Электронных схем

Вид материала

Рабочая программа

Содержание 1. Программа курса При параметрической оптимизации электронных устройств 2.Методические указания к самостоятельной работе при изучении теории 3. Компьютерный лабораторный практикум 3.1. Подготовка к работе с Electronics Workbench Порядок проведения работы для разработки принципиальной электрической схемы. 3.2. Моделирование диодного ограничителя 4. Типовые примеры расчета 4.2. Пример расчета частотной характеристики ПИД-регулятора 5. Задание для контрольной работы Контрольная задача 6. Вопросы для самоконтроля 7.Тема и содержание курсовой работы П.1.2. File/Open (CTRL+O) П.1.3. File/Save П.1.4. File/Save as. П.2.2. Edit/Copy (CTRL+C) П.2.3. Edit/Paste (CTRL+V). П.2.6. Edit/Copy as Bitmap. П.2.7. Edit/Show Clipboard. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Программа дисциплины по кафедре "Вычислительной техники" линейно-импульсные электронные, 289.53kb.
• Методические указания к лабораторной работе по курсу Компьютерный анализ электронных, 270.05kb.
• Компьютерное проектирование электронных схем – первый шаг парадигмы виртуальной электроники, 33.75kb.
• Схемотехника аналоговых электронных устройств, 37.82kb.
• Математические методы анализа и расчета электронных схем, 95.82kb.
• Методические указания к курсовой работе «разработка математических моделей электронных, 1645.67kb.
• Рекомендуется Минобразованием России для направлений подготовки диплом, 169.39kb.
• Утверждаю, 155.97kb.
• Образовательная программа по направлению 21010062 «Электроника и наноэлектроника», 57.6kb.
• Схемотехника аналоговых устройств, 42.63kb.

Министерство образования Российской Федерации


Ивановский государственный энергетический университет


Кафедра электроники и микропроцессорных систем


МЕТОДЫ АНАЛИЗА И РАСЧЕТА

ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ


Программа, контрольное задание и методические указания

к самостоятельной работе по курсу МАРЭС для студентов

специальности 200400 «Промышленная электроника»

Иваново 2000

Составитель В. Н. ГРАДУСОВ

Редактор А. И. ТЕРЕХОВ

Указания предназначены для студентов дневного и заочного обучения специальности 200400 «Промышленная электроника», изучающих в соответствии с учебным планом курс «Методы анализа и расчета электронных схем». Содержатся основные сведения по самостоятельной работе при изучении теоретической части дисциплины, подготовке к лабораторным работам, выполнении индивидуальных заданий (промежуточный контроль знаний, контрольные работы и экзамен).

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта (ГОС) высшего профессионального образования.


Указания утверждены цикловой методической комиссией ЭМФ.


Рецензент

кафедра электроники и микропроцессорных систем Ивановского государственного энергетического университета.

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина направлена на создание теоретической базы для усвоения методов схемотехнического проектирования и призвана сформировать целостное представление о закономерностях и существенных связях при анализе и расчете электронных схем.

Предметом изучения являются методы анализа, а также алгоритмы и программы автоматизированного расчета.

Цель дисциплины состоит в освоении теоретических принципов и прикладных аспектов различных видов анализа электронных устройств.

В связи с этим основными задачами дисциплины являются:

-освоение современных методов различных видов анализа электронных устройств;

-получение практических навыков по описанию на языке схемотехнического моделирования электронных схем и проведению для них расчетов статических и динамических характеристик.

-закрепление теоретических знаний по электронным цепям непрерывного и импульсного действия и методам их расчета.

Основой для изучения дисциплины являются курсы: "Высшая математика", "Информатика", "Основы электроники", "Электроника и микроэлектроника".

Изучение дисциплины ведется в тесном взаимодействии с курсами "ТАУ" и "Электронные цепи и микросхемотехника".

Приобретенные в процессе изучения дисциплины знания и умение используются в дальнейшем при освоении дисциплин: "Преобразовательная техника", "Электронные промышленные устройства", "Проектирование и конструирование электронных устройств".

1. ПРОГРАММА КУРСА

Тема 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАДАЧАХ АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Основные термины и определения. Классификация электронных устройств, их характеристики и параметры. Задачи анализа в схемотехническом проектировании электронных устройств.

Краткая характеристика основных видов и методов анализа, программ схемотехнического моделирования. Особенности расчета аналоговых, цифровых и аналого-цифровых схем.

Тема 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Тpебования к моделям. Общая характеристика и классификация моделей. Модели компонентов и схем промышленной электроники. Макромодели. Аппpоксимация характеристик приборов и устройств.

Тема 3. СТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Задачи и особенности анализа статических режимов электронных схем. Классификация и оценка методов статического расчета и алгоритмов их реализации. Графические методы расчета диодных и транзисторных схем. Аналитический анализ с помощью кусочно-линейных схем. Графоаналитический метод последовательных приближений. Численный кусочно-линейный анализ. Методы численного нелинейного анализа: простых итера­ций, Зейделя, Ньютона-Рафсона, Бройдена. Автоматизированный расчет статических характеристик.

Тема 4. ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ

Задачи частотного анализа и обзор методов расчета частотных характеристик.

Метод эквивалентных схем для определения малосигнальных выходных параметров (функций) схем. Обобщенный матричный метод узловых потенциалов. Использование стандартных подпрограмм для частотного анализа в области малого сигнала.

Частотные характеристики электронных схем. Аналитические и численные методы расчета частотных характеристик. Частотный анализ при большом сигнале.

Тема 5. АНАЛИЗ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ДОПУСКОВ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Методы расчета коэффициентов влияния (чувствительности). Расчет допусков электронных схем для детерминированного, вероятностного и смешанного случаев.

Тема 6. АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Задачи анализа электронных схем во временной области. Обзоp методов расчета переходных характеристик. Явная и неявная формы исходных моделей.

Расчет переходных процессов численными (ква-зианалитическими) методами с использованием стандартных подпрограмм. Точность и устойчивость явных и неявных методов численного интегрирования.

Тема 7. ОСНОВЫ АНАЛИЗА ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫХ СХЕМ

Особенности анализа переключательных схем. Схемотехнические, логические и операторно-рекуррентные методы анализа и их сравнительная оценка.

Составление разностных уравнений и их решение с помощью дискретного преобразования Лапласа. Метод усредненных переменных состояния. Анализ установившегося режима переходных процессов и устойчивости.

Пpимеpы логического и схемотехнического моделирования.

Тема 8 . ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА

ПРИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Постановка задачи технической оптимизации. Составление полной модели электронного устройства и ее проверка. Составление целевой функции для критерия оптимальности. Методы непрерывной параметрической и дискретной оптимизации.

2.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕОРИИ

Первоначальное ознакомление с теоретическим материалом по курсу рекомендуется проводить, используя ссылки по темам на страницы основной литературы (табл.1).

Таблица 1

Т	Страницы
е м а	Л.1	Л.2	Л.3	Л.4	Л.5	Л.6
1	5-21, 172-182	21-31	7-33	3-54	7-55	3-20 т.1
2	16-20, 57-64, 221-261	94-101	216-220	56-91, 131-190, 250-259	57-193	21-63 т.1
3	145-158, 184-192	102-104	62-64, 92-94	108-113	134-144	6-75
Окончание табл.1
4	170-172, 203-220	50-101	64-67, 99-112	100-108
5	158-170	125-155	96-99	92-100	46-50
6	265-277	156-180	65	114-120	145-179
7	126-144	-	120-206	191-242	218-262	219-285
8	280-335	181-211	35-37	-	40-42

3. КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ


Для проведения практикума могут использоваться современные программы схемотехнического моделирования, работающие как в среде MS DOS (Micro-Cap 3 [967]), так Windows (Micro-Cap V и Electronics Workbench)[4-6]. К достоинствам первых следует отнести небольшие аппаратные ресурсы, необходимые для моделирования. Они могут применяться для домашней работы на начальных этапах обучения. В настоящее время широко применяется программа Electronics Workbench [5, 6], êîòîðàÿ è èñïîëüçóåòñÿ â ëàáîðàòîðíîì ïðàêòèêóìå.

3.1. Подготовка к работе с Electronics Workbench

Для работы с программным комплексом Electronics Workbench V.5.0C необходим IBM-совместимый персональный компьютер с процессором I486 (рекомендуется Pentium) и операционной системой Windows 3.1 (рекомендуется Windows 95 или Windows 98).

Порядок проведения работы для разработки принципиальной электрической схемы.

• Запустите Electronics Workbench.
  
• Подготовьте новый файл для работы. Для этого, используя приложение, необходимо выполнить следующие операции из меню: File/New и File/Save as. При выполнении операции Save as будет необходимо указать имя файла и каталог, в котором будет храниться схема. Рекомендуется называть схему по фамилии исполнителя.
  
• Перенесите необходимые элементы из заданной преподавателем схемы на рабочую область Electronics Workbench. Для этого следует выбрать раздел на панели инструментов (Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), в котором находится нужный вам элемент, затем перенести его на рабочую область.
  
• Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей области для получения необходимой вам схемы. Для соединения двух контактов следует щелкнуть по одному из контактов основной кнопкой мыши и, не отпуская клавишу, довести курсор до второго контакта. По мере необходимости можно добавить дополнительные узлы (разветвления). Нажатием на элементе правой кнопкой мыши можно получить быстрый доступ к простейшим операциям над положением элемента, таким как вращение (rotate), разворот (flip), копирование/вырезание (copy/cut), вставка (paste).
  
• Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу. Для этого нужно дважды щелкнуть мышью на элементе.
  
• Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включения питания на панели инструментов. В случае серьезной ошибки в схеме (замыкание элемента питания накоротко, отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение.
  
• Произведите анализ схемы, используя инструменты индикации. Вывод терминала осуществляется двойным нажатием клавиши мыши на элементе. В случае надобности можно пользоваться кнопкой Pause.
  
• При необходимости произведите доступные анализы в разделе меню Analysis.
  

3.2. Моделирование диодного ограничителя

Для начала разработки необходимо загрузить файл-схему в среду Electronics Workbench, если этот файл уже создан и находится на одном из накопителей компьютера. Это делается посредством выполнения команды меню File/Open либо нажатием на соответствующую «горячую кнопку» на панели инструментов с дальнейшим выбором накопителя, каталога и имени файла. Если же файл еще не создан, необходимо создать его посредством выполнения команды File/New и команды File/Save as. При выполнении первой команды

будет создан новый файл-схема, и в случае, если какая-либо схема уже загружена в Electronics Workbench, пользователю будет предложено сохранить предыдущую схему. Вторая команда предназначена для записи файла на накопитель и установки каталога и имени, под которым будет храниться данная схема .

Далее нужно нанести на рабочую область Electronics Workbench модели деталей, необходимые для моделирования данной схемы. Это делается посредством нажатия левой кнопкой мыши на нужном наборе деталей, после чего будет выведено дополнительное окно, включающее в себя детали набора, и выбором соответствующей детали, при этом на кнопке с рисунком элемента нажимается левая кнопка мыши и элемент переносится на рабочую область (кнопку мыши необходимо держать нажатой до выбора места расположения элемента).

В данном случае необходимы: источник сигнала (Function Generator), резисторы, батарейки, заземление и диоды. Резистор и конденсатор находятся в наборе Basics, заземление и батарейки - в наборе Sources, диоды – в наборе Diodes, генератор импульсов - в наборе Instruments.

Каждый элемент имеет точки соединения, которые нужно соединить для получения нужной схемы. Это делается выбором контакта левой кнопкой мыши и переносом ее к другому контакту, при этом создается провод, соединяющий их. При необходимости на провод можно нанести узел (Connector в наборе Basics). Затем для наглядности можно перенести элементы в необходимые места рабочей области. Это действие также осуществляется нажатием на элементе левой кнопкой мыши и переносом при удержанной в нажатом состоянии кнопке. При этом соединительные провода будут перемещены автоматически. При необходимости провода можно также перемещать. На рис.1 представлен вид интерфейса Electronics Workbench после сборки цепи диодного ограничителя.

Когда схема создана и готова к работе для начала имитации процесса работы необходимо, выполнив команду меню Analysis – Transient, установить время окончания процесса (0.06 с.) и номер узла для анализа (7) и щелкнуть кнопку Simulate. Данное действие приведет в рабочее состояние схему, и в одном из окон строки состояния бу-



Рис.1

дет показываться время работы схемы, которое не соответствует реальному и зависит от скорости процессора и системы персонального компьютера. Прервать имитацию можно двумя способами. Если вы закончили работу и просмотр результатов имитации, можно повторно щелкнуть переключатель питания. Если же нужно временно прервать работу схемы, например, для детального рассмотрения осциллограммы, а затем продолжить работу, можно воспользоваться кнопкой Pause, которая также расположена на панели инструментов. Для проведения анализа можно изменять номиналы элементов, выводить и настраивать терминалы приборов.

4. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

4.1. Пример построения амплитудной (проходной) характеристики диодного ограничителя

Данная схема (рис.2) представляет собой последовательное включение двух схем диодных ограничителей: с последовательным включением диода и параллельным [7]. Построение амплитудной характеристики при идеальных диодах и при оптимальном соотношении сопротивлений резистороввозмож-но без использования сложных расчётов на основе идеи кусочно-линейной аппроксимации.



Рис.2

Вначале построим отдельные характеристики для последовательного и параллельного диодных ограничителей, имея в виду, что напряжение на выходе первого является входным для второго.

Характеристика каждого ограничителя состоит из двух частей, соответствующих открытому и закрытому состояниям диода.

Диод закрыт и напряжение на равно нулю при . При открытом диоде напряжение на равно сумме входного и , что соответствует линейному участку на амплитудной характеристике (рис.3,а)



Рис. 3

Диод закрыт при, что обеспечивает входное напряжение, равное (падением напряжения на пренебрегаем).При открытии диода напряжение на выходе равно независимо от входного напряжения (рис.3,б).Анализируя характеристики последовательно включённых ограничителей, определяем окончательную зависимость (рис.3,в).

Программы схемотехнического моделирования [4-6, 967] позволяют рассчитать и построить амплитудные характеристики более

сложных схем и с учетом реального соотношения параметров (например, в рассмотренной схеме).

4.2. Пример расчета частотной характеристики ПИД-регулятора

Определим передаточную функцию (рис.4).

Рис.4

Определим эквивалентное входное сопротивление (в изображении)

( 1 )

и эквивалентное сопротивление цепи обратной связи

. ( 2 )

Учитывая большой коэффициент усиления операционного усилителя (потенциал точки А равен нулю), запишем изображения значений токов:

( 3 ) ; ( 4 ).

Допущение о высоком входном сопротивлении усилителя предполагает равенство токов и . Совместное решение уравнений ( 1 )- ( 4 ) дает передаточную функцию

. ( 5 )


Вводя обозначения



запишем на основе уравнения ( 5 ) передаточную функцию ПИД-регулятора в виде

( 6 )

5. ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

При выполнении контрольной работы по последней цифре номера зачетной книжки выбираются номера вопросов и вариант задачи (например, цифра 3 соответствует вопросам 5.3, 5.13, 5.23, 5.33 и задаче с данными из табл. 2 по третьему варианту).

Контрольные вопросы

5.1. Назовите основные термины и определения МАРЭС.

5.2. В чём состоят предпосылки внедрения машинных методов расчета?

5.3. Приведите классификацию электронных устройств, особенности

информационно-управляющих систем.

5.4. Какими параметрами характеризуются электронные схемы?

5.5. В чём заключается сущность системного подхода при проектировании электронной аппаратуры?

5.6. Каковы задачи анализа при схемотехническом проектировании электронных схем?

5.7. Приведите блок-схему типового маршрута проектирования и дайте её краткое описание.

5.8. Назовите основные методы анализа электронных схем.

5.9. Приведите примеры основных видов расчета электронных схем.

5.10. Дайте краткую характеристику программ схемотехнического моделирования.

5.11. Приведите определение модели и сформулируйте требования к ней.

5.12. В чём заключается иерархия математических моделей?

5.13. Проведите классификацию математических моделей.

5.14. Дайте общую характеристику моделей компонентов промышленной электроники.

5.15. Укажите модели элементов в программах Micro-Cap и EWB.

5.16. Каковы модели устройств в программах Micro-Cap и EWB?

5.17. Как рассчитать характеристики компонентов в Micro-Cap и EWB?

5.18. Приведите примеры макромоделей операционных усилителей.

5.19. Макромодели логических элементов. Приведите примеры логического моделирования электронных цифровых схем.

5.20 Что понимают под чувствительностью электронных схем и каковы методы ее определения?

5.21. Назовите и обоснуйте необходимое условие, обеспечивающее точность при численных методах. Приведите примеры расчета переходных характеристик.

5.22. Задачи статического расчета и анализа. Краткая характеристика методов.

5.23. Назовите достоинства и приведите примеры графических методов расчета статических характеристик.

5.24. Поясните особенности статического расчета диодных схем (диод, светодиод, стабилитрон) графоаналитическим методом.

5.25. Поясните особенности статического расчета транзисторных схем графическим методом.

5.26. Какова сущность метода Зейделя для численного анализа электронных схем?

5.27. В чем заключается сущность метода Ньютона и его модификаций при расчете статических режимов? Назовите особенности метода Бройдена для статического анализа.

5.28. Устойчивости решений при явных и неявных методах расчета переходных характеристик.

5.29. Перечислите задачи частотного анализа и дайте обзор методов расчета частотных характеристик.

5.30. Основы параметрической оптимизации электронных схем. Целевая функция и алгоритмы ее реализации при параметрической оптимизации.

5.31. Каким образом можно получить копию на принтере схемы и список составляющих её компонентов?

5.32. Каким образом можно составить библиотеку моделей компонентов, состоящую из отечественных комплектующих?

5.33. Какими командами можно изменить графическое изображение компонента (например, диода)?

5.34. Какими командами создаются и удаляются из схемы обозначения номинальных значений параметров и номеров компонентов?

5.35. Каким образом масштабируются размеры изображения схемы?

5.36. Каким образом на схеме обозначаются номера узлов и возможные контрольные точки, для чего они нужны?

5.37. Какая команда используется для установки параметров моделирования общего характера?

5.38. Что означает моделирование схемы по постоянному току? Какие характеристики при этом можно получить?

5.39. Какой командой можно провести моделирование в частотной области и какие характеристики при этом можно получить?

5.40. Как осуществляется анализ влияния параметров схемы на характеристики, какие команды используются для этого?

Контрольная задача

Для трех схем диодных ограничителей построить амплитудные (проходные) характеристики и временные зависимости при . Результаты проверить компьютерным моделированием на EWB.

Таблица 2

Вариант	N схемы			Значения ЭДС
	по рис.5
0	1,	2,	5	-2	6
1	3,	4,	8	-3	5
2	1,	4,	5	2	5
3	2,	3,	6	-2	6
4	1,	2,	6	2	5
5	3,	4,	7	-1	6
6	1,	4,	8	2	7
7	2,	3,	5	-4	5
8	1,	2,	7	2	7
9	3	4	6	-4	5

Рис.5


6. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

6.1. Какой из светодиодов (рис.6) будет «гореть» при увеличении температуры? Можно ли два светодиода заменить одним?



Рис.6

Ответ: Можно, и использовать двукристальный светящийся диод типа АЛС331АМ.

6.2. Построить зависимость для схемы по рис.7,а. Исследовать путем моделирования влияние сопротивлений резисторов и на поведение характеристик.

Ответ: Характеристики приведены на рис.7,б и 7,в.



Рис.7

6.3. Определить передаточные частотные функции для схем по рис.8.

Ответ: ; (7)

. (8)




Рис.8

6.4. Спроектировать усилитель переменного тока с параметрами:

.

Используя соотношения

(9)

для операционного усилителя К140УД22, получим:

(10)

Моделирование в EWB (рис.9) подтверждает правильность полученных результатов.

6.5.Провести моделирование транзисторного автогенератора

Для моделирования транзисторного автогенератора необходимо собрать схему, представленную на рис.10. Для этого нужно нанести все компоненты схемы на рабочую область Electronics Workbench и соединить все контакты проводниками.



Рис.9


Рис. 10

Модель транзистора находится в наборе деталей Transistors, а источник питания в наборе Sources. После соединения моделей деталей в схему необходимо настроить параметры каждого компонента путем двойного нажатия на нем левой клавишей мыши и заполнения окон параметров. Более подробно данная процедура описана в литературе [5,6]. После настройки параметров можно попытаться включить источник питания путем нажатия клавиши переключения питания и проверить наблюдением за панелью осциллографа, выходит ли генератор в режим генерации. Если же на выходе не появляется сигнала переменного напряжения, то нужно повторить расчет параметров схемы и изменить их соответствующим образом.



Рис. 11

За сигналом на выходе генератора удобно наблюдать, используя расширенное окно терминала осциллографа. На рис.11 показан момент начала генерации сигнала и момент установки стабильного режима транзисторного автогенератора. Для более детального изучения можно пользоваться полосами прокрутки и изменениями параметров терминала.

Для получения более точной модели схемы можно использовать модели реальных элементов, т.е. например, заменить идеальный транзистор моделью реально существующего транзистора. Electronics Workbench включает в себя достаточно большое количество реальных моделей деталей широко известных производителей.

После завершения работы с программным комплексом нужно закрыть программу, предварительно сохранив схему, если это необходимо.


7.ТЕМА И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Тема: Разработка цифрового логического устройства управления ро-

ботом (ЦЛУУР) [8,9,1103,270].


Содержание расчетно-пояснительной записки


1. Синтез структуры комбинационной схемы управления (КСУ) [1103].

2. Разработка схемы индикации на мультиплексорах [10].

3. Анализ вариантов реализации управляемого генератора и автомата состояния [1103].

4. Электрический расчет блока питания [11].

5. Анализ работы схемы моделированием на ЭВМ [11,12].

6. Компоновка печатной платы узла КСУ [12,1099].


ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1. Меню File - позволяет осуществить операции работы с файлами.

П.1.1. File/New (CTRL+N).

Данная операция предназначена для закрытия текущей схемы и создания новой. При этом создается безымянное окно, которое может использоваться для создания схемы. Если перед этим вы проделали какие-либо изменения текущей схемы, вам будет предложено сохранить текущую схему перед ее закрытием. При запуске Electronics Workbench операция выполняется автоматически. По умолчанию схема именуется как Default.ewb.

П.1.2. File/Open (CTRL+O).

Операция предназначена для открытия уже существующего файла схемы. Отображает стандартное диалоговое окно открытия файла, в котором необходимо выбрать диск и каталог, содержащий файл схемы, который вы хотите открыть. Открывать можно только файлы с расширениями .ca,.сa3, .сd3, .сa4 и .Ewb.

П.1.3. File/Save (CTRL+S).

Сохраняет текущий файл схемы. Отображается стандартное диалоговое окно сохранения файла, в котором необходимо выбрать диск и каталог, где вы хотите сохранить схему и название файла. Расширения .Ewb добавляются к имени файла автоматически. Например, схема с именем Mycir будет сохранена как Mycir.ewb.

П.1.4. File/Save as.

Команда аналогична операции Save, но сохраняет текущую схему с новым именем файла, оставляя первоначальную схему неизменной. Используйте эту команду, чтобы безопасно экспериментировать на копии схемы, без изменения оригинала.

П.1.5. File/Revert to Saved (Revert).

Эта команда восстанавливает схему к виду, который она имела в момент последнего сохранения.

П.1.6. File/Import.

Команда преобразует нестандартные файлы схем (расширение .net или .сir) и преобразовывает их к стандартному виду Electronics Workbench.

П.1.7. File/Export.

Сохраняет файл схемы с одним из следующих расширений: .net, .scr, .cmp, .cir, .plc.

П.1.8. File (CTRL+P).

Команда предназначена для полной или частичной распечатки схемы и/или приборов. Для выполнения операции необходимо выбрать элементы, которые будут напечатаны, в порядке, в котором вы хотите их напечатать.

П.1.9. File/Print Setup (Windows).

Эта операция предназначена для настройки принтера.

П.1.10. File/Exit (ALT+F4).

Операция предназначена для завершения работы с пакетом Electronics Workbench. Если Вы не сохранили изменения в схеме, то будет сделан запрос на сохранение.

П.1.11. File/Install (Windows).

Операция предназначена для установки добавочных компонент Electronics Workbench. Для ее выполнения будет запрошен диск, содержащий дополнительные компоненты.

П.2. Меню Edit.

Меню Edit позволяет осуществить операции редактирования.

П.2.1. Edit/Cut ( CTRL+X).

Команда используется для удаления выбранных компонент, схем или текста. При этом выбранное помещается в буфер обмена, откуда его можно вставлять в нужное место. Команда не сработает, если выбор включает в себя инструментальные пиктограммы.

П.2.2. Edit/Copy (CTRL+C).

Команда предназначена для копирования выбранных компонент, схемы или текста. Копия помещается в буфер обмена. Затем вы можете использовать команду Paste, чтобы вставить копию в нужном месте. Операция также не выполнится, если выбор включает инструментальные пиктограммы.

П.2.3. Edit/Paste (CTRL+V).

Команда помещает содержание Буфера обмена в активное окно (содержание остается в Буфере обмена). Для успешного выполнения операции Буфер должен содержать компоненты Electronics Workbench или текст. Содержимое Буфера обмена может вставляться только в окна, способные содержать подобную информацию. Например, Вы не можете вставить компонент электрической схемы в окно описания.

П.2.4. Edit/Delete (DEL).

Эта команда полностью удаляет выбранные компоненты или текст. Используйте команду Delete с осторожностью. Удаленная информация не может быть восстановлена.

П.2.5. Edit/Select All.

Команда выбирает все элементы в активном окне (окно схемы, окно подсхемы или окно описания). Если прибор - часть выбора, команды Edit/Copy и Edit/Paste становятся недоступными. Для того, чтобы выбрать все, кроме нескольких элементов, используйте команду Select All и затем снимите выделение с лишних элементов, нажимая CTRL с левой кнопкой мыши.

П.2.6. Edit/Copy as Bitmap.

Команда предназначена для копирования растрового изображения элементов в Буфер обмена. Вы можете использовать эти изображения в текстовых процессорах или программах обработки изображений.

Чтобы скопировать растровое изображение элементов необходимо:

а) выбрать Edit/Copy as Bitmap (курсор изменится на crosshair);

б) нажать и удерживать кнопку мыши, перемещая курсор, чтобы сформировать прямоугольник, включающий необходимые для копирования элементы;

в) отпустить кнопку мыши.

П.2.7. Edit/Show Clipboard.

Команда отображает содержание Буфера обмена. Буфер обмена - временное место хранения для компонентов или текста, которые Вы хотите поместить позже в другом месте в схеме. Вы можете также использовать Буфер обмена, чтобы передать информацию от Electronics workbench к другой прикладной программе. Буфер обмена может содержать графику (компоненты или схемы) и текст. Если активное окно не может содержать тип информации, которая находится на Буфере обмена, или если Буфер обмена пуст, команда Edit/Paste будет недоступна. Например, если Буфер обмена содержит компоненты, а текущим является окно описания, команда Paste будет недоступна. Чтобы закрыть Буфер обмена, дважды щелкните меню Control(Windows).

П.3. Меню Circut.

Меню Circut позволяет осуществить операции работы с цепями.

П.3.1.. Circuit/Rotate (CTRL+R)

Команда позволяет вращать выбранные компоненты на 90 градусов по часовой стрелке. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно установлен, но при выполнении команды не вращается. В случае необходимости провода, приложенные к компоненту, перенаправляются автоматически. Когда Вы вращаете амперметр и вольтметр, вращаются только их терминалы.

П.3.2. Circuit/Flip Vertical.

Команда зеркально отражает выбранную схему по вертикали в окне схемы. Обратите внимание, любые провода, приложенные к зеркально отражаемому компоненту, перенаправляются по мере необходимости. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно установлен, но не отражается.

П.3.3. Circuit/Flip Horizontal.

Команда зеркально отражает выбранную схему по горизонтали в окне схемы. Любые провода, приложенные к зеркально отражаемому компоненту, перенаправляются по мере необходимости. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно установлен, но не отражается.

П.3.4. Circuit/Component Properties.

Команда предназначена для изменения свойств выбранного компонента. Также выводится при двойном нажатии на компоненте. При вызове с помощью всплывающего меню после нажатия правой кнопкой мыши назначаются заданные по умолчанию свойства для всех выбранных компонентов, впоследствии используемых в этой схеме. Это не воздействует на уже размещенные компоненты.

При выполнении команды открывается диалоговое окно Circuit/Component Properties, закладки которого зависят от типа выбранного компонента.

Возможны следующие типы закладок:

- Label;

- Value;

- Models;

- Schematic Options;

- Fault;

- Node;

- Display;

- Analysis Setup.

П.3.4.1. Закладка Label (Свойства компонента) (CTRL+L).

Используйте эту закладку, чтобы установить или заменить метку компонента и идентификатор (компоненты типа соединителей, заземлений, измерителей не имеют идентификаторов).

Если Вы вращаете или зеркально отражаете компонент, метка может быть установлена повторно. Если в результате провод проходит через метку, Вы можете сдвинуть метку вправо, добавляя несколько пробелов перед меткой.

Чтобы вставить общую информацию в схему, введите текст в окно описания, доступное из меню Window.

Обратите внимание, идентификаторы назначаются системой, уникально идентифицируя компонент. Вы можете изменять их в случае необходимости, но они должны оставаться уникальными. Идентификаторы не могут быть удалены.

П.3.4.2. Value Tab (Свойства компонента) (CTRL+U).

Поля на этой закладке различаются в зависимости от компонента.

П.3.4.3. Закладка Models (Свойства компонента) (CTRL+М).

Используйте эту закладку, чтобы выбрать модель для компонента и для редактирования, добавления или удаления моделей или библиотек. Компоненты по умолчанию «идеальны», что для большинства схемотехнических моделирований может быть достаточным. Однако, если вы хотите увеличить точность результатов теста, используйте «реальную» модель.

П.3.4.4. Закладка Schematic Options (Свойства компонента).

Закладка используется, чтобы установить цвет провода.

П.3.4.5. Закладка Fault (Свойства компонента) (CTRL+F).

Используйте эту закладку, чтобы назначить неисправность на терминал компонента.

Leakage - помещает значение сопротивления, определенное в смежных полях, параллельно с выбранными терминалами. Это заставляет ток течь мимо терминалов вместо того, чтобы пройти их.

Short - помещает очень низкое сопротивление между двумя терминалами, так что компонент не имеет никакого измеримого эффекта на схеме.

Open - помещает очень высокое сопротивление на терминале, как будто проводное соединение на терминал было разбито.

П.3.4.6. Закладка Node (Свойства компонента).

Закладка используется для изменения свойств узла.

Node ID - назначенное системой имя узла.

Use as Testpoint - определяет, должен ли узел рассматриваться как тестовая точка.

Set Node Color - отменяет набор цветов для отдельных проводов.

П.3.4.7. Закладка Display (Свойства компонента).

Закладка используется для отображения/скрытия тех или иных элементов Electronics Workbench.

Когда выбрано Use Schematic Options, используются настройки параметров дисплея из закладки Show/Hide диалогового окна Circuit/Schematic Options.

П.3.4.8. Закладка Setup (Свойства компонента).

Закладка используется для настройки параметров элементов, таких как рабочая температура.

Use global temperature - используется набор температур, установленный в Analysis/Analysis Options. Если не выбрано, используются те температуры, которые определены.

Set initial conditions - устанавливает начальные значения для компонента.

Некоторые компоненты отображают дополнительные параметры на этой закладке для использования вместе с параметрами, описанными в техническом справочнике Electronics Workbench.


П.3.5. Circuit/Create Subcircuit. (CTRL+B).

Команда объединяет выбранные элементы схемы в подсхему, в действительности создавая интегральную схему.

Подсхема может содержать так много компонентов, как требуется. Любая подача проводов к другим компонентам или соединителям в схеме станет терминалами на пиктограмме подсхемы.

Чтобы создать подсхему:

а) Выберите элементы, которые нужно использовать для подсхемы.

б) Выберите Circuit/Create Subcircuit и завершите диалог, который появляется:

Copy from Circuit - помещает копию выбранных компонентов в подсхеме. Первоначальные компоненты остаются, поскольку они находятся в окне схемы.

Move from Circuit - удаляет выбранные компоненты из схемы, так что они появляются только в подсхеме.

Replace in Circuit - помещает выбранные компоненты в подсхему и заменяет выбранные компоненты в схеме прямоугольником, помеченным именем подсхемы.

Выбранные компоненты появляются в новом окне, окне подсхемы. Имя новой подсхемы добавляется к списку доступных подсхем, который отображается, когда пиктограмма подсхемы перемещается из инструментальной панели Favorites. Подсхема доступна только для текущей схемы.

П.3.6. Circuit/Zoom.

Команда отображает подменю выбора для увеличения или уменьшения размера дисплея окна схемы.

П.3.7. Circuit/Schematic Options.

Команда предназначена для управления всем дисплеем схемы. Изменения относятся только к текущей схеме.

В окне команды выводится следующий набор закладок:

-Grid;

-Show/Hide;

-Display;

-Value.


П.3.7.1. Закладка Grid.

Закладка управляет дисплеем и использованием сетки, лежащей в основе окна схемы. Использование сетки упрощает выравнивание элементов в схеме. Вы можете использовать сетку без ее отображения. Отображение сетки осуществляется на заднем плане окна схемы. Сетку удобно использовать при расстановке объектов.

П.3.7.2. Закладка Show/Hide.

Закладка управляет дисплеем информации в окне схемы. Ее параметры полезно использовать, когда нужно скрыть обьект.

П.3.7.3. Закладка Display.

Закладка управляет шрифтом, используемым для меток и ссылок на идентификаторы.

П.3.7.4. Закладка Value.

Закладка управляет шрифтом, используемым для значений и моделей.

П.4. Меню Analysis.

Меню Analysis позволяет выполнить различные анализы. Внешний вид меню приведен на рисунке 2.5. Перед выполнением каждого из них пользователю будет предложено заполнить параметры анализа. Анализ будет выполнен только в том случае, когда это возможно для данной схемы.

П.4.1. Analysis/Activate(CTRL+G).

Команда активизирует схему (включает переключатель питания). Активизация схемы начинает последовательность математических операций, чтобы вычислить значения для тестовых точек в схеме.

Переключатель питания остается включенным, пока Вы не останавливаете или не приостанавливаете моделирование.

П.4.2. Analysis/Pause and Analysis/Resume(F9).

Команда временно прерывает или продолжает моделирование (управляется кнопкой Pause/Resume). Приостановка полезна, если вы хотите рассмотреть форму волны (форму кривой, форму сигнала) или сделать изменения в инструментальных настройках. (Имитация простых схем может оказаться слишком быстрой для приостановки.)

П.4.3. Analysis/Stop (CTRL+T).

Команда вручную останавливает моделирование. Имеет тот же самый эффект, как щелчок переключателя питания.

Обратите внимание, что выключение энергии стирает данные и инструментальные следы и сбрасывает все значения к начальным.

П.4.4. Analysis/Analysis Options (CTRL+Y).

Electronics Workbench позволяет Вам управлять многими аспектами моделирования, осуществлять выбор методов моделирования и просмотра результатов. Эффективность моделирования также зависит от параметров, которые Вы выбираете. Большинство параметров имеет значения по умолчанию.

Чтобы рассмотреть или изменить любые из параметров, выберите Analysis/Analysis Options.

П.4.5. Analysis/DC Operating Point.

Команда выполняет анализ по постоянному току.

П.4.6. Analysis/AC Frequency.

Команда выполняет анализ в частотной области.

П.4.7. Analysis/Transient.

Команда выполняет расчет переходного процесса.

П.4.8. Analysis/Fourier.

Команда выполняет анализ Фурье.

П.4.9. Analysis/Noise.

Команда выполняет анализ спектра внутренних шумов.

П.4.10. Analysis//Distortion.

Команда выполняет анализ нелинейных и интермодулированных искажений.

П.4.11. Analysis/Parameter Sweep.

Команда выполняет анализ вариации параметров.

П.4.12. Analysis/Temperature Sweep.

Команда выполняет анализ влияния температуры.

П.4.13. Analysis/Pole-Zero.

Команда выполняет расчет нулей и полюсов.

П.4.14. Analysis/Transfer Function.

Команда выполняет расчет передаточных функций.

П.4.15. Analysis/Sensitivity.

Команда выполняет расчет относительной чувствительности.

П.4.16. Analysis/Worst Case.

Команда выполняет анализ на наихудший случай.

П.4.17. Analysis/Monte Carlo.

Команда выполняет анализ Монте-Карло.

П.4.18. Analysis/Display Graph.

Команда выводит графические результаты анализа.

П.5. Window Menu.

Меню Window позволяет осуществить операции работы с окнами.

П.5.1. Window/Arrange (CTRL+W).

Команда аккуратно расставляет открытые окна.

П.5.2. Window/Circuit.

Команда переносит окно схемы на передний план.

П.5.3. Window/Description (CTRL+D).

Команда открывает окно описания. (Если окно описания уже открыто, переносит его на передний план.) Вы можете напечатать комментарии или указания в окне описания, а также вставить текст из другой прикладной программы или описания схемы.

П.6. Меню Help (F1).

Меню Help предоставляет вызов файла-справки.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автоматизация схемотехнического проектирования / Под ред.

В.Н.Ильина.-М.:Высш.шк.,1987.

2. Дж. К. Фидлер, К.Найтингел Машинное проектирование элек-

тронных схем. -М.: Высш.шк.,1985.

3. Анисимов В.И. Сборник задач по микросхемотехнике: Автоматизи-

ро­ванное проектирование. -Л,1991.

4. Разевиг В. Д. Система схемотехнического моделирования Micro-

Cap V. - М.: Солон, 1997.

5. Карлащук В. И. Электронная лаборатория. Программа Electronics

Workbench и ее применение. - М.: Солон, 1999.

6. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях:

Практикум на Electronics Workbench: В 2 т./ Панфи-

лов Д.И., Чепурин И.Н., Миронов В.Н. и др.; Под общей ред.

Д. И. Панфилова – Т. 2: Электроника. – М.: ДОДЭКА,

2000.

7. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И. Аналоговая и цифро-

вая электроника. / Под ред. О. П. Глудкина. - М.: Горячая Линия

- Телеком, 1999.

8. Градусов В.Н., Терехов А. И. Основы теории и расчет цифровых

логических автоматов: Учеб. пособие / Иван. гос. энерг. ун-т.- Ива-

ново, 2000.

9. Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств: Учеб.

пособие М.:Высш.шк.,1989.

10. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискрет-

ных устройств на интегральных микросхемах: Cправочник. -

М.:Радио и связь,1990.

11. Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах: Спра

вочник / В.В.Бачурин, В.Я.Ваксенбург, В.П.Дьяконов и др.; Под

редакцией В.П.Дьяконова. - М.:Радио и связь, 1994.

12. Микроэлектронные устройства автоматики. /Под ред. А.А.Сазо-

нова.-М.; Энергоатомиздат, 1991.

Примечание: В список литературы не включены изданные в

ИГЭУ номерные методические указания, на которые имеются

ссылки в тексте.


МЕТОДЫ АНАЛИЗА И РАСЧЕТА

ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ


Составитель ГРАДУСОВ Владимир Николаевич


Редактор Н.Б.Михалева

Лицензия ЛР №020264 от 15.12.96г.

Компьютерная верстка О.Ф. Герман

Подписано в печать . .00. Формат 60 х 84 1/16

Печать плоская . Усл. печ. л. 1,86 Тираж 40 экз. Заказ №

Ивановский государственный энергетический университет

153003 г. Иваново, ул.Рабфаковская, 34