Пакет Electronics Workbench призначений для моделювання та аналізу електротехнічних та схемотехнічних схем. Цей пакет з великим ступенем точності моделює побудову реальних схем у «залізі».

Таблиця 3

Меню піктограм

Піктограма	Назва	Опис
		Вибране
		Джерела сигналів
		Пасивні компоненти та комутаційні пристрої
		Транзистори
		Аналогові мікросхеми
		Мікросхеми змішаного типу
		Цифрові мікросхеми
		Логічні цифрові мікросхеми
		Цифрові мікросхеми
		Індикаторні пристрої
		Аналогові обчислювальні пристрої
		Компоненти змішаного типу
		Контрольно-вимірювальні прилади

Основні прийоми роботи

У Electronics Workbench складання схеми здійснюється у робочій області. Електронні компоненти для збирання схеми беруться з меню, що містить набір компонентів. Вміст набору компонентів можна змінити, натиснувши відповідні кнопки, розташовані безпосередньо над вікнами. Щоб перемістити потрібний компонент у робочу область, потрібно помістити курсор і натиснути ліву клавішу миші. Потім, утримуючи клавішу в натиснутому стані, «перетягнути» елемент, рухаючи мишу, в потрібне положення робочої області і відпустити клавішу.

Щоб здійснити будь-які операції над елементом, його необхідно виділити. Виділення елемента здійснюється натисканням миші на елементі, при цьому він забарвлюється в червоний колір.

Якщо необхідно повернути елемент, потрібно спочатку виділити його, а потім використовувати комбінацію клавіш , натискання яких призводить до повороту елемента на 90 °.

Для видалення елемента його також необхідно спочатку виділити, а потім натиснути клавішу та у відповідь на запит про підтвердження видалення натиснути кнопку підтвердження або скасування видалення.

Усі електронні компоненти характеризуються своїми параметрами, що визначають їхню поведінку у схемі. Щоб задати ці параметри, потрібно двічі клацнути мишею на потрібному елементі, в результаті чого з'явиться діалогове вікно, в якому необхідно вибрати або записати необхідні параметри і закрити його натисканням кнопки Ok .

Щоб з'єднати між собою висновки елементів, підведіть курсор до потрібного висновку, при цьому, якщо до цього висновку дійсно можна підключити провідник, на ньому з'явиться маленький чорний кружок. Коли з'явиться кухоль, натисніть ліву клавішу миші і, не відпускаючи її, протягніть курсор до іншого висновку. Коли на іншому виводі теж з'явиться чорний кружок, відпустіть клавішу, і ці висновки будуть автоматично з'єднані провідником. Якщо виведення елемента потрібно підключити до вже наявного провідника, то підведіть курсор миші при натиснутій клавіші до цього провідника, при цьому також у тому місці, де можна зробити з'єднання з'явиться невелике коло. У цей момент відпустіть клавішу, і у схемі автоматично утворюється з'єднання, що проводить, між провідниками, позначене чорним кружком.

Основні компоненти

1. Джерело постійної напруги

Знаходиться у наборі Джерела сигналів

.

Цей елемент є модель ідеального джерела напруги, що підтримує на своїх висновках постійну напругу заданої величини. Розмір напруги може задаватися розробником подвійним клацанням миші на елементі та записом у діалоговому вікні необхідного значення.

Лампочка розжарювання

2. Лампочка розжарювання.

Знаходиться у наборі Індикаторні пристрої.

Цей елемент моделює звичайну лампу розжарювання і може перебувати в трьох станах: вимкненому, увімкненому та перегорілому. Поведінка елемента характеризується двома параметрами: потужністю та максимально допустимою напругою. Ввести потрібні параметри можна подвійним клацанням на елементі. Після цього з'являється діалогове вікно. Введіть потрібні параметри та закрийте діалогове вікно клацанням на кнопці Ok .

При роботі схеми елемент перебуватиме в вимкненомустані, якщо прикладена до нього напруга не перевищує половини максимальної напруги. Якщо прикладена напруга знаходиться в інтервалі від половини максимальної напруги до рівня максимальної напруги, елемент знаходиться в увімкненомустані. При перевищенні прикладеною напругою заданої максимальної напруги елемент переходить у перегорілестан.

Заземлення

3. Заземлення.

Знаходиться у наборі Джерела сигналів.

У схемі, зібраній за допомогою Electronics Workbench, як і практично для будь-якої реальної схеми, потрібно вказати точку нульового потенціалу, щодо якої визначаються напруги у всіх інших точках схеми. Саме для цієї мети є елемент заземлення. Його єдиний висновок підключається до тієї точки схеми, потенціал якої приймається рівним нулю. Допускається навіть доцільно, особливо у складних схем, використовувати кілька елементів заземлення. При цьому вважається, що всі точки, до яких приєднані заземлення, мають один загальний потенціал, що дорівнює нулю.

Крапка - з'єднувач

4. Точка-з'єднувач.

Знаходиться у наборі .

Основною властивістю точки з'єднувача є те, що ви можете приєднувати до неї провідники. Під'єднувати провідники до точки можна ліворуч, праворуч, зверху та знизу, тобто існує всього чотири місця приєднання провідників до однієї точки і, отже, в одній точці можуть з'єднуватися не більше чотирьох провідників. Для реалізації такого підключення необхідно підвести провідник при натиснутій кнопці миші до відповідної сторони точки, при цьому біля точки з'являється маленький чорний кружок. Відпускаючи у цей момент ліву клавішу миші, отримуємо необхідне підключення.

Перемикач

5. Перемикач.

Знаходиться у наборі Пасивні компоненти та комутаційні пристрої.

Цей перемикач допускає два можливі положення, у яких один загальний вхід з'єднується з одним із двох можливих виходів. За промовчанням перемикання здійснюється клавішею пробілу. Щоб призначити будь-якому перемикачу іншу клавішу, потрібно двічі клацнути мишею на цьому перемикачі, ввести потрібний символ у діалоговому вікні і натисканням кнопки Ok підтвердити зроблений вибір. Після цього перемикання цього перемикача здійснюватиметься за допомогою вибраної клавіші.

Динамік

6. Динамік.

Знаходиться у наборі Індикаторні пристрої

Цей елемент видає гудок заданої частоти, якщо прикладена до його висновків напруга перевищує встановлений рівень напруги. Значення порогової напруги і частоти сигналу, що видається, можна задати в діалоговому вікні, що з'являється при подвійному клацанні миші на елементі.

Вольтметр

7. Вольтметр.

Знаходиться у наборі Індикаторні пристрої.

Цей елемент показує напругу, яка додається до його висновків. Одна із сторін цього елемента виділена потовщеною лінією. Якщо напруга, прикладена до висновків така, що потенціал на виведенні, що знаходиться з не виділеної сторони, більше потенціалу на виведенні, що знаходиться з виділеної сторони, знак напруги, що показується вольтметром, буде позитивним. В іншому випадку знак напруги, що індикується, буде негативним.

Амперметр

8. Амперметр.

Знаходиться у наборі Індикаторні пристрої.

Цей елемент показує величину струму, який протікає через його висновки. Одна із сторін цього елемента виділена потовщеною лінією. Якщо напрямок струму, що протікає через висновки елемента, збігається з напрямком від не виділеної сторони до виділеної сторони, то знак величини струму, що індикується, буде позитивним. В іншому випадку знак буде негативним.

Резистор

9. Резистор.

Знаходиться у наборі. Пасивні компоненти та комутаційні пристрої.

Цей елемент є одним з найбільш широко використовуваних компонентів електронних схем. Величина опору резистора задається розробником у діалоговому вікні, що з'являється при подвійному натисканні миші на елементі.

Найпростіші електричні ланцюги

Найпростіший електричний ланцюг складається з джерела та приймача електричної енергії. Як найпростіше джерело електричної енергії може бути джерело постійної напруги, наприклад, батарейка. Приймачем електричної енергії зазвичай служить пристрій, що перетворює енергію електричного струму в інший вид енергії, наприклад, світлову енергію в електричній лампочці, або в енергію акустичних хвиль в динаміці.

Щоб забезпечити протікання струму через приймач, необхідно утворити замкнутий контур, яким тече струм. Для цього необхідно один висновок приймача електричної енергії приєднати до негативного виведення батареї, а інший до позитивного виводу. Найпростіший спосіб управління проходженням струму по ланцюгу полягає у замиканні та розмиканні контуру ланцюга за допомогою перемикача. Розмикання контуру ланцюга призводить до розриву ланцюга, внаслідок чого струм стає рівним нулю. Замикання ланцюга забезпечує шлях для проходження ланцюга струму, величина якого визначається прикладеною напругою і опором ланцюга відповідно до закону Ома.

Порядок проведення роботи

1. Запустити Electronics Workbench.

2. Підготувати новий файл до роботи. Для цього необхідно виконати такі операції з меню: File/Newі File/Save as. При виконанні операції Save asбуде необхідно вказати ім'я файлу та каталог, в якому зберігатиметься схема.

3. Перенесіть необхідні елементи із заданої схеми на робочу область Electronics Workbench. Для цього необхідно вибрати розділ на панелі інструментів (Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), в якому знаходиться потрібний вам елемент, потім перенести його на робочу область (клацнути мишею потрібному елементі і, не відпускаючи кнопки, перенести у потрібне місце схеми).

Workbench також надає можливість використовувати панель інструментів, що настроюється. Favorites.Панель своя кожного файлу схеми.

Щоб додати до панелі елемента, потрібно клацнути його зображення на панелі правою кнопкою і вибрати Add to Favorites. Щоб прибрати з панелі Favorites, клацнути правою кнопкою елемент на панелі Favoritesта вибрати Remove from Favorites.

4. З'єднайте контакти елементів та розташуйте елементи в робочій області для отримання необхідної вам схеми. Для з'єднання двох контактів необхідно клацнути по одному з контактів основною кнопкою миші та, не відпускаючи клавішу, довести курсор до другого контакту.

У разі потреби можна додати додаткові вузли (розгалуження). Для цього треба просто перетягнути елемент із панелі на місце провідника, де треба його розгалужити.

Натисканням на елемент правою кнопкою миші можна отримати швидкий доступ до найпростіших операцій над положенням елемента, таким як обертання (rotate), розворот (flip), копіювання/вирізання (copy/cut), вставка (paste), а також до його довідкової інформації ( help).

5. Проставити необхідні номінали та властивості кожному елементу. Для цього потрібно двічі клацнути мишею на елементі:

6. Коли схема зібрана і готова до запуску, натисніть кнопку живлення на панелі інструментів.

У разі серйозної помилки у схемі (замикання елемента живлення коротко, відсутність нульового потенціалу у схемі) буде видано попередження.

Закон Ома

Закон Ома для ділянки ланцюга:струм у провіднику Iдорівнює відношенню падіння напруги Uна ділянці ланцюга до її електричного опору R:

Закон ілюструється схемою малюнку, з якої видно, що у ділянці ланцюга з опором R= 5 Ом створюється падіння напруги U= 10 В, що вимірюється вольтметром. Згідно (*) струм у ланцюгу I= = 0.2 А = 200 mA, що й вимірює послідовно включений у ланцюг амперметр.

Система моделювання Electronics Workbench

Історія створення програми Electronics Workbench (EWB ) починається з 1989 р. Ранні версії програми складалися з двох незалежних частин. За допомогою однієї половини програми можна було моделювати аналогові пристрої, за допомогою іншої цифрові. Такий "роздвоєний" стан створював певні незручності, особливо при моделюванні змішаних аналого-цифрових установок. У 1996 р. у версії 4.1 ці частини було об'єднано і через півроку випущено п'яту версію програми. Вона доповнена засобами аналізу приблизно обсягом програми Micro - Cap V , перероблена та дещо розширена бібліотенка компонентів. Засоби аналізу ланцюгів виконані в типовому для всієї програми ключі - мінімум зусиль з боку користувача. Подальшим розвитком EWB є програма EWB Layout призначена для розробки друкованих плат; вона коротко розглянута в гол. 15. Програма EWB має наступність знизу вгору, тобто. всі схеми, створені у версіях 3.0 та 4.1, можуть бути промоденльовані у версії 5.0. Варто зазначити, що EWB дозволяє також моделювати пристрої, для яких завдання на моделювання підготовлене у текстовому форматі SPICE , забезпечуючи сумісність із програмами Micro-Cap і PSpice.

Програма EWB 4.1 розрахована до роботи у середовищі Windows З.хх або 95/98 і займає близько 5 Мбайт дискової пам'яті, EWB 5.0 – у середовищі Windows 95/98 та NT 3.51, потрібний об'єм дискової пам'яті - близько 16 Мбайт. Для розміщення тимчасових файлів потрібно додатково 10 - 20 Мбайт вільного простору.

Структура вікна та система меню

Розглянемо команди меню програми EWB 4.1 у порядку їхнього прямування на рис.

Меню File

Меню File призначено для завантаження та запису файлів, отримання твердої копії вибраних для друку складових частин схеми, а також для імпорту/експорту файлів у форматах інших систем моделювання та програм розробки друкованих плат.

1.аа Перші чотири команди цього меню:New(Ctrl + N), Open... (Ctrl + O), Save(Ctrl + S), Save As... - типові для Windows команди роботи з файлами і тому пояснень не вимагають. Для цих команд у п'ятій версії є кнопки зі стандартним зображенням. Схемні файли програми EWB називають такі розширення: . ewb - аналого-цифрові схеми для EWB 5. O.

2.аа Revent to Saved... — стирання всіх змін, внесених у поточному сеансі рендагування, та відновлення схеми у початковому вигляді.

3.а Import/Export– дає можливість обміну даними із програмою розробки друкованих плат EWB Layout.

4.аа Print... (CTRL+P ) — вибір даних для виведення на принтер:

Schematic - схеми (опція включена за умовчанням);

Description - Описи до схеми;

Part list - Переліку документів, що виводяться на принтер;

Label list - Списку позначень елементів схеми;

Model list - Списку наявних у схемі компонентів;

Subcircuits - підсхем (частин схеми, що є закінченими аааафункціональними вузлами і позначаються прямокутниками з назвою всередині);

Analysis options - Переліку режимів моделювання;

Instruments - Списку приладів;

У цьому ж підменю можна вибрати опції друку (кнопка Setup ) та надіслати матеріал на принтер (кнопка Print). У програмі EWB 5.0 передбачена також можливість зміни масштабу даних, що виводяться на принтер, в межах від 20 до 500%.

5.аа Print Setup... - Налаштування принтера.

6.аа Exit(ALT + F 4) - вихід із програми.

7.аа Install... — встановлення додаткових програм із гнучких дисків.

8.а Import from SPICE— імпорт текстових файлів опису схеми та завдання на моделювання у форматі SPICE (з розширенням. cir ) та автоматична побудова схеми за її текстовим описом.

9.аа Export to SPICE— складання текстового опису схеми та завдання на моделювання у форматі SPICE.

10. Export to PCB- Складання списків з'єднань схеми у форматі OrCAD та інших програм розробки друкованих плат.

Меню Edit

Меню Edit дозволяє виконувати команди редагування схем та копіювання екрану.

1.ааа Cut(CTRL+X ) - стирання (вирізання) виділеної частини схеми зі збереженням її в буфері обміну ( Clipboard ). Виділення одного компонента здійснюється клацанням миші на зображенні компонента. Для виділення частини схеми або декількох компонентів необхідно поставити курсор миші в лівий кут прямокутника, що охоплює виділення, натиснути ліву кнопку миші і, не відпускаючи її, протягнути курсор по діагоналі цього прямокутника, контури якого з'являються вже на початку руху миші, і зантем відпустити кнопки. Виділені компоненти забарвлюються у червоний колір.

2.ааа Copy(CTRL+C ) - Копіювання виділеної частини схеми в буфер обміну.

3.а Paste(CTRL+V ) — Вставте вміст буфера обміну на робоче поле програми. Оскільки в EWB немає можливості поміщати імпортоване зображення схеми або її фрагмента точно зазначене місце, то безпосередньо після вставки, коли зображення ще є позначеним (виділено червоним) і може виявитися накладеним на створювану схему, його можна перемістити в потрібне місце клавішами курсору або мишею. Таким же чином переміщуються і попередньо виділені фрагменти вже наявної на робочому полі схеми.

4.ааа Delete(Del ) - Стирання виділеної частини схеми.

5.ааа Select All(CTRL+A ) - Виділення всієї схеми.

6.а Copy as Bitmap(CTRL+I ) — команда перетворює курсор миші на хрестик, яким за правилом прямокутника можна виділити потрібну частину екрана, після відпускання лівої кнопки миші виділена частина копіюється в буфер обміну, після чого його вміст може бути імпортований в будь-який додаток Windows . Копіювання всього екрана здійснюється натисканням кнопки Print Screen : копіювання активної в даний момент частини екрану, наприклад, діалогового вікна - комбінацією Alt + Print Screen . Команда дуже зручна під час підготовки звітів з моделювання, наприклад, при оформленні лабораторних робіт.

7.ааа Show Clipboard- Показати вміст буфера обміну.

Меню Circuit

Меню Circuit використовується при підготовці схем, а також для завдання параметрів моделювання.

1. Rotate(CTRL+R ) - обертання виділеного компонента; більшість компонентів повертаються проти годинникової стрілки на 90░ при кожному виконанні команди, для вимірювальних приладів (амперметр, вольтметр та ін.) змінюються місцями клеми підключення. Команда найчастіше використовується при підготовці схем. У готовій схемі користуватися командою недоцільно, оскільки це найчастіше призводить до плутанини — у такому разі компонент потрібно спочатку відключити від підключених ланцюгів, а потім крутити.

2.а Flip Horizontal- Дзеркальне відображення елемента по горизонталі.

3.а Flip Vertical-А Дзеркальне відображення елемента по вертикалі.

4.а Component Properties- Дає можливість встановити властивості елементів схеми.

a) Label - Введення позиційного позначення виділеного компонента (наприклад, R 1 - для резистора, С5 - для конденсатора і т.д.).

b )а Value – У діалоговому вікні команди під час вибору закладки Value задаються номінальний опір компонента (резистора), значення лінійного (ТС1) і квадратичного (ТС2) температурних коефіцієнтів опору.

c) Fault – аімітація несправності виділеного компонента шляхом запровадження:

Leakage - Опір витоку;

Short - Короткого замикання;

Open - урвища;

None — несправність відсутня (за промовчанням).

d) а Display –аЗ його допомогою задається характер виведення на екран позначень компонента.

e) а Analysis Setup – дозволяє встановити температуру кожного елемента індивідуально чи використовувати її номінальне значення, прийняте для всієї схеми.

а

Для активних компонентів меню команди Component Properties містить підменю Models за допомогою якого вибирається тип бібліотечного компонента, редагуються його параметри, створюється нова бібліотека та виконуються інші команди.

5.а Create Subcircuit... (CTRL+B ) - Перетворення попередньо виділеної частини схенми в підсхему. Частина схеми, що виділяється, повинна бути розташована таким вибором, щоб у виділену область не потрапили не відносяться до неї провідники і компоненти. В результаті виконання команди відкривається діалогове вікно (мал. нижче), у рядку Name якого вводиться ім'я підсхеми, після чого можливі наступні варіанти:

Copy from Circuit — підсхема копіюється із зазначеною назвою до бібліотеки Custom без внесення змін до вихідної схеми;

Move from Circuit - Виділена частина вирізається із загальної схеми і у вигляді підсхенми з присвоєним їй ім'ям копіюється в бібліотеку Custom;

Replace in Circuit — виділена частина замінюється у вихідній схемі підсхемою з наданим їй ім'ям з одночасним копіюванням її в бібліотеку Custom.

Для перегляду або редагування підсхеми потрібно двічі клацнути мишкою по її значку. Редагування підсхеми проводиться у разі загальним правилам рендагування схем. При створенні додаткового виведення підсхеми необхідно з відповідної точки підсхеми курсором миші протягнути провідник до краю вікна підсхеми до появи прямокутної контактної площадки, що не зафарбована, після чого відпустити ліву кнопку миші. Для видалення висновку необхідно курсором миші вхопитися за його прямокутний майданчик біля краю вікна підсхеми та винести її за межі вікна.

6.а Zoom in / Zoom out- Збільшення/зменшення схеми

7.а Schematic options – налаштування схеми.

За допомогою цього пункту меню можна встановити сітку на схемі, приховати або відобразити різну інформацію, встановити шрифти і т.п.

Меню Analysis

1.а Activate(CTRL+G ) - Запуск моделювання.

2.а Stop(CTRL+T ) - Зупинка моделювання. Ця та попередня команди можуть бути виконані також натисканням кнопки розташований у правому верхньому кутку екрана.

3.а Pause(F 9) - переривання моделювання.

4. Analysis Options... (CTRL+Y ) — Набір команд для встановлення параметрів моделювання. Див. малюнок нижче.

Global - Налаштування загального характеру, задаються за допомогою діалогового вікна, в якому параметри мають наступне призначення:

ABSTOL - Абсолютна помилка розрахунку струмів;

GMIN - Мінімальна провідність гілки ланцюга (провідність гілки, менша GMIN , Вважається рівною нулю);

PIVREL, PIVTOL - відносна та абсолютна величини елемента рядка матринці вузлових провідностей (наприклад, при розрахунку за методом вузлових потенціанлів), необхідні для його виділення як провідний елемент; RELTOL - Допустима відносна помилка розрахунку напруг і струмів; TEMP - Температура, при якій проводиться моделювання;

VNTOL — припустима помилка розрахунку напруги в режимі Transient (Аналіз пенреходних процесів);

CHGTOL - Припустима помилка розрахунку зарядів;

RAMPTIME - Початкова точка відліку часу при аналізі перехідних процесів;

CONVSTEP - Відносний розмір кроку ітерації при розрахунку режиму по постійному струму;

CONVABSSTEP - Абсолютний розмір кроку ітерації при розрахунку режиму по постійному струму;

CONVLIMIT - Включення або виключення додаткових засобів для забезпечення збіжності ітераційного процесу;

RSHUNT — допустимий опір витоку для всіх вузлів щодо загального

шини (заземлення).

Temporary ... — об'єм дискової пам'яті для зберігання тимчасових файлів (Мбайт).

DC — Налаштування для розрахунку режиму постійного струму (статичний режим). Для налаштування цього режиму використовується діалогове вікно, панораметри якого мають наступне:

ITL 1 - максимальна кількість ітерацій наближених розрахунків;

GMINSTEPS - Розмір збільшення провідності у відсотках від GMIN (Використовується при слабкій збіжності ітераційного процесу);

SRCSTEPS - Розмір збільшення напруги живлення у відсотках від його номінального значення при варіації напруги живлення (використовується при слабкій збіжності ітераційного процесу).

Кнопка Reset Defaults призначена для встановлення за замовчуванням параметрів;

Transient - Налаштування параметрів режиму аналізу перехідних процесів:

ITL 4 - максимальна кількість ітерацій за час аналізу перехідних процесів;

MAXORD - максимальний порядок (від 2 до 6) методу інтегрування диференційного рівняння;

TRTOL - Допуск на похибку обчислення змінної;

METHOD метод наближеного інтегрування диференціального рівняння: TRAPEZOIDAL - метод трапецій, GEAR - метод Гіра;

АССТ – дозвіл на виведення статистичних повідомлень про процес моделювання.

Device - Вибір параметрів МОП-транзисторів:

DEFAD - Площа дифузійної області стоку, м 2;

DEFAS - Площа дифузійної області витоку, м2;

DEFL - Довжина каналу польового транзистора, м;

DEFW - Ширина каналу, м;

TNOM - Номінальна температура компонента;

BYPASS - Увімкнення або вимикання нелінійної частини моделі компонента; TRYTOCOMPACT – увімкнення або вимкнення лінійної частини моделі компонента.

Instruments - Налаштування параметрів контрольно-вимірювальних прибонрів:

Pause after each screen - Пауза (тимчасова зупинка моделювання) після заповнення екрана осцилографа по горизонталі ( Oscilloscope);

- Автоматична установка тимчасового кроку (інтервалу) виведення інформації на екран;

Minimum number of time points — мінімальна кількість точок, що відображаються за період спостереження (реєстрації);

ТМАХ - проміжок часу від початку до кінця моделювання;

Set to Zero - Установка в нульовий (вихідний) стан контрольно-вимірювальних приладів перед початком моделювання;

User - defined - Керування процесом моделювання проводиться користувачем (ручний пуск та зупинка);

Calculate DC operating point - Виконання розрахунку режиму по постійному струму;

Points per cycle - кількість точок, що відображаються при виведенні амплітудно-частотних і фазо-частотних характеристик ( Bode plotter);

use engineering notation - Використання інженерної системи позначень одиниць вимірювання (наприклад, напруги виводитимуться в мілівольтах (мВ), мікронвольтах (мкВ), нановольтах (нВ) і т.д.).

DC Operating Point-Розрахунок режиму по постійному струму. З досвіду роботи з іншими програмами моделювання випливає, що в режимі DC з схеми, що моделюється, виключаються всі конденсатори і закорочуються всі індуктивності.

AC Frequency... - Розрахунок частотних характеристик. Виконання команди починається із завдання у діалоговому вікні (рис. нижче) наступних параметрів:

FSTART, FSTOP — межі частотного діапазону (мінімальне та максимальне значення частоти відповідно);

Sweep type - масштабу по горизонталі: декадний ( Decade), лінійний (Linear) і ок-тавний (Octave);

Number of points - числа точок;

Vertical scale - масштабу по вертикалі: лінійний (Linear), логарифмічний(Log) та в децибелах (Decibel);

Nodes in circuit - Списку всіх вузлів ланцюга;

Nodes for analysis - Номерів вузлів, для яких розраховуються характеристики схеми, перелік таких вузлів встановлюється натисканням кнопок Add -> (додати) та<- Remove (удалить).

Simulate - кнопка запуску моделювання.

Transient ... –розрахунку перехідних процесів.а Діалогове вікно команди (рис. нижче) містить наступні дані:

Initial conditions - Встановлення початкових умов моделювання;

Tstart - Час початку аналізу перехідних процесів;

Tstop - Час закінчення аналізу;

Generate time steps автоматично - Розрахунок перехідних процесів зі змінним ша-

гом, що вибирається автоматично відповідно до допустимої відносної помилки RELTOL ; якщо цю опцію вимкнено, то розрахунокведеться з урахуванням інших опцій;

Tstep – тимчасовий крок виведення результатів моделювання на екран монітора.

Fourier ...- Проведення Фур'є-аналізу (спектрального аналізу). При виборі цієї команди необхідно задати параметри моделювання за допомогою діалогового вікна (мал. нижче), в якому опції мають таке призначення:

Output node - Номер контрольної точки (вузла), в якій аналізується спектр сигналу;

Fundamental frequency - Основна частота коливання (частота першої гармоніки);

Номер harmonic число гармонік, що підлягають аналізу;

Vertical scale - масштаб по осі Y (лінійний, логарифмічний, децибелах);

Advanced - Набір опцій цього блоку призначений для визначення більш тонкої структури сигналу, що аналізується шляхом введення додаткових вибірок (за замовчуванням вимкнені);

Number of points per harmonic - кількість відліків (вибірок) на одну гармоніку;

Sampling frequency - Частота проходження вибірок;

Display phase - Виведення на екран розподілу фаз усіх гармонійних складових у вигляді безперервної функції;

Output as line graph - Виведення на екран розподілу амплітуд всіх гармонійних складових у вигляді безперервної функції (за замовчуванням - у вигляді лінійного спектру).

Monte Carlo ...- Статистичний аналіз за методом Монте-Карло. У діалоговому вікні установки параметрів моделювання для цієї команди (мал. нижче) задаються наступні параметри:

Number of runs - кількість статистичних випробувань;

Tolerance - відхилення параметрів резисторів, конденсаторів, індуктивностей, джерел змінного та постійного струму та напруги;

Seed - Початкове значення випадкової величини (цей параметр визначає початкове значення датчика випадкових чисел і може задаватися в межах 1 ... 32767); Distribution type - Закон розподілу випадкових чисел: Uniform — рівноймовірний розподіл на відрізку (-1, +1) та Gaussian - Гауссівський розподіл на відрізку (-1, +1) з нульовим середнім значенням і середньоквадратичним відхиленням 0,25. Необхідний закон розподілу вибирається після натискання кнопки в полі опції, що розглядається.

Display Graph- цією командою викликаються на екран графіки результатів виконання однієї з команд моделювання. Якщо в процесі моделювання використано декілька команд цього меню, то результати їх виконання накопичуються і на знайомому нам вікні (див. мал. нижче) відображаються у вигляді занкладок з найменуванням команд, які можуть переміщатися кнопками, розташованими у правому верхньому куті вікна. Це дозволяє оперативно переглядати результати моделювання без повторного проведення. Відзначимо, що виклик команди відбувається автоматично при виконанні першої команди з меню Analysis . Якщо у схемі використовується осцилограф, то після запуску моделювання та попередньо встановленої команди Display Graph у її вікні з'являється закладка Oscilloscope із зображенням осцилограми; якщо використовується вимірювач АЧХ-ФЧХ, з'являється закладка Bode із зображенням АЧХ та ФЧХ тощо. Одночасно графічна інформація виводиться також на основні прилади.

Меню Window

Меню Window містить наступні команди:

Arrange(CTRL+W ) - упорядкування інформації у робочому вікні EWB пунтем перезапису екрана, при цьому виправляються спотворення зображень компонентів та з'єднувальних провідників;

Circuit- Виведення схеми на передній план;

Description(CTRL+D ) - Висновок на передній план опису схеми, якщо воно є, або вікно-ярлик для його підготовки (тільки англійською мовою).

Меню Help

Меню Helpпобудовано стандартним для Windows способом. Воно містить короткі відомості з усіх розглянутих вище команд, бібліотечних компонентів та вимірювальних приладів, а також відомості про саму програму. Зауважимо, що для отримання довідки по бібліотечному компоненту його необхідновідзначити на схемі клацанням миші (він висвітиться червоним кольором) і потім натиснути клавішу F1.

Створення схем

У цьому розділі розглядається процес підготовки схем, склад бібліотек компонентів EWB 5.0 та їх короткі характеристики.

Технологія підготовки схем

Перш ніж створювати креслення принципової схеми засобами програми EWB , необхідно на аркуші паперу підготувати її ескіз із приблизним розташуванням компонентів та з урахуванням можливості оформлення окремих фрагментів у вигляді підсхем. Доцільно також ознайомитися з бібліотекою готових схем програми для вибору аналога (прототипу) або використання наявних рішень як підсхеми.

Загалом процес створення схеми починається з розміщення на робочому полі EWB компонентів із бібліотек програми відповідно до підготовленого ескізу. Розділи бібліотеки програми EBW по черзі можуть викликані за допомогою меню Window або за допомогою іконок, що розташовані під лінійкою контрольно-вимірювальних приладів. Каталог обраної бібліотеки розміщується у вертикальному вікні праворуч або ліворуч від робочого поля (встановлюється в будь-яке місце перетягуванням стандартним способом - за шапку заголовка). Для відкриття каталогу потрібної бібліотеки необхідно підвести курсор миші до відповідної іконки та натиснути один раз її ліву кнопку, після чого сірий фон іконки змінюється на жовтий. Необхідний для створення схеми значок (символ) компонента переноситься з каталогу на робоче поле програми рухом миші при лівій натиснутій кнопці, після чого кнопка відпускається (для фіксування символу) і проводиться подвійне клацання по значку компонента. У діалоговому вікні, що розкривається, встановлюються необхідні параметри (опір резистора, тип транзистора і т.д.) і вибір підтверджується натисканням кнопки Accept або клавіші Enter . На цьому етапі необхідно передбачити місце для розміщення контрольних точок та ікон контрольно-вимірювальних приладів.

Якщо в схемі використовуються компоненти однакового номіналу (наприклад, рензистори з однаковим опором), то номінал такого компонента рекомендується задати безпосередньо в каталозі бібліотеки, а потім переносити компоненти в потрібній кількості на робоче поле. Для зміни номіналу компонента необхідно двічі клацнути мишею за символом його графічного зображення і в вікні, що розкривається після цього, внести зміни.

При розміщенні компонентів схеми на робочому полі програми EWB 5.0 можна скористатися динамічним меню.

Після розміщення компонентів здійснюється з'єднання їх висновків провідниками. При цьому необхідно враховувати, що висновку компонента можна підключити тільки один провідник. Для виконання підключення курсор миші підводиться до виведення компонента і після появи прямокутного майданчика синього кольору нажинається ліва кнопка і провідник, що з'являється при цьому, простягається до виведення іншого компонента до появи на ньому такого ж прямокутного майданчика, після чого кнопка миші відпускається, і з'єднання готове. При необхідності підключення до цих висновків інших провідників у бібліотеці Passive вибирається точка (символ з'єднання) та переноситься на раніше встановлений провідник. Щоб крапка почорніла (спочатку вона має червоний колір), необхідно клацнути мишею на вільне місце робочого поля. Якщо ця точка дійсно має електричне з'єднання з провідником, вона повністю забарвлюється чорним кольором. Якщо на ній видно слід від провідника, що перетинає, то електричного з'єднання немає і точку необхідно встановити заново. Після вдалої установки до точки з'єднання можна підключити ще два провідники. Якщо з'єднання потрібно розірвати, курсор підводиться до одного з висновків компонентів або точки з'єднання і при появі майданчика натискається ліва кнопка, провідник відводиться на вільне місце робочого поля, після чого кнопка відпускається. Якщо необхідно підключити висновок до провідника, що є на схемі, то провідник від виведення компонента курсором підводиться до зазначеного провідника і після появи точки з'єднання кнопка миші відпускається. Слід зазначити, що прокладання з'єднувальних провідників проводиться автоматично, причому перешкоди – компоненти та інші провідники – огинаються за ортогональними напрямками (по горизонталі або вертикалі).

Точка з'єднання може бути використана не тільки для підключення провідників, але і для введення написів (наприклад, вказівки величини струму у провіднику, його функціонального призначення тощо). Для цього необхідно двічі клацнути по точці і в вікні ввести необхідний запис (не більше 14 символів), причому запис можна зміщувати вправо шляхом введення зліва потрібної конлічності пробілів. Ця властивість може бути використана й у тому випадку, коли понзиційне позначення компонента (наприклад, С1, R 10) накладається на поруч провідник, що проходить, або інші елементи схеми.

Якщо необхідно перемістити окремий сегмент провідника, до нього підводиться курсор, натискається ліва кнопка і після появи у вертикальній або гонризонтальній площині подвійного курсору виконуються потрібні переміщення.

Підключення до схеми контрольно-вимірювальних приладів провадиться аналогічно. Причому для таких приладів як осцилограф або логічний аналізант з'єднання доцільно проводити кольоровими провідниками, оскільки їх колір визначає колір відповідної осцилограми. Кольорові провідники доцільно не тільки для позначення провідників однакового функціонального призначення, але і для провідників, що знаходяться в різних частинах схеми (наприклад, шини провідники даних до і після буферного елемента).

При позначенні компонентів необхідно дотримуватись рекомендацій та правил, передбачених ЕСКД (єдиною системою конструкторської документації). Щодо пасивних компонентів, то при виборі їх позначень особливих труднощів не виникає. Труднощі виникають при виборі активних елементів-мікросхем, транзисторів і т.п., особливо при необхідності використання компонентів вітчизняного виробництва, коли потрібно встановити точну відповідність функціональних позначень висновків та параметрів зарубіжних та вітчизняних компонентів. Для полегшення цього завдання можна скористатися таблицями відповідності зарубіжних та вітчизняних компонентів.

При імпортуванні до створюваної схеми іншої схеми або її фрагментів доцільно діяти в наступній послідовності:

А командою File > Save As записати у файл створювану схему, вказавши його ім'я в ди-нааа алоговому вікні (розширення імені файлу вказувати не обов'язково, програма зробить це автоматично);

Командою File > Open завантажити на робоче поле імпортовану схему стандартним для Windows чином;

Командою Edit > Select All виділити схему, якщо імпортується вся схема, чи виділити її необхідну частину;

А командою Edit > Copy скопіювати виділену схему буфер обміну;

А командою File > Open завантажити створювану схему;

Командою Edit > Paste вставити вміст буфера обміну робоче поле; після вставки імпортована схема буде виділена (і позначена червоним кольором) і може виявитися накладеною на схему, що створюється;

Клавішами керування курсором або мишею відбуксуйте імпортовану частину в потрібне місце, після чого можна скасувати виділення;

Після підключення імпортованої схеми необхідно клацаннями миші пройтися по всіх її компонентах, щоб унеможливити їх зміщення, що виникають при буксируванні і призводять до східчастих спотворень провідників.

Переміщення окремих фрагментів схеми під час її компонування виконуються вищеописаним чином після виділення фрагмента.

Після підготовки схеми рекомендується скласти її опис (вікно-ярлик викликається з меню Window > Description ), у якому вказується її призначення; після проведення моделювання зазначаються його результати. На жаль, програма EWB дозволяє вводити опис лише англійською мовою. Крім того, в EWB не передбачено засобів для редагування графічних зображень компонентів, а також введення нових шрифтів.

Перейдемо тепер до короткого огляду бібліотечних компонентів програми EWB . При описі бібліотек після назви компонента в дужках вказуються параметри, що призначаються користувачем. Наприклад, для конденсатора це ємність, значення якої може бути встановлене за допомогою діалогового вікна, а також температурні коефіцієнти та розкиди, для апеляційного підсилювача - тип, який може бути обраний за допомогою меню і т.д.

Група Favorites

а Заповнення розділу моделями компонентів або підсхем здійснюється програмою автоматично одночасно із завантаженням схемного файлу та очищається після закінчення роботи з ним.

Група Sources

а Розглянемо основні компоненти:

аЗаземлення.

Батарея.

аДжерело постійного струму.

аДжерело змінної синусоїдальної напруги.

аДжерело змінного синусоїдального струму.

аааДжерело напруги, керований струмом або напругою.

а джерело струму, керований струмом або напругою.

а аДжерело фіксованої напруги +5В/+15В.

аГенератор однополярних прямокутних імпульсів.

аГенератор амплітудно-модульованих коливань.

аГенератор фазо-модульованих коливань.

аПоліномінальне джерело живлення.

Група Basic

аРозглянемо основні компоненти:

а Точка з'єднання провідників, яка використовується також для введення на схему надписів довжиною не більше 14 символів (інших способів введення тексту в EWB не існує). Наприклад, якщо на схемі потрібно вказати значення струму в будь-якій гілки, то на провіднику цієї гілки ставиться точка, потім подвійним клацанням по точці викликається діалогове вікно, в якому виконується відповідний напис.

аРезистор (опір).

аКонденсатор.

аКотушка (індуктивність).

аТрансформатор із можливістю редагування.

аРеле.

а Перемикач, керований натисканням клавіші клавіатури (за промовчанням — клавіша пробілу).

а Перемикач, який автоматично спрацьовує через заданий час на увімкнення та вимкнення (час увімкнення та вимкнення, с).

а а Вимикач, який спрацьовує в заданому діапазоні вхідних напружень або струмів (напруга або струм увімкнення та вимкнення).

а Джерело постійної напруги із послідовно включеним резистором (напруга, опір).

а Потенціометр параметри задаються за допомогою діалогового вікна, в якому параметр Key визначає символ клавіші клавіатури (за замовчуванням R ), натисканням якої опір зменшаться на задану величину у % (параметр Increment , рухомий контакт рухається вліво) або збільшується на таку ж величину натисканням комбінації клавіш Shift+R (рухомий контакт рухається праворуч); другий параметр — номінальне значення опору, третій — початкова установка опору % (за замовчуванням — 50%).

аСкладання з восьми резисторів однакового номіналу.

аКонденсатор змінної ємності.

а Котушка змінної індуктивності.

Група Diodes

аДіод.

а Випрямний міст.

аДіод Шоклі.

аСиметричний диністор або дияк.

аСиметричний триністор або тріак.

Група Transistors

а Розглянемо основні компоненти:

а а Біполярні п-р- n аі р-п-р транзистори відповідно.

а а Польові транзистори з керуючим р— n переходом.

а n -канальні зі збагаченою підкладкою p -канальні з збідненою підкладкою, з роздільними або з'єднаними висновками підкладки та витоку.

аПольові МОП-транзистори із ізольованим затвором n-канальні з збагаченим затвором та р-канальні з збідненим затвором, з роздільними або з'єднаними висновками підкладки та витоку (тип).

Група Analog ICs

а Аналогові мікросхеми. Розглянемо основні компоненти.

а Операційні підсилювачі.

аКомпаратор напруги.

аМікросхема для фазового автопідстроювання частоти, що складається з фазового детектора, фільтра нижніх частот і керованого напругою генератора.

Група Mixed ICs

аМікросхеми змішаного типу. Розглянемо основні компоненти:

А8-розрядний АЦП.

а 8-розрядний ЦАП із зовнішніми опорними джерелами струму та парафазним виходом.

а 8-розрядний ЦАП із зовнішніми опорними джерелами напруги.

аМоностабільний мультивібратор.

а Популярна мікросхема багатофункціонального таймера 555, вітчизняний аналог - КР1006ВІ1.

Група Digital ICs

Цифрові мікросхеми. Розглянемо основні компоненти:

аУ цій групі зібрані моделі цифрових ІМС серій SN 74 та CD 4000 (вітчизняні ІМС серій 155 та 176 відповідно). Для конкретних ІМС замість символів хх ставляться відповідні номери, наприклад, SN 7407 – 6 буферних елементів із відкритим колектором.

Група Logic Gates

а Група Gates складається з моделей базових логічних елементів та моделей цифрових ІМС ТТЛ- та КМОП-серій. Розглянемо основні елементи:

а алогічні елементи І, І-НЕ.

а алогічні елементи АБО, АБО-НЕ.

а аааЛогічні елементи НЕ, буфер і тристабільний буфер – елемент із трьома станами.

аЦифрові ІМС ТТЛ та КМОП серій.

Група Digital

а Цифрові мікросхеми. Розглянемо основні компоненти:

аНапівсуматор.

аПовний суматор.

аСерійні мікросхеми мультиплексорів, декодерів/демультиплексорів, кодерів, елементів фрифметико-логічних пристроїв.

а RS-тригер.

а JK -тригери з прямим або інверсним тактовим входом та входами передустановки

а D -тригери без передустановки та з входами передустановки.

аСерійні мікросхеми тригерів, лічильників та регістрів.

Група Indicators

а Індикаторні пристрої Розглянемо основні компоненти:

аВольтметр.

аАмперметр.

аЛампа розжарювання.

аСвітлоіндикатор.

аСемісегментний індикатор.

аСемісегментний індикатор з дешифратором.

аЗвуковий індикатор.

аЛінійка з десяти незалежних світлодіодів.

аЛінійка з десяти світлодіодів із вбудованим АЦП.

Група Controls

ааналогові обчислювальні пристрої. Розглянемо основні компоненти:

аДиференціатор.

аІнтегратор.

а Масштабуюча ланка.

а Формувач передавальних функцій.

аТрьохвхідний суматор.

Група Miscellaneous

акомпоненти змішаного типу. Розглянемо основні компоненти:

аЗапобіжник.

аКварцовий резонатор.

а Колекторний електродвигун постійного струму.

аФільтри-накопичувачі на індуктивностях, що перемикаються.

Контрольно-вимірювальні прилади

а Панель контрольно-вимірювальних приладів знаходиться у групі Instruments робочого вікна програми EWB.

Містить цифровий мультиметр, функціональний генератор, двоканальний осцилограф, вимірювач амплітудно-частотних та фазо-частотних характеристик, генератор слів (кодовий генератор), 8-канальний лонгічний аналізатор та логічний перетворювач. Загальний порядок роботи з приладами такий: іконка приладу курсором переноситься на робоче поле і підключається провідниками до схеми, що досліджується. Для приведення приладу в робочий стан необхідно двічі клацнути курсором по його іконці. Розглянемо кілька приладів.

Мультиметр

На лицьовій панелі мультиметра (мал. вище) розташований дисплей для відображення результатів вимірювання, клеми для підключення до схеми та кнопки управління:

а-вибір режиму вимірювання струму, напруги, опору та ослаблення (загасання);

а-вибір режиму вимірювання змінного або постійного струму;

а - режим встановлення параметрів мультиметра. Після натискання цієї кнопки відкривається діалогове вікно, на якому позначено:

Ammeter resistance - Внутрішній опір амперметра;

Voltmeter resistance - Вхідний опір вольтметра;

Ohmmeter current - Струм через контрольований об'єкт;

Decibel standard - Встановлення еталонної напруги VI при вимірі ослаблення або посилення в децибелах (за умовчанням VI = 1).

Функціональний генератор

Лицьова панель генератора показано на рис. вище. Управління генератором здійснюється наступними органами управління:

а- вибір форми вихідного сигналу: синусоїдальної (вибрана за умовчанням), трикутної та прямокутної;

frequency - Встановлення частоти вихідного сигналу;

Duty cycle - установка коефіцієнта заповнення в %: для імпульсних сигналів це відношення тривалості імпульсу до періоду повторення - величина, зворотна шпаруватості, для трикутних сигналів - співвідношення між тривалостями переднього та заднього фронту;

amplitude - Встановлення амплітуди вихідного сигналу;

Offset – встановлення зміщення (постійної складової) вихідного сигналу;

а-вихідні затискачі; при заземленні клеми СОМ (загальний) на клемах "-" та "+" отримуємо парафазний сигнал.

Осцилограф

Лицьова панель осцилографа показана на рис. вище. Осцилограф має два канали ( CHANNEL ) А і В з роздільним регулюванням чутливості в діапазоні від 10 мкВ/діл ( mV / Div) до 5 кВ/поділ (kV/ Div) та регулюванням зміщення по вертикалі (YPOS). Вибір режиму входу здійснюється натисканням кнопок . Ренжим АС призначений для спостереження тільки сигналів змінного струму (його ще називають режимом "закритого входу", оскільки в цьому режимі на вході підсилювача включається конденсатор, що розділяє, не пропускає постійну складову). У режимі 0 вхідний затискач замикається на землю. В режиміDC(включений замовчуванням) можна проводити осцилографічні вимірювання як постійного, так і змінного струму. Цей режим називають режимом "відкритого входу", оскільки вхідний сигнал надходить на вхід вертикального підсилювача безпосередньо. Праворуч від кнопкиDCрозташований вхідний затискач.

Режим розгортки вибирається кнопками. В режиміY/ T(звичайний режим, включений за замовчуванням) реалізуються такі режими розгортки: по вертикалі - напруга сигналу, по горизонталі - час; в режимі В/А: по вертикалі - сигнал каналу В, по горизонталі - сигнал каналу А; в режимі А/В: по вертикалі сигнал каналу А, по горизонталі сигнал каналу В.

У режимі розгорненняY/ Tтривалість розгортки (TIMEBASE) може бути зандана в діапазоні від 0,1 нс/справ (ns/ div) до 1 с/справ (s/ div) з можливістю установки зміщення у тих самих одиницях по горизонталі, тобто. по осіX (X POS).

В режиміY/ Tпередбачений також режим очікування (TRIGGER) із запуском розгортки (EDGE) по передньому або задньому фронту сигналу, що запускає (вибирається натисканням кнопок ) при регульованому рівні (LEVEL) запуску, а також у режиміAUTO(від каналу А або В), від каналу А, від каналу або від зовнішнього джерела (ЕХТ), що підключається до затискача в блоці управлінняTRIGGER. Названі режими запуску розгортки вибираються кнопками.

Заземлення осцилографа здійснюється за допомогою клемиGROUNDу правому верхньому кутку приладу.

При натисканні на кнопкуZOOMлицьова панель осцилографа істотно змінюється - збільшується розмір екрану, з'являється можливість прокрутки зображення по горизонталі та його сканування за допомогою вертикальних візирних ліній (синього та червоного кольору), які за трикутні вушка (вони позначені також цифрами 1 та 2) можуть бути курсором встановлені у будь-яке місце екрану. При цьому в індикаторних віконцях під екраном наводяться результати вимірювання напруги, тимчасових інтервалів та їх збільшення (між візирними лініями).

Зображення можна інвертувати натисканням кнопкиREVERSEта записати дані у файл натисканням кнопкиSAVE. Повернення до початкового стану осцилонграфа - натисканням кнопкиREDUCE.

Вимірювач АЧХ та ФЧХ

Лицьова панель вимірювача АЧХ-ФЧХ показана на рис. вище. Вимірювач призначений для аналізу амплітудно-частотних (при натиснутій кнопціMAGNIнTUDE, включена за замовчуванням) та фазо-частотних (при натиснутій кнопціPHASE) характеристик при логарифмічній (кнопкаLOG, включена за замовчуванням) або лінійною (кнопкаLIN) шкалою по осяхY (VERTICAL) таX (HORIZONTAL). Налаштування вимірювача полягає у виборі меж вимірювання коефіцієнта передачі та варіації частоти за допомогою кнопок у віконцяхF- максимальне іI- Мінімальне значення. Значення частоти і відповідне значення коефіцієнта перендачі або фази індикуються в віконцях в правому нижньому куті вимірювача. Значення зазначених величин в окремих точках АЧХ або ФЧХ можна отримати за допомогою вертикальної візирної лінії, що знаходиться у вихідному стані на початку координат і переміщується за графіком мишею. Результати вимірювання можна записати також у текстовий файл. Для цього потрібно натиснути кнопкуSAVEі в діалоговому вікні вказати ім'я файлу (за промовчанням пропонується ім'я схемного файлу). В отриманому таким чином текстовому файлі з розширенням.bodАЧХ та ФЧХ подаються у табличному вигляді.

Підключення приладу до досліджуваної схеми здійснюється за допомогою затискачівIN(вхід) таOUT(Вихід). Ліві клеми затискачів підключаються відповідно до входу і виходу досліджуваного пристрою, а праві - до загальної шини. До входу пристрою необхідно підключити функціональний генератор або інше джерело змінної напруги, при цьому будь-яких налаштувань у цих пристроях потрібно.

ПРОГРАМА ELECTRONICS WORKBENCH

Можливості Electronics Workbench

Програма Electronics Workbench дозволяє моделювати аналогові, цифрові та цифро-аналогові схеми великого ступеня складності. Наявні в програмі бібліотеки включають великий набір моделей широко поширених електронних елементів (компонентів). Прості елементи описуються набором параметрів, значення яких можна змінювати безпосередньо з клавіатури, активні елементи - моделлю, що є сукупністю параметрів і описує конкретний елемент або його ідеальне уявлення. Модель вибирається зі списку бібліотек елементів, параметри моделі можуть бути змінені користувачем.

У бібліотеки елементів програми входять моделі пасивних елементів, транзисторів, керованих джерел, керованих ключів, гібридних елементів, індикаторів, логічних елементів, тригерних пристроїв, цифрових та аналогових елементів, спеціальних комбінаційних та послідовних схем. Можливе також створення своїх моделей елементів та додавання їх до бібліотек.

У програмі використовується великий набір приладів для вимірювання: амперметр, вольтметр, осцилограф, мультиметр, боде-плоттер (графобудівник частотних характеристик схем), функціональний генератор, генератор слів, логічний аналізатор і логічний перетворювач.

Electronics Workbench дозволяє проводити аналіз схем на постійному та змінному струмах. При аналізі на постійному струмі визначаються параметри схеми в режимі, що встановився. Аналіз на змінному струмі може проводитися як у часовій, так і частотній областях. Можна досліджувати перехідні процеси під впливом схеми вхідних сигналів різної форми.

Операції, що виконуються під час аналізу:

Вибір елементів та приладів із бібліотек,

Переміщення елементів та схем у будь-яке місце робочого поля,

Поворот елементів та груп елементів на кути, кратні 90 градусам,

Копіювання, вставка або видалення елементів, груп елементів, фрагментів схем та цілих схем,

Зміна кольору провідників,

Виділення кольором контурів схем для зручнішого сприйняття,

Одночасне підключення кількох вимірювальних приладів та спостереження їх показань на екрані монітора,

Надання елементу умовного позначення,

Зміна параметрів елементів у широкому діапазоні.

Всі операції виконуються за допомогою миші та клавіатури. Управління лише з клавіатури неможливе. Шляхом налаштування приладів можна:

Змінювати шкали приладів залежно від діапазону вимірювань,

Встановлювати режим роботи приладу,

Задавати вид вхідних впливів на схему (постійні та гармонічні струми та напруги, трикутні та прямокутні імпульси).

Графічні можливості програми дозволяють:

Одночасно спостерігати кілька кривих на графіку,

Відображати криві на графіках різними кольорами,

Вимірювати координати точок на графіку,

Імпортувати дані до графічного редактора, що дозволяє зробити необхідні перетворення малюнка та виведення його на принтер.

Electronics Workbench дозволяє вставити схему або її фрагмент у текстовий редактор та надрукувати в ньому пояснення чи зауваження щодо роботи схеми.

Елементи Electronics Workbench

Для операцій з елементами електричних та електронних схем на загальному полі Electronics Workbench виділено дві області: панель елементів та поле елементів (рис. 1.1). Панель елементів складається з піктограм полів, а поле елементів - їх умовних зображень. Клацніть мишу на одній із тринадцяти піктограм, розташованих на панелі, можна відкрити відповідне поле.

На рис. 1.1 відкрито поле джерел (Sources). Розташування елементів у полях орієнтоване на частоту використання. Для опису елементів логічним є поділ їх за типами. Всі елементи, які використовуються у програмі Electronics Workbench, можна умовно розбити на такі групи: джерела, базові елементи, лінійні елементи, ключі, нелінійні елементи, індикатори, логічні елементи, вузли комбінаційного типу, вузли послідовного типу, гібридні компоненти. На рис. 1. 2 показано всі наявні в Electronics Workbench поля елементів. Ця картинка отримана штучно, насправді під час роботи може бути відкрито лише одне поле елементів.

Джерела

Всі джерела в Electronics Workbench ідеальні. Внутрішній опір ідеального джерела напруги дорівнює нулю, тому його вихідна напруга не залежить від навантаження. При необхідності використовувати два паралельно підключені джерела напруги слід увімкнути послідовно між ними невеликий опір (наприклад, в 1 Ом). Ідеальне джерело струму має нескінченно великий внутрішній опір, тому струм не залежить від опору навантаження.

ЕРС джерела постійної напруги вимірюється у Вольтах і визначається похідними величинами (від мкВ до кВ). Короткою жирною рисою у зображенні батареї позначається висновок, що має негативний потенціал щодо іншого висновку.

Струм джерела постійного струму (direct current) вимірюється в Амперах і визначається похідними величинами (від мкА до кА). Стрілка вказує напрямок струму (від "+" до "-").

Чинне значення (root-mean-square - RMS) напруги джерела вимірюється у Вольтах і визначається похідними величинами (від мкВ до кВ). Є можливість встановлення частоти та початкової фази. Чинне значення напруги V RMS , вироблене джерелом, пов'язане з його амплітудним значенням V PEAK наступним співвідношенням:

Чинне значення струму джерела вимірюється в Амперах і визначається похідними величинами (від мкА до кА). Є можливість встановлення частоти та початкової фази. Чинне значення струму I RMS пов'язане з його амплітудним значенням I PEAK наступним співвідношенням:

Генератор виробляє послідовність прямокутних імпульсів. Можна регулювати амплітуду імпульсів, коефіцієнт заповнення (шпаруватість) та частоту проходження імпульсів. Відлік амплітуди імпульсів генератора провадиться від виводу, протилежного висновку "+".

Вихідна напруга джерела напруги, керованого напругою, залежить від вхідної напруги, прикладеної до затискачів, що управляють. Відношення вихідної напруги до вхідного визначається коефіцієнтом пропорційності Е, який задається в мВ/В, В/В та кВ/В:

де Vout - вихідна напруга джерела, Vin-вхідна напруга джерела.

Величина струму джерела струму, керованого напругою, залежить від вхідної напруги, прикладеної до затискачів, що управляють. Відношення вихідного струму до керуючої напруги - коефіцієнт G, вимірюється в одиницях провідності (1/Ом або сименс):

де I out - вихідний струм джерела, V in - напруга, прикладена до керуючих затискачів джерела.

Вхідний та вихідний струми цього джерела пов'язані коефіцієнтом пропорційності F. Коефіцієнт F задається в мА/А, А/А та кА/А.

де I out – вихідний струм джерела, I in – вхідний струм джерела.

Величина напруги джерела, керованого струмом, залежить від величини вхідного струму (струму в галузі, що управляє). Вхідний струм і вихідна напруга утворюють параметр, званий передатним опором Н, який є відношенням вихідної напруги до керуючого струму. Передатний опір має розмірність опору і задається в Ом, кОм та мОм

де V ou t - вихідна напруга джерела, I in - вхідний струм джерела.

При підключенні керованих джерел потрібно дотримуватися полярності і напряму струмів в ланцюгах, що підключаються. Стрілка вказує напрямок струму від "+" до "-".

Використовуючи це джерело напруги, можна встановлювати фіксований потенціал вузла 5 або рівень логічної одиниці.

За допомогою цього джерела встановлюють рівень логічної одиниці у вузлі схеми.

Базові елементи

Вузол застосовується для з'єднання провідників та створення контрольних точок. До кожного вузла може приєднуватися трохи більше чотирьох провідників. Після того як схема зібрана, можна вставити додаткові вузли для підключення приладів.

Компонент заземлення має нульову напругу і таким чином забезпечує вихідну точку для відліку потенціалів. Не всі схеми потребують заземлення для моделювання, проте будь-яка схема, що містить: операційний підсилювач, трансформатор, кероване джерело, осцилограф, повинна бути обов'язково заземлена, інакше прилади не будуть проводити вимірювання або їх показання виявляться неправильними.

Лінійні елементи

Опір резистора вимірюється в Омах і визначається похідними величинами (від Ом до МОм).

Положення двигуна змінного резистора встановлюється за допомогою спеціального елемента – стрілочки-регулятора. У діалоговому вікні можна встановити опір, початкове положення двигуна (у відсотках) та крок збільшення (також у відсотках). Є можливість змінювати положення двигуна за допомогою кнопок-ключів.

Використовувані клавіші-ключі:

Літери від А до Z,

Цифри від 0 до 9,

Кнопка Enter на клавіатурі,

Клавіша пробіл.

Для зміни положення движка необхідно натиснути клавішу-ключ. Для переміщення движка у велику сторону необхідно одночасно натиснути і клавішу-ключ, у меншу – тільки клавішу-ключ.

Приклад: Двигун встановлений у положенні 45%, крок збільшення - 5%, клавіша-ключ-пробіл. Натисканням, кнопки зміщуємо двигун в положення 40%. При кожному наступному натисканні клавішу значення зменшується на 5%. Якщо натиснути + , то положення двигуна потенціометра збільшиться на 5%.

Ємність конденсатора вимірюється у Фарадах і визначається похідними величинами (від пФ до Ф).

Змінний конденсатор припускає можливість зміни величини ємності. Величину ємності встановлюють, використовуючи її початкове значення значення коефіцієнта пропорційності наступним чином: С = (початкове значення/100) коефіцієнт пропорційності. Значення ємності може встановлюватися за допомогою клавіш-ключів так само, як і положення двигуна змінного резистора.

Індуктивність котушки (дросселя) вимірюється в Генрі і визначається похідними величинами (від мкГн до Гн).

Величину індуктивності цієї котушки встановлюють, використовуючи її початкове значення значення коефіцієнта пропорційності наступним чином: L = (початкове значення /100) коефіцієнт. Значення індуктивності може встановлюватися за допомогою кнопок-ключів так само, як і положення двигуна змінного резистора.

Трансформатор використовується для перетворення напруги VI на напругу V2. Коефіцієнт трансформації nдорівнює відношенню напруги VI на первинній обмотці до напруги V2 на вторинній обмотці. Параметр nможе бути встановлений у діалоговому вікні властивостей моделі трансформатора. Трансформатор може бути виконаний із відведенням середньої точки.

Схема, що містить трансформатор, має бути заземлена.

Ключі

Ключі мають два стани: вимкнений (розімкнутий) і включений (замкнутий). У вимкненому стані вони являють собою нескінченно великий опір, у включеному стані їх опір дорівнює нулю. Ключі можуть керуватися:

Клавішами,

Таймером,

напругою,

Так як замкнуті ключі в Electronics Workbench мають опір рівний нулю, то при паралельному з'єднанні з іншим ключем або джерелом напруги рекомендується послідовно ввести в ланцюг резистор з опором 1 Ом.

Електромагнітне реле може мати нормально замкнуті або нормально розімкнені контакти. Воно спрацьовує, коли струм в обмотці, що управляє, перевищує значення струму спрацьовування I on . Під час спрацьовування відбувається перемикання пари нормально замкнутих контактів S2, S3, реле на пару нормально розімкнених контактів S2, S1. Реле залишається в стані спрацьовування до тих пір, поки струм в обмотці, що управляє, перевищує утримуючий струм I hd . Значення струму I hd має бути меншим, ніж I on .

Ключі можуть бути замкнуті або розімкнені за допомогою клавіш на клавіатурі. Ім'я клавіші, що управляє, можна ввести з клавіатури в діалоговому вікні, що з'являється після подвійного клацання мишею на зображенні ключа.

Приклад: Якщо потрібно, щоб стан ключа змінювався клавішею "пробіл" , слід ввести слово «Space» у діалогове вікно і натиснути ОК.

Кнопки-ключі, що використовуються: літери від А до Z, цифри від 0 до 9, клавіша Enter на клавіатурі, клавіша пробіл .

Реле часу є ключом, який розмикається в момент часу T off і замикається в момент часу T on . T on і T off мають бути більше 0. Якщо T on< T off , то в начальный момент времени, когда t = 0, ключ находится в разомкнутом состоянии. Замыкание ключа происходит в момент времени t = T on , а размыкание - в момент времени t = T off . Если T on >T off , то початковий момент часу, коли t = 0, ключ знаходиться в замкнутому стані. Розмикання ключа відбувається в момент часу t = T off, а замикання - в момент часу t = T on. T on не може дорівнювати T off .

Ключ, керований напругою, має два керуючі параметри: включає (V on) і вимикає (V off) напруги. Він замикається, коли керуюча напруга більше або дорівнює напругі V on , і розмикається, коли воно дорівнює або менше, ніж вимикає напруга V off .

Ключ, керований струмом, працює аналогічно ключу, керованому напругою. Коли струм через керуючі висновки перевищує струм включення I on ключ замикається; коли струм падає нижче струму вимкнення I off - ключ розмикається.

Нелінійні елементи

Лампа розжарювання - елемент резистивного типу, що перетворює електроенергію на світлову енергію. Вона характеризується двома параметрами: максимальною потужністю Р мах і максимальною напругою V max . Максимальна потужність може мати величину в діапазоні від мВт до кВт, максимальна напруга в діапазоні від мВ до кВ. При напрузі на лампі більшій за V max (у цей момент потужність, що виділяється в лампі, перевищує Р m ах) вона перегорає. При цьому змінюється зображення лампи (обривається нитка) і провідність стає рівною нулю.

Запобіжник розриває ланцюг, якщо струм у ньому перевищує максимальний струм I max . Значення I max може мати величину діапазоні від мА до кА. У схемах, де використовують джерела змінного струму, I max є максимальним миттєвим, а чи не чинним значенням струму.

Струм через діод може протікати тільки в одному напрямку - від анода А до катода К. Стан діода (що проводить або не проводить) визначається полярністю доданого до діода напруги.

Для стабілітрона (діода Зенера) робітником є ​​негативна напруга. Зазвичай цей елемент використовують для стабілізації напруги.

Світлодіод випромінює видиме світло, коли струм, що проходить через нього, перевищує порогову величину.

Мостовий випрямляч призначений для випрямлення змінної напруги. При подачі на випрямляч синусоїдальної напруги середнє значення випрямленої напруги V dc можна приблизно обчислити за формулою:

де V p - Амплітудне значення синусоїдальної напруги.

Діод Шоттки знаходиться у відключеному стані доти, доки напруга на ньому не перевищить фіксованого рівня порогової напруги.

У тиристора крім анодного і катодного висновків є додатковий висновок електрода, що управляє. Він дозволяє керувати моментом переходу приладу в провідний стан. Вентиль відмикається, коли струм електрода, що управляє, перевищить порогове значення, а до анодного висновку прикладена позитивна напруга. Тиристор залишається у відкритому стані, доки до анодного висновку не буде прикладено негативну напругу.

Симистор здатний проводити струм у двох напрямках. Він замикається при зміні полярності струму, що протікає через нього, і відмикається при подачі наступного керуючого імпульсу.

Діністор - керований анодною напругою двонаправлений перемикач. Диністор не проводить струму до тих пір, поки напруга на ньому не. Коли напруга, прикладена до диністора, перевищить напругу перемикання, останній перетворюється на провідне стан та її опір стає рівним нулю.

Операційний підсилювач (ОУ) – підсилювач, призначений для роботи зі зворотним зв'язком. Він зазвичай має дуже високий коефіцієнт посилення за напругою, високий вхідний та низький вихідний опір. Вхід "+" є прямим, а вхід "-" - інвертуючим. Модель операційного підсилювача дозволяє задавати параметри: коефіцієнт підсилення, напруга зміщення, вхідні струми, вхідний та вихідний опір. Вхідні та вихідні сигнали ОУ мають бути задані щодо землі.

ОУ з п'ятьма висновками має два додаткові висновки (позитивний та негативний) для підключення живлення. Для моделювання цього підсилювача використовується модель Буля-Коха-Педерсон. У ній враховуються ефекти другого порядку, обмеження вихідної напруги та струму.

Помножувач перемножує дві вхідні напруги V x і V y. Вихідна напруга V out розраховується за такою формулою:

.

де k – константа множення, яка може встановлюватись користувачем.

Біполярні транзистори.

Біполярні транзистори є підсилювальними пристроями, керованими струмом. Вони бувають двох типів: p-n-p та n-p-n. Літери означають тип провідності напівпровідникового матеріалу, з якого виготовлений транзистор. У транзисторах обох типів стрілкою відзначається емітер, напрямок стрілки вказує напрямок протікання струму.

Транзистор n-p-n має дві області n-типу (колектор і емітер е) і одну область р-типу (база б).

Польові транзистори (FET)

Польові транзистори управляються напругою на затворі, тобто струм, що протікає через транзистор, залежить від напруги на затворі. Польовий транзистор включає протяжну область напівпровідника n-типу або р-типу, звану каналом. Канал забезпечений двома електродами, які називаються витоком та стоком. Крім каналу n-або р-типу, польовий транзистор включає область з протилежним каналу типом провідності. Електрод, з'єднаний із цією областю, називають затвором. Для польових транзисторів Electronics Workbench виділено спеціальне поле компонентів FET. У програмі є моделі польових транзисторів трьох типів: транзисторів з керуючим р-n переходом (JFET) та двох типів транзисторів на основі металооксидної плівки (МОП-транзистори або MOSFET): МОП-транзистори з вбудованим каналом (Depletion MOSFETs) та МОП-транзистори індукованим каналом (Enhancement MOSFETs).

Польові транзистори з керуючим р-n переходом (JFET)

Польовий транзистор з керуючим р-n переходом (JFET) – це уніполярний транзистор, керований напругою, у якому управління струмом використовується наведене електричне полі, залежить від напруги затвора. Для n-канального польового транзистора з керуючим р-n переходом струм збільшується зі збільшенням напруги. У полі компонентів є два типи таких транзисторів: n-канальний та p-канальний.

Польові транзистори на основі металооксидної плівки

Управління струмом, що протікає через польовий транзистор на основі металооксидної плівки (МОП-транзистор або MOSFET), також здійснюється за допомогою електричного поля, що прикладається до затвора. Зазвичай, підкладка контактує з найбільш негативно зміщеним висновком транзистора, підключеним до початку. У трививідних транзисторах підкладка внутрішньо з'єднана з початком. N-канальний транзистор має таке позначення: стрілка спрямована всередину значка; р-канальний транзистор має стрілку, що виходить із значка. N-канальний та р-канальний МОП-транзистори мають різну полярність керуючих напруг. У Electronics Workbench є 8 типів МОП-транзисторів: 4 типи МОП-транзисторів з вбудованим каналом, 4 типи МОП-транзисторів з індукованим каналом.

МОП-транзистор із вбудованим каналом (Depletion MOSFETs)

Подібно до польових транзисторів з керуючим р-n переходом (JFET), МОП-транзистор з вбудованим каналом складається з протяжної області напівпровідника, званої каналом. Для р-канального транзистора ця область є напівпровідником р-типу, для n-канального транзистора – n-типу. Металевий затвор МОП-транзистора ізольований від каналу тонким шаром двоокису кремнію так, що струм затвора під час роботи дуже малий. Струм стоку n-канального транзистора визначається напругою затвор-витік. Зі збільшенням цієї напруги струм збільшується, зі зменшенням напруги – зменшується. При значенні напруги затвор-виток Vgs (off) канал повністю збіднений, і струм від початку до стоку припиняється. Напруга Vgs (off) називається напругою відсічення. З іншого боку, що позитивніше напруга затвор-исток, то більше вписувалося розмір каналу, що зумовлює збільшення струму. Р-канальний транзистор працює аналогічно, але за протилежних полярностях напруги.

МОП-транзистори з індукованим каналом

Ці МОП-транзистори немає фізичного каналу між витоком і стоком, як МОП-транзистори з вбудованим каналом. Натомість область провідності може розширюватися на весь шар двоокису кремнію. МОП-транзистор з індукованим каналом працює тільки при позитивній напрузі витік-затвор. Позитивна напруга виток-затвор, що перевищує мінімальне граничне значення (Vto), створює інверсійний шар в області провідності, суміжної з шаром двоокису кремнію. Провідність цього індукованого каналу збільшується зі збільшенням позитивної напруги затвор-витік. МОП-транзистори з індукованим каналом використовуються переважно в цифрових схемах та схемах з високим ступенем інтеграції (ВІС).

Цифрові елементи

Цифрові елементи програми наведені такими групами: індикатори, логічні елементи, вузли комбінаційного типу, вузли послідовного типу, гібридні елементи.

Індикатори

Кожен із семи висновків індикатора управляє відповідним сегментом, від а до g. У таблиці функціонування наведено комбінації логічних рівнів, які потрібно встановити на вході індикатора, щоб на його дисплеї отримати зображення шістнадцяткових цифр від 0 до F.

Позначення сегментів семисегментного індикатора та таблиця функціонування наведені нижче:

Таблиця функціонування

а	b	з	d	е	f	g	символ на дисплеї
							-
							А
							b
							З
							d
							Е
							F

Семисегментний індикатор, що дешифрує, служить для відображення на своєму дисплеї шістнадцяткових чисел від 0 до F, що задаються станом на вході індикатора. Відповідність станів на висновках символу, що зображується, наведено в таблиці функціонування.

Таблиця функціонування

а	b	з	d	символ на дисплеї
		. 1		А
				b
				З
				d
				Е
				F

Пробник визначає логічний рівень (0 або 1) у конкретній точці схеми. Якщо точка, що досліджується, має рівень логічної 1, індикатор загоряється червоним кольором. Рівень логічного нуля світінням не відзначається. За допомогою команди Value у меню Circuit можна змінити колір свічення пробника.

Зумер застосовується для звукової сигналізації про перевищення напруги, що підводиться до нього. Вбудований в комп'ютер динамік видає звук заданої частоти, якщо напруга перевищує граничне значення. За допомогою команди Value в меню Circuit можна встановити порогову напругу і частоту звукового сигналу.

Логічні елементи

Electronics Workbench містить повний набір логічних елементів і дозволяє задавати їх основні характеристики, зокрема тип елемента: ТТЛ або КМОП. Число входів логічних елементів схем можна встановити в межах від 2 до 8, але вихід елемента може бути лише один.

Елемент логічне НЕ чи інвертор змінює стан вхідного сигналу протилежне. Рівень логічної 1 з'являється з його виході, як у вході 0.

Таблиця істинності

Вирази Булевої алгебри:

Елемент І-НЕ реалізує функцію логічного множення з наступною інверсією результату. Він представляється моделлю із послідовно включених елементів І та НЕ. Таблиця істинності елемента виходить з таблиці істинності елемента шляхом інверсії результату.
Таблиця істинності

Установку типу буфера можна зробити за допомогою команди Model у меню Circuit (CTRL+M). При використанні ТТЛ елемента як буфер необхідно вибрати модель буфера LS-BUF або LS-OC-BUF (Open Collector - відкритий колектор). Якщо як буфер застосовується КМОП елемент, слід вибрати модель HC-BUF, або HC-OD-BUF (Open Drain - відкритий стік). Якщо тип буфера не вибраний, то буфер веде себе як звичайний цифровий елемент з малою здатністю навантаження.

Буфер з трьома станами має додатковий вхід (enable input). Якщо на дозвільному вході високий потенціал, то елемент функціонує по таблиці істинності звичайного буфера, якщо низький, незалежно від сигналу на вході вихід перейде в стан з високим імпедансом. У цьому стані буфер не пропускає сигнали, що надходять на вхід.

Встановлення режиму роботи проводиться так само, як для звичайного буфера.

Розробка будь-якого радіоелектронного пристрою супроводжується фізичним чи математичним моделюванням. Фізичне моделювання пов'язані з великими матеріальними витратами, оскільки потрібно виготовлення макетів та його трудомістке дослідження. Часто фізичне моделювання просто неможливе через надзвичайну складність пристрою, наприклад, при розробці великих і надвеликих інтегральних мікросхем. У цьому випадку вдаються до математичного моделювання з використанням засобів та методів обчислювальної техніки.

Наприклад, відомий пакет P-CAD містить блок логічного моделювання цифрових пристроїв, однак для початківців, у тому числі і для студентів, він становить значні труднощі в освоєнні. Не менші проблеми зустрічаються і при використанні системи DesignLab. Як показав аналіз стану програмного забезпечення схемотехнічного моделювання, на етапі початкового освоєння методів автоматизованого проектування та на етапах проведення пошуково-дослідних робіт доцільно розглянути можливість використання таких програм типу Electronics Workbench – EWB.
Система схемотехнічного моделювання Electronics Workbench призначена для моделювання та аналізу електричних схем рис.1. Правильно говорити: система моделювання та аналізу електричних схем Electronics Workbench, але для стислості тут і далі ми називатимемо її програмою.
Програма Electronics Workbench дозволяє моделювати аналогові, цифрові та цифро-аналогові схеми великого ступеня складності. Наявні в програмі бібліотеки включають великий набір широко поширених електронних компонентів. Є можливість підключення та створення нових бібліотек компонентів.

Параметри компонентів можна змінювати у широкому діапазоні значень. Прості компоненти описуються набором параметрів, значення яких можна змінювати безпосередньо з клавіатури, активні елементи - моделлю, що є сукупністю параметрів і описує конкретний елемент або його ідеальне уявлення.
Модель вибирається зі списку бібліотек компонентів, параметри моделі можуть бути змінені користувачем. Широкий набір приладів дозволяє проводити вимірювання різних величин, задавати вхідні дії, будувати графіки. Всі прилади зображуються у вигляді максимально наближеному до реального, тому працювати з ними просто і зручно.
Результати моделювання можна вивести на принтер або імпортувати в текстовий або графічний редактор для подальшої обробки. Програма Electronics Workbench сумісна з програмою P-SPICE, тобто надає можливість експорту та імпорту схем та результатів вимірювань у різні її версії.

Основні переваги програми
Економія часу Робота в реальній лабораторії потребує великих витрат часу на підготовку експерименту. Тепер, з появою Electronics Workbench, електронна лабораторія завжди буде під рукою, що дозволяє зробити вивчення електричних схем доступнішим. Достовірність вимірів
У природі немає двох абсолютно однакових елементів, тобто всі реальні елементи мають великий розкид значень, що призводить до похибок під час експерименту. У Electronics Workbench всі елементи описуються суворо встановленими параметрами, тому щоразу в ході експерименту повторюватиметься результат, який визначається лише параметрами елементів та алгоритмом розрахунку.
Зручність проведення вимірювань Навчання неможливе без помилок, а помилки в реальній лабораторії часом дуже дорого коштують експериментатору. Працюючи з Electronics Workbench, експериментатор застрахований від випадкового ураження струмом, а прилади не вийдуть з ладу через неправильно зібрану схему. Завдяки цій програмі у розпорядженні користувача є такий широкий набір приладів, який навряд чи буде доступним у реальному житті.
Таким чином, у Вас завжди є унікальна можливість для планування та проведення широкого спектру досліджень електронних схем за мінімальних витрат часу. Складні схеми займають досить багато місця, зображення при цьому намагаються зробити більш щільним, що часто призводить до помилок у підключенні провідників до елементів ланцюга. Electronics Workbench дозволяє розмістити схему таким чином, щоб були чітко видно всі з'єднання елементів та одночасно вся схема цілком.

Інтуїтивність і простота інтерфейсу роблять програму доступною будь-кому, хто знайомий з основами використання Windows. Сумісність із програмою P-SPICE Програма Electronics Workbench базується на стандартних елементах програми SPICE. Це дозволяє експортувати різні моделі елементів та проводити обробку результатів, використовуючи додаткові можливості різних версій програми Р-SPICE.

Компоненти та проведення експериментів
До бібліотек компонентів програми входять пасивні елементи, транзистори, керовані джерела, керовані ключі, гібридні елементи, індикатори, логічні елементи, тригерні пристрої, цифрові та аналогові елементи, спеціальні комбінаційні та послідовні схеми.
Активні елементи можуть бути представлені як ідеальними, так і реальними елементами. Можливе також створення своїх моделей елементів та додавання їх до бібліотек елементів. У програмі використовується великий набір приладів для вимірювання: амперметр, вольтметр, осцилограф, мультиметр, Боде-плоттер (графобудівник частотних характеристик схем), функціональний генератор, генератор слів, логічний аналізатор і логічний перетворювач.
Аналіз схем Electronics Workbench може проводити аналіз схем на постійному та змінному струмах. При аналізі на постійному струмі визначається робоча точка схеми в режимі роботи. Результати цього аналізу не відбиваються на приладах, вони застосовуються для подальшого аналізу схеми. Аналіз на змінному струмі використовує результати аналізу постійному струмі для отримання лінеаризованих моделей нелінійних компонентів.
Аналіз схем у режимі АС може проводитися як у часовій, так і частотній областях. Програма також дозволяє проводити аналіз цифро-аналогових та цифрових схем. У Electronics Workbench можна досліджувати перехідні процеси за впливом на схеми вхідних сигналів різної форми.

Операції, що виконуються під час аналізу:
Electronics Workbench дозволяє будувати схеми різного ступеня складності за допомогою наступних операцій:
. вибір елементів та приладів із бібліотек,
. переміщення елементів та схем у будь-яке місце робочого поля,
. поворот елементів та груп елементів на кути, кратні 90 градусам,
. копіювання, вставка або видалення елементів, груп елементів, фрагментів схем та цілих схем,
. зміна кольору провідників,
. виділення кольором контурів схем для зручнішого сприйняття,
. одночасне підключення кількох вимірювальних приладів та спостереження їх показань на екрані монітора,
. привласнення елементу умовного позначення,
. зміна параметрів елементів у широкому діапазоні. Всі операції виконуються за допомогою миші та клавіатури. Управління лише з клавіатури неможливе.

Шляхом налаштування приладів можна:
. змінювати шкали приладів залежно від діапазону вимірювань,
. задавати режим роботи приладу,
. задавати вид вхідних впливів на схему (постійні та гармонічні струми та напруги, трикутні та прямокутні імпульси).
Графічні можливості програми дозволяють:
. одночасно спостерігати кілька кривих на графіку,
. відображати криві на графіках різними кольорами,
. вимірювати координати точок на графіку,
. імпортувати дані в графічний редактор, що дозволяє зробити необхідні перетворення малюнка та виведення його на принтер.
Electronics Workbench дозволяє використовувати результати, отримані у програмах Р-SPICE, РСВ, а також передавати результати з Electronics Workbench до цих програм. Можна вставити схему або її фрагмент у текстовий редактор і надрукувати в ньому пояснення чи зауваження щодо роботи схеми.

Робота з Electronics Workbench
Програма Electronics Workbench призначена для моделювання та аналізу електронних схем. Можливості програми Electronics Workbench v.5 приблизно еквівалентні можливостям програми MicroCap та дозволяють виконувати роботи від найпростіших експериментів до експериментів зі статистичного моделювання.
Під час створення схеми Electronics Workbench дозволяє:
-вибирати елементи та прилади з бібліотек,

Переміщати елементи та схеми в будь-яке місце робочого поля,

Повертати елементи та їх групи на кути, кратні 90 градусам,

Копіювати, вставляти чи видаляти елементи, фрагменти схем,

Змінювати кольори провідників,

Виділяти кольором контуру схем,

Одночасно підключати кілька вимірювальних приладів та спостерігати їх показання на екрані монітора,
-надавати елементам умовні позначення,

Зміна параметрів елементів.

Змінюючи налаштування приладів можна:
-змінювати шкали приладів в залежності від діапазону вимірювань,

Встановлювати режим роботи приладу,

Задавати вид вхідних впливів на схему (постійні чи гармонічні струми чи напруги, трикутні чи прямокутні імпульси).

Вставляти схему або її фрагмент у текстовий редактор, у якому друкується пояснення роботи схеми.

Компоненти Electronics Workbench
Після запуску WEWB32 на екрані з'являються рядок меню та панель компонентів.
Панель компонентів складається з піктограм полів компонентів, а поле компонентів – з умовних зображень компонентів.
Клацанням миші на піктограмі компонентів відкривається поле, що відповідає цій піктограмі.
Нижче наведено деякі елементи з полів компонентів:

Basic (базові компоненти)

З'єднуючий вузол

Вузол служить для з'єднання провідників та створення контрольних точок.

Резистор

Опір резистора може бути заданий числом Ом, кОм, МОм

Конденсатор

ємність конденсатора визначається числом із зазначенням розмірності (пФ, нФ, мкФ, мФ, Ф).

Ключ

Ключ, керований кнопкою. Такі ключі можуть бути замкнуті або розімкнені за допомогою керованих клавіш на клавіатурі. (Ім'я керуючої клавіші можна ввести з клавіатури в діалоговому вікні, що з'являється після подвійного клацання мишею на зображенні ключа.)

Sources (Джерела)

Земля

Компонент "Заземлення" має нульову напругу та є точкою для відліку потенціалів.

Джерело постійної напруги 12В

ЕРС джерела постійної напруги вказується числом із зазначенням розмірності (від мкВ до кВ)

Джерело постійного струму 1А

Струм джерела постійного струму визначається числом із зазначенням розмірності (від мкА до кА)

Джерело змінної напруги 220 В/50 Гц

Чинне значення (root-mean-sguare-RMS) напруги джерела визначається числом із зазначенням розмірності (від мкВ до кВ). Є можливість встановлення частоти та початкової фази.

Джерело змінного струму 1 А/1 Гц

Чинне значення струму джерела визначається числом із зазначенням розмірності (від мкА до кА). Є можливість встановлення частоти та початкової фази.

Генератор тактів 1000 Гц/50%

Генератор виробляє періодичну послідовність прямокутних імпульсів. Можна регулювати амплітуду імпульсів, шпаруватість та частоту проходження імпульсів.

Indicators (Прилади з бібліотеки індикаторів)

Найпростішими приладами є вольтметр та амперметр. Вони автоматично змінюють діапазон вимірювань. В одній схемі можна використовувати декілька таких приладів одночасно.

Вольтметр

Вольтметр використовується для вимірювання змінної або постійної напруги. Виділена товстою лінією сторона прямокутника відповідає негативній клемі.
Подвійним клацанням на зображенні вольтметра відкривається діалогове вікно для зміни параметрів вольтметра:
-величини внутрішнього опору (за умовчанням 1МОм),
-виду вимірюваної напруги (DC-постійна, АС-змінна).
При вимірюванні змінної синусоїдальної напруги (АС) вольтметр показує чинне значення

Амперметр

Амперметр використовується для вимірювання змінного чи постійного струму. Виділена товстою лінією сторона прямокутника відповідає негативній клемі.
Подвійним клацанням на зображенні амперметра відкривається діалогове вікно для зміни параметрів амперметра
Величини внутрішнього опору (за замовчуванням 1мОм),
Овиди вимірюваної напруги (DC-постійна, АС-змінна).
При вимірі змінної синусоїдальної напруги (АС) амперметр показує чинне значення

Instruments

1. Функціональний генератор

Генератор є ідеальним джерелом напруги, що виробляє сигнали синусоїдальної, або трикутної або прямокутної форми. Середній висновок генератора при підключенні до схеми забезпечує загальну точку відліку амплітуди змінної напруги. Для відліку напруги щодо нуля цей висновок заземлюють. Крайній лівий та правий висновки служать для подачі сигналу на схему. Напруга на правому висновку змінюється у позитивному напрямку щодо загального висновку, на лівому висновку – у негативному.
При подвійному клацанні миші на зображенні генератора відкривається збільшене зображення генератора, на якому можна задати:
-Форму вихідного сигналу,
-Частоту вихідної напруги (Frequency),
-Добре (Duty cycle),
-амплітуду вихідної напруги (Amplitude),
-Постійну складову вихідної напруги (Offset).

2. Осцилограф

На зображенні осцилографа є чотири вхідні затискачі
-верхній правий затискач - загальний,
-нижній правий - вхід синхронізації,
-лівий і правий нижні затискачі є входами Канал А і Канал В відповідно.
Подвійним клацанням по зменшеному зображенню осцилографа відкривається зображення простої моделі осцилографа, на якій можна встановити
-розташування осей, якими відкладається сигнал,
-потрібний масштаб розгортки по осях,
-зміщення початку координат по осях,
-ємнісний вхід (кнопка АС) або потенційний вхід (кнопка DC) каналу,
-Режим синхронізації (внутрішній або зовнішній).

Поле Trigger служить визначення моменту початку розгортки на екрані осцилографа. Кнопки в рядку Edge задають момент запуску осцилограми за позитивним або негативним фронтом імпульсу на вході синхронізації. Поле Level дозволяє задавати рівень, при перевищенні якого запускається розгортка.
Кнопки Auto, A, B, Ext задають режими синхронізації
-Auto -автоматичний запуск розгортки при включенні схеми. Коли промінь досягає кінця екрана, осцилограма прописується з початку екрана,
-А - що запускає сигнал, що надходить на вхід А,
-В - що запускає сигнал, що надходить на вхід,
-Ext – Зовнішній запуск. В цьому випадку сигналом запуску є сигнал, який подається на вхід синхронізації.

Натискання кнопки EXPAND на простій моделі осцилографа відкриває розширену модель осцилографа. На відміну від простої моделі тут є три інформаційні табло, на яких виводяться результати вимірювань. Крім цього, безпосередньо під екраном знаходиться лінійка прокручування, що дозволяє спостерігати будь-який часовий відрізок від моменту включення до вимкнення схеми.

На екрані осцилографа розташовані два курсори (червоний і синій), що позначаються 1 і 2, за допомогою яких можна виміряти миттєві значення напруги в будь-якій точці осцилограми. Для цього курсори перетягуються мишею у потрібне положення (мишкою захоплюють трикутники у верхній частині курсору).
Координати точок перетину першого курсору з осцилограмами відображаються на лівому табло координати другого курсору на середньому табло. На правому табло відображаються значення різниці між відповідними координатами першого та другого курсорів.
Кнопка Reduce забезпечує перехід до простої моделі осцилографа.

3. Графобудівник (Боде-плоттер)

Використовується для побудови амплітудно-частотних (АЧХ) та фазо-частотних<ФЧХ) характеристик схемы.
Графобудівник вимірює відношення амплітуд сигналів у двох точках схеми та фазовий зсув між ними. Для вимірювань графобудівник генерує власний спектр частот, діапазон якого може задаватися при налаштуванні приладу. Частота будь-якого змінного джерела в досліджуваній схемі ігнорується, однак схема повинна включати джерело змінного струму.
Графобудівник має чотири затискачі: два вхідні (IN) і два вихідні (OUT). Ліві висновки входів IN та OUT підключаються до досліджуваних точок, а праві висновки входів IN та OUT заземлюються.
При подвійному натисканні на зображення графопобудівника відкривається його збільшене зображення.

Кнопка MAGNITUDE натискається щоб одержати АЧХ, кнопка PHASE - щоб одержати ФЧХ.
Панель VERTICAL задає:
-Початкове (I) значення параметра вертикальної осі,
-кінцеве (F) значення параметра вертикальної осі
-Вигляд шкали вертикальної осі - логарифмічна (LOG) або лінійна (LIN).
Панель HORIZONTAL налаштовується так само.
При отриманні АЧХ вертикальної осі відкладається відношення напруг:
-У лінійному масштабі від 0 до 10Е9;
-У логарифмічному масштабі від - 200 dB до 200 dB.
При отриманні ФЧХ вертикальної осі відкладаються градуси від -720 до +720 градусів.
По горизонтальній осі завжди відкладається частота Гц або похідних одиницях.
На початку горизонтальної шкали розташовано курсор. Координати точки переміщення курсору з графіком виводяться на інформаційних полях праворуч.

Моделювання схем
Досліджувана схема збирається на робочому полі з використанням миші та клавіатури.
При побудові та редагуванні схем виконуються такі операції:
-Вибір компонента з бібліотеки компонентів;
-Виділення об'єкта;
-переміщення об'єкта;
-Копіювання об'єктів;
-Видалення об'єктів;
-з'єднання компонентів схеми провідниками;
-Встановлення значень компонентів;
-Підключення вимірювальних приладів.
Після побудови схеми та підключення приладів аналіз роботи схеми починається після натискання вимикача у правому верхньому куті вікна програми (при цьому в нижньому лівому куті екрана з'являються моменти схемного часу).
Повторне натискання вимикача припиняє роботу схеми.
Зробити паузу під час роботи схеми можна натисканням клавіші F9 на клавіатурі; повторне натискання F9 відновлює роботу схеми (аналогічного результату можна досягти натискаючи кнопку Pause, розташовану під вимикачем.)
Вибір компонента, необхідного для побудови схеми, проводиться після вибору поля компонентів, що містить необхідний елемент. Цей елемент захоплюється мишею та переміщається на робоче поле.
Виділення об'єкта. При виборі компонента потрібно клацнути на ньому лівою кнопкою миші. При цьому компонент стає червоним. (Зняти виділення можна клацанням миші у будь-якій точці робочого поля.)
Переміщення об'єкта. Для переміщення об'єкта його виділяють, встановлюють покажчик миші на об'єкт і, тримаючи ліву клавішу миші перетягують об'єкт.
Об'єкт можна повертати. Для цього об'єкт потрібно попередньо виділити, потім клацнути правою клавішею миші та вибрати необхідну операцію
-Rotate (поворот на 90 градусів),
-Flip vertical (переворот по вертикалі),
-Flip horizontal (переворот по горизонталі)
Копіювання об'єктів здійснюється командою Сміття з меню Edit. Перед копіюванням об'єкт потрібно виділити. При виконанні команди виділений об'єкт копіюється у буфер. Для вставки вмісту буфера на робоче поле потрібно вибрати команду Paste із меню Edit
Видалення об'єктів. Виділені об'єкти можна видалити командою Delete.
Поєднання компонентів схеми провідниками. Для з'єднання компонентів провідниками потрібно підвести вказівник миші до виведення компонента (при цьому на виводі з'явиться чорна точка). Натиснувши ліву кнопку миші, перемістіть її вказівник до виведення компонента, з яким потрібно з'єднатися, та відпустіть кнопку миші. Висновки компонентів з'єднаються провідником.
Колір провідника можна змінити, якщо двічі клацнути по провіднику мишею і вибрати з вікна необхідний колір.
Видалення провідника. Якщо з будь-якої причини провідник потрібно видалити, необхідно підвести покажчик миші до виходу компонента (має з'явитися чорна точка). Натиснувши ліву клавішу миші, перемістіть її на порожнє місце робочого поля та відпустіть кнопку миші. Провідник зникне.

Встановлення значень параметрів здійснюється у діалоговому вікні властивостей компонента, яке відкривається подвійним клацанням миші зображення компонента (Закладка Value).
Кожному компоненту можна надати ім'я (Закладка Label)
Підключення приладів. Для підключення приладу до схеми потрібно мишею перетягнути прилад із панелі інструментів на робоче поле та підключити висновки приладу до досліджуваних точок. Деякі прилади необхідно заземлювати, інакше їх показання будуть неправильними.
Розширене зображення приладу з'являється при подвійному натисканні на зменшене зображення.
Вправа: Зберіть схему дільника напруги, показану малюнку.
-Подайте на вхід схеми з функціонального генератора синусоїдальну напругу частотою 3 кГц і амплітудою 5,
-Цей самий сигнал підключіть до каналу А осцилографа,
-Підключіть до виходу дільника канал В осцилографа,
-Виділіть провідники каналу А і каналу В різними кольорами,
-Увімкніть схему, при необхідності змініть налаштування вимірювальних приладів,
-Перейдіть до розширеної моделі осцилографа. Використовуючи курсор та ліве інформаційне табло, виміряйте амплітудне значення вихідного сигналу.
-Додатково підключіть до входу та виходу вольтметри і знову увімкніть схему.
Досягніть правильних показань вольтметрів.

Генератор слів
На схему виводиться зменшене зображення генератора слів

На 16 виходів у нижній частині генератора паралельно подаються біти слова, що генерується.
На вихід тактового сигналу (правий нижній) подається послідовність тактових імпульсів із заданою частотою.
Вхід синхронізації використовується для подачі синхронізуючого імпульсу зовнішнього джерела.
Подвійним клацанням миші відкривається розширене зображення генератора

Ліва частина генератора містить 16-розрядні слова, що задаються в шістнадцятковому коді. Кожна кодова комбінація заноситься за допомогою клавіатури. Номер редагованої комірки (від Про до 03FF, тобто від 0 до 2047) висвічується у вікні Edit. У процесі роботи генератора у відсіку Address індикується адреса поточної комірки (Current), початкової комірки (Initial) та кінцевої комірки (Final). Кодові комбінації, що видаються на 16 виходів (внизу генератора), індикуються в коді ASCII і двійковому коді (Binary).
Генератор може працювати у кроковому, циклічному та безперервному режимах.
-Кнопка Step переводить генератор у покроковий режим;
-Жнопка Burst - у циклічний режим (на вихід генератора одноразово послідовно надходять усі слова;
-Кнопка Cycle – у безперервний режим. Щоб перервати роботу в безперервному режимі, потрібно ще раз натиснути кнопку Cycle.
Панель Trigger визначає момент запуску генератора (Internal – внутрішня синхронізація, External – зовнішня синхронізація за готовністю даних.)
Режим зовнішньої синхронізації використовується у разі, коли досліджуваний пристрій може квітувати (підтверджувати) отримання даних. У цьому випадку пристрій разом з кодовою комбінацією надходить сигнал з клеми Data ready , а досліджуваний пристрій повинен видати сигнал отримання даних, який повинен бути підключений до клеми Trigger генератора слів. Цей сигнал і здійснює черговий запуск генератора.
Кнопка Breakpoint перериває роботу генератора у вказаному осередку. Для цього потрібно вибрати потрібну комірку курсором, а потім натиснути кнопку Breakpoint
Кнопка Pattern відкриває меню, за допомогою якого можна
Clear buffer - стерти вміст усіх осередків,
Open - завантажити кодові комбінації із файлу з розширенням.dp.
Save – записати всі набрані на екрані комбінації у файл;
Up counter - заповнити буфер екрану кодовими комбінаціями, починаючи з 0 в нульовому осередку і далі з додаванням одиниці в кожному наступному осередку;
Down counter - заповнити буфер екрану кодовими комбінаціями, починаючи з FFFF в нульовому осередку і далі зі зменшенням на 1 у кожному наступному осередку;

Shift right - заповнити кожні чотири осередки комбінаціями 8000-4000-2000-1000 зі зміщенням їх у наступних чотирьох осередках праворуч;
Shift left - те саме, але зі зміщенням вліво.

Логічний аналізатор
На схему виводиться зменшене зображення логічного аналізатора

Логічний аналізатор підключається до схеми за допомогою висновків у його лівій частині. Одночасно можуть спостерігатися сигнали у 16 ​​точках схеми. Аналізатор має дві візирні лінійки, що дозволяє отримувати відліки тимчасових інтервалів Т1, Т2, Т2-Т1, а також лінійкою прокручування по горизонталі.

У блоці Clock є клеми для підключення звичайного External і виборчого Qualifier джерела сигналів, що запускають, параметри яких можуть бути встановлені за допомогою меню, що викликається кнопкою Set.
Запуск можна здійснювати по передньому (Positive) або задньому (Negative) фронту сигналу з використанням зовнішнього (External) або внутрішнього (Internal) джерела. У вікні Clock qualifier можна встановити значення логічного сигналу (0,1 або х), при якому проводиться запуск аналізатора.
Зовнішня синхронізація може здійснюватись комбінацією логічних рівнів, що подаються на входи каналів аналізатора.

Мета роботи: навчитися користуватися віртуальними вимірювальними приладами

Програми EWB для їх подальшого використання в наступних лабораторних роботах.

Опис контрольно-вимірювальних приладів у програмі EWB.

Панель контрольно-вимірювальних приладів (Instruments) знаходиться над полем робочого вікна програми EWB та містить цифровий мультиметр, функціональний генератор, двоканальний осцилограф, вимірювач амплітудно-частотних та фазочастотних характеристик:

Загальний порядок роботи з приладами такий: іконка приладу за допомогою миші переноситься на робоче поле та підключається провідниками до схеми, що досліджується. Для приведення приладу в робочий стан необхідно двічі клацнути курсором по його іконці або викликати його контекстне меню і вибрати пункт Open .

Осцилограф(Oscilloscope)

Опис осцилографа. Лицьова панель осцилографа.

Осцилограф має два канали ( Channel ) А і В з роздільним регулюванням зміщення по вертикалі ( Yposition ). Вибір режиму входу здійснюється натисканням кнопок AC, 0, DC . Режим ACпризначений для спостереження тільки сигналів змінного струму (режим "закритого входу", оскільки на вході підсилювача осцилографа включається конденсатор розділяє). В режимі 0 вхідний затискач замикається на землю. В режимі DC (за умовчанням) можна проводити осцилографічні вимірювання як постійного, так і змінного струму (режим "відкритого входу", оскільки вхідний сигнал надходить на вхід вертикального підсилювача безпосередньо).

Режим розгортки вибирається кнопками Y/T, B/A, A/B . В режимі Y/T (Звичайний режим, включений за замовчуванням) реалізується наступний режим розгортки: по вертикалі - напруга сигналу, по горизонталі - час; в режимі B/A : по вертикалі – сигнал каналу, по горизонталі – сигнал каналу А в режимі A/B : по вертикалі - сигнал каналу А, по горизонталі - сигнал каналу.

У режимі розгорнення Y/T тривалість розгортки ( Timebase ) може бути задана в діапазоні від 0,1 нс/справ ( ns/div ) до 1 с/справ ( s/div ) з можливістю встановлення зміщення в тих самих одиницях по горизонталі, тобто по осі X ( X position ).

В режимі Y/T передбачено також режим очікування Trigger із запуском розгортки ( Edge ) по передньому або задньому фронті сигналу, що запускає, при регульованому рівні ( Level ) запуску, а також у режимі Auto , від каналу А, від каналу Уабо від зовнішнього джерела ( Ext ), що підключається до затискача в блоці управління ( Trigger ). Названі режими запуску розгортки вибираються кнопками: AUTO, A, B, EXT.

Можна встановити режим одноразової розгорткичерез системне меню Analysis, опція Analysis Optionsна закладці Instrumentsвстановити прапор “ Pause after each screen”. Для режиму безперервної розгортки – вимкнути прапор “ Pause after each screen”. У програмі EWB за умовчанням стоїть режим безперервної розгортки.

З'єднувальним проводам можна встановити колір. Виділивши потрібний провід, клацніть правою кнопкою миші і з контекстного меню виберіть пункт Wire Properties (Властивість проводів), встановіть колір.

Заземлення осцилографа здійснюється за допомогою клеми Ground у правому верхньому кутку приладу.

При натисканні на кнопку Expand лицьова панель осцилографа суттєво змінюється:

Лицьова панель осцилографа у режимі EXPAND

Збільшується розмір екрану, з'являється можливість прокручування зображення по горизонталі та його сканування за допомогою вертикальних візирних ліній (синього та червоного кольору), які за вушка можна встановити у будь-яке місце екрану, при цьому в індикаторних віконцях під екраном наводяться результати вимірювання напруги, часових інтервалів та їх збільшення (між візирними лініями).

Зображення можна інвертувати натисканням кнопки Reverse та записати дані у файл натисканням кнопки Save . Повернення до початкового стану осцилографа – натисканням кнопки Reduce.

1. Запустити програму EWB.

2. З панелі контрольно-вимірювальних приладів ( Instruments ) Вибрати осцилограф і розмістити його на робоче поле.

3. Встановити режим одноразової розгортки - “ Pause after each screen ”.

4. Підключити джерело імпульсів (бібліотека компонентів Sources) із стандартними параметрами 50%,1 кГц, 5В.

4.1. Виміряти амплітуду та період імпульсів, обчислити шпаруватість імпульсів n=T/T ІМП.

Осцилограф використовувати в режимі одноразової розгортки Y/T , синхронізація Auto , Вхід DC .

4.2. Виміряти час наростання та спаду імпульсів.

Результати пунктів 4.1. та 4.2. занести до таблиці:

Амплітуда А, [В]
Період Т, [мс]
Добре n
Час наростання Т НАР. , [Мкс]
Час спаду Т СПАД, [мкс]

5. Зібрати ланцюг, що містить джерело прямокутних імпульсів та інтегруючу RC ланку. До входу ланки підключити зеленим дротом канал А осцилографа, до виходу - канал червоним дротом.

5.1. Визначити тривалість імпульсу, період прямування, замалювати осцилограми, визначити наростання вихідного сигналу під час імпульсу. Отримані результати занести до таблиці:

Період Т, [мс]
Тривалість імпульсу Т ІМП, [мкс]
Наростання вих. сигналу, [В]

6. Замінити джерело прямокутних імпульсів джерелом синусоїдальних імпульсів з параметрами 5В, 1 кГц.

6.1. Визначити амплітуду вхідного та вихідного сигналів, коефіцієнт передачі ланки на вибраній частоті та фазовий зсув.

Амплітуда вхідного сигналу, [В]
Амплітуда вихідного сигналу, [В]
Фазовий зсув j, [мкс]
Коефіцієнт передачі ланки К

6.2. Перейти з режиму синхронізації Auto в режим А , потім у режим У . Замалювати та пояснити отримані осцилограми.

6.3. Перейти в режим розгортки осцилографа В/А . Замалювати отриману картину та пояснити результат.

6.4. Входи осцилографа переключити в режим АС . Перейти в режим безперервної розгортки (вимкнути прапорець « Pause after each screen »), Y/T , синхронізація Auto . Спостерігати за вихідним сигналом протягом кількох циклів розгортки. Пояснити явище, що спостерігається. Чому осцилограма вхідного сигналу не змінюється, хоча обидва входи осцилографа використовуються в однаковому режимі АС?

6.5. Повторити пункт 6.1-6.4., змінивши частоту генератора з 1 кГц на 2 кГц.

7. Замінити інтегруючу ланку ланцюгом найпростішого випрямляча (використовувати режим одноразової розгортки – « Pause after each screen »):

7.1. Замалювати осцилограми, визначити максимальну напругу на виході під час позитивної та негативної напівхвилі вхідної напруги. Чому під час негативної напівхвилі на виході є деяка напруга, хоча діод закритий, а під час позитивної напівхвилі вихідна напруга завжди менша за вхідну?

8.1. Таблиці результатів вимірів п. 4.1., 4.2., 5.1., 6.1.

8.2. Осцилограми п.6.2., 6.3., 6.4. та пояснення до них.

8.3. Що змінилося в осцилограмах у разі підвищення частоти вхідного сигналу з 1 кГц до 2 кГц?

8.4. Осцилограми та відповідь на питання п. 7.1.

Лабораторна робота №2

«Дослідження напівпровідникових приладів»

Мета роботи:експериментальне вивчення електричних властивостей діодів та транзисторів та визначення їх характеристик

1. Завдання: Дослідити параметри напівпровідникових діодів (модуль 1 розділ 1.3).

Порядок виконання роботи:

1.1. Запустіть програму EWB 5.12.

1.2. Зберіть схему для дослідження параметрів напівпровідникових діодів:

1.2.1. З бібліотеки компонентів джерел живлення Sources на полі помістіть джерело заданої напруги та заземлення – .

1.2.2. З бібліотеки пасивних елементів Basic на полі помістіть резистор, підстроювальний резистор і ключ.

1.2.3. З бібліотеки індикаторів Indicators помістіть амперметри та вольтметри .

1.2.4. З бібліотеки Diodes на полі помістити діод.

1.2.5. З'єднайте всі компоненти за схемою. Встановіть необхідні параметри компонентів:

1.3. Зніміть вольтамперні характеристики діода, змінюючи значення підстроювального резистора від 0% до 100% через інтервал 20% Збільшення можна робити натисканням клавіші «R», зменшення – «Shift+R». Крок збільшення/зменшення можна задати.

1.3.1. Досліджуйте пряму гілку діода. Щоб переключити ключ, натисніть клавішу Space (Пробіл).

1.3.2. Дослідіть зворотну гілку діода.

1.3.3. Отримані дані занесіть у таблицю (точність вимірювання – два знаки після коми):

Пряма гілка		Зворотна гілка

1.4. Побудуйте графік вольтамперної характеристики.

1.5. Змініть температуру роботи діода (для цього клацніть двічі на діоді і в вікні «Diode Properties» виберіть закладку «Analysis Setup» встановіть температуру рівну 60 ° С) і повторіть пункти 1.3. та 1.4.

2. Завдання: Дослідити параметри стабілітрона (модуль 1 глава 1.4).

2.1. Зберіть схему дослідження параметрів стабилитрона.

Схема аналогічна схемою на дослідження параметрів напівпровідникового діода. З бібліотеки Diodes на робоче поле помістіть стабілітрон:

2.2. Зніміть вольтамперні характеристики стабілітрону, змінюючи значення підстроювального резистора від 0% до 100% через інтервал 20%:

2.2.1. Досліджуйте пряму гілку стабілітрона. Щоб переключити ключ, натисніть клавішу Space (Пробіл).

2.2.2. Досліджуйте зворотну гілку стабілітрона.

2.2.3. Отримані дані занесіть у таблицю (точність вимірювання – два знаки після коми):

Пряма гілка		Зворотна гілка

2.3. Побудуйте графік вольтамперної характеристики стабілітрона.

2.4. Змініть температуру роботи стабілітрона та повторіть пункти 2.2. та 2.3.

3. Завдання: Дослідити параметри транзистора (модуль 1 розділ 1.5).

3.1. З бібліотеки транзисторів Transistors помістіть на полі p-n-p транзистор . Зберіть схему для дослідження параметрів транзистора:

3.2. Зніміть сімейство вхідних та вихідних характеристик біполярного транзистора, змінюючи значення підстроювального резистора від 0% до 100% через інтервал 20%. Отримані дані занесіть у таблицю (точність виміру два знаки після коми):

	Uкб = 12 В (R2 = 100%)	Uкб = 7,2 В (R2 = 60%)	Uкб = 2,4 В (R2 = 20%)

3.3. Побудувати графіки вхідних та вихідних характеристик транзистора:

I Е =f(U ЕБ) при U КБ =const

I К =f(U КБ) при I Е =const

3.4. За характеристиками транзистора визначити його параметри h 11б і h 21б при Uкб = 0 і Iэ = 3,24 мА.

3.5. Змінити температуру роботи транзистора та повторіть пункти 3.2. - 3.4.

4.1. Таблиці результатів вимірів п. 1.3. (Для різних температур роботи діода).

4.2. Графік ВАХ діода п. 1.4. (Для різних температур роботи діода).

4.3. Таблиці результатів вимірів п. 2.2. (Для різних температур роботи стабілітрона);

4.4. Графік ВАХ стабілітрона п. 2.3. (Для різних температур роботи стабілітрона).

4.5. Таблиці результатів вимірів п. 3.2. для різних температур транзистора.

4.6. Графіки п. 3.3. для різних температур транзистора.

4.7. Рішення завдання п. 3.4.

Лабораторна робота №3

«Випрямлячі та стабілізатори»

Мета роботи:вивчити процеси, що відбуваються у схемах випрямлячів та напівпровідникових стабілізаторів (модуль 1 глави 3-4) .

Порядок виконання роботи:

1. Запустіть програму EWB 5.0.

2. Зберіть схему однонапівперіодного випрямляча:

3. Підключіть осцилограф до досліджуваної схеми (до каналу А зеленим кольором – вхідну величину, до каналу червоним кольором – вихідну величину).

3.1. Замалюйте осцилограми.

3.2. Змінюючи величину підстроювального резистора R від 100% до 0% (крок зміни 20%) зніміть та побудуйте зовнішню характеристику однонапівперіодного випрямляча без фільтра U н =f(I н).

3.3. Підключіть фільтр ємності за допомогою ключа.

3.4. Замалюйте осцилограми.

3.5. Змінюючи величину підстроювального резистора R від 100% до 0% (крок 20%) зніміть та побудуйте зовнішню характеристику однонапівперіодного випрямляча з фільтром U н =f(I н).

4. Результати вимірів п. 3.2. та 3.5. занесіть у таблицю (точність вимірювання – два знаки після коми):

	Без фільтру		З фільтром

5. Зберіть схему двонапівперіодного випрямляча:

5.1. Повторіть пункт 3.

6. Результати вимірювань занесіть у таблицю (точність вимірювання – два знаки після коми):

	Без фільтру		З фільтром

7. Зберіть схему двонапівперіодного випрямляча з ємнісним фільтром та параметричним стабілізатором:

7.0 Досліджуйте, як змінюється напруга на вході стабілізатора і навантаженні при зміні струму в ній при включеному та вимкненому стабілітроні (конденсатор фільтра включений). Поясніть, що відбувається. Як змінюється струм стабілітрону при зміні струму навантаження?

7.1. Результати вимірювань струму та напруги на навантаженні при включеному конденсаторі та стабілітроні занесіть у таблицю (точність вимірювання – два знаки після коми):

	Параметричний стабілізатор
	I нагр, ма

7.2. Замалюйте осцилограми та побудуйте графік зовнішньої характеристики стабілізованого випрямляча.

7.3. Вимкніть конденсатор фільтра та поясніть форму напруги на навантаженні.

8. Зберіть схему двонапівперіодного випрямляча з ємнісним фільтром та компенсаційним стабілізатором:

8.1. Зніміть навантажувальну характеристику стабілізатора при середньому положенні відведення потенціометра R. Результати вимірювань занесіть у таблицю (точність вимірювання – два знаки після коми):

R НАГР, Ом	Компенсаційний стабілізатор
	I нагр, ма

При знятті характеристики зверніть увагу також на показання вольтметрів, що вимірюють напругу на вході стабілізатора та на стабілітроні, поясніть результати.

8.2 Побудуйте графік зовнішньої характеристики стабілізованого випрямляча.

8.3. Змінюючи положення повзунка потенціометра R визначте, як це впливає вихідну напругу стабілізатора. Поясніть, що відбувається.

9.1. Таблиці результатів вимірів п. 4.

9.2. Осцилограми п. 3.1. та п. 3.4.

9.3. Графіки зовнішніх характеристик U н =f(I н) п.3.2 та 3.5.

9.4. Таблиці результатів вимірів п. 6.

9.5. Осцилограми та графіки п. 5.1.

9.6. Таблиці результатів вимірів п. 7.1.

9.7. Осцилограми та графіки п. 7.2.

9.8. Таблиці результатів вимірів п. 8.1.

9.9. Графіки п. 8.2.

9.10 Пояснення результатів п.7.0, 7.3 та 8.3.

Примітка: всі графіки побудувати в одній системі координат.

Лабораторна робота №4

«Підсилювачі»

Мета роботи:Вивчити роботу операційного підсилювача в інвертуючому та неінвертуючому включенні, навчитися визначати режими роботи елементів у складних схемах підсилювачів (модуль 1 глава 2.4.2).

1 Ознайомлення з роботою операційного підсилювача

1.1 Зберіть схему інвертуючого підсилювача на ОУ з К=10. Для цього використовуйте модель ОУ з трьома висновками групи ANA і резистори в діапазоні 1-100 кОм. Ця модель працює без підключення напруги живлення, що полегшує схему. До входу підключіть генератор змінної напруги 1, частотою 1000 Гц і осцилограф до входу і виходу підсилювача. Встановіть режим одноразової розгортки.

1.1.1 Поспостерігайте за допомогою осцилографа інверсію вихідного сигналу та визначте реальний коефіцієнт посилення підсилювача.

1.1.2 Постійно збільшуючи вхідну напругу, визначте за якого значення U вих починається обмеження вихідного сигналу.

1.2. Зберіть схему підсилювача, що не інвертує, з К=10 і повторіть п.п. 1.1.1, 1.1.2

2. Вивчення схеми багатокаскадного двоканального підсилювача.

2.1. Виберіть схему підсилювача STEREOAMPіз бібліотеки програми EWB. Для програми EWB 5.0 шлях: File-Open-Samples-STEREOAMP, для EWB 5.12: File - Open - Circuit - Stereoamp. У EWB 5.0 під час відкриття файлу з'являється меню Models Clash, у ньому виберіть Use circuits model.

2.1.1. За допомогою мультиметра виміряйте напруги U бе та U ке для кожного транзистора. За результатами вимірів визначте, у якій області перебувають робочі точки транзисторів.

2.1.2. Визначте коефіцієнти посилення каналів стереопідсилювача. Чому вони різні? Яка причина виникнення нелінійних спотворень у верхньому каналі підсилювача (канал А осцилографа)? У якому каскаді виникають спотворення?

2 1.3. Зменште вхідну напругу так, щоб обидві осцилограми візуально здавалися неспотвореними. Після цього вирівняйте посилення обох каналів підсилювача та виміряйте коефіцієнт підсилення.

Оскільки обидва каскади тепер ідентичні, то надалі досліджується лише один із каскадів.

2.1.4. Отримайте підсилювача АЧХ за допомогою вимірювача АЧХ-ФЧХ (BodePlotter). Визначте нижню граничну частоту, де спад АЧХ становить 6дБ. Що викликає спад АЧХ у сфері нижніх частот?

2.1.5. Переключіть канал осцилографа на вхід підсилювача. По осцилограм сигналів визначте приблизно зсув фаз у градусах між вихідним і вхідним напругами. Для нормальної роботи осцилографа під час виконання цього пункту необхідно відключити клему OUT вимірювача АЧХ

2.1.6. Уточніть величину зсуву фаз на частоті вхідного генератора сигналу за допомогою вимірювача ФЧХ.

2.1.7. Досліджуйте вплив навантаження, що підключається до колектора вихідного транзистора, на величину вихідної напруги підсилювача. Визначте величину резистора навантаження, при якій вихідна напруга знижується на 20%.

Лабораторна робота №5

«Дослідження комбінаційних логічних схем»

Мета роботи:навчитись реалізовувати будь-які логічні функції за допомогою елементарних логічних схем. Ознайомитись із побудовою генераторів імпульсів, побудовою формувачів імпульсів на основі логічних інтегральних схем (модуль 2 глава 1).

1. Реалізація найпростіших логічних функций. Завдання:

1.1. На підставі визначення логічних операцій НЕ (інверсії), І (кон'юнкції), АБО (диз'юнкції) заповніть табл.1.1.

Таблиця 1.1.

Вхідні змінні			Значення вихідних функцій F

1.2. Намалюйте принципові схеми реалізації функцій , , , , на логічних елементах типу І-НЕ.

Для функції зберіть намальовану схему та перевірте, що вона виконує логічну операцію АБО для трьох змінних А, В, С.

2. Мінімізація складних логічних функцій та його реалізація.

2.1. приклад. Реалізуємо логічну функцію, подану у табл. 1.2.

Таблиця 1.2.

Решта комбінацій А, В, С, не вказаних у таблиці, відповідає значення F=0. Табл. 1.2. відповідає логічне вираження.

За правилами алгебри логіки проведемо мінімізацію функції F. Виносимо загальний множник за дужки

Використовуючи очевидне співвідношення, можемо у дужках вкотре повторити кожен із членів. Додамо член. Тоді, але тому (1).

Для реалізації виразу (1) за допомогою елементів І-НЕ необхідно виключити операцію диз'юнкції, виразивши її за формулою Де Морган: .

Тому (2)

Вираз (2) реалізується у схемі (рис.1.2.).

Зберіть схему (рис.1.2) та перевірте, що вона реалізує функцію, задану в табл.1.2.

2.2. Завдання:

З табл.1.3 виберіть логічну функцію для свого варіанту, складіть відповідний логічний вираз, мінімізуйте його та приведіть до вигляду, зручного для схемної реалізації.

З типових елементів І-НЕ зберіть схему та перевірте, що вона реалізує логічну функцію вашого варіанту.

Таблиця 1.3.

3. Синтез логічних схем.

3.1. Завдання:

3.1.1. Синтезуйте та реалізуйте схему електронного замка, що відкривається (F=1) комбінацією вхідних сигналів А 1 А 2 А 3 А 4 , що визначають номер вашого варіанту. Наприклад, для варіанта 9 замок повинен відкриватися комбінацією 1001.

3.1.2. Синтезуйте та реалізуйте схему, що моделює автомат для голосування на прикладі трьох учасників. Алгоритм голосування: рішення ухвалено (F=1), коли за нього голосує не менше двох осіб із трьох.

3.1.3. Синтезуйте і реалізуйте схему "Виключає АБО" (2 варіанти), користуючись елементами 2І-НЕ схеми К155ЛА3. Перший варіант має простіший запис і реалізується на п'яти елементах 2І-НЕ, другий складніший запис, але вимагає для реалізації тільки 4 елементи.

3.1.4. Синтезуйте та реалізуйте схему однорозрядного компаратора, що працює за алгоритмом:

F=0, якщо А1>А2 і F=1, якщо А1=А2

3.1.5. Синтезуйте і реалізуйте схему комутатора сигналів, що працює за алгоритмом: F=1, якщо А=1 і F=2, якщо А=0.

Тут А-комутуючий сигнал, 1, 2 -коммутируемые сигнали.

3.1.6. За допомогою логічного перетворювача підтвердіть результати пп 3.1.4., 3.1.5 (задайте таблицю істинності, на її основі отримайте мінімізований логічний вираз та схему пристрою лише на елементах І-НЕ).

4. Короткувач імпульсів.

4.1. Завдання:

4.1.1. Зберіть схему (рисунок 1). Замалюйте осцилограми в точках А, В, О, D при подачі на вхід імпульсів від зовнішнього генератора (з'єднайте канал осцилографа з виходом D, а до каналу А - по черзі підключіть точки А, В, О досліджуваної схеми).

Малюнок 1

5. Подовжувач імпульсів (одновібратор).

5.1. Завдання:

5.1.1. Зберіть схему одновібратора (рисунок 2). Подайте на вхід одновібратора імпульси від зовнішнього генератора. Замалюйте осцилограми напруги в точках А, В, О, D.

Малюнок 2

Параметри функціонального генератора:

Вид вхідних сигналів – прямокутний;

Частота – 50 Гц;

Амплітуда вхідних сигналів - 10 В;

Добре – 10%

6. Схема затримки імпульсів.

6.1. Завдання:

6.1.1. Синтезуйте схему, що забезпечує видачу позитивних імпульсів постійної тривалості, зрушених щодо коротких негативних імпульсів на деякий час t. Для цього скористайтеся схемами 1 та 2. Побудуйте діаграми для характерних точок схеми.

6.1.2. Зберіть синтезовану схему та спостерігайте її роботу.

7.1. Результати виконання п. 1.1, 1.2.

7.2. Вихідний логічний вираз, його мінімізація та схемна реалізація за п. 2.2.

7.3. Аналогічно для п. 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3, 3.1.4, 3.1.5.

7.4. Пункт 3.1.6. продемонструвати під час здачі звіту.

Параметри функціонального генератора:

Вид вхідних сигналів – прямокутний;

Частота – 50 Гц;

Амплітуда вхідних сигналів – 10 В

7.5. Схема рис. 1 та результати п.п. 4.1.1.

7.6. Схема рис. 2 та результати п.п. 5.1.1.

7.7. Синтезована схема затримки та результати п.п. 6.1.1.

Лабораторна робота №6

«Тригери»

Мета роботи:вивчити структуру тригерів різних типів та алгоритми їх роботи (модуль 2 глава 6).

1. Тригери на логічних елементах.

1.1. Асинхронний R-S тригер із інверсними входами.

Таблиця 1

1.2. Тактований (синхронний) R-S тригер

Зберіть схему тригера на логічних елементах 2І-НЕ та перевірте таблицю його станів.

Таблиця 2

1.3. D-тригер

1.4. Завдання: для R-S тригера з інверсними входами дано змінні вхідні параметри X та Y, зміна яких у часі показана на рис.1. За номером свого варіанта вибрати вид вхідних сигналів із таблиці:

№ варіанта
					Таблиця 4
№ варіанта

Наприклад, у першому кроці R=0, S=1, отже у двійковому коді: 0000.0000.0000.00 01 або у шістнадцятковому 0001 - Перший код генератора слова. На другому кроці R=1, S=0: 0000.0000.0000.00 10 2 = 0002 16 – другий код генератора слова тощо.

Отримайте за допомогою логічного аналізатора часові діаграми для R, S, Q, . Замалюйте їх.

2. Інтегральні тригери.

2.1. D-тригер 74175 (тригер-засувка).

Виберіть із бібліотеки Digital інтегральну схему D-тригера 74175 (Quad D-type FF (clr)). Дана інтегральна схема містить чотири двоступінчасті Д-тригери. На виходи 1Q, 2Q, 3Q і 4Q надходить інформація з входів 1D, 2D, 3D і 4D при значенні стробсигналу CLK=1 інформація "защелкивается". Сигнал CLR=0 скидає тригер у вихідний стан. Живлення мікросхеми: 8 (GND) - загальний провід, 16 (VCC) - U пит.

2.1.1. Завдання: Досліджуйте поведінку тригера, скориставшись одним із входів D i та відповідним виходом Q i . У який момент відбувається замикання інформації?

Намалюйте схему підключення ІС 74175 для запису на виходах коду Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 =0011. Зберіть схему та зафіксуйте на виходах заданий код.

2.2. JK-тригер 7472.

Виберіть із бібліотеки Digital інтегральну схему JK-тригера 7472 (AND-gated JK MS-SLV FF (pre, clr)). Ця інтегральна схема містить: входи - J1, J2, J3, К1, К2, К3; виходи – Q і Q', а також стробсигнал CLK, скидання – CLR' та вхід передустановки PRE'. Живлення мікросхеми: 7 - загальний провід, 14 - U пит.

2.2.1. Ознайомтеся із роботою JK-тригера. Запишіть таблицю станів тригера. Які рядки таблиці відповідають роботі JK-тригера як RS-тригер і Т-тригер?

2.2.2. Завдання: Зберіть схему включення тригера 7472. На виходи підключіть світлодіоди. Перевірте усі варіанти таблиці станів. Зберіть схему D-тригера на JK-тригері та перевірте її роботу. Як інвертор скористайтеся відповідним логічним елементом.

3.1. Результати п. 1.1, 1.2., 1.3., 1.4.

3.2. Схема та результати п. 2.1.1.

3.3. Таблиця п. 2.2.1 та пояснення до неї

Лабораторна робота №7

«Мультиплексори, дешифратори, суматори»

Мета роботи:вивчити алгоритми роботи цих схем (модуль 2 розділ 5).

1. Мультиплексор 74151.

Виберіть із бібліотеки Digital (бібліотека MUX ) інтегральну схему мультиплексора MUX 74151 . Ця інтегральна схема містить: вісім входів - D 0 …D 7 ; адресні входи А, В та С (С є старшим бітом адреси); прямий вихід – Y та інверсний вихід – W. Живлення мікросхеми: 8 (GND) – загальний провід, 16 (VCC) – +5 В. Примітка: вихід G' не використовувати.

1.1. Завдання:

1.1.1. Зберіть схему включення мультиплексора. На виходи Y та W підключіть світлодіоди. По черзі на один із входів D 0 , D 1 , .., D 7 подайте сигнал і перевірте роботу мультиплексора. Результати занесіть до таблиці:

1.1.2. Скористайтеся мультиплексором як універсальним логічним елементом і на його основі побудуйте схему:

а) виконуючу операцію диз'юнкції трьох змінних (у = А + В + С). Зберіть схему та перевірте її роботу;

б) виконує операцію кон'юнкції із запереченням (). Зберіть схему та перевірте її роботу. З якого виходу слід знімати сигнал?

2. Дешифратор 74155.

Виберіть із бібліотеки Digital (бібліотека DEC ) інтегральну схему дешифратора 74155 . ІС 74155 -являє собою здвоєний дешифратор 2-4. Дана інтегральна схема містить: входи - А, В, 1С і 2С (входу А відповідають молодші біти сигналу); інверсні виходи 1Y 0 , 1Y 1 , 1Y 2 , 1Y 3 та 2Y 0 , 2Y 1 , 2Y 2 , 1Y 3 . Сигнали 1G і 1С відкривають виходи 1Y i , а сигнали 2G і 2С - виходи 2Y i . Живлення мікросхеми: 8 (GND) – загальний провід, 16 (VCC) – +5 ст.

2.1. Ознайомтеся із роботою дешифратора.

2.2. Завдання:

2.2.1. Перепишіть таблицю станів здвоєного дешифратора 2-4 та перевірте її, зібравши схему.

2.2.2. На основі дешифратора 2-4 збудуйте схему дешифратора 3-8. Складіть таблицю станів та перевірте її на зібраній схемі.

Таблиця станів дешифратора 74155.

2. Суматор 4008 .

Виберіть із бібліотеки Digital ICs (Серія 4ххх) інтегральну схему суматора 4008 . ІС є чотирирозрядним суматором кодів А 0 …А 3 і В 0 …В 3 . Виходи S 0 , S 1 , S 2 та S 3 . Сигнали СOUT та CIN підключити до загального дроту (землі). Живлення мікросхеми: 8 (VSS) – загальний провід, 16 (VDD) – +5 ст.

3.1. Завдання:

3.1.1. Зберіть схему суматора, подавши на входи А 0 , А 1 і В 0 , В 1 коди доданків (А 1 А 0 + В 1 В 0), решту входів з'єднайте на загальний провід. До виходів S0, S1, S2 підключіть світлодіоди.

3.1.2. Виконайте складання кодів (А 1 А 0 + В 1 В 0) та перевірте результат, використовуючи суматор:

10+01= ; 11+01= ; 01+01= ; 01+11=

3.1.3. Зберіть схему напівсуматора, побудовану з елементарних логічних елементів, та перевірте його роботу.

4.1. Таблиця станів та схема включення п. 1.1.1.

4.2. Схеми п. 1.1.2.

4.3. Таблиця та схема п. 2.2.1.

4.4. Результати п. 2.2.2.

4.5. Схема п. 3.1.1

1. Лічильник 74190.

1.1. Виберіть із бібліотеки Digital (бібліотека Counter ) інтегральну схему лічильника 74190 (Sync BCD Up/Down Counter).

Схема є двоично-десятковий чотирирозрядний реверсивний лічильник з попередньою установкою. Живлення мікросхеми: 8 (GND) – загальний провід, 16 (VCC) – U піт. Лічильник містить: виходи Q A , Q B , Q C та Q D . Вхід U/D' використовується для прямого та зворотного рахунку («0» прямий рахунок, «1» - зворотний рахунок). На вході МAX/MIN з'являється "1" після досягнення коду 9 або 0 при прямому та зворотному рахунку відповідно. Вхід RCO є інверсним входу МAX/MIN (у схемі вхід RCO не використовувати). А, В, С і D - входи попередньої установки, на які подаються «0» або «1» для завдання відповідного коду. Вхід LOAD використовується для встановлення на виходах Qi значень входів ABCD (LOAD = 0). При LOAD=1 відбувається рахунок від встановленого коду. Вхід CTEN використовується для зупинки лічильника під час рахунку (CTEN = 0 - рахунок, CTEN = 1 - зупинка). Робота інтегральної схеми лічильника здійснюється на передньому фронті перепаду 0-1 на вході CLK.

1.2. Завдання:

1.2.1. Зберіть схему лічильника. На вхід CLK від генератора слова задайте послідовність імпульсів 1-0. На виходи Qi та MAX/MIN підключіть світлодіоди. Перевірте процес рахунку, реверсування. У яких випадках з'являється сигнал MAX/MIN?

1.2.2. Задавши необхідний код на входи попередньої установки А і В, реалізуйте лічильник, що зчитує 6 імпульсів до заповнення. Перевірте його роботу.

1.2.3. Синтезуйте схему лічильника, що зчитує від 0 до 5, використовуючи ІС 74190 та необхідний логічний елемент.

Чотирьохрозрядний універсальний зсувний регістр 74194.

2.1. Виберіть із бібліотеки Digital (бібліотека > Shift Regs) інтегральну схему зсувного регістру 74194 (4 - bit Bidrectional).

Живлення мікросхеми: 8 (GND) – загальний провід, 16 (VCC) – U піт. Регістр має послідовні входи даних SR та SL; чотири паралельні входи A, B, C і D; чотири виходи Q А, Q, Q З і Q D . Дані виходах з'являються при перепаді з 1 на 0 тактового імпульсу на вході CLK. Вхід CLR' - скидання схеми в нуль. Для запису паралельного коду встановлюють S1 = S0 = 1. Сигнал S1=0 здійснює зсув вліво, а S0=0 здійснюють зсув праворуч. Для запису послідовного коду використовують один із двох входів: SR або SL (SR - зсув коду вправо, SL - зсув коду вліво). При записі даних через вхід SR встановлюють S1=0, S0=1, а за значення S1=1, S0=0 відбувається зсув вправо. При записі даних через вхід SL встановлення сигналів S1, S0 протилежне, а зсув записаного коду буде вліво.

2.2. Завдання:

2.2.1. Занесіть у регістр паралельний код 1111, на вхід SR подайте "0". Перейдіть в режим зсуву вліво і простежте, як при зрушенні одиниці поступово замінюються нулями.

2.2.2. Занесіть у регістр паралельний 1010, на вхід SR подайте «1», перейдіть у режим зсуву праворуч. Яким буде результат?

2.2.3. Занесіть у регістр послідовний код 0100 через вхід SR, здійсніть зсув коду.

2.2.4. Повторіть пункт 2.2.3, використовуючи вхід SL.

2.3. Зберіть і перевірте схему перетворювача 8 розрядного паралельного коду послідовний з побайтовим перетворенням (використовувати схеми: регістр 74194, лічильник 74160 та інші необхідні логічні ІВ).

Примітка:

На входи LOAD, ENT, ENP лічильника 74160 подайте "1". На паралельні входи регістра 74194 подайте код від генератора слова: 00AA 16 =0000.0000.1010.101 2 потім 00DB 16 =0000.0000.1101.1011 2 , потім 0088 10 00 передачу коду. На вхід S0 і СLR подайте «1», вхід S1 є перемиканням із запису коду на його зсув.

На вхід CLK регістру 74194 та лічильника 74160 подайте послідовність прямокутних імпульсів від функціонального генератора (Function Generator).

3.1. Схемні позначення лічильника 74190, регістра 74194 та опис їхньої роботи.

3.2. Схема перетворювача п. 2.3.