Задания для выполнения

Рис. П. 5.4. Выходные характеристики транзистора КТ325Б в схеме с ОЭ

Рис. П. 5.5. Выходные характеристики транзистора КТ340В в схеме с ОЭ

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ ELECTRONICS WORKBENCH

Назначение и общая характеристика программы

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench (далее – программа) предназначена для моделирования и анализа аналоговых, цифровых и смешанных электрических схем. Моделирование в данной среде сочетает высокую достоверность результатов с наглядностью и простотой ввода электрических схем.

Программа позволяет строить и анализировать схемы с помощью следующих операций: выбор элементов и приборов из библиотек; перемещение элементов и схем на рабочем поле; поворот элементов и их групп на углы, кратные 90 градусам; копирование, вставка или удаление элементов, групп элементов, фрагментов и целых схем; изменение цвета проводников; подключение нескольких измерительных приборов; изменение параметров элементов в широком диапазоне.

Внешний вид основного окна программы представлен на рис. П. 6.1. Стандартное отражение окна содержит следующие области: меню, элементы управления и редактирования, панель компонентов, переключатель начала и окончания процесса моделирования с кнопкой паузы, поле компонентов, рабочее поле и поле статуса.

Панель компонентов содержит 13 пиктограмм библиотек компонентов, а каждая библиотека компонентов – условные обозначения компонентов. На рис. П. 6.1 открыта библиотека основных компонентов (Basic).

Используемые в работе элементы цепей

Рассмотрим назначение основных элементов цепей (табл. П. 6.1), компоненты которых имеются в программе и необходимы при выполнении моделирования рассматриваемых задач.

«Узел» применяется для соединения проводников (не более четырех) и создания контрольных точек. Узлы могут быть добавлены в собранную схему.

«Заземление» имеет нулевой потенциал, относительно которого отсчитываются потенциалы других узлов. Схемы, содержащие осциллограф,

операционный усилитель, трансформатор и управляемый источник, транзисторы, индикаторы, логические элементы и т. д., должны иметь заземление.

Рис. П.6.1. Вид основного окна программы Electronics Workbench

Линейные элементы (сопротивление, емкость и индуктивность) характеризуются соответствующими значениями параметров.

Все источники в программе являются идеальными, т. е. внутреннее сопротивление источника напряжения равно нулю, а источника тока – стремится к бесконечности. В программе имеются следующие источники (см. табл. П. 6.1): постоянного и переменного напряжения и др.

Когда элементы впервые выбираются из библиотеки и переносятся на рабочее поле, они всегда имеют следующие значения параметров (параметры «по умолчанию»): сопротивление – 1 кОм, емкость – 1 мкФ, индуктивность – 1 мГн, источник постоянной ЭДС – 12 В, переменной – 120 В, 60 Гц, фаза 0 , диоды и транзисторы – идеальные (табл. П. 6.2). Установка параметров элементов схем осуществляется в меню, появляющемся после двойного нажатия на элемент схемы. На рис. П. 6.2 показано такое окно для установки значения сопротивления Resistance (R) и единицы измерения (кОм) k . Аналогичным способом устанавливаются значения емкости (Capacitance), индуктивности (Inductance), ЭДС источников напряжения (Voltage) и значения

Рис. П. 6.2. Изменение величины сопротивления резистивного компонента: а – выбор элемента в рабочем окне; б – внешний вид вкладки «Свойства» для резистора

Таблица П. 6.2 Полупроводниковые и логические элементы электрических цепей

Логический элемент И

Логический элемент ИЛИ

Логический элемент И-НЕ

Логический элемент ИЛИ-НЕ

Измерительные и индикаторные приборы (табл. П. 6.3)

Амперметр и вольтметр в данном программном продукте называются индикаторами и являются основными приборами, используемыми для анализа режимов работы электрических схем, автоматически изменяют диапазон измерений, поэтому не требуют настройки предела измерения. В одной схеме можно применять несколько индикаторов одновременно, наблюдая токи в различных ветвях и напряжения на различных элементах. Выбор режима измерения (постоянный ток – DC; переменный ток – АС) и значения

внутреннего сопротивления определяется с помощью меню (рис. П. 6.3), которое появляется после двойного нажатия на изображение индикатора. Выделенная толстой линией сторона прямоугольника соответствует отрицательной клемме для индикаторов постоянного тока.

Таблица П. 6.3 Основные измерительные приборы и индикаторы

Десятисегментный индикатор используется в работе для оценки значения логической функции при выполнении синтеза логических схем.

Мультиметр используется для измерения напряжения, тока и сопротивления. Режим измерения выбирается нажатием мыши на расширенной модели данного прибора.

Осциллограф в программе представляет собой аналог двухлучевого осциллографа, и его изображение имеет три модификации – уменьшенную (пиктограмма в табл. П. 6.2), компактную (малый экран – рис. П. 6.4, а) и расширенную (большой экран – рис. П. 6.4, б). Переход из первой модификации во вторую осуществляется двойным нажатием левой клавиши мыши на пиктограмму осциллографа, а из второй в третью – с помощью кнопки Expand, обратно – Reduce.

а б

Рис. П. 6.3. Изменение значений параметров амперметра:

а – выбор амперметра в рабочем окне; б – внешний вид вкладки «Свойства» для амперметра

Подключение осциллографа к элементам моделируемой схемы можно осуществить в уменьшенном (см. табл. П. 6.2) и в компактном (см. рис. П. 6.4, б) виде путем подсоединения проводников к четырем входным клеммам: верхний правый – общий, нижний правый – вход синхронизации, левый и правый нижние – входы каналов A и B. Для настройки режимов работы осциллографа используются меню: Time base – развертка по горизонтали (по умолчанию – 0,5 с/дел.), Trigger – синхронизация, ее уровень и фронт срабатывания, Channel A (B) – развертка по вертикали (по умолчанию – 5 В/дел.).

На расширенном представлении осциллографа маркеры красного 1 и синего 2 цветов могут быть использованы для определения фазового сдвига двух сигналов после соответствующего пересчета величины T2 – T1 (см. рис. П. 6.4, б) согласно выражению:

T 2 T1 360 ,

T

где T2 – T1 – временной сдвиг мгновенных значений сигнала, с; T – период колебаний, с.

Переход к расширенному режиму

а

Маркеры

б

Рис. П. 6.4. Компактное (а) и расширенное (б) изображения осциллографа