Писание некоторых основных элементов.

рактическая работа №1

Electronics Workbench

Цель работы: Ознакомление с пакетом программы Electronics Workbench

Назначение программы

Разработка любого радиоэлектронного устройства сопровождается физическим или математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требуется изготовление макетов и их трудоемкое исследование. Часто физическое моделирование просто невозможно из-за чрезвычайной сложности устройства. В этом случае прибегают к математическому моделированию с использованием средств и методов вычислительной техники.

Программа Electronics Workbench (EWВ), предназначена для схемотехнического моделирования аналоговых и цифровых радиоэлектронных устройств различного назначения. Особенностью данной программы, по сравнению с другими программами такого типа, является самый простой и легко осваиваемый пользовательский интерфейс, а также наличие контрольно – измерительных приборов, по внешнему виду, органам управления и характеристикам максимально приближенных к их промышленным аналогам, что способствует приобретению практических навыков работы с наиболее распространенными приборами: мультиметром, осциллографом, измерительным генератором и др. После составления схемы и ее упрощения путем оформления подсхем моделирование начинается щелчком обычного выключателя.

Важно отметить, что как учебная программа EWВ обладает весьма важным достоинством, которое заключается в развитии творческого начала учащегося: он может не только выполнять задания преподавателя, но и имеет возможность предложить и апробировать свои технические решения, а это уже творчество, которое превращает учебный процесс в увлекательное занятие.

Применение данной программы позволяет решить и такие проблемы как экономия материальных и финансовых средств, затрачиваемых на лабораторное оборудование и его обслуживание; значительное сокращение времени на подготовку и проведение лабораторных работ; проведение экспериментов, не доступных на обычном лабораторном оборудовании; приобретение навыков и приемов автоматизированного проектировании.

Программа EWВ 5.0 рассчитана для работы в среде Windows 95/98 и NT 3.51, требуемый объем дисковой памяти – около 16 Мбайт. Для размещения временных файлов требуется дополнительно 10…20 Мбайт свободного пространства.

СОСТАВ библиотек компонентов EWВ

На рис. 1 представлен вид рабочего окна Electronics Workbench версии 5.12

Рис. 1

В рабочем поле программы располагается моделируемая схема с подключенными к ней иконками контрольно-измерительных приборов. При необходимости каждый из приборов может быть развернут для установки режимов его работы и наблюдения результатов. Линейка прокрутки используется только для перемещения схемы.

Процесс создания схемы начинается с размещения на рабочем поле компонентов из библиотеки программы. Эта библиотека содержит следующие разделы:

1. Sources– источники сигналов, в том числе и управляемые источники. В данный раздел входят источники ЭДС, тока, модулированных сигналов и т.д.

2. Basic – раздел, в котором собраны все пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т.д.) и коммутационные устройства.

3. Diodes – диоды.

4. Transistors – транзисторы.

5. Analog ICs – аналоговые микросхемы: операционные усилители, компаратор и т.д.

6. Mixed ICs – микросхемы смешанного типа: АЦП, ЦАП и т.п.

7. Digital ICs – цифровые микросхемы.

8. Logic Gates –логические цифровые микросхемы.

9. Digital – цифровые микросхемы: комбинированные цифровые компоненты и триггеры.

10. Indicators – индикаторные устройства. Включают в себя вольтметры, амперметры и т.д.

11. Controls – аналоговые вычислительные устройства: сумматор, интегратор, ограничитель тока, дифференциатор масштабирующее звено, формирователь передаточной функции и т.д.

12. Miscellaneous – компоненты смешанного типа.

13. Instruments – контрольно–измерительные устройства: мультиметр, функциональный генератор, осциллограф .

писание некоторых основных элементов.

Источник э.д.с. гармонического (sin) тока (AC Voltage Source) (раздел Sources)
	Основные настройки: -напряжение (э.д.с.) (действующее значение), В -линейная частота, Гц -начальная фаза, °
2-х канальный осциллограф (Oscilloscope) (раздел Instruments)
	Органы управления: -развёртка, с/дел; -усиление, В/дел; -смещение по осям Х,Y; -АС – закрытый вход; -0 – ┴ -Expand – увеличение
Вольтметр (Voltmeter) (раздел Indicators)
	Настройки: -входное сопротивление; -вид напряжения: AC – переменное DC – постоянное
Функциональный генератор (Function Generator) (раздел Instruments)
	Параметры сигнала: - форма сигнала (синус, треуг., прямоуг.); - линейная частота, Гц; - Duty cycle: , %; - амплитуда A, В; - постоянная составляющая

СОЗДАНИЕ СХЕМ

В общем случае процесс создания схемы начинается с размещения на рабочем поле EWВкомпонентов из библиотек программы в соответствии с поставленной задачей.

Необходимый для создания схемы значок (символ) компонента переносится из каталога на рабочее поле программы движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается (для фиксирования символа) и производится двойной щелчок по значку компонента. В раскрывающемся диалоговом окне устанавливаются требуемые параметры (сопротивление резистора, тип транзистора и т.д.) и выбор подтверждается нажатием кнопки Okили клавиши Enter.На этом этапе необходимо предусмотреть место для размещения контрольных точек и иконок контрольно-измерительных приборов.

После размещения компонентов производится соединение их выводов проводниками. При этом необходимо учитывать, что к выводу компонента можно подключить только один проводник. Для выполнения подключения необходимо выделить один из выводов компонента левой кнопкой мыши и не отпуская ее соединить с выводом требуемого компонента.

Если соединение необходимо разорвать, курсором выделяется необходимый проводник и нажимается кнопка Delete. Если необходимо подключить вывод к имеющемуся на схеме проводнику, то проводник от вывода компонента курсором подводится к указанному проводнику и после появления точки соединения кнопка мыши отпускается. Следует отметить, что прокладка соединительных проводников производится автоматически, причем препятствия – компоненты и другие проводники – огибаются по ортогональным направлениям (по горизонтали или вертикали).

Подключение к схеме контрольно – измерительных приборов производится аналогично. Причем для таких приборов, как осциллограф или логический анализатор, соединения целесообразно проводить цветными проводниками, поскольку их цвет определяет цвет соответствующей осциллограммы. Изменить цвет проводника можно, дважды щелкнув на нем левой кнопкой мыши и выбрав соответствующий цвет в появившемся диалоговом окне.

Обязательным на схеме является наличие элемента общего привода , который находится в разделе Sources.

Включение/выключение моделирования работа схемы осуществляется кнопкой .

Рис. 2

На рис. 2 представлен пример создания схемы, состоящей из источника переменного гармонического напряжения , индуктивности номиналом 125 мГн, сопротивления номиналом 50 Ом и осциллографа . В этом же поле выведено изображение на экране осциллографа.

Экспериментальная часть

1. Создать схему, представленную на рис.3. Установить следующие значения сопротивлений: и .	Рис.3
2. Рассчитать выходное напряжение , если ко входу схемы, представленной на рис.3, подключить источник постоянного напряжения 12 В (батарею напряжением 12 В). Измерить значение , подключив на выход цепи вольтметр.

Проанализировать полученные результаты.

; ; .

. (рис.3)

3. Для схемы из п.2 рассчитать значение сопротивления , при неизменных и , для получения выходного напряжения . Смоделировать данную схему и проверить правильность рассчитанного сопротивления.

Подтвердить получений результат с помощью известных формул.

; .

; ; ; ; ; ; ; ; ;

.

4. На вход схемы, представленной на рис.3, подключить источник переменного синусоидального напряжения (напряжение источника установить 15 В, частоту 10 кГц), а осциллограф подключить таким образом, чтобы можно было наблюдать сигнал на выходе и на входе цепи.

a. Получите разноцветные осциллограммы на экране осциллографа; с помощью органов регулировки каналов разнесите их по вертикали для удобства наблюдения.

b. С помощью органов регулировки осциллографа установить параметры изображения так, чтобы максимально точно измерить частоту и амплитуды входного и выходного процессов. Измерить с помощью осциллографа амплитуду, частоту входного и выходного процессов.

c. Выясните, какому значению соответствует установленное напряжение источника – среднему квадратическому отклонению (эффективному) или амплитудному.

5. В схеме, представленной на рис.3, вместо сопротивления подключить конденсатор номиналом 2 мкФ; ко входу подключить источник переменного синусоидального напряжения, осциллограф подключить таким образом, чтобы можно было наблюдать сигнал на выходе и на входе цепи. Напряжение источника установить 15 В. Зафиксировать три осциллограммы выходного и входного процессов для трех значений частоты: 1 кГц, 8 кГц и 15 кГц.

6. В п. 5 конденсатор и сопротивление поменять местами и повторить задание предыдущего пункта.

7. Сравнить результаты полученные в п.5 и п.6 и сделать выводы.

8. Подготовить схему цепи, состоящей из функционального генератора и осциллографа. На лицевой панели функционального генератора установить прямоугольную форму выходного процесса с амплитудой равной 1 В, и частотой . Получить осциллограмму и проверить правильность работы генератора. С помощью настроек генератора получить однополярный процесс.

9. По результатам лабораторной работы сделать выводы.

На даній лабораторній роботі ми ознайомлювались з пакетом програми Electronics Workbench.

Ця програма дуже корисна при перевірці правильності розрахунків елементів електричних кіл.

Окрім розрахункових способів ми маємо можливість на практиці побачити як саме проходять процеси в колах за допомогою створення фізичних або математичних моделей. І підбираючи ,змінюючи, значення елементів кола отримувати потрібні значення.

Програма Electronics Workbench (EWВ), призначена для схемотехнічного моделювання аналогових і цифрових радіоелектронних пристроїв різного призначення. Важно відмітити, що як навчальна программа EWВ має переваги , які заключаються в розвиненні творчого початку навчаючого: він може не лише виконувати завдання викладача, но і має можливість запропонувати і випробувати свої технічні рішення. Бібліотека програми складається з: Sources,Basic,Diodes,Transistors,Analog,ICs,Mixed ICs,Digital ICs,Logic Gates,Digital,Indicators,Controls,Miscellaneous,Instruments.

В експериментальній частині (частина 1) ми будували схему (рис.3). В другій частині розрахували вихідну напругу, підключивши до виходу кола вольтметр. Третю частину розрахунків ми знаходили опір R2 при незмінних напруги входу і R1. Далі підтвердили отримані дані за допомогою письмових розрахунків.

Для частини 4 ми ознайомилися з істочником змінної синусоїдальної напруги з’єднавши його з осцилографом, таким чином, щоб можна було наблюдати сигнал на вході і виході кола. Отримали різнокольорові осцилограми на екрані осцилографа і органами регулювання під коректували даний сигнал для зручності при зніманні мак. і мін. Значень частоти, амплітуди і частоти вхідного і вихідного сигналів.

Змінивши в схемі на рис.3 опір на конденсатор(2мкФ) який підключити до входу істочника змінного синусоїдальної напруги, таким чином щоб можна було наблюдати сигнал на вході і виході кола. Напруга при цьому незмінна і дорівнює 15В.Змінюючи значення частоти:1 кГц, 8 кГц, 15 кГц, фіксували три осцилограми вихідного і вхідного процесів.

В частині 6 ми поміняли місцями конденсатор із опором і знову зафіксували три осцилограми при різних значеннях частоти.

В частині 8 ми склали схему, яка складається з функціонального генератора і осцилографа. В результаті ми отримали прямокутну форму вихідного процеса.