ОТЧЕТ
по лабораторной №1
Применение Electronics Worcbench для моделирования электронных схем
1 Цели
- Ознакомится с электронной системой моделирования Elektronics Workbench, изучить основные принципы работы системы.
- Изучить схемотехнические элементы и опции, способы построения различных схем, измерения основных параметров работы схем.
- Используя систему моделирования Elektronics Workbench, провести исследование резистивной цепи.
2 Основные принципы создания схем
При работе с электронной системой моделирования EWB можно выделить три этапа: создание схемы, подключение измерительных приборов, активация схемы.
Процесс создания схемы начинается с размещения на рабочем поле EWB компонентов, находящихся в библиотеках программы. Всего в библиотеке программы четырнадцать разделов, каждый из которых может быть поочередно вызван с помощью иконок, находящихся на панели инструментов (Рисунок 1). При открытии одного из разделов открывается каталог раздела с компонентами (Рисунок 2). Необходимый компонент перетаскивается удержанием этого компонента левой кнопкой мыши на рабочее поле программы (Рисунок 3).
Рисунок 1 - Каталог разделов библиотеки программы EWB
Рисунок 2 - Каталог компонентов выбранного раздела программы EWB
Рисунок 3 - Компонент помещенный на рабочее поле программы EWB
Выбранный компонент схемы выделяется красным цветом, его можно повернуть или зеркально отразить с помощью горячих клавиш, контекстного меню или кнопок на панели инструментов (Рисунок 4).
Рисунок 4 - Клавиши поворота элемента
Свойства компонента можно изменить в окне, открывающемуся с помощью двойного щелчка по значку элемента (Рисунок 5). В раскрывающемся окне устанавливаются требуемые параметры.
Рисунок 5 - Окно свойств компонента
Если в схеме используются компоненты одинакового номинала, то номинал этих компонентов можно задать в каталоге библиотеки, и затем переносить компоненты в нужном количестве на рабочее поле программы. Для этого в каталоге компонентов нужно щелчком правой кнопкой мыши по значку компонента вызвать выпадающее (динамическое) меню и выбрать Component Properties (Рисунок 6).
Рисунок 6 - Изменение свойств компонента в каталоге
При создании схем рекомендуется использовать динамическое меню, вызываемое щелчком правой кнопки мыши. Оно содержит команды: Помощь, Вставить, Увеличить, Уменьшить, Параметры схемы, Добавить.
После размещения всех компонентов на рабочем поле производится соединение их выводов проводниками, причем, к одному выводу компонента можно подключить только один проводник. Для подключения курсор мыши подводится к выводу компонента до появления точки на выводе компонента, затем нажимается левая кнопка мыши и появляющейся проводник протягивается к выводу второго компонента (Рисунок 7). Для подключения к этим выводам других проводников в библиотеке Basic можно выбрать узел и разместить его непосредственно на проводнике.
Рисунок 7 - Соединение компонентов
После соединения всех компонентов каждый элемент может быть передвинут на новое место, при этом расположение соединительных проводов меняется автоматически.
Если схема большая, то участок такой схемы может быть преобразован в подсхему, которая обозначается как небольшой прямоугольник с выводами. Для создания подсхемы нужно выделить участок схемы, который необходимо представить как подсхему и вызвать диалоговое окно создания подсхемы (с помощью меню или комбинацией горячих клавиш Ctrl+B), в котором в строке Name вводится имя подсхемы.
После того, как схема полностью собрана, и подключены все необходимые измерительный приборы для начала анализа цепи необходимо её активизировать, для этого достаточно нажать кнопку Active/Stop в верхнем правом углу рабочего окна программы. Рассчитанные значения токов, напряжений и сопротивлений отображаются на мониторе измерительных приборов. Процесс моделирования можно временно остановить, нажав кнопку Pause.
Во время моделирования можно изменять параметры элементов, удалять или добавлять радиоэлементы, подключать приборы к другим контрольным точкам цепи и т.д. После таких изменений требуется снова активизировать цепь.
3 Описание основных элементов
В электронной системе Electronics Workbench имеются четырнадцать разделов библиотеки компонентов. ниже мы опишем каждый из разделов и его основные компоненты.
3.1 Favorites - в этом разделе библиотеки размещаются подсхемы, если они имеются в данной схеме (в начальном состоянии раздел пуст).
3.2 Sources - источники сигналов (источники питания и управляемые источники).
Батарея (напряжение). Длинная полоска соответствует положительной клемме.
Заземление (метка).
Источник переменного синусоидального напряжения.
Источник постоянного тока.
Источник переменного синусоидального тока.
Источник напряжения управляемый током или напряжением.
Источник напряжения управляемый током или напряжением.
Источник фиксированного напряжения +5 и +15 вольт, соответственно.
3.3 Basic - библиотека в которой собраны все пассивные компоненты, а также коммуникационные устройства.
Точка соединения. К ней может быть подключено не более 4 проводников.
Резистор (сопротивление).
Конденсатор (емкость).
Катушка индуктивности (индуктивность).
Трансформатор.
Переключатель, управляемый нажатием заданной клавиши ( по умолчанию - пробел).
Реле.
Потенциометр (реостат).
Сборка из восьми независимых резисторов одинакового номинала.
Электролитический конденсатор.
Конденсатор и катушка индуктивности переменной емкости.
3.4 Diodes - диоды.
Полупроводниковый диод.
Стабилитрон.
Диод Шокли.
Тиристор или динистор.
Светодиод.
Выпрямительный мост.
3.5 Transistor - транзисторы.
Биполярные n-p-n и p-n-p транзисторы.
Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом.
3.6 Analog ICs - аналоговые микросхемы.
Линейная модель операционного усилителя.
Разновидности операционных усилителей.
Нелинейная модель операционного усилителя.
Компаратор напряжения.
3.7 Mixed ICs - микросхемы смешанного типа.
Восьмиразрядный АЦП.
Восьмиразрядный АЦП с внешними опорными источниками напряжения.
Моностабильный мультивибратор.
Восьмиразрядный ЦАП с внешними опорными источниками тока и парафазным выходом.
Микросхема многофункционального таймера 555.
3.8 Digital ICs - цифровые микросхемы.
Модели цифровых ИМС серии SN74 и CD4000.
3.9 Logic Gates - логические цифровые микросхемы.
Логические элементы И, И-НЕ.
Логические элементы ИЛИ, ИЛИ-НЕ.
Логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ.
Логический элемент НЕ.
Тристабильный буфер и буфер.
3.10 Digital - цифровые микросхемы.
Полусумматор и полный сумматор.
RS-триггер.
JK-триггеры.
D-триггеры.
Серийные микросхемы мультиплексоров.
Серийные микросхемы декодеров.
Серийные микросхемы кодеров.
3.11 Indicators - индикаторные устройства.
Вольтметр с цифровым отсчетом.
Амперметр с цифровым отсчетом.
Лампа накаливания.
Светоиндикатор.
Семисегментный индикатор.
Семисегментный индикатор с дешефратором.
Линейка из 10 независимых светодиодов.
Звуковой индикатор.
3.12 Controls - аналоговые вычислительные устройства.
Дифференциатор.
Масштабирующее звено.
Интегратор.
Аналоговый умножитель.
Аналоговое устройство деления.
Трехвходовый сумматор.
3.13 Miscellaneous - компоненты смешанного типа.
Плавкий предохранитель.
Восьмиразрядное устройство записи данных.
Линия передачи с потерями.
Линия передачи без потерь.
Кварцевый резонатор.
Электровакуумный триод.
Текстовый блок.
3.14 Instruments - контрольно-измерительный приборы.
Мультиметр.
Функциональный генератор.
Осцилограф.
Измеритель АЧХ и ФЧХ.
Генератор слова.
Логический анализатор.
Логический преобразователь.
4 Исследование резистивной цепи
С помощью системы моделирования EWB соберем схему указанную на Рисунке 8.
Рисунок 8 - исследуемая цепь
R1 = 1 кОм;
R2 = 2 кОм;
R3 = 3 кОм;
Е1 = 6 В;
r1 = 200 Ом;
Е2 = 2 В;
r2 = 300 Ом.
Для этого из разделов Basic и Sources возьмем необходимые нам элементы и разместим их на рабочем поле, затем соберем все элементы в замкнутую цепь.
Изменим все значения элементов со стандартных на заданные.
Для нахождения сил тока подключим в цепь Амперметры и включим цепь.
Для нахождения падения напряжений отключим цепь, отключим из сети Амперметры и подключим Вольтметры параллельно исследуемому участку цепи, включим цепь.
5 Заключение
В лабораторной работе мы ознакомились с основными органами управления электронной системы моделирования Electronics Workbench и научились собирать схемы электрических цепей.
На практике была собрана схема электрической цепи и были произведены измерения значений сил токов и падений напряжений.
Скачать: