Меню Window

1. Arrange – акуратне розташування всіх відкритих вікон.

2. Circuit – виведення зображення схеми на передній план.

3. Description – відкриття вікна опису схеми. Якщо вікно опису вже відкрите, переносить його на передній план. У вікні опису можна надрукувати коментарі до схеми.

Меню Help

Меню Help містить стислу інформацію про всі розглянуті вище команди, електричні та електронні компоненти, вимірювальні прилади, а також інформацію про саму програму EWB.

Зовнішній вигляд інтерфейсу програми зображено на рис. 1.17.

Ц

Рис. 1.15

икл лабораторних робіт виконується на основі моделювання електричних схем за допомогою програмного пакету Electronics Workbench. Особливість пакета полягає у тому, що для кожного елемента електричної схеми створена відповідна математична модель. Кожна модель активізується шляхом виведення її умовного графічного позначення на екран монітора. З’єднання умовних позначень електричних елементів активізує рівняння відповідності струмів у гілках створеної схеми і напруг між вузлами. Таким шляхом створюється математична модель електричної схеми, яку досліджують. Пакет Electronics Workbench має розвинену бібліотеку електричних і електронних компонентів, але в розглянутому циклі практичних робіт буде використовуватись лише частина з них.

Електричні компоненти віртуальної лабораторії

Електричні компоненти віртуальної лабораторії вибираються з відповідних бібліотек, які, у свою чергу, знаходяться в меню елементів.

Рис. 1.18

Джерела живлення вибираються з меню Sources (рис.1.18), з якого можна вибрати 23 типи джерел електричних сигналів. Для курсу, що вивчається, використовується лише частина з них. Це джерела постійної і змінної напруги (рис. 1.19, а), джерела постійного і змінного с

а)

б)

в)

труму (рис. 1.19, б), джерела з напругами +5В і +15В для живлення мікросхем (рис. 1.19, г), джерела імпульсної напруги прямокутної форми (рис. 1.19, д), джерела амплітудно-модульованих (рис. 1.19, е) і фазо-модульованих сигналів (рис. 1.19, ж), ряд керованих джерел, які розглядатимуться у відповідних роботах, а також заземлення (рис. 1.19, в), яке є обов’язковим елементом будь-якої електричної схеми, що набирається у віртуальній лабораторії. У цьому ж меню можна вибрати спеціальні пристрої – перетворювачі сигналів, які використовуються як датчики струму чи напруги.

а б в

г д е ж

Рис. 1.19

В

Рис. 1.20.

становлення параметрів джерел живлення забезпечується за допомогою опції властивостей того чи іншого елемента. На рис. 1.20, як приклад, приводиться вікно властивостей джерела змінного струму, яке забезпечує можливість встановлення наступних характеристик (вікно викликається подвійним натисканням лівої кнопки миші на видокремленому елементі схеми):

Рис. 1.20

Label – умовні позначення елемента схеми – наприклад: Е1; Е2; U1; U2 і т. д.

Value – електричні параметри (рис. 1.20). Опції цієї вкладки дозволяють встановити величини напруги (Voltage), частоти (Frequency), фази (Phase). Опція Voltage tolerance по замовчуванню встановлена в режим глобальних параметрів допустимих відхилень. Параметри цього режиму можна побачити у вікні Monte Carlo Analysis (меню Analysis, опція Monte Carlo). Для встановлення величини відхилення, що необхідна для досліду, скидається прапорець опції Use global tolerance і вводиться необхідна величина у віконце опції Voltage tolerance.

Fault – аварійні параметри. За замовчуванням перемикач встановлено у режим None. У тих випадках, коли проводяться досліди з усунення неполадок в електричних схемах, встановлюється один із режимів: Short – коротке замикання або Open – обрив. Джерело напруги при виборі Short працюватиме без змін, оскільки його внутрішній опір наближається до нуля. Аналогічно, джерело струму буде нормально працювати при виборі Open, оскільки його внутрішній опір дуже високий.

Display – відображення тих або інших позначень і параметрів джерела. При наявності прапорця при опції Use Schematic Options global setting вибір відображення параметрів та умовних позначень забезпечується на глобальних установках. Якщо прапорець скинутий, то його позначення можуть встановлюватись за вибором розробника: Show labels (показувати ім’я елемента схеми, що задається розробником у вкладці Label), Show values (показувати номінальні параметри елемента схеми), Show reference ID (показувати ім’я елемента схеми, що задається програмою у вкладці Label).

Analуsis Setup – установки при використанні джерела в задачах спектрального аналізу.

Діапазон встановлюваних електричних параметрів достатньо широкий для проведення будь-яких досліджень у курсі електротехніки та електроніки.

П

Рис. 1.15

асивні компоненти електричних кіл вибираються з меню Basic (рис. 1.21). З цього меню використовуються такі компоненти як резистори, конденсатори, індуктивності, а також з’єднуюча точка (символ з’єднання), які приведені на рис. 1.22).

Рис. 1.21 Рис. 1.22

Інші моделі елементів електричних та електронних кіл з бібліотеки EWB будуть пояснюватись при їх використанні.

Встановлення параметрів вибраних елементів виконується таким само шляхом, як і вибір параметрів джерел живлення.

Вимірювальні прилади вибираються з меню Indicators (рис. 1.23, а).

а б

Рис. 1.23

З бібліотеки індикаторів у даному лабораторному практикумі використовуватимуться лише вольтметр і амперметр (рис. 1.23, б), які використовуються для вимірювання постійних або змінних напруг і струмів. Діапазон величин, що вимірюються, перекриває всі необхідні значення, які можуть використовуватись у практичній схемотехніці. Властивості вимірювальних приладів, поряд із параметрами струмів і напруг, дають можливість встановлювати величини внутрішнього опору, задавати аварійні режими, робити відповідні супроводжуючі надписи. При використанні приладів у режимі постійного струму слід звертати увагу на те, що один бік приладів зображено більш товстою лінією. Цією стороною прилад слід приєднувати до заземлення або до меншого з потенціалів, між якими виконується вимірювання.

Амперметр та вольтметр – прилади з автоматичною зміною діапазону вимірювань і не потребують налагодження. В одній схемі можна застосовувати кілька таких приладів одночасно для вимірювання струмів і напруг різних елементів електричного кола.

Додатково потрібно зазначити, що властивості є також у вузлів і провідників, які з’єднують компоненти схеми.

Рис. 1.24

Якщо натиснути двічі на вузол, то відкриється вікно його властивостей (рис. 1.24), у якому можна вказати наступні параметри:

Node ID – номер вузла;

Display node label – опція, яка показує на схемі номер вузла, що обирається для аналізу;

Set Node Color – за допомогою цієї опції можна встановити колір вузла та провідників, що до нього приєднані;

Use as testpoint – опція, яка автоматично додає цей вузол до деяких аналізів з меню Analysis ;

Use initial conditions – опція, яка дозволяє встановити початкові умови для розрахунку перехідних процесів (Transient analysis (IC)), а також для розрахунку по постійному струму (DC operating point (NODESET)). (приклад відзначеного вузла дивись на рис. 1.6).

У меню Instruments (рис. 1.25) можна знайти універсальний вимірювальний прилад – мультиметр, який можна використовувати для вимірювання постійних та змінних напруг і струмів, опору.

Рис. 1.25

За допомогою мультиметра можна також заміряти величину загасання сигналу між двома точками електричного кола. На рис. 1.26, а показано схематичний вигляд мультиметра, а під ним – збільшений. Цей прилад автоматично встановлює ряд параметрів при вимірюванні. Наприклад, його внутрішній опір залежить від того, який параметр електричного кола вимірюється й наближається до ідеального значення. При натисненні лівою кнопкою „миші” на відповідних кнопках вибирається параметр, який необхідно заміряти. Кнопка Settings відкриває вікно установок мультиметра (рис. 1.26, б), які можна змінювати при проведенні дослідів.

а б

Рис. 1.26

Для дослідження часових характеристик електричних кіл змінного струму EWB пропонує використовувати віртуальний осцилограф. Це зручно для проведення вимірювань напруг, струмів і фазових співвідношень між ними. Осцилограф, як і ряд інших складних електронних приладів, знаходиться в меню Instruments (рис. 1.25, третя опція ліворуч).

В

Рис. 1.25.

икористання осцилографа можливо як для вимірювання напруг постійного стуму по відношенню до загальної шини, так і для вимірювання параметрів напруг змінного струму. Загальний вигляд осцилографа приводиться на рис. 1.27.

Рис. 1.27

Рис. 1.28

Двоканальний осцилограф дозволяє виконувати широкий ряд вимірювань, які встановлюються часовими параметрами (Time base), порогом і рівнем визначення сигналу, який вимірюється (Trigger), а також рівнем амплітуди вхідного сигналу, що може подаватись на два канали одночасно (канал А і канал В). Масштаб рівня сигналів встановлюється у вольтах на ділення (V/Div) у вікнах Channel A та Channel B. Масштаб горизонтальної розгортки осцилограми встановлюється в секундах на ділення (s/div) у вікні Тime base. У нижній частині вікна Time base розміщені три кнопки, які забезпечують відображення інформації у часі Y/T або у вигляді фігури Лісажу (В/A, A/B). Якщо необхідно уточнити деякі параметри сигналів, що досліджуються, можна кнопкою Expand перевести осцилограф у розширений розмір, який приводиться на рис. 1.28. Вертикальні лінії ліворуч та праворуч екрану, які можна переміщувати за допомогою миші, дають можливість більш точно визначити амплітуди сигналів і часові співвідношення, які відображаються у трьох віконцях під екраном осцилографа. Такі вимірювання в EWB виконуються в режимі паузи, яка встановлюється в правому верхньому куті екрану монітора.

У меню Instruments (рис. 1.25, четверта опція ліворуч) є ще один спеціальний віртуальний прилад, який називається Bode plotter (графобудівник). Він використовується для отримання амплітудно-частотних (АЧХ) та фазочастотних (ФЧХ) характеристик схем. Він вимірює відношення амплітуд сигналів у двох точках схеми і фазовий зсув між ними. Прилад генерує власний спектр частот, діапазон яких можна задавати під час налагоджування. Частота змінного джерела в схемі, що досліджується, ігнорується, однак схема має містити функціональний генератор або джерело змінної напруги. Схема включення і зовнішній вигляд пристрою наводиться на рис. 1.29.

а б

Рис. 1.29

Збільшена інструментальна панель плотера наведена на рис. 1.30.

Рис. 1.30

Кнопки мають наступні призначення:

– вимірювання АЧХ (натиснута за замовчуванням);

– вимірювання фазового зрушення між вхідним і вихідним сигналами чотирьохполюсника (ФЧХ);

– встановлення масштабу і типу вертикальної осі частотної характеристики. Можна встановлювати логарифмічний масштаб кнопкою або лінійний – кнопкою ;

– вікно встановлення початкового значення осі ординат І (initial) і кінцевого – F (final). Дає можливість встановити весь діапазон зміни параметрів по осі ординат. Якщо перед початком проведення дослідів цей діапазон невідомий, його можна змінювати під час проведення досліджень, встановлюючи початкові й кінцеві значення так, щоб забезпечити максимальну інформативність зображення.

О

Рис. 6.3.

пції, що задаються у вікні Horizontal (рис. 1.31, а), дають можливість вибору масштабу і типу горизонтальної осі (частотної вісі). Їх призначення повністю співпадає з відповідними установками вертикальної вісі.

а б

в

Рис. 1.31

Вікно, що приведене на рис. 1.31, б, призначене для точного визначення амплітуд і частот ЛАЧХ або ЛФЧХ – таких, як частоти зрізу (зламу), резонансних частот та ін.

При натисненні на горизонтальні стрілки по вікну зображення відповідної частотної характеристики переміщуватиметься вертикальна вісь, як зображено на рис. 1.31, в, а координати точки перетину з відповідною частотною характеристикою будуть зображатись у вікні, розташованому справа.