- •Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Лабораторный практикум
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1. Исследование pn-перехода
- •Лабораторная работа № 2. Исследование работы стабилитрона
- •Лабораторная работа № 3. Исследование работы биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером.
- •Лабораторная работа № 4. Исследование работы биполярного транзистора в схеме с общей базой.
- •Лабораторная работа № 5. Исследование работы полевого транзистора, включенного в схему с общим истоком.
- •Лабораторная работа № 6. Исследование работы аналоговой микросхемы
- •Лабораторная работа № 7. Исследование работы цифровой микросхемы на примере логического элемента
- •Список литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Приложение п1
- •Приложение п2
- •1. Интерфейс программы
- •2. Простые операции над числами и константами.
- •3. Представление функций (дискретных и непрерывных).
- •4. Способы описания рядов и матриц
- •5. Решение уравнений
- •6. Решение системы уравнений.
- •7. Операции с комплексными числами.
- •8. Изображение данных на графиках
- •9. Импорт и экспорт данных из других приложений.
- •Приложение п3
- •1.2 Меню File
- •1.3. Меню Edit
- •1.4. Меню Circuit
- •1.5. Меню Analysis
- •1.7. Меню Help
- •1.8.Порядок проведения работы для разработки принципиальной электрической схемы
- •2.Разработка, компоновка, комплектация и моделирование электрических схем при помощи программного комплекса Electronics Workbench
- •2.1. Моделирование интегрирующей rc-цепи
- •Приложение п4
1.7. Меню Help
Меню Help предоставляет вызов файла-справки. Вызов справки можно осуществит нажатием клавиши FL
1.8.Порядок проведения работы для разработки принципиальной электрической схемы
Запустите Electronics Workbench.
Подготовьте новый файл для работы. Для этого необходимо выполнить следующие операции из меню: File/New и File-Save as. При выполнении операции Save as необходимо указать имя файла и каталог, в котором будет храниться схема. Рекомендуется называть схему по номеру фамилии в учетном журнале преподавателя.
Перенесите необходимые элементы из заданной преподавателем схемы на рабочую область Electronics Workbench. Для этого необходимо выбрать раздел на панели инструментов (Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics , Mixed Ics , Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Control Miscellaneous, Instruments), в котором находится нужный вам элемент, затем перенести его на рабочую область.
Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей области для получения необходимой вам схемы. Для соединения двух контактов необходимо щелкнуть по одному из контактов основной кнопкой мыши и не отпуская клавишу довести курсор до второго контакта.
В случае необходимости можно добавить дополнительные узлы (разветвления.) Нажатием на элементе правой кнопкой мыши можно получить быстрый доступ к простейшим операциям над положением элемента, таким как вращение (rotate) разворот
(flip),копирование/вырезание (copy/cut), вставка (paste).
Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу. Для этого нужно дважды щелкнуть мышью на элементе.
Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включить питание на панели инструментов. В случае серьезной ошибки в схеме (замыкания элемента питания накоротко, отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение.
Произведите анализ схемы, используя инструменты индикации
Вывод терминала осуществляется двойным нажатием клавиши мыши на элементе. В случае надобности можно пользоваться кнопкой Pause.
При необходимости произведите доступные анализы в разделе меню Analysis
2.Разработка, компоновка, комплектация и моделирование электрических схем при помощи программного комплекса Electronics Workbench
2.1. Моделирование интегрирующей rc-цепи
Для начала разработки необходимо загрузить файл-схему в среду Electronics Workbench, если этот файл уже создан и находится на одном из накопителей компьютера Это делается посредством выполнения команды меню File/Open, либо нажатием на соответствующей "горячей кнопке" на панели инструментов и дальнейшим выбором накопителя, каталога, и имени файла Если же файл еще не создан, необходимо создать его посредством выполнения команды File/New и команды File/Save as. При выполнении первой команды, будет создан новый файл-схема и, в случае если какая либо схема уже загружена в Electronics Workbench, пользователю будет предложено сохранить предыдущую схему. Вторая команда предназначена для записи файла на накопитель и установки каталога и имени, под которым будет храниться данная схема
Далее нужно нанести на рабочую область Electronics Workbench модели деталей необходимые для моделирования схемы. Схема приведена на рис.3.2.
|
Рис.П3.2. Электрическая схема 1-источник импульсов; 2-осциллограф |
Это делается посредством нажатия левой кнопкой мыши на нужном наборе деталей. В данном случае необходимы: источник импульсов (Function Generator), резистор (Resistor), конденсатор (Capacitor), осциллограф (Oscilloscope) и заземление (Ground) Резистор и конденсатор находятся в наборе Basics, заземление - в наборе Sources, осциллограф и генератор импульсов - в наборе Instruments. Каждый элемент имеет точки соединения, которые нужно соединить для получения нужной схемы.
Когда схема создана и готова к работе для начала имитации процесса работы необходимо выполнить команду меню щелкнуть кнопку включения питания на панели инструментов. Данное действие приведет в рабочее состояние схему. Прервать имитацию можно двумя способами: а) переключателем питания; б) кнопкой Pause, же нужно временно прервать работу схемы, а затем продолжить работу.
Теперь для произведения анализа имитации изменяем, номиналы элементов выводим и настраиваем терминалы приборов. Просмотрим осциллограмму на выходе RC-цепи. Для этого выведем окно осциллографа двойным нажатием на компоненте Oscilloscope. Вид панели осциллографа представлен на рисунке П3.3.
|
Рис.П3.3. Вид нормальной панели осциллографа Electronics Workbench |
При использовании осциллографа в Electronics Workbench, есть возможность просмотра сигнала на протяжении всего времени имитации, с помощью кнопки Expand. Чтобы перевести панель в нормальный режим используется кнопка Reduce. Вид расширенной панели осциллографа показан на рис.П3.4.
|
Рис. П3.4. Расширенная панель осциллографа |
Теперь для изучения свойств RC-цепи можно изменить сигнал на ее входе, для этого нужно вывести панель генератора импульсов, при помощи двойного нажатия кнопкой мыши на генератор импульсов. Ее вид представлен на рис. П3.5.
|
Рис.5. Панель генератора импульсов |
При помощи генератора импульсов можно формировать три вида сигналов синусоидальный, пилообразный и прямоугольный. В данном случае для анализа нужен прямоугольный импульс. Для перевода генератора в нужный режим требуется нажать соответствующую кнопку на панели генератора импульсов. Также можно изменить другие параметры - частоту и амплитуду сигнала. Перед изменением, каких либо параметров следует отключать источники питания схемы, иначе возможно получение неверных результатов. Выходной сигнал интегрирующей цепи показан на рис.П3.6.
|
Рис. П3.6. Сигнал на выходе интегрирующей RC - цепи. |
Для того чтобы изменить какие-либо параметры элементов схемы нужно дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на нужном элементе при этом будет выведено окно свойств элемента. Пример такого окна приведен на рис. П3.7.
|
Рис. П3.7. Окно параметров резисторов |
Кроме анализа прямого наблюдения за терминалами инструментов Electronics Woridbeneh позволяет выполнить дополнительные виды анализа, например над четырехполюсником устройство, имеющее 4-е контакта: 2-а входных для подключения источника сигнала и 2-а выходных для нагрузки).
Для данной схемы приведем получение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и фазочастотная характеристика (ФЧХ) четырехполюсника, т.е. при расчете на вход схемы будет подаваться сигнал различной частоты и будет произведен анализ зависимости вида выходного сигнала от входного. При этом нужно будет задать начальную и конечную частоты, на которых будет произведен анализ. Для проведения этого анализа нужно остановить работу цепи, т.е воспользоваться переключателем питания или кнопкой Pause и выполнить команду меню Analysis/AC Frequency. Перед расчетом будет выведено окно параметров анализа. Вид этого окна приведен на рис. П3.8, а. При необходимости можно изменить некоторые из параметров: Start frequency (начальная частота), End frequency (конечная частота), Sweep type (тип горизонтальной оси на конечном графике), Number of points (количество точек анализа). В данном случае удобно установить количество исследуемых точек равным 1000 для получения более гладкого графика, тип горизонтальной оси - логарифмическим и диапазон частот от 1Гцдо 100 КГц.
Для получения графиков АЧХ и ФЧХ нужно нажать кнопку Simulate в окне параметров анализа, после чего будет выведено окно результатов представленное на рис, П3.8 б.
|
Рис. П3.8 – а) параметры анализа AC Frequency; б) АЧХ И ФЧХ |
