Kontrolowana praca własna

Transkrypt

1 Otwarte Laboratorium Studenckie OPENLAB Kontrolowana praca własna Informacje podstawowe: v Cel v Organizacja i formalności v Sposób realizacji celu v Kryteria dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 1

2 Cel laboratorium Praktyczne poznanie podstawowego cyklu wytwarzania urządzenia elektronicznego na poziomie dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 2

3 LTSpice Założenia (Wybór ukł.) Edycja schematu Symulacja Wykonanie Projekt PCB Powtórna edycja schematu EAGLE Pomiary Sprawozdanie Edytor dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 3

4 Kryteria zaliczenia q Działające urządzenie wykonanie jakość lutów położenie elementów przebieg ścieżek q Sprawozdanie zawartość następna strona opis działania język polski bez żargonu, błędów i.i(y)zmów J kompozycja czytelne rysunki, podpisy i oznaczenia umiejętne posługiwanie się zawartymi w dostępnym oprogramowaniu dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 4

5 Zawartość sprawozdania Przeznaczenie i funkcje wykonywanego układu (urządzenia) Schemat elektryczny czytelny, racjonalny i schludny (pożądane etykiety obwodów dla których będą przedstawiane przebiegi sygnałów symulowanych i mierzonych) Opis działania realizowanego układu JEST TO WARUNEK KONIECZNY ZALICZENIA! Wyniki symulacji (najlepiej wykresy i/lub tabele, cyfry z jednostkami J ) Projekt płytki drukowanej: schemat, topologia ścieżek, położenie elementów Opis procesu technologicznego wykonywania układu Wyniki pomiarów (np. oscylogramy) Porównanie symulacji z pomiarami Uwagi i dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 5

6 S P I C E Simulation Program with Integrated Cuicuits dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 6

7 1. SPICE jest przemysłowym standardem programu symulującego elektronikę. 2. Zarówno SPICE jak i SwitcherCAD, czy inne podobne uczyniły praktyczną elektronikę prostą i przewidywalną. 3. W obliczeniach stosowane są matematyczne modele elementów (UWAGA!) i rozliczne numeryczne algorytmy do przewidywania ich interakcji w konkretnym układzie. 4. Wyniki mogą być wykresami napięć i prądów w funkcji także napięć czy prądów w dziedzinie zarówno AC i DC, jak i czasu oraz częstotliwości (w tym także FFT). 5. Praktycznie wszyscy producenci na swoich stronach WWW zamieszczają modele spice owe wykonywanych elementów półprzewodnikowych 6. Przy zastosowaniu SPICE a radykalnie skraca się etap opracowywania elektronicznego wyrobu końcowego oraz bardzo poważnie zmniejsza się jego dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 7

8 Ze strony: można załadować program instalacyjny symulatora LTspice/SwitcherCAD III oraz instrukcje i materiały pomocnicze Na stronie: znajduje się opracowana przeze mnie: ltspice_instr.pdf (po polsku), a w podkatalogu: spice_pol/ dodatkowe dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 8

9 Podstawowe typy analiz: v stałoprądowa v zmiennoprądowa v czasowa (.DC -Direct Current) (.AC -Alternating Current) (. TRAN - Transient) Strategia obliczeń: ZAWSZE! - obliczenie punktu pracy {.AC i.dc} - linearyzacja (małosygnałowy liniowy model ) {.TRAN} - pełny wielkosygnałowy nieliniowy dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 9

10 Linearyzacja zastąpienie elementu nieliniowego (np. diody czy tranzystora) elementami liniowymi (najczęściej rezystorem i źródłem napięciowym). R s = U I 0 0 I 0 R d = du di E d U dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 10

11 W punkcie pracy: U 0 E d I 0 Równanie stycznej: du U ( I) = α I + E α = = R di s d d W otoczeniu punktu pracy: U = R I + E 0 d 0 dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 11

12 @ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 12

13 @ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 13

14 @ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 14

15 * The parameters in thismodel library were derived from thedata sheets for * each part. Eachpart was characterize using theparts option..model bc211-mz NPN(Is=14.34f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=74.03 Bf=65.62 Ne= Ise=19.48f Ikf=.2385 Xtb=1.5 Br=9.715 Nc=2 Isc=0 Ikr=0 Rc=1 + Cjc=9.393p Mjc=.3416 Vjc=.75 Fc=.5 Cje=22.01p Mje=.377 Vje=.75 + Tr=58.98n Tf=408.8p Itf=.6 Vtf=1.7 Xtf=3 Rb=10) * National pid=19 case=to5 * bam dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 15

16 Podstawowe trzy przykazania v musi istnieć węzeł zero, czyli masa ( ziemia ang. ground GND ) v każdy węzeł musi mieć galwaniczne połączenie z węzłem 0 v obciążeniem źródła napięciowego nie może być indukcyjność, a prądowego pojemność (nie wolno łączyć: szeregowo źr. prądowych, a równolegle dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 16

17 Demonstracja programu LTSPICE SwitcherCAD na wybranych przykładach: 1. Charakterystyki wyjściowe tranzystora 2. Działanie multiwibratora 3. Obwód dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 17

18 WNIJSKI: 1. Należy zawsze wiedzieć co chce się zrobić (otrzymać) (hint: integruj dotychczasową wiedzę) 2. W symulacji jesteśmy wszechmocni możemy przy zasilaniu np. 10V uzyskać kilka kv napięcia sygnału wyjściowego (cecha linearyzacji) 3. Symulacja przeprowadzana jest na drodze numerycznej, więc dokładność rezultatów będzie zależeć od zadanych dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1) 18