3 МОДЕЛЮВАННЯ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ ELECTRONICS WORKBENCH

3 МОДЕЛЮВАННЯ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ ELECTRONICS WORKBENCH 3.1 ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ ELECTRONICS WORKBENCH Для роботи з програмним комплексом Electronics Workbench V.5.0C необхідний IBM - сумісний персональний комп’ютер з процесором I486 (рекомендується Pentium) і операційною системою Windows 3.1 (рекомендується Windows 95 чи Windows 98). Для початку роботи з програмним пакетом необхідно завантажити систему, встановити Electronics Workbench, якщо це не було зроблено раніше. Потім за допомогою «диспетчера файлів» (для Windows 3.1) чи «провідника» (для Windows 95 чи Windows 98) відкрити робочий каталог, у якому встановлений пакет і запустити файл WEWB32.EXE. Далі можна настроїти інтерфейс користувача, якщо це необхідно. 3.2 МОДЕЛЮВАННЯ ІНТЕГРУВАЛЬНОГО RC - КОЛА Для початку розробки необхідно завантажити файл-схему в середовище Electronics Workbench, якщо цей файл уже створений і знаходиться на одному з накопичувачів комп'ютера. Це робиться за допомогою виконання команди меню File/Open або натисканням на відповідну «гарячу кнопку» на панелі інструментів і подальшим вибором накопичувача, каталогу, та імені файлу. Якщо ж файл ще не створений, необхідно створити його за допомогою виконання команди File/New і команди File/Save as. При виконанні першої команди буде створений новий файл-схема й у випадку, якщо яка-небудь схема вже завантажена в Electronics Workbench, користувачу буде запропоновано зберегти попередню схему. Друга команда призначена для запису файлу на накопичувач і встановлення каталогу й імені, під яким буде зберігатися дана схема. Далі потрібно нанести на робочу область Electronics Workbench моделі деталей, необхідних для моделювання даної схеми. Це робиться за допомогою натискання лівою кнопкою миші на потрібний набір деталей, після чого буде виведене додаткове вікно, що включає в себе деталі набору, вибором відповідної деталі. При цьому на кнопці з малюнком елементу натискається ліва кнопка миші й елемент переноситься на робочу область (кнопку миші необхідно тримати натиснутою до вибору місця розташування елементу). У даному випадку необхідні: джерело імпульсів (Function Generator), резистор (Resistor), конденсатор (Capacitor), осцилограф (Oscilloscope) і заземлення (Ground). Резистор і конденсатор знаходяться в наборі Basics, заземлення - у наборі Sources, осцилограф і генератор імпульсів - у наборі Instruments. Кожен елемент має точки з'єднання, які потрібно з'єднати для одержання потрібної схеми. Це робиться вибором контакту лівою кнопкою миші і перенесенням її до іншого контакту. При цьому створюється провід, що з'єднує їх. При необхідності на провід можна нанести вузол ( Connector у наборі Basics ). Потім для наочності можна перенести елементи в необхідні місця робочої області. Ця дія також здійснюється натисканням на елемент лівою кнопкою миші і перенесенні при утриманій в натиснутому стані кнопці. При цьому сполучні проводи будуть переміщені автоматично. При необхідності проводи можна також переміщати. На рисунку 3.1 представлений вигляд інтерфейсу Electronics Workbench після зібрання RC – кола. Рисунок 3.1 – RC-коло у Electronics Workbench Коли схема створена і готова до роботи, для початку імітації процесу роботи необхідно виконати команду меню - клацнути кнопку увімкнення живлення на панелі інструментів. Ця дія приведе в робочий стан схему й в одному з вікон рядка стану буде показуватися час роботи схеми, що не відповідає реальному і залежить від швидкості процесора і системи персонального комп'ютера, саме тому для розробки складних схем рекомендується використовувати комп'ютери Pentium II з тактовою частотою процесора 266МГц. Перервати імітацію можна двома способами. Якщо ви закінчили роботу і перегляд результатів імітації, можна повторно клацнути перемикач живлення. Якщо ж потрібно тимчасово перервати роботу схеми, наприклад для детального розгляду осцилограми, а потім продовжити роботу, можна скористатися кнопкою Pause, що також розташована на панелі інструментів. Можливість припинення процесу також є великою перевагою у порівнянні з традиційним тестуванням радіоелектронних пристроїв. Тепер, для виконання аналізу імітації можна змінювати номінали елементів, виводити і налаштовувати термінали приладів. У даному випадку можна переглянути осцилограму на виході RC-кола. Для цього потрібно вивести вікно терміналу осцилографа подвійним натисканням на компоненті Oscilloscope. Вигляд панелі осцилографа представлений на рисунку 3.2. Рисунок 3.2 – Вигляд нормальної панелі осцилографа Electronics Workbench При використанні осцилографа в Electronics Workbench є можливість перегляду сигналу протягом усього часу імітації. Для цього можна скористатися кнопкою Expand і скористатися смугами прокручування зображення. Щоб перевести панель у нормальний режим, використовується кнопка Reduce. Вигляд розширеної панелі осцилографа показаний на рисунку 3.3. Тепер для вивчення властивостей RC-кола можна змінити сигнал на його вході. Для цього потрібно вивести на екран за допомогою подвійного натискання кнопкою миші на компоненті панель генератора імпульсів. Її вигляд представлений на рисунку 3.4 За допомогою генератора імпульсів можна формувати три види сигналів: синусоїдальний, пилкоподібний і прямокутний. У даному випадку для аналізу потрібний прямокутний імпульс. Для переведення генератора в потрібний режим потрібно натиснути відповідну кнопку на панелі. Також можна змінити інші параметри – частоту й амплітуду сигналу. Рисунок 3.3 – Розширена панель осцилографа Рисунок 3.4 – Панель генератора імпульсів Перед зміною яких-небудь параметрів варто відключати джерела живлення схеми, інакше можливе одержання невірних результатів. Вихідний сигнал інтегрувального кола показаний на рисунку 3.5. Рисунок 3.5 – Сигнал на виході інтегрувального RC – кола Д ля того, щоб змінити будь-які параметри елементів схеми потрібно двічі клацнути лівою кнопкою миші на потрібному елементі, при цьому буде виведене вікно властивостей елемента. Приклад такого вікна приведений на рисунку 3.6. Рисунок 3.6 Вікно параметрів резистора Крім аналізу прямого спостереження за терміналами інструментів, Electronics Workbench дозволяє виконати додаткові види аналізу. Як приклад, для даної схеми можна привести одержання АЧХ і ФЧХ схеми як чотириполюсника. Тобто при розрахунку на вхід схеми буде подаватися сигнал різної частоти і буде зроблений аналіз залежності виду вихідного сигналу від вхідного. При цьому потрібно буде задати початкову і кінцеву частоти, на яких буде зроблений аналіз. Для проведення цього аналізу потрібно припинити роботу кола, тобто скористатися перемикачем живлення чи кнопкою Pause і виконати команду меню Analysis / AC Frequency. Перед розрахунком буде виведене вікно параметрів аналізу. Вигляд цього вікна приведений на рисунку 3.7. Рисунок 3.7 – Параметри аналізу AC Frequency При необхідності можна змінити деякі з параметрів: Start frequency (початкова частота), End frequency (кінцева частота), Sweep type (тип горизонтальної осі на кінцевому графіку), Number of points (кількість точок аналізу). У даному випадку зручно встановити кількість досліджуваних точок рівною 1000 для одержання більш гладкого графіка, тип горизонтальної осі – логарифмічним і діапазон частот від 1Гц до 100кГц. Для одержання графіків АЧХ і ФЧХ потрібно натиснути кнопку Simulate у вікні параметрів аналізу, після чого буде виведене вікно результатів, представлене на рисунку 3.8. Рисунок 3.8 – АЧХ і ФЧХ інтегрувального RC – кола 3.3 МОДЕЛЮВАННЯ ДИФЕРЕНЦІЮЮЧОГО RC - КОЛА Для моделювання диференціюючого RC - кола можна скористатися вже готовим файлом схеми інтегрувального кола, описаного в пункті 3.2. Для цього необхідно завантажити в середовище Electronics Workbench цей файл, скориставшись командою меню File/Open, і, вибравши відповідний каталог і файл, поміняти розташування в схемі резистора і конденсатора. При цьому буде зручно користуватися командою Rotate, що доступна при натисканні правою кнопкою миші на відповідному елементі і пересуванням елементів і проводів шляхом вибору і перенесення контактів при натиснутій лівій клавіші миші. Якщо ж файл схеми, описаної в пункті 3.2 відсутній на накопичувачах, то можна повторити операції підготування схеми до роботи, описані в пункті 3.2. Вигляд створеної схеми приведений на рисунку 3.9. З диференціюючим RC – колом можна проробити ті ж види аналізу, що були описані в пункті 3.2. На рисунку 3.10 показаний сигнал на виході кола, а на рисунку 3.11. АЧХ і ФЧХ схеми. Після внесення змін чи закінчення робіт, схему можна зберегти, скориставшись командою меню File/Save, якщо потрібно зберегти в тому ж файлі або File/Save As якщо потрібно зберегти схему під іншим ім'ям чи в іншому каталозі. Рисунок 3.9 – Диференціююче RC – коло Р исунок 3.10 – Сигнал на виході диференціюючого RC – кола Рисунок 3.11 – АЧХ і ФЧХ диференціюючого RC - кола 3.4 МОДЕЛЮВАННЯ ТРАНЗИСТОРНОГО АВТОГЕНЕРАТОРА Для моделювання транзисторного автогенератора необхідно зібрати схему, представлену на рисунку 3.12. Для цього потрібно нанести всі компоненти схеми на робочу область Electronics Workbench і з'єднати всі контакти провідниками. Модель транзистора знаходиться в наборі деталей Transistors, а джерело живлення в наборі Sources. Після з'єднання моделей деталей у схему необхідно відрегулювати параметри кожного компонента шляхом подвійного натискання на ньому лівою кнопкою миші і заповненням вікон параметрів. Більш детально дана схема описана в розділі 1. Після настроювання параметрів можна спробувати увімкнути джерело живлення шляхом натискання кнопки перемикання живлення і перевірити спостереженням за панеллю осцилографа, чи виходить генератор у режим генерації. Якщо ж на виході не з'являється сигнал змінної напруги, то потрібно повторити розрахунок параметрів схеми і змінити їх відповідним чином. За сигналом на виході генератора зручно спостерігати, використовуючи розширене вікно термінала осцилографа. На рисунку 3.13 Р исунок 3.12 – Модель транзисторного автогенератора Рисунок 3.13 – Сигнал на виході транзисторного автогенератора показаний момент початку генерації сигналу і момент встановлення стабільного режиму транзисторного автогенератора. Для більш детального вивчення можна користуватись смугами прокручування і змінами параметрів термінала Для одержання більш точної моделі можна замінити компоненти реальними моделями існуючих, тобто, наприклад, замінити ідеальний транзистор моделлю реально існуючого транзистора. Electronics Workbench містить у собі досить велику кількість реальних моделей деталей широко відомих виробників. Після завершення роботи з програмним комплексом потрібно закрити програму, попередньо зберігши схему, якщо це необхідно. 4 ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ Проведення лабораторного практикуму направлено на закріплення студентами теоретичних знань та одержання практичних навичок в користуванні пакетом для моделювання роботи електронних схем. Практикум складається із десяти основних лабораторних робіт, виконання яких дозволить студентам повністю засвоїти сучасні методи синтезу і моделювання електронних схем. Ознайомлення з інтерфейсом та основними можливостями програмного комплексу Electronics Workbench Дослідження напівпровідникових діодів за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench Дослідження польових транзисторів за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench Дослідження біполярних транзисторів за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench Дослідження підсилювальних каскадів за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench Дослідження тиристорів за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench Дослідження зворотних зв’язків (ЗЗ) в підсилювачах Дослідження автоколивальних та очікувальних мультивібраторів на біполярних транзисторах Дослідження автоколивальних та ждучих мультивібраторів на операційних підсилювачах Дослідження роботи операційних підсилювачів

Схожі: