Загрузка...

ПРОГРАММА ELECTRONIC WORKBENCH 4.0


По своей структуре окно программы Electronic Workbench 4.0 подобно рабочему месту инженера-электроника. Основную часть окна занимает рабочая зона, на которой собирается и испытывается электронная схема — своего рода «рабочий стол». Слева от рабочей зоны находится «ящик с радиодеталями». В верхней части окна располагается меню, изображения контрольно-измерительных приборов и выключатель, приводящий в действие электронную схему.
2.2. Контрольно-измерительные приборы
В распоряжении пользователя программы имеются следующие контрольно-измерительные приборы: мультиметр, генератор, осциллограф, анализатор АЧХ. Кроме того, в «ящике с радиодеталями» имеются вольтметр и амперметр.
2.3. Радиодетали
В «ящике с радиодеталями» имеется широкий выбор элементов радиоэлектронной техники, в частности: полевые и биполярные транзисторы, диоды, постоянные и переменные резисторы, постоянные и переменные конденсаторы, источники постоянного и переменного тока и напряжения, вольтметры, амперметры, лампы накаливания, генераторы прямоугольных импульсов, соединительные разъемы, идеальные управляемые источники тока и напряжения, мостовые выпрямители, предохранители, заземление, катушки индуктивности, светодиоды, аналоговые перемножители, операционные усилители, потенциометры, электромагнитные реле, динисторы, тринисторы, выключатели, трансформаторы, стабилитроны, микросхемы. Ниже приведены краткие описания ряда радиоэлементов, программная реализация которых имеет специфические особенности.
— Заземление (ground) — общая точка схемы. Любые две точки схемы к котрым подключено заземление, считаются соединенными между собой. В случае применения программного осциллографа или трансформатора , использование заземления является обязательным.
— Батарея (battery) — идеальный источник напряжения от микровольт до киловольт. Собственным сопротивлением батареи, а также нестабильностью напряжения батареи, вызываемой ее разрядом, программа пренебрегает.
— Источник постоянного тока (DC voltage source) — идеальный источник тока, т.е. источник тока с бесконечным внутренним сопротивлением.
— Источник переменного напряжения (AC voltage source) — идеальный, т.е. имеющий нулевое внутреннее сопротивление, источник постоянного напряжения синусоидальной формы. Коэффициент гармоник равен нулю. Возможна установка напряжения, чатоты и начальной фазы напряжения.
— Источник переменного тока (AC current source) — идеальный, т.е. имеющий бесконечное внутреннее сопротивление источник тока синусоидальной формы. Амплитуда, частота и начальная фаза тока устанавливается пользователем. Коэффициент гармоник тока равен нулю.
— Резистор (resistor) — идеальный резистор, т.е. резистор, у которого отсутствуют собственные шумы, сосбтвенные емкость и индуктивость. Сопротивление идеального резистора не зависит от температуры и в точности равняется установленному пользователем значению.
— Конденсатор (capacitor) — идеальный конденсатор, т.е. конденсатор, не имеющий собственной индуктивности и сопротивления потерь. Емкость идеального конденсатора не зависит от температуры и в точности соответствует емкости заданной пользователем.
— Катушка индуктивности (inductor) — идеальная катушка индуктивности, т.е. катушка, не имеющая собственного активного сопротивления и собственной емкости. Индуктивность идеальной катушки индуктивности не зависит от температуры и в точности соотвкетствует индуктивности, заданной пользователем.
— Трансформатор (transformer) — идеализированный, т.е. идеально линейный и не имеющий собственных емкостей, трансформатор. Пользователем задаются коэффициент трансформации, индуктивности рассеяния и взаимоиндукции, активные сопротивления обмоток. Программа моделирует трансформатор только в том случае, если обе его обмотки (первичная и вторичная) заземлены.
— Предохранитель (fuse) — элемент, защищающий цепь от протекания по ней тока, превышающую заданную пользователем максимальную величину. Если ток переменный, под максимальной велиВ случае протекания через лампу переменного тока, под Vmax понимается максимальное пиковое (а не действующее) значение напряжения. чиной тока понимается его пиковое (а не действующее) значение. Если в цепи, в которую включен предохранитель, ток достигает установленной пользователем величины, предохранитель размыкает цепь и ток ней становится равным нулю.
— Зуммер (buzzer) — индикационный элемент, позволяющий задействовать громкоговоритель компьютера. Звук устанавливаемой пользователем частоты раздается при достижении напряжением на зажимах зуммера установленного пользователем значения.
— Лампа накаливания (bulb) — индикационный элемент, меняющий свой цвет (“загорающийся”) при достижении напряжением на нем значения от 0,5 Vmax до Vmax, где Vmax — установленное пользователем значение мксимального напряжения.
— Переключатель (switch) — переключатель на два положения. Изменение положения переключателя происходит при нажатии клавиши “пробел” на клавиатуре, либо любой другой задаваемой пользователем клавиши.
— Управляемый напряжением ключ (voltage-controlled switch) — программное устройство, замыкающее свои контакты, если напряжение, поступающее на его вход, больше или равняется Von, и размыкающее контакты, если напряжение на его входе становится меньше или равно Voff. Напряжения Von и Voff устанавливаются пользователем.
2.4. Сборка схемы
Сборка электрической схемы начинается с перенесения в рабочую зону всех необходимых деталей и приборов. Для выбора требуемой детали необходимо в меню Window указать ее тип:
Passive — пассивные компоненты,
Active — активные компоненты,
Field Effect Transistors — полевые транзисторы,
Control — коммутационные изделия и управляемые источники тока и напряжения,
Indicators — индикаторы.
Тип детали может быть выбран и при помощи соответствующих кнопок управления, расположенных над рабочей зоной. После того, как тип радиодетали выбран, слева от рабочей зоны появляются графические изображения деталей выбранного типа. Из них выбираются требуемые и переносятся мышью в рабочую зону. Аналогичным образом в рабочую зону переносятся изображения необходимых контролно-измерительных приборов, расположенные в верхней части рабочего окна.
После того, как необходимые детали и приборы окажутся в рабочей зоне, необходимо соединить их в соответствии со схемой. Для этого подведите указатель к выводу одной из соединяемых деталей и нажмите левую кнопку мыши. Затем, не отпуская кнопки, подведите указатель к выводу другой детали. Отпустите кнопку. На экране появится изображение провода. Аналогичным образом подключаются к схеме измерительные приборы.
Если провода на получившейся схеме имеют много изгибов, есть несколько способов сделать их прямее. Если изображение радиодеталей расположены неровно, выберите одно из них мышью, и, пользуясь стрелками клавиатуры, сдвиньте так, чтобы провода стали ровными. Если провод пересекает изображение радиодетали, сдвиньте изображение. Иногда справиться с неудобным проводом можно, если вести его от другой точки. В некоторых случаях удобно повернуть элемент на 90 градусов. Для этого следует выбрать команду Rotate из меню Circuit, которая разворачивает выбранный компонент на 90 градусов по часовой стрелке. Эта же команда разворачивает на 180 градусов изображения операционных усилителей и меняет расположение выводов амперметров и вольтметров с горизонтального на вертикальное.
Чтобы изменить цвет провода, необходимо выбрать его одинарным щелчком мыши, а затем использовать команду Wire Color из меню Circuit. Либо выбрать провод двойным щелчком мыши, после чего из появившегося меню выбрать цвет провода.
Для отсоединения провода от вывода радиоэлемента, необходимо подвести указатель к выводу данного радиоэлемента, нажать кнопку мыши, и, не отпуская ее, отвести провод на некоторое расстояние в сторону. После отпускания кнопки провод исчезнет.
2.5. Задание типов и параметров элементов схемы
Каждый элемент схемы представлен в программе Electronic Workbench в виде определенной модели. Каждая модель характеризуется одним или несколькими числовыми параметрами, которые могут устанавливаться пользовтелем. К простейшим моделям относятся, например, модели резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, каждая из которых характеризуется всего одним числовым параметром — сопротивлением, емкостью и индуктивностью соответственно. К более сложным моделям относятся модели диодов, транзисторов, операционных усилителей, характеризующиеся большим количеством числовых параметров.
Для того, чтобы задать тип или параметр определенного элемента схемы, его необходимо выделить. После этого необходимо воспользоваться одной из команд Value (величина) или Model (модель) в меню Circuit. Вопрос о том, какая из этих двух команд необходима для выбранного компонента схемы, решается самой программой, которая обесцвечивает в меню Circuit неприемлемую команду.
Вместо того, чтобы пользоваться командами Value и Model, можно просто дважды щелкнуть по выбранному элементу схемы. При этом на экране появится окно, в котором необходимо указать, соответственно, величину параметра элемента или его тип.
Для задания типа элемента, программа, как правило, предосталяет перечень имеющихся в ее библиотеке типов элементов. Если нужный тип имеется в перечне, достаточно его выбрать и нажать кнопку Accept (принято). Сложнее обстоит дело в том случае, если требуемый тип элемента в библиотеке программы отсутствует. В таком случае, воспользовавшись кнопкой Edit (редактирование), можно попытаться самостоятельно задать параметры модели элемента, если они известны, либо приобрести у разработчика программы дополнительную библиотеку типов, связавшись с ним по координатам, указанным в разделе User Support справки.
2.6. Мультиметр
Мультиметр позволяет измерять переменные и постоянные напряжения, токи, сопротивления, и выраженные в децибелах разности напряжений между двумя произвольно выбранными точками схемы. В последнем случае показания мультиметра определяются выражением
dB=20*log((U1-U2)/Us),
где U1 и U2 — напряжения в точках схемы, Us — разность напряжений, соответствующая нулю децибел (decibel standard). Предустановленная величина параметра Us состаляет 1 вольт, но может быть, при необходимости, изменена при помощи окна, появляющегося после нажатия кнопки Settings на панели мультиметра. В этом же окне предусмотрена возможность изменения внутреннего сопротивления мультиметра в режиме амперметра (предустановленного равным 1 нОм), внутреннего сопротивления мультиметра в режиме вольтметра (предустановленного равным 1 ГОм), а также тока мультиметра в режиме омметра (предустановленного равным 1 мкА).
Вид работы мультиметра — измерение тока, напряжения, сопротивления или разности напряжений — устанавливается соответствующими кнопками на панели мультиметра.
При измерении мультиметром тока или напряжения важно правильно установить род измеряемого тока — переменный или постоянный — на панели мультиметра. В случае, если измеряемый сигнал представляет собой сумму переменной и постоянной составляющих, мультиметр игнорирует постоянную составляющую в режиме измерения переменных сигналов либо игнорирует переменную составляющую в режиме измерения постоянных сигналов.
2.7. Генератор
Генератор является источником напряжения, изменяющегося по синусоидальному, прямоугольному или треугольному законам. На панели генератора имеются органы управления, позволяющие изменять частоту (frequency) сигнала и его амплитуду. Кроме того, имеется возможность регулировать от 1 до 99 процентов соотношение длительности импульса к длительности периода (для прямоугольных сигналов) и соотношение длительности переднего фронта треугольного импульса к длительности периода регулятором Duty Setup. Регулятор Offset устанавливает величину постоянного напряжения, добавляемого к переменному выходному напряжению генератора. Данное постоянное напряжение может изменяться от -999 киловольт до 999 киловольт.
2.8. Осциллограф
Осциллограф программы Electronic Workbench является двухканальным и позволяет одновременно наблюдать два различных сигнала. Соответственно осциллограф содержит два канала «усиления» входных сигналов — канал А и канал В. Чувствительность каждого из каналов устанавливается в единицах вольт на деление (V/Div). Входы каждого из каналов могут быть открыты по постоянному и переменному току (кнопка DC), открыты только по переменному току (кнопка AC), либо заземлены (кнопка 0). Изображение на экране осциллографа может быть сдвинуто по осям X и Y на число делений, устанавливаемых регуляторами X POS и Y POS соответственно.
Развертка по оси X может осуществляться собственным генератором развертки, либо от внешнего источника напряжения. В первом случае на панели осциллографа должна быть нажата кнопка Y/T, во втором — одна из кнопок В/А или А/В. Кнопка В/А нажимается в том случае, когда внешний сигнал горизонтальной развертки подается на вход А осциллографа, а кнопка А/В нажимается в том случае, если внешний сигнал горизонтальной развертки подается на вход В осциллографа.
При использовании собственной развертки осциллографа, ее скорость устанавливается в секундах на деление (s/div).
Подключаемая к осциллографу электрическая цепь в обязательном порядке должна быть заземлена при помощи значка заземления, поскольку в качестве входного сигнала осциллографа программа рассматривает разность потенциалов между точкой схемы, подключенной к входной клемме осциллографа и точкой схемы, соединенной со значком заземления. Общий провод осциллографа (клемма GROUND) подключать к схеме не обязательно, в отличие от реальных осциллографов, общий провод которых обязательно должен подключаться к схеме.
Осциллограф содержит блок синхронизации, позволяющий производить демонстрацию осциллограммы не с момента включения схемы, а с момента пересечения осциллограммой определенной точки условной горизонталной линии, положение которой на экране осциллографа задается регулятором Level. Выбор направления пересечения линии — снизу вверх или сверху вниз — с момента которого начинается вывод осциллограммы на экран, задается нажатием кнопок Edge.
Синхронизация осциллографа может производиться либо от одного из сигналов, поступающих на входы каналов А или В осциллографа, для чего необхоимо нажать соответственно кнопку А или В на панели осциллографа, либо от внешнего источника синхронизирующего сигнала, подключенного к входу синхронизации осциллографа, для чего нужно нажать кнопку EXT.
Если необходимо просмотреть осциллограмму с момента включения схемы, или если ожидается плоская осциллограмма, следует нажать кнопку AUTO на панели осциллографа, отключающую режим синхронизации.
В большинстве случаев просмотр осциллограммы удобно начинать в режиме AUTO, поскольку неправильно настроенный блок синхронизации осциллографа может привести к отсутствию осциллограммы.
Кнопка Zoom увеличивает размер экрана осциллографа. При этом на экране дополнительно появляются две вертикальные линии, отмеченные цифрами 1 и 2, которые можно перемещать мышью вдоль экрана. Время и напряжение, соответствующее точкам пересечений каждой из двух линий с осциллограммами, а также разности данных величин, индицируются на панели осциллографа, что удобно для проведения точных измерений параметров осциллограмм. Уменьшение размера экрана производится кнопкой Reduce.
Цвет луча на экране осциллографа зависит от цвета провода, подключенного к клемме осциллографа. При использовании осциллографа в двухканальном режиме удобно окрашивать провода, соединенные с входными клеммами осциллографа, в разные цвета, обеспечивая тем самым цветовое различие лучей на экране осциллографа. Для изменения цвета провода его необходимо выделить мышью, а затем воспользоваться командой Wire Color в меню Circuit.

Загрузка...