Opis programu do tworzenia, symulacji i analizowania układów elektronicznych Electronics Workbench 5.0

Transkrypt

1 Opis programu do tworzenia, symulacji i analizowania układów elektronicznych Electronics Workbench 5.0 Program Electronics Workbench 5.0 jest profesjonalnym narzędziem pozwalającym w prosty sposób badać zachowanie się zbudowanego układu elektronicznego. Układy mogą być analogowe lub cyfrowe; do dyspozycji mamy także szereg mierników i wskaźników wizualnych. Nie jest to jedyny dostępny program tego typu. Oprócz niego spotkać można jeszcze inne aplikacje o podobnym przeznaczeniu. Przykładem może być PC SPICE, PCB czy te Digital Works. Swoją łatwością i intuicyjnością obsługi program Electronics Workbench zdaje się jednak przewyższać wspomniane aplikacje, dlatego też warto przyjrzeć mu się z większą uwagą. Aby móc korzystać z programu należy go najpierw zainstalować. Procedura ta dla systemu Windows ma przebieg standardowy. W pierwszej kolejności przechodzimy w używanym eksploratorze dysku do katalogu, gdzie znajduje się wersja instalacyjna programu, odszukujemy plik Setup.exe i uruchamiamy go. W pierwszej kolejności program instalacyjny zapyta się o katalog docelowy, do którego mają zostać przekopiowane pliki programu Workbench, później po skopiowaniu plików zostaniemy poproszeni o wpisanie nazwy grupy, z której mają być dostępne skróty w menu Start do programu (standardowo Electronic Workbench 5.0). Po zakończeniu instalacji możemy uruchomić program z menu Start. Program najprościej odinstalować poprzez skrót o nazwie Uninstall znajdujący się w tej samej grupie menu Start co skrót do samego programu. Główne okno programu Electronics Workbench 5.0

2 Okno programu składa się zasadniczo z czterech części w skład których wchodzą : 1. Pasek menu, zawierający w sześciu kategoriach tematycznych wszystkie opcje i funkcje programu. 2. Pasek urządzeń. Znajdują się tu wskaźniki wizualne i generator przebiegów. 3. Pasek elementów. Stąd mamy dostęp do konkretnych elementów elektronicznych i elektrycznych ujętych w dwunastu kategoriach. 4. Pole robocze, zajmujące największą część okna programu. To właśnie tutaj można budować konkretne układy elektroniczne. Pasek Menu Pasek elementów Pasek urządzeń Główny włącznik Pole robocze Opis paska menu 1 Polecenie File

3 New pozwala na stworzenie całkiem nowego szablonu pracy (nowe puste pole robocze). Jeżeli aktualnie pracowaliśmy nad jakimś układem i dotychczas nie był on zachowywany, to pojawi się stosowny komunikat ostrzegający o tym. Jest to pewnego rodzaju zabezpieczenie przed przypadkową utratą dotychczas wykonanej pracy. Open daje możliwość otwarcia i edycji już istniejącego dokumentu (układu). Po wybraniu tej opcji pojawia się okno podobnie jak przy poleceniu New. Jeżeli nie zachowywaliśmy dotychczasowej pracy, to pojawi się odpowiedni komunikat. Save wybierając to polecenie aktualizujemy aktualnie otwarty szablon. Za każdym razem, gdy wybieramy tą opcje program wyświetla pytanie czy na pewno chcemy zastąpić stary układ nowszą jego wersją. Save as... pozwala na zapisanie aktualnie otwartego układu na dysku pod nową nazwą (standardową jest Untitled.EWB ). Okno pojawiające się po wybraniu tej opcji jest niemal identyczne jak to, które pojawia się po wybraniu opcji Open. Revert to Saved... daje możliwość przywrócenia ostatnio zapisanej wersji szablonu. Opcję tę stosujemy wtedy, gdy uznamy, że wprowadzone przez nas zmiany w jakimś otwartym układzie są złe. Jako zabezpieczenie przed przypadkową utratą dotychczasowej pracy program wyświetla komunikat informujący, że wszystkie dokonane zmiany będą utracone. Print po wybraniu tej opcji wyświetlane jest okno, w którym możemy zdefiniować, które elementy pola roboczego chcemy wydrukować. Print Setup powoduje wyświetlenie zaawansowanych opcji drukowania. Wyświetlane okno nie jest już oknem programu, lecz oknem systemowym (Windows`owym). Exit pozwala na opuszczenie programu. Jeżeli nie zachowano ostatnio zmodyfikowanego układu, to wyświetlony zostanie stosowny komunikat. Install... daje możliwość doinstalowania wybranych komponentów programu i uaktualnień. Wyświetlane wtedy okno przedstawione jest poniżej.

4 2 Polecenie Edit Cut wycina zaznaczony fragment układu. Copy kopiuje zaznaczony fragment układu. Paste wkleja zaznaczony fragment układu. Delete usuwa zaznaczony fragment układu. Select All powoduje zaznaczenie całego układu. Copy as Bitmap daje możliwość skopiowania zaznaczonego fragmentu układu i wklejenia go do innego dokumentu w postaci rysunku. Show Clipboard pokazuje zawartość schowka. 3 Polecenie Circuit Rotate pozwala obróci element o kąt prosty.

5 Flip Horizontal pozwala ustawić nam element w dogodnej dla nas pozycji. Flip Vertical pozwala ustawić nam element w dogodnej dla nas pozycji. Component Properties : - Label przypisuje zaznaczonemu elementowi dowolnie zdefiniowaną etykietę. - Model daje możliwość zmiany jakiegoś elementu na inny tego samego typu (na przykład tranzystor 2N22 8 na 2N2222A). - Fault opcje dotyczące symulacji uszkodzenia się elementu, oraz zmiany wartości elementu. - Display wyświetla opcje wyświetlania. Menu umożliwia włączenie kolejno: pokazywania etykiet, modelu i wartości danego elementu. - Analysis Setup opcje analizera. Create Subcircuit - zastępuje wybraną część obwodu czarną skrzynką z wyprowadzeniami wewnętrznego obwodu. Ukryty w czarnej skrzynce obwód można bezproblemowo modyfikować, wystarczy dwukrotnie kliknąć na wybranej czarnej skrzynce. Zoom In zbliżenie Zoom Out oddalenie Schematic Options : - Grind opcja ta umożliwia wyświetlanie linii siatki oraz przeciąganie do nich. - Show/Hide wyświetla opcje wyświetlania. Menu umożliwia włączenie kolejno: pokazywania etykiet, oznaczenia, modelu, wartości danego elementu oraz węzłów. - Fonts zmiana czcionki etykiety i wartości elementów.

6 4 Polecenie Analysis Activate powoduje iż w utworzonym obwodzie zaczyna płynąć wyimaginowany prąd. Stop polecenie odwrotne do Activate (wstrzymanie przepływu prądu). Pause oznacza chwilowe wstrzymanie przepływu prądu. Analysis Options... Opcje analiz DC Operating Point analiza stałoprądowa AC Frequency... analiza zmiennopradowa Transient... analizy stanu nieustalonego Fourier... analiza widmowa Noise... analiza szumów Distortion... analiza zniekształceń Parameter Sweep... dyrektywa parametru Temperature Sweep... dyrektywa temperatury Transfer Function... analiza funkcji przejścia

7 Sensitivity... analiza wrażliwości Worst Case... analizy dla najgorszego przypadku Monte Carlo... analizy Monte Carlo Displey Graphs dostęp do wszystkich analiz w badanym układzie 5 Polecenie Window Arrange powoduje przesunięcie wszystkich okien programu do standardowych położeń. 1 Circuit przekłada pole robocze na pierwszy plan. 3 Description umożliwia opisanie układu w specjalnym polu edycyjnym. 6 Polecenie Help Help pomoc tematyczna. Dostępna w programie pomoc jest w języku angielskim.

8 Help Index... alfabetyczny spis haseł. About Electronics Workbench informacje o programie. Opis paska elementów - Jest to schowek, do którego możemy przed rozpoczęciem budowy układu dodać tylko te elementy z jakich będzie składał się nasz układ ( bardzo przydatna opcja ). - Źródła zasilania : - - Uziemienie. - - Źródło napięcia stałego (wartość napięcia). - - Źródło prądu stałego (wartość prądu źródłowego). - - Źródło napięcia sinusoidalnego (napięcie skuteczne, częstotliwość, faza przebiegu). - - Źródło prądu przemiennego sinusoidalnego (wartość skuteczna prądu, częstotliwość przebiegu faza). - - Źródło napięciowe sterowane napięciem. - - Źródło prądowe sterowane napięciowo. - - Źródło napięciowe sterowane prądowo. - - Źródło prądowe sterowane prądowo. - - Zegar do układów synchronicznych (częstotliwość, współczynnik wypełnienia, napięcie). - Podstawowe elementy : - - Węzeł, do którego można przyłączyć maksymalnie 4 gałęzie. - - Rezystor ( wartość rezystancji). - - Kondensator (pojemność). - - Cewka (induktywność). - - Transformator (m.in. przekładnia, rezystancja uzwojenia pierwotnego i wtórnego). - - Przekaźnik sterowany prądowo (zmienić można indukcyjność cewki, prąd załączający i podtrzymujący kotwicę ). - - Przełącznik przełączany spacją.

9 - - Przełącznik przełączany automatycznie po upływie ustalonego w opcjach czasu. - - Przełącznik przełączany napięciem (ustawić można wartość napięcia załączania i wyłączania). - - Przełącznik przełączany prądem (ustawić można wartość prądu załączania i wyłączania). - - Rezystor podciągający napięcie do wartości napięcia zasilania (rezystancja, podciągnięte napięcie). - - Potencjometr (klawisz skrótu, którego przyciśnięcie powoduje zmniejszanie się rezystancji, zaś przyciśnięcie tego samego klawisza łącznie z SHIFT`em powoduje zwiększanie się rezystancji; wartość rezystancji; domyślna wartość rezystancji standardowo ustawiona na potencjometrze; procent całkowitej rezystancji, o którą zmieniać się będzie aktualnie ustawiona wartość przy manipulowaniu klawiszem skrótu do potencjometru). - - Matryca rezystorowa (wartość rezystancji). - - Kondensator elektrolityczny (wartość pojemności). - - Kondensator o nastawnej pojemności (z wyjątkiem ustawianej wartości całkowitej pojemności wszystkie inne wartości są tego samego typu jak w potencjometrze). - - Cewka o nastawnej indukcyjności (z wyjątkiem indukcyjności wszystkie inne wartości są tego samego typu jak w potencjometrze). - - Transformator - - Transformator - Diody : - - Dioda - - Dioda Zenera - - Dioda elektroluminescencyjna LED; gdy jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia świeci określonym w opcjach kolorem. - - Mostek prostowniczy - - Tyrystor - - Diak - - Triak

10 -Tranzystory : - - Tranzystor bipolarny typu NPN. - - Tranzystor bipolarny typu PNP. - - Tranzystor unipolarny złączowy JFET typu N - - Tranzystor unipolarny złączowy JFET typu P - - Tranzystor unipolarny MOSFET (B-S) z kanałem zubożanym typu N - - Tranzystor unipolarny MOSFET (B-S) z kanałem zubożanym typu P - - Tranzystor unipolarny MOSFET z kanałem zubożanym typu N - - Tranzystor unipolarny MOSFET z kanałem zubożanym typu P - - Tranzystor unipolarny MOSFET (B-S) z kanałem wzbogacanym typu N - - Tranzystor unipolarny MOSFET (B-S) z kanałem wzbogacanym typu P - - Tranzystor unipolarny MOSFET z kanałem wzbogacanym typu N - - Tranzystor unipolarny MOSFET z kanałem wzbogacanym typu P - Analog ICs : - - Wzmacniacz operacyjny - - Wzmacniacz operacyjny serii Mixed ICs elementy analogowo cyfrowe: - - Przetwornik analogowo cyfrowy. Zamienia doprowadzony sygnał analogowy na 8 bitowe słowo cyfrowe. - - Przetwornik cyfrowo analogowy. Zmienia doprowadzone 8 bitowe słowo na proporcjonalną wartość prądu. - - Przetwornik cyfrowo analogowy. Zmienia doprowadzone 8 bitowe słowo na proporcjonalną wartość prądu. - - Monostabilny multiwibrator Timer; używany często jako astabilny multiwibrator.

11 - Digital Ics- układy zintegrowane ( Po wybraniu odpowiedniego układu należy wybrać jeszcze konkretny model ): - - Układy serii 74XX - - Układy serii 741XX - - Układy serii 742XX - - Układy serii 743XX - - Układy serii 744XX - - Układy serii 4XXX -Bramki logiczne (elementy cyfrowe): - - Bramka AND - - Bramka OR - - Bramka NOT - - Bramka NOR - - Bramka NAND - - Bramka Ex-OR - - Bramka Ex-NOR - - Bramka buforująca. Pełni ona rolę zaworu sterowanego stanem podawanym na boczne wejście. Jeżeli na boczne wejście podamy stan wysoki, to na wyjściu pojawi się stan wejściowy. Jeżeli natomiast na boczne wejście podamy stan niski, to na wyjściu pojawi się wysoka impedancja (stan niski) bez względu na stan znajdujący się na wejściu. - - Wzmacniacz sygnału wejściowego. Pozwala na przyłączenie do wyjścia większej liczby odbiorników. - - Układ realizujący funkcje bramki AND - - Układ realizujący funkcje bramki OR - - Układ realizujący funkcje bramki NAND - - Układ realizujący funkcje bramki NOR - - Układ realizujący funkcje bramki NOT

12 - - Układ realizujący funkcje bramki EX-OR - - Układ realizujący funkcje bramki EX-NOR - - Układ realizujący funkcje bramki Buforującej - Digital: - - Układ sumatora liczb binarnych posiadający możliwość realizacji przeniesienia. - - Układ sumatora liczb binarnych posiadający możliwość realizacji przeniesienia i uwzględniający przeniesienie z poprzedniego segmentu. - - Przerzutnik RS - - Przerzutnik JK z wejściami asynchronicznymi wysokiego poziomu - - Przerzutnik JK z wejściami asynchronicznymi niskiego poziomu - - Przerzutnik D - - Przerzutnik D z wejściami asynchronicznymi niskiego poziomu - - Multiplekser 1 z Demultiplekser 8 do Enkoder 8 do Uniwersalny 4 bitowy rejestr przesuwny - Indicators- różnego rodzaju wskaźniki i mierniki; przydatne przy analizowaniu układów: - - Woltomierz z możliwością regulacji rezystancji wewnętrznej i trybu pracy (napięcie stałe lub zmienne). - - Amperomierz z możliwością regulacji rezystancji wewnętrznej i trybu pracy (prąd stały lub zmienny). - - Żarówka o regulowanej mocy i napięciu. Jeżeli przekroczymy ustalone parametry pracy, to żarówka ulegnie przepaleniu. - - Jedno końcówkowa dioda, która świeci się gdy doprowadzony zostanie potencjał. - - Wyświetlacz cyfrowy. Każde wyprowadzenie odpowiada jednemu segmentowi wyświetlacza.

13 - - Wyświetlacz cyfrowy. Do czterech wejść doprowadza się 4 bitowe słowo binarne a wyświetlacz pokazuje jego hexadecymalną wartość. - - Urządzenie to umożliwia wykorzystanie głośniczka znajdującego się w komputerze. Jeżeli do jego zacisków przyłożymy napięcie to usłyszymy dźwięk z komputera. - Controls: - - Układ realizujący równanie Uwyj = k * Ux * Uy, gdzie k stała układu którą można zmieniać. - - Układ realizujący równanie Uwyj = k * Ux Uy, gdzie k stała układu którą można zmieniać. - Miscellaneous: - - Bezpiecznik (maksymalna wartość płynącego prądu bez przepalenia). - - Układ umożliwia zapisanie do określonego pliku tekstowego przebiegu zmienności napięcia w funkcji czasu. Możliwe jest zarejestrowanie aż ośmiu linii sygnałowych. - - Kwarc Opis narzędzi dostępnych z paska urządzeń - Instruments urządzenia pomiarowe: - - Multimeter Za pomocą multimetru można mierzyć wartości prądu i napięcia stałego jak i zmiennego, opór elektryczny oraz decybele. Po dwukrotnym kliknięciu symbolu miernika pojawi się okno widoczne poniżej.

14 Pod przyciskiem SETTINGS kryją się zaawansowane właściwości tego urządzenia, które można dodatkowo zmieniać. Ustawić tu można: Rezystancję amperomierza, rezystancję woltomierza, prąd omomierza i standard decybeli. Jak instruuje pomoc programu, nie należy ustawiać zbyt dużej rezystancji woltomierza w obwodach o małej rezystancji i bardzo małej rezystancji amperomierza w obwodach o dużej rezystancji gdyż może to spowodować pojawienie się komunikatu o błędzie. W oknie jednostek rezystancji prądu i napięcia dostrzec można literę ą zamiast Ω. Błąd ten występuje we wszystkich oknach dialogowych, w których ustawia się wartość rezystancji. Na schemacie widnieje jednak prawidłowy już symbol jednostki Ω. - - Function Generator Urządzenie to potrafi generować trzy rodzaje przebiegów: sinusoidalne, piłokształtne i prostokątne. Generator umożliwia zasilanie symetryczne. Po dwukrotnym kliknięciu symbolu generatora pojawi się okno widoczne poniżej. Można tutaj dodatkowo ustawić : Frequency częstotliwość Duty cycle współczynnik wypełnienia Amplitude amplitudę przebiegu

15 Offset - przesunięcie fazowe - - Oscilloscope Do oscyloskopu można podłączyć jednocześnie dwa tory sygnałów. Do parametrów, które można regulować należą : Time base podstawa czasu, którą można regulować w zakresie : 0,10 ns/działkę 1 s/działkę. X Position parametr ten umożliwia przesunięcie całego przebiegu w poziomie. Y/T, B/A, A/B przełączniki te umożliwiają wybranie trybu wyświetlania Przebiegów : Pierwszy z nich Y/T określa, że na osi X mamy czas a na B wartość przebiegu w woltach na działkę. Drugi B/A umożliwia porównanie przebiegu B względem A. Oś X reprezentuje A (w woltach na działkę ) a oś Y reprezentuje B (w takich samych jednostkach). Trzeci A/B odpowiada dokładnie drugiemu przełącznikowi z tym że to przebieg A jest porównywany względem B. CHANNEL A określa liczbę woltów sygnału podawanego na kanał A przypadającą na działkę. Y Position parametr umożliwia dodanie do sygnału podawanego na kanał A składowej stałej (dodatniej lub ujemnej). CHANNEL B ma takie samo znaczenie jak CHANNEL A, tyle że w odniesieniu do drugiego toru sygnału wejściowego. W polach określających parametry sygnałów wejściowych znajduje się ponadto trzy przyciski przełączniki, których znaczenie jest następujące: AC pokazuje tylko składową zmienną przebiegu wejściowego 0 pokazuje tylko składową stałą dołączoną do przebiegu parametrem Y Position DC pokazuje cały przebieg wejściowy (składowa stała i zmienna). Okno pojawiające się po dwukrotnym kliknięciu ikony oscyloskopu i zawierające omówione wyżej parametry przedstawia się następująco:

16 Po kliknięciu na przycisku Expand pojawi się inne okno zawierające dokładne informacje o przebiegu: Suwak 1 Suwak 2 Pole informacyjne 1 Pole informacyjne 2 Pole informacyjne 3 W drugim oknie mamy możliwość dokładnego zbadania zmienności przebiegu za pomocą trzech pól informacyjnych znajdujących się bezpośrednio pod oknem przebiegu. Pierwsze pole zawiera następujące informacje: - T1 wartość ta określa dokładny czas, który odpowiada punktowi wyznaczonemu przez miejsce przecięcia się osi czasu z suwakiem pionowym 1 (punkt wyjściowy, od którego rozpoczyna się odmierzanie czasu to chwila włączenia układu). - VA1 jest to wartość napięcia, która odpowiada punktowi przecięcia się suwaka 1 z pierwszym przebiegiem. - VA2 jest to wartość napięcia, która odpowiada punktowi przecięcia się suwaka 1 z drugim przebiegiem (jeżeli taki w ogóle występuje). Drugie pole informacyjne spełnia takie samo zadanie jak pole pierwsze, tyle że w odniesieniu do suwaka 2. Trzecie pole zawiera następujące dane: - T2 T1 różnica pomiędzy czasami T2 a T1 - VA2 VA1 różnica napięć VA2 a VA1 - VB2 VB1 różnica napięć VB2 a VB1 Znajdujący się pod oknem przebiegów poziomy pasek przewijania umożliwia przeanalizowanie tych części przebiegu, które nie zmieściły się w oknie.

17 Przycisk REDUCE umożliwia powrót do poprzedniego okna oscyloskopu, zaś przycisk SAVE umożliwia zapisanie przebiegu do pliku (zapis ten ma postać wartości czasów i odpowiadającym im wartością napięć na wejściach oscyloskopu; ponadto zawiera informacje o podstawie czasu, opóźnieniu czasowym początku przebiegu względem czasu załączenia układu, liczbie woltów przypadających na działkę dla kanału A i B, wartości dodanej składowej stałej do obu kanałów oraz informację o tym, które kanały wejściowe są zasilone). Przykład takiego pliku z dwoma wpisami otrzymanych wartości znajduje się poniżej (plik należy przeglądać w edytorze tekstu na przykład w notatniku): - - Bode Ploter(Wobuloskop) Ważną rzeczą jest odpowiednie podłączenie urządzenia do układu. Otóż zaciski oznaczone jako IN należy przyłczyć do wejścia układu, zaś te oznaczone jako OUT do wyjścia. Po dwukrotnym kliknięciu na ikonie elementu ukaże się następujące okno: Dostępny w programie wobuloskop umożliwia badanie wzmocnienia napięciowego i przesunięcia fazowego (przebiegu wyjściowego w stosunku do wejściowego) w zależności od częstotliwości. Aby móc badać wzmocnienie należy kliknąć na przycisku MAGNITUDE, aby badać przesunięcie fazowe klikamy na PHAZE. W obu przypadkach mamy możliwość konfigurowania osi pionowej (VERTICAL) oraz poziomej (HORIZONTAL). Jeżeli aktualnie badamy wzmocnienie, to na osi pionowej ustawiamy

18 maksymalną F i minimalną I wartość wzmocnienia jaką chcemy obserwować. Jeżeli zaś badamy przesunięcie fazowe, to na osi pionowej ustawiamy maksymalną F i minimalną I wartość przesunięcia w stopniach jaką chcemy obserwować. W obu przypadkach na osi poziomej ustawiamy krańcowe częstotliwości pracy wobuloskopu (maksymalną F i minimalną I). W obu przypadkach mamy też możliwość wybrania odpowiedniej skali (logarytmicznej lub liniowej). Wobuloskop ten zawiera przydatny pionowy suwak, którego współrzędne punktu przecięcia się z wykresem są wyświetlane w oknie położonym w prawym dolnym rogu urządzenia. Dwa przyciski ze strzałkami pozwalaj na dokładne ustawienie położenia suwaka. Podobnie jak w przypadku oscyloskopu otrzymane wyniki można zapisać do pliku tekstowego za pomoc przycisku SAVE. - - Word Generator Urządzenie to jest generatorem słów binarnych definiowanych przez użytkownika. Możliwe jest zdefiniowanie szesnastu słów, które będą się pojawiać na wyjściach generatora w kolejności od zera do piętnastu. Edycji słów dokonuje się w okienku z napisem EDIT. Dla ułatwienia w dolnej części okna znajduje się aktualny stan wyjść oraz szesnastkowa liczba będąca odpowiednikiem tego słowa binarnego. Po podwójnym kilikniciu na ikonie generatora pojawi się okno zamieszczone poniżej: Cycle naciśnięcie tego przycisku spowoduje, że generator będzie ciągle podawał na wyjście zdefiniowane słowa po kolei. Burst naciśnięcie tego przycisku powoduje wykonanie jednego cyklu podawania na wyjście wszystkich zdefiniowanych słów po kolei począwszy od aktualnego podświetlenia. Step każde naciśnięcie tego przycisku powoduje podanie na wyjście kolejnego jednego słowa binarnego. Breakpoint jest to tak zwana pułapka zastawiona na którymś słowie powoduje zatrzymanie cyklu Patterns :

19 Clear buffer resetuje wszystkie wpisane słowa do wartości 0. Open opcja pozwala na załadowanie tablicy słów zapisanych wcześniej. Save pozwala na zapisanie aktualnej tablicy słów. Frequency parametr ten daje możliwość zdefiniowania częstotliwości zmian słów binarnych na wyjściu. Data redy zegar taktujący wykorzystywany przy układach sekwencyjnych. - - Logic Analyzer Urządzenie służy do analizowania przebiegów cyfrowych (maksymalnie 8 bitowych słów). Wygląd okna po podwójnym kliknięciu na ikonie urządzenia przedstawia rysunek poniżej: Dla ułatwienia po lewej stronie okna znajduje się aktualny stan wejść oraz szesnastkowa liczba będąca odpowiednikiem tego słowa binarnego. Stop przycisk służy do zatrzymania aktualnie znajdującego się w oknie przebiegu. Reset przycisk służy do czyszczenia aktualnie znajdujących się w oknie przebiegów (reset okna). T1 wartość ta określa dokładny czas, który odpowiada punktowi wyznaczonemu przez miejsce przecięcia się osi czasu z suwakiem pionowym 1 (punkt wyjściowy, od którego rozpoczyna się odmierzanie czasu to chwila włączenia układu). T2 wartość ta określa dokładny czas, który odpowiada punktowi

20 wyznaczonemu przez miejsce przecięcia się osi czasu z suwakiem pionowym 2. T2 T1 różnica pomiędzy czasami T2 a T1. Time base parametr ten to podstawa czasu. - - Logic Converter(Analizator cyfrowy). Urządzenie służy do tworzenia kilku transformacji funkcji układu. Można go użyć do konwersji: Układu na tablicę prawdy lub diagram układu. Tablicy prawdy na wyrażenie w algebrze Boolea Wyrażenia w algebrze Boolea na układ lub tablicę prawdy. Po podwójnym kilikniciu na ikonie analizera pojawi się okno zamieszczone poniżej: Oznaczenia zacisków wejściowych Przyciski Oznaczenie zacisku wyjściowego Tablice prawdystany wejściowe Pole edycyjne Tablice prawdystany wyjściowe 1. Konwersja układu na tablic prawdy Przeciągamy ikonę urządzenia na pole robocze. Przyłączamy wejścia układu cyfrowego (którego tablicę prawdy chcemy znać) do odpowiednich wejść urządzenia (oznaczonych od A do H). Przyłączamy wyjście układu cyfrowego do wejścia analizatora oznaczonego OUT. Klikamy podwójnie ikonę analizatora.

21 Klikamy pojedynczo te oznaczenia zacisków wejściowych badanego układu cyfrowego, do których zostały dołączone przewody. Wciskamy przycisk : Zamykamy okno analizatora. Włączamy układ. Otwieramy okno urządzenia. Otrzymujemy w ten sposób kompletną tablicę prawdy badanego układu. 2. Konwersja tablicy prawdy na niezminimalizowane wyrażenie w algebrze Boolea. Postępujemy podobnie jak w poprzednim przypadku, tyle że wciskamy przycisk: W linii znajdującej się na samym dole okna otrzymujemy kompletne wyrażenie opisujące nasz układ. Apostrof za literą oznacza negację. 3. Konwersja tablicy prawdy na zminimalizowane wyrażenie w algebrze Boolea. Postępujemy dokładnie jak w poprzednim przypadku, tyle że wciskamy przycisk: W linii znajdującej się na samym dole okna otrzymujemy wyrażenie zminimalizowane opisujące nasz układ. Apostrof za literą oznacza negację. 4. Konwersja wyrażenia w algebrze Boolea na tablic prawdy. W pole znajdujące się na samym dole okna wpisujemy wzór funkcji (o zmiennych od A do H na przykład: AB'C+ABC'+ABC [negacją jest symbol na klawiszu z cudzysłowem]) Następnie wciskamy przycisk : W polu wyżej otrzymujemy kompletną tablicę prawdy dla podanego wzoru funkcji. Możemy teraz wcisnąć przycisk : co spowoduje dodatkowo zminimalizowanie wpisanego wzoru funkcji (w naszym przypadku otrzymamy wyrażenie AB+AC). 5. Realizacja układu logicznego na podstawie wyrażenia zapisanego w algebrze Boolea. W pole edycyjne wpisujemy dowolną funkcję logiczną. Następnie wciskamy przycisk : W centralnej części pola roboczego mamy gotowy układ, który dla ułatwienia pracy już jest zaznaczony także można go swobodnie kopiować czy wycinać i wklejać do innych układów. 6. Realizacja układu logicznego za pomocą jedynie bramek NAND i NOT na podstawie wyrażenia zapisanego w algebrze Boolea W pole edycyjne wpisujemy dowolną funkcję logiczną. Następnie wciskamy przycisk : W centralnej części pola roboczego mamy gotowy układ, który podobnie jak w poprzednim przypadku już jest zaznaczony także można go swobodnie kopiować czy wycinać i wklejać do innych układów.

22 Pozostałe ikony głównego okna programu - New pozwala na stworzenie całkiem nowego szablonu pracy (nowe puste pole robocze). Jeśeli aktualnie pracowaliśmy nad jakimś układem i dotychczas nie był on zachowywany, to pojawi się stosowny komunikat ostrzegający o tym. Jest to pewnego rodzaju zabezpieczenie przed przypadkową utratą dotychczas wykonanej pracy. - Open daje możliwość otwarcia i edycji już istniejącego dokumentu (układu). Po wybraniu tej opcji pojawia się okno podobnie jak przy poleceniu New. Jeżeli nie zachowywaliśmy dotychczasowej pracy, to pojawi się odpowiedni komunikat. - Save wybierając to polecenie aktualizujemy aktualnie otwarty szablon. Za każdym razem, gdy wybieramy tą opcje program wyświetla pytanie czy na pewno chcemy zastąpić stary układ nowszą jego wersją. - Print po wybraniu tej opcji wyświetlane jest przedstawione poniżej okno, w którym możemy zdefiniować, które elementy pola roboczego chcemy wydrukować. - Cut wycina zaznaczony fragment układu. - Copy kopiuje zaznaczony fragment układu. - Paste wkleja zaznaczony fragment układu. - Rotate pozwala obróci element o kąt prosty. - Flip Horizontal pozwala ustawić nam element w dogodnej dla nas pozycji. - Flip Vertical pozwala ustawić nam element w dogodnej dla nas pozycji. - Create Subcircuit - zastępuje wybraną część obwodu czarną skrzynką z wyprowadzeniami wewnętrznego obwodu. Ukryty w czarnej skrzynce obwód można bezproblemowo modyfikować, wystarczy dwukrotnie kliknąć na wybranej czarnej skrzynce. - Analysis Graphs - dostęp do wszystkich analiz w badanym układzie - Component Properties : - Label przypisuje zaznaczonemu elementowi dowolnie zdefiniowaną etykietę. - Model daje możliwość zmiany jakiegoś elementu na inny tego samego typu (na przyk ad tranzystor 2N22 8 na 2N2222A). - Fault opcje dotyczące symulacji uszkodzenia się elementu, oraz zmiany wartośći elementu. - Display wyświetla opcje wyświetlania. Menu umożliwia włączenie kolejno : pokazywania etykiet, modelu i wartości danego elementu. - Analysis Setup opcje analizera.

23 - Zoom Out oddalenie. - Zoom In zbliżenie. - Help pomoc. - Główny włącznik włącza zasilanie w badanym układzie. Wnioski Podczas pracy z programem Electronics Workbench nieustannie zachodzi konieczność edycji parametrów różnych elementów elektronicznych i elektrycznych. Najprościej jest to zrobić poprzez dwukrotne kliknięcie na edytowanym przez nas elemencie. Zawsze pojawi się wtedy okno, w którym będziemy mieli możliwość dostosowania danego podzespołu do naszych potrzeb poprzez dokonanie zmian standardowych parametrów na nasze własne. Część elementów posiada tylko kilka podstawowych dających się konfigurować opcji. Wiele jest jednak takich elementów, które posiadają o wiele bardziej zaawansowaną konfigurację. Do grupy tej należą elementy półprzewodnikowe. Po dwukrotnym kliknięciu na ikonie któregokolwiek z tych elementów pojawi się okno w którym mamy do dyspozycji gotowe biblioteki elementów Library, w których znaleźć można konkretne modele elementów - Model. Po zbudowaniu każdego układu konieczne jest jego uruchomienie. Służy do tego celu przycisk znajdujący się w prawym górnym rogu okna programu. Bezpośrednio po włączeniu, jeżeli układ został zbudowany poprawnie to w lewym dolnym rogu głównego okna programu pojawi się liczba oznaczająca czas, jaki pozornie upłynął dla układu od chwili jego zasilenia. Jeżeli w dowolnej chwili podczas działania układu przyciśniemy ten przycisk jeszcze raz, to obok czasu (który po kolejnym włączeniu zacznie zliczanie od początku) pojawi się napis Ready. Jeżeli zaś po upływie pewnego czasu od włączenia układu nastąpi samoczynne jego wyłączenie połączone z wyświetleniem komunikatu Steady State, oznacza to, że nastąpiło ustalenie się wszystkich napięć i prądów w obwodzie, co można zresztą zaobserwować na dołączonych miernikach lub oscyloskopie. Podczas zapisywania układu i nadawania mu nazwy najlepiej nie korzystać z polskich liter z ogonkami. Postępowanie takie może się bowiem skończyć niemożnością otworzenia tak nazwanego układu w przyszłości. Jednak istnieje prosty sposób na wybrnięcie z takiej sytuacji. Wystarczy na przykład w Exploratorze Windows przejść do katalogu, w którym znajduje się nasz zapisany układ i zmienić jego nazwę tak, aby nie zawierała ogonków. Podczas zapisywania układów należy nadawać im rozszerzenia.ewb. Próba nadania im innego rozszerzenia na pewno się nie powiedzie. Program automatycznie zmieni proponowane przez nas rozszerzenie na właściwe. Nie uruchomimy układu, w którym jest chociaż by jeden kondensator, którego okładziny nie są dołączone do reszty układu. Program wyświetli wtedy komunikat A capacitor is open circuited. Zdarza się, że w układzie złożonym z kondensatorów i źródeł napięcia stałego po włączeniu zasilania napięcia jakie się ustalą na kondensatorach są błędne.

24 Jeżeli zdarzy nam się czegoś nie wiedzieć, to tak jak w wielu aplikacjach pod Windows a mamy możliwość skorzystania z pomocy kontekstowej po naciśnięciu klawisza F. Program nie toleruje długich nazw układów (właściwa nazwa musi składać się z maksymalnie ośmiu liter i standardowego rozszerzenia.ewb). Przykłady układów wykonanych w programie Electronics Workbench. Poniżej pokazany zostanie praktyczny sposób wykonywania i zbadania konkretnego układu elektronicznego. Przykładem będzie układ analogowy wzmacniacza na tranzystorze bipolarnym w układzie OE. Wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym w układzie OE. Po uruchomieniu programu (na przykład z menu Start) mamy przed sobą puste pole robocze gotowe do pracy. Dobrym nawykiem jest jego zachowanie jeszcze przed jej rozpoczęciem i systematyczne powtarzanie tej czynności po to, aby nie utracić dotychczas wykonanej pracy (na przykład wskutek zawieszenia się systemu). Przystępując już do właściwej pracy najpierw odszukujemy w poszczególnych kategoriach elementów potrzebne nam podzespoły i przenosimy je pojedynczo na pole robocze (metod przeciągnij i upuść) lub korzystamy ze schowka. Następnie odpowiednio je łączymy chwytając myszką końcówkę jednego elementu i przeciągając ją do końcówki drugiego elementu (podczas chwytania i puszczania przycisku myszki powinny się pojawić niewielkie czarne kropki na końcówkach elementów). Wedle uznania można przesuwać podzespoły po polu roboczym i obraca je korzystając z polecenia Rotate, Flip horizontal lub Flip vertical z menu Circuit,lub bezpośrednio z głównego okna programu lub też korzystając ze skrótu klawiaturowego Ctrl R (po uprzednim zaznaczeniu jednego lub kilku elementów). Jeżeli układ nie mieści się na polu roboczym widocznym na ekranie, to można wykorzystać paski przewijania. Mając złożony układ można przystąpić do edycji elementów. Jak już wcześniej wspomniano dokonuje się tego poprzez dwukrotne kliknięcie na wybranym elemencie i dokonanie odpowiednich zmian w otwartym w ten sposób oknie. Ostatecznym potwierdzeniem dokonanych zmian jest kliknięcie na przycisku OK. Kolejną czynnością jest zasilenie układu. Źródła zasilania znajdują się w grupie Sources. W naszym przypadku wybieramy źródło napięcia stałego, zaś do wejścia układu podłączamy źródło napięcia sinusoidalnego. Dla opisywanego tu układu wzmacniacza dane na temat wartości elementów można uzyskać z literatury. Aby mieć możliwość przeanalizowania napięcia wejściowego i wyjściowego wykorzystamy oscyloskop. W tym celu przeciągamy jego ikonę z paska urządzeń na pole robocze, po czym przeciągamy przewód z pierwszego kanału urządzenia do przewodu wychodzącego ze źródła napięcia sinusoidalnego. W chwili gdy czubek kursora dotknie przewodu pojawi się w tym miejscu niewielki okrąg jest to znak, że po zwolnieniu przycisku myszki powstanie w tym miejscu trwałe połączenie przewodów. Analogicznie postępujemy z drugim wyjściem kanału oscyloskopu, tyle że podłączamy go do wyjścia wzmacniacza. Nie wolno zapomnieć o uziemieniu całego układu i oscyloskopu. W celu późniejszego rozróżnienia przebiegów w oknie oscyloskopu można zmienić ich standardowe czarne kolory na inne. Dokonuje się tego poprzez dwukrotne kliknięcie na przewodach dołączonych do obu kanałów oscyloskopu i wybranie w oknie, które się wtedy pojawi wybranej barwy.

25 Podczas składania obwodów istnieje wygodna możliwość włączania nowych elementów do istniejącego już układu. Wystarczy przeciągnąć wybrany element na przewód, w którego szereg chcemy włączyć ów element. Jedynym warunkiem jest aby kierunek elementu pokrywał się z kierunkiem gałęzi, w którą włączamy podzespół.końcowy układ, po dołączeniu dodatkowych woltomierzy na wejście i wyjście powinien przedstawiać się następująco: Dysponując gotowym układem można przystąpić do jego uruchomienia za pomocą oczywiście przycisku znajdującego się ponad prawym górnym rogiem pola roboczego. Widzimy, że napięcie wyjściowe jest większe od napięcia wejściowego jest to pierwsze ważne spostrzeżenie, które mówi nam, że układ wzmacniacza działa poprawnie. Możliwe jest teraz przeanalizowanie przebiegów napięcia za pomoc oscyloskopu. W tym celu klikamy jego ikonę dwukrotnie. Powinno mam się pojawić następujące okno: Widać w nim co prawda oba przebiegi, lecz nie o takie wykresy nam chodzi. Aby wszystko było lepiej widoczne należy rozciągnąć nieco przebiegi w pionie. Zmniejszamy zatem liczb woltów przypadających na działkę zarówno dla pierwszego jak i drugiego kanału

26 do tego stopnia, aby przebiegi bardziej wypełniały okno (ale nie do tego stopnia jednak, aby nastąpiło obcięcie wierzchołków sinusoid). Gdybyśmy analizowali sygnały o dużo większej lub mniejszej częstotliwości, musielibyśmy również zmienić podstawę czasu. Po małej korekcji ustawień domyślnych oscyloskopu powinniśmy otrzymać następujący efekt: Teraz o wiele dokładniej widać oba przebiegi niż poprzednio. Można stwierdzić na przykład, że dla podanego sygnału wejściowego (o takich parametrach a nie innych) napięcie wyjściowe jest nie zniekształcone, lub że z obranej liczby woltów przypadających na działkę wynika, że przebieg wyjściowy czerwony w rzeczywistości powinien być 100 razy większy od tego widocznego w oknie oscyloskopu (aby proporcje między napięciem wejściowym a wyjściowym były zachowane). Mając tyle wykonanej pracy za sobą można się teraz pokusić o dokładniejsze zbadanie wzmacniacza wyznaczenie kilku podstawowych charakterystyk i parametrów określających dokładnie pracę tego układu. 1. Charakterystyka przejściowa: Charakterystykę przejściową wzmacniacza wyznacza się metodą statyczną. Metoda ta polega na podawaniu na wejście badanego układu napięcia sinusoidalnego o stałej częstotliwości i odczytywaniu w tym stanie wzmacniacza wartości napięcia wyjściowego. W celu wyznaczania charakterystyki należy zwiększać amplitudę napięcia wejściowego od zera do przesterowania (przejawiającego się zniekształceniem sygnału wyjściowego) i odczytywać wartości napięcia wejściowego i odpowiadające im wartości napięcia wyjściowego. Zebrane w ten sposób dane łatwo przekształcić na charakterystykę w arkuszu kalkulacyjnym na przykład w Excel u. Otrzymana w ten sposób charakterystyka łącznie z danymi użytymi do jej stworzenia przedstawia się następująco:

27 2. Napięcie przesterowania: Na podstawie otrzymanej wcześniej charakterystyki można dokładnie wyznaczyć metodą graficzna wartość napięcia przesterowania. Należy w tym celu poprowadzić prostą styczną do charakterystyki przejściowej wzmacniacza w początkowym fragmencie i zaznaczyć punkt rozejścia się obu linii. Współrzędne tego punktu określają napięcie przesterowania Up i maksymalne niezniekształcone napięcie wyjściowe Uop. Tak więc odczytane wartości wynoszą : Up = 20mV Uop = 3,35V 3. Charakterystyka amplitudowa: Charakterystykę tę można wyznaczyć metodą statyczną podobnie jak charakterystykę przejściową. Pomiar polega na podawaniu na wejście wzmacniacza napięcia sinusoidalnego o stałej amplitudzie i zmieniającej się częstotliwości, a następnie obliczaniu wzmocnienia wzmacniacza (jako stosunek Uwy/Uwe) dla każdej z przyjętych częstotliwości sygnału wejściowego. Częstotliwość należy zmieniać w zakresie szerszym niż pasmo przenoszenia, najlepiej do wartości, przy których wzmocnienie wzmacniacza spada dziesięciokrotnie w stosunku do swojej maksymalnej wartości. Wykres takiej funkcji można również wykonać w Excel u. Konieczne jest przyjęcie skali logarytmicznej. Charakterystyka otrzymana w ten sposób przedstawia się następująco: Nie jest to jednak jedyny sposób wyznaczenia tej charakterystyki w tym programie. Wszystko można było zrobić o wiele szybciej korzystając z wobuloskopu znajdującego się na pasku urządzeń. Po przeniesieniu go na pole robocze łączymy jego zaciski oznaczone jako IN równolegle z źródłem sygnału wejściowego a te oznaczone jako OUT podłączamy do wyjścia. Cały układ pomiarowy powinien wyglądać mniej więcej jak na rysunku:

28 Otwieramy teraz okno wobuloskopu klikając dwukrotnie na jego ikonie. Po włączeniu zasilania i skorygowaniu domyślnych ustawień urządzenia otrzymamy następujący efekt w oknie tego przyrządu : Charakterystyka otrzymana tym sposobem jest równoważna tej otrzymanej wcześniej. Korzystając z suwaka możemy odczytać wzmocnienie wzmacniacza dla dowolnej częstotliwości. 4. Pasmo przenoszenia: Na podstawie charakterystyki amplitudowej można obliczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza. Należy znaleźć maksymalne wzmocnienie układu, a następnie określić dwa punkty charakterystyki, które odpowiadają spadkowi wzmocnienia do wartości 0,707*Ku max (spadek wzmocnienia o 3dB). Graficzne rozwiązanie przedstawiono na charakterystyce amplitudowej. Otrzymane w ten sposób wartości wynoszą : fd = 700 Hz fg = 34.5 Hz