Разработка и симулация в програмата Electronics Workbench - Home Radio
Разработването на всяко електронно устройство е придружено от физическо или математическо моделиране. Физическото моделиране е свързано с високи материални разходи, тъй като изисква производството на макети и тяхното трудоемко изследване. Често физическото моделиране просто не е възможно поради изключителната сложност на устройството, например при разработването на големи и изключително големи интегрални схеми. В този случай прибягвайте до математическо моделиране с помощта на средствата и методите на компютърните технологии.
Например, добре познатият пакет P-CAD съдържа блок за логическо моделиране на цифрови устройства, но за начинаещи, включително студенти, той представлява значителни трудности при овладяването. Не по-малко трудности се срещат при използването на системата DesignLab. Както показа анализът на състоянието на софтуера за симулация на вериги, на етапа на първоначално разработване на методи за автоматизирано проектиране и на етапите на провеждане на изследователска и развойна работа е препоръчително да се обмисли възможността за използване на следните програми от типа Electronics Workbench - EWB. Система за моделиране на вериги Electronics Workbench е предназначена за симулация и анализ на електрически вериги Фиг.1. Правилно е да се каже: система за моделиране и анализ на електрически вериги Electronics Workbench, но за краткост по-нататък ще я наричаме програма. Electronics Workbench ви позволява да симулирате аналогови, цифрови и цифрово-аналогови схеми с висока степен на сложност. Наличните библиотеки в програмата включват голям набор от широко използвани електронни компоненти. Възможно е свързване и създаване на нови библиотеки с компоненти.
Основните предимства на програмата Спестяване на времеРаботата в реална лаборатория изисква много време за подготовка на експеримент. Сега, с появата на Electronics Workbench, електронната лаборатория е винаги под ръка, което прави изучаването на електрически вериги по-достъпно. Надеждност на измерванията В природата няма два напълно еднакви елемента, т.е. всички реални елементи имат голям разброс на стойностите, което води до грешки по време на експеримента. В Electronics Workbench всички елементи се описват със строго установени параметри, следователно всеки път по време на експеримента резултатът ще се повтаря, определен само от параметрите на елементите и алгоритъма за изчисление. Удобство на измерванията Ученето е невъзможно без грешки, а грешките в реална лаборатория понякога са много скъпи за експериментатора. Работейки с Electronics Workbench, експериментаторът е застрахован срещу случаен токов удар и устройствата няма да се повредят поради неправилно сглобена верига. Благодарение на тази програма потребителят разполага с толкова широк набор от устройства, които е малко вероятно да бъдат налични в реалния живот. По този начин винаги имате уникална възможност да планирате и провеждате широка гама от изследвания на електронни схеми с минимално време. Графични възможности Сложните схеми заемат много място, докато се опитват да направят изображението по-плътно, което често води до грешки при свързването на проводници към елементи на веригата. Electronics Workbench ви позволява да поставите веригата по такъв начин, че всички връзки на елементите и в същото време цялата верига да са ясно видими.
Интуитивността и простотата на интерфейса правят програмата достъпна за всеки, който е запознат с основите на работата с Windows. Програма за съвместимост на програмата P-SPICEElectronics Workbench е базиран на стандартните елементи на програмата SPICE. Това ви позволява да експортирате различни модели на елементи и да обработвате резултатите, като използвате допълнителни функции на различни версии на програмата P-SPICE.
Компоненти и експериментиране Библиотеките с програмни компоненти включват пасивни елементи, транзистори, управлявани източници, контролирани ключове, хибридни елементи, индикатори, логически елементи, тригерни устройства, цифрови и аналогови елементи, специални комбинационни и серийни схеми. Активните елементи могат да бъдат представени чрез модели както на идеални, така и на реални елементи. Също така е възможно да създадете свои собствени модели на елементи и да ги добавите към библиотеките с елементи. Програмата използва голям набор от инструменти за измервания: амперметър, волтметър, осцилоскоп, мултицет, Bode плотер (плотер на честотните характеристики на вериги), функционален генератор, генератор на думи, логически анализатор и логически преобразувател. Анализиране на вериги Electronics Workbench може да анализира AC и DC вериги. При анализ на постоянен ток се определя работната точка на веригата в стационарно състояние на работа. Резултатите от този анализ не се отразяват върху инструментите, те се използват за по-нататъшен анализ на веригата. AC анализът използва резултатите от DC анализа, за да получи линеаризирани модели на нелинейни компоненти. Анализът на веригата за променлив ток може да се извърши както във времева, така и в честотна област. Програмата също така ви позволява да анализирате цифрово-аналогови и цифрови схеми. В Electronics Workbench можете да изследвате преходни процеси, когато сте изложени на вериги от входни сигнали с различни форми.
Работа с Electronics Workbench Electronics Workbench е предназначен за симулация и анализ на електронни схеми. Възможностите на програмата Electronics Workbench v.5 са приблизително еквивалентни на тези на програмата MicroCap и ви позволяват да извършвате работа от прости експерименти до експерименти със статистическо моделиране.Когато създавате верига, Electronics Workbench ви позволява да: -избирате елементи и устройства от библиотеки,
-преместване на елементи и схеми на всяко място на работното поле,
- завъртане на елементи и техните групи под ъгли, кратни на 90 градуса,
- копиране, поставяне или изтриване на елементи, фрагменти от схеми,
- промяна на цветовете на проводниците,
-маркирайте цвета на очертанията на схемите,
- свържете едновременно няколко измервателни устройства и наблюдавайте техните показания на екрана на монитора, - задайте символи на елементите,
- промяна на параметрите на елементите.
Променяйки настройките на инструмента, вие можете: -да променяте скалите на инструмента в зависимост от диапазона на измерване,
- задайте режима на работа на устройството,
- задайте вида на входните въздействия върху веригата (постоянни или хармонични токове или напрежения, триъгълни или правоъгълни импулси).
Electronics Workbench След стартиране на WEWB32 лентата с менюта и панелът с компоненти се появяват на екрана. Панелът на компонентите се състои от икони на полета на компоненти, а полето на компоненти се състои от условни изображения на компоненти. Щракването върху икона на компонент отваря полето, съответстващо на тази икона. Следват някои от елементите от компонентните полета:
Основни
Свързващ възел
Възелът се използва за свързване на проводници и създаване на контролни точки.
Резистор
Съпротивление на резистораможе да се даде като число в Ohm, kOhm, MOhm
Кондензатор
капацитетът на кондензатора се дава с число, указващо размерите (pF, nF, μF, mF, F).
Ключ
Ключ, управляван от ключ. Такива клавиши могат да се затварят или отварят с помощта на контролирани клавиши на клавиатурата. (Името на контролния клавиш може да бъде въведено от клавиатурата в диалоговия прозорец, който се появява след двукратно щракване върху изображението на клавиша.)
Приземен
Компонентът "Ground" има нулево напрежение и служи като отправна точка за потенциали.
12V DC захранване
EMF на източник на постоянно напрежение се обозначава с число с указание за размера (от μV до kV)
DC захранване 1A
Токът на източника на постоянен ток се задава чрез число, указващо единицата (от μA до kA)
Променливотоково захранване 220V / 50Hz
Ефективната стойност (средно-средно sguare-RMS) на напрежението на източника се дава чрез число, указващо единицата (от μV до kV). Има възможност за настройка на честотата и началната фаза.
Променливотоково захранване 1A/1Hz
Ефективната стойност на тока на източника се дава с число, указващо размерите (от μA до kA). Има възможност за настройка на честотата и началната фаза.
Тактов генератор 1000Hz / 50%
Генераторът генерира периодична последователност от правоъгълни импулси. Можете да регулирате амплитудата на импулсите, работния цикъл и честотата на импулсите.
Индикатори
Най-простите инструменти са волтметърът и амперметърът. Те автоматично променят обхвата на измерване. В една схема можете да използвате няколко от тези устройства едновременно.
Волтметър
Волтметър се използва за измерване на AC или DC напрежение. Страната с дебела линия на правоъгълника съответства на отрицателния извод. Двукратното щракване върху изображението на волтметъра отваря диалогов прозорец за промяна на параметрите на волтметъра: - стойността на вътрешното съпротивление - вида на напрежението, което се измерва (DC-константа, AC-променлива). При измерване на променливо синусоидално напрежение (AC), волтметърът показва ефективната стойност
Амперметър
Амперметърът се използва за измерване на променлив или постоянен ток. Страната с дебела линия на правоъгълника съответства на отрицателния извод. Двукратното щракване върху изображението на амперметъра отваря диалогов прозорец за промяна на параметрите на амперметъра Стойности на вътрешното съпротивление на Ovid на измереното напрежение (DC-DC, AC-AC). При измерване на променливо синусоидално напрежение (AC), амперметърът показва ефективната стойност
Инструменти
1 .Функционален генератор
Генераторът е идеален източник на напрежение, който генерира синусоидални, триъгълни или правоъгълни вълни. Средният извод на генератора, когато е свързан към веригата, осигурява обща точка за отчитане на амплитудата на променливото напрежение. За да се отчете напрежението спрямо нула, този щифт е заземен. Най-левият и най-десният щифтове се използват за подаване на сигнал към веригата. Напрежението на десния извод се променя в положителна посока спрямо общия извод, на левия извод - в отрицателна посока. Двойното щракване върху изображението на генератора отваря увеличено изображение на генератора, където можете да зададете: - формата на изходния сигнал, - честота на изходното напрежение (Frequency), - работен цикъл (Duty cycle), - амплитудата на изходното напрежение (Amplitude), - постоянният компонент на изходното напрежение (Offset).
2. Осцилоскоп
На изображението на осцилоскопа има четири входни клеми - горна дясна клема - обща, - долна дясна клема - синхронизиращ вход, - долни ляв и десен клеми представляват съответно входовете на канал A и канал B. Двойно щракване върху миниатюрата на осцилоскопа отваря изображение на прост модел на осцилоскоп, на който можете да зададете - местоположението на осите, по които се нанася сигналът, - желаната скала на сканиране по осите, - отместването на началото по осите, - капацитивен вход (AC бутон) или потенциален вход (DC бутон) на канала, - синхронизиране режим на ронизация (вътрешен или външен).
Полето Trigger се използва за определяне на началото на сканирането на екрана на осцилоскопа. Бутоните в линията Edge задават момента на задействане на осцилограмата по положителния или отрицателния фронт на импулса на входа за синхронизация. Полето Level ви позволява да зададете нивото, над което се задейства почистването. Бутоните Auto, A, B, Ext задават режимите на синхронизация -Auto - автоматично стартиране на почистването при включване на веригата. Когато лъчът достигне края на екрана, осцилограмата се записва от началото на екрана, -A - тригерът е сигналът на вход A, -B - тригерът е сигналът на вход B, -Ext - Външен тригер. В този случай тригерният сигнал е сигналът, приложен към входа на часовника.
Натискането на бутона EXPAND на обикновен модел на осцилоскоп отваря разширения модел на осцилоскоп. За разлика от обикновен модел, тук има три информационни табла, които показват резултатите от измерването. Освен това има лента за превъртане директно под екрана, която ви позволява даспазвайте всеки интервал от време от момента на включване на веригата до момента на изключване на веригата.
На екрана на осцилоскопа има два курсора (червен и син), маркирани с 1 и 2, с които можете да измервате моментните стойности на напрежението във всяка точка на осцилограмата. За да направите това, курсорите се плъзгат с мишката до желаната позиция (триъгълниците в горната част на курсора се улавят от мишката). Координатите на точките на пресичане на първия курсор с осцилограми се показват на лявата дъска, координатите на втория курсор на средната дъска. Десният панел показва стойностите на разликите между съответните координати на първия и втория курсор. Бутонът Намаляване осигурява преход към прост модел на осцилоскоп.
3. Плотер (Bode Plotter)
Използва се за изграждане на амплитуда-честота (AFC) и фаза-честота