Характеристика процесса моделирования электронных схем. Описание интерфейса и основ установки программы Electronics Workbench, библиотеки компонентов. Примеры моделирования схем работы синтезатора, умножителя частоты, генератора синусоидальных колебаний.
Аннотация к работе
Эта работа посвящена изучению программы-симуляра электронных схем "Electronics Workbench", которая используется при проведении лабораторных работ по различным предметам кафедры, и надо отметить, намного упрощает их проведение. Последнее имеет полезность лишь в том случае если оборудование новое и работе с ним необходимо научиться, а в остальных случаях это только затрудняет проведение лабораторных занятий - отнимает много времени на обучение учащихся пользованию этим оборудованием, причем самым различным. Сегодня, когда компьютеры применяются уже всюду, актуально говорить о проведении виртуальных лабораторных работ, которые лишены недостатков описанных выше и, кроме того, у основной массы студентов компьютеры имеются дома, и они могут, помимо аудиторных занятий, выполнять эту же работу у себя дома в качестве самостоятельной работы. Но в любой из них, даже в программе "Multisim", которая является развитием программы "Electronics Workbench" моделировать электронные схемы гораздо сложнее, не говоря уже о такой мощной и многофункциональной программе как "Matlab", также используемой для проведения виртуальных лабораторных работ на кафедре. Программа "Electronics Workbench" используется для проведения лабораторных работ в курсах "Радиотехнические цепи и сигналы", "Прием сигналов и радиоприемные устройства", "Формирование сигналов и радиопередающие устройства", "Электроника и схемотехника", "Цифровые устройства и микропроцессоры" и в некоторых других предметах.Первая - потому, что эта программа предназначена именно для нее, а XP, потому, что позволяют запустить программу в режиме совместимости с Windows 95 (программа нормально работает также и в Windows 2000, хотя и не всегда). Для того чтобы запустить программу в режиме совместимости необходимо (для Windows XP) нажать правую клавишу мыши на ярлыке программы и выбрать пункт "Свойства"; на вкладке "Совместимость" отметить галочкой пункт "Запустить программу в режиме совместимости и выбрать из списка пункт "Windows 95" (рис. Или, можно запустить мастер совместимости программ, который находится в группе программ "Стандартные" и установить параметры совместимости с его помощью. В случае если у вас на компьютере установлена программа типа "Window Blinds" (или схожая программа для визуального оформления Windows) то "Electronics Workbench" может не запускаться даже при установленных параметрах совместимости. В случае если запустить программу не в режиме совместимости, а напрямую под управлением Windows XP то могут возникнуть некоторые неполадки в ее работе, например: - невозможно запустить программу двойным щелчком по файлу схемы (точнее она вызывается, но потом показывается сообщение об ошибке и файл не загружается в программу - его можно открыть только через меню "Файл");При запуске симуляции схемы там будет показываться имитационное время (это время, которое займет моделируемый процесс при работе реального устройства). Интерфейс программы построен таким образом, что пользователь работает с программой, используя в основном панели инструментов, поэтому с них мы и начнем знакомство с программой. В этом окне можно посмотреть показания всех приборов подключенных к схеме, и графики, полученные в результате анализа схемы (например, анализ Фурье, график переходного процесса, напряжения в узлах схемы, осциллограммы напряжений и т.д.), напряжения в узлах схемы и т.д. IMG_7d0b0c43-6027-4ced-9f01-c79ba1550ef0 (Scale factor) - позволяют выбирать масштаб создаваемой (просматриваемой) схемы. Кнопки, приведенные ниже, становятся активными только при выделении определенного компонента (или группы компонентов) схемы: IMG_7ee7c16c-4c76-4f3b-9d26-0f2a44b9ae61 (Cut) - вырезать в буфер обмена.На панелях инструментов находятся также кнопки библиотек компонентов, которые мы рассмотрим отдельно: IMG_627e90aa-e83e-49bf-b71e-127d293c5bde (Favorites) - наиболее часто используемые компоненты. Эта библиотека содержит компоненты, которые вы собираетесь часто использовать. В этой библиотеке вы найдете источники постоянного и переменного тока (напряжения), источники частотно-модулированных и амплитудно-модулированных напряжений, источники импульсов, управляемые источники тока и напряжения (например, источник тока управляемый напряжением), а так же "землю" (ground), программируемые источники (линейно-изменяющегося напряжения и нелинейный) и др. Описание компонентов входящих в состав библиотеки "Sources" отдельно рассматривается в разделе книги "Источники тока и напряжений". Здесь можно найти, например, выпрямительный диод (Diode), стабилитрон (Zener diode), светодиод (LED), динистор (Shockley diode), тиристор (Silicon-controlled rectifier), диодный мост (Full-wave bridge rectifier) и др.Рассмотрим методику создания моделируемой схемы в программе Electronics Workbench на конкретном примере, в качестве
План
Оглавление
Введение
1. Установка программы Electronics Workbench
2. Интерфейс программы
3. Библиотеки компонентов
4. Методика сборки схемы
5. Опции отображения схемы
6. Установка параметров компонентов
7. Особенности установки параметров в EWB
8. Создание подсхемы
9. Работа с приборами
9.1 Мультиметр
9.2 Осциллограф
9.3 Функциональный генератор
9.4 Анализатор АЧХ/ФЧХ
9.5 Генератор слов
9.6 Логический анализатор
9.7 Логический конвертер
9.8 Вольтметр
9.9 Амперметр
9.10 Логический пробник
10. Источники тока и напряжения
11. Функциональные блоки
12. Примеры моделирования схем
12.1 Имитация работы DDS-синтезатора
12.2 Усилитель с непосредственной связью транзисторов
12.3 Схемы на операционных усилителях
12.4 Активный фильтр нижних частот Баттерворта
12.5 Генератор синусоидальных колебаний
12.6 Резонансный усилитель
12.7 Умножитель частоты
12.8 Амплитудный диодный детектор
12.9 Частотный детектор
12.10 Синхронный детектор
12.11 Преобразователь частоты
12.12 Работа с АЦП и ЦАП в "Electronics Workbench"
12.13 Цифроаналоговый преобразователь
12.14 Имитация работы DDS-синтезатора
12.15 Имитатор автоматического радиокомпаса
Заключение
Список рекомендуемой литературы
Приложение
Введение
Эта работа посвящена изучению программы-симуляра электронных схем "Electronics Workbench", которая используется при проведении лабораторных работ по различным предметам кафедры, и надо отметить, намного упрощает их проведение.
Проведение лабораторных работ всегда представляет собой некоторую проблему в смысле наличия соответствующего оборудования для их выполнения. При этом нужное оборудование необходимо постоянно обновлять, производить его ремонт в случае поломки и, кроме того, от студента, выполняющего на нем лабораторную работу требуется умение работать с конкретным типом оборудования. Последнее имеет полезность лишь в том случае если оборудование новое и работе с ним необходимо научиться, а в остальных случаях это только затрудняет проведение лабораторных занятий - отнимает много времени на обучение учащихся пользованию этим оборудованием, причем самым различным.
Сегодня, когда компьютеры применяются уже всюду, актуально говорить о проведении виртуальных лабораторных работ, которые лишены недостатков описанных выше и, кроме того, у основной массы студентов компьютеры имеются дома, и они могут, помимо аудиторных занятий, выполнять эту же работу у себя дома в качестве самостоятельной работы.
Проведение лабораторных работ с помощью программ-симмуляторов позволяет студенту быстрее освоить теоретический материал. Из большого разнообразия программ-симуляторов имеющихся на сегодняшний день очень трудно выбрать какую-то одну - у всех есть свои преимущества и недостатки.
В других программах, несмотря на то, что качество моделирования радиотехнических цепей в них может быть и лучшее, чем в "Electronics Workbench", их интерфейс и сама методика моделирования схем сложней.
К таким программам относятся программы-симуляторы "Microcap", "Aplac" и другие. Но в любой из них, даже в программе "Multisim", которая является развитием программы "Electronics Workbench" моделировать электронные схемы гораздо сложнее, не говоря уже о такой мощной и многофункциональной программе как "Matlab", также используемой для проведения виртуальных лабораторных работ на кафедре.
Программа "Electronics Workbench" используется для проведения лабораторных работ в курсах "Радиотехнические цепи и сигналы", "Прием сигналов и радиоприемные устройства", "Формирование сигналов и радиопередающие устройства", "Электроника и схемотехника", "Цифровые устройства и микропроцессоры" и в некоторых других предметах.
Овладение работой с программой дает читателю возможность самостоятельно заниматься моделированием электронных схем и проверить полученные теоретические знания на практике. Программа также может помочь при проектировании какого-либо устройства, при выполнении курсовой или дипломной работы, при проверке рассчитанной схемы на работоспособность.
Сразу хочется отметить, что не следует полностью доверять результатам симуляции схемы - некоторые цепи, в особенности с нестандартным применением входящих в нее элементов (например, генератор синусоидальных колебаний на тиристоре) программа неправильно анализирует, но в большинстве случаев она дает достаточно верный результат, естественно при правильно установленных параметрах компонентов и настройках анализа.
Программа "Electronics Workbench" осваивается очень быстро и достаточно несколько раз с ней поработать, чтобы научится создавать в ней электронные схемы и проводить различные исследования.
Цель этой книги помочь студентам в освоении этой программы, дать представление о ее возможностях, достоинствах и недостатках. При написании книги мы стремились пояснить методику работы с программой так, чтобы на ее изучение ушло минимум времени. Моделирование схем поясняется на примерах, которые упрощают изучение программы и дают некоторую практику студенту, перед тем как он будет создавать свои схемы.
С целью показать возможности программы по анализу электронных схем, а также разъяснить применение приборов для анализа работы схемы и т.д., в конце книги приведено довольно большое количество схем для сборки их в программе "Electronics Workbench".
Применение программы "Electronics Workbench" не исключает проведение лабораторных работ на реальном оборудовании, так как в некоторых случаях работа с приборами и получение навыков работы с ними играет первостепенную роль (например, в предмете "Радиоизмерения").
В этом случае программа может служить вспомогательным средством, служащим для демонстрационных целей (наглядное пояснение сущности лабораторной работы выполняемой на реальном оборудовании).