изменяя параметры элементов и (или) их моделей, а также, изменяя, при необходимости, конфигурацию схемы, можно добиться нужных результатов моделирования.

Система EWB 5.12 предоставляет широкие возможности для анализа характеристик схемы, полученной в результате моделирования.

Команда меню Analysis (см. П.1) предоставляет возможность анализа схемы: по постоянному току (DC Operating Point), по переменному току (AC Frequency), развертки параметров по постоянному току (DC Sweep), переходных процессов (Transient), анализ спектра сигнала (Fourir), по шумовым характеристикам (Noise), по искажениям (Distortion), по развертке нужного параметра (Parameter Sweep), по температуре (Temperature Sweep), по нулевому потенциалу (Pole-Zero), по функции преобразованного типа (Transfer Function), по чувствительности к изменению параметров элементов (Sensitivity), на неблагоприятный вариант сочетания параметров элементов (Worst Case), на статистические изменения параметров элементов (Monte Сarlo), а также путем графического отображения результатов анализа на экране дисплея или распечатки их на принтере (Graphs).

Моделирование мультивибратора начинают со сборки схемы в окне системы EWB 5-12. Схема мультивибратора показана на рис.1. Для сборки схемы необходимо при помощи мыши перетащить в окно создаваемой схемы необходимые элементы.