47388 (Компоненти Electronics Workbench)

Компоненти Electronics Workbench

• Для операцій з компонентами на загальному полі Electronics Workbench виділено дві частини: панель компонентів і поле компонентів (рис. 1.1).

• Рис. 1.1

• Панель компонентів складається з піктограм компонентів, а поле компонентів з умовних зображень компонентів. При натисненні мишею на одну з одинадцяти піктограм компонентів, які знаходиться на панелі, можна відкрити відповідне поле. На рисунку 1.2 показані всі наявні в Electronics Workbench поля компонентів. Ця картинка отримана штучно, насправді при роботі може бути відкрито тільки одне поле компонентів. Перейдемо тепер до опису наявних у програмі компонентів.

• До бібліотеки елементів програми Electronics Workbench входять аналогові, цифрові і цифро-аналогові компоненти.

• Усі компоненти можна умовно поділити на наступні групи:

Рис. 1.2

Базові компоненти

• З'єднуючий вузол

• Вузол застосовується для з'єднання провідників і створення контрольних точок. До кожного вузла може приєднуватися не більш чотирьох провідників.

• Заземлення

• Компонент "заземлення" має нульову напругу і таким чином забезпечує вихідну точку для відліку потенціалів.

• Не всі схеми мають потреби у заземленні для моделювання, однак будь яка схема, що містить:

• операційний підсилювач;

• трансформатор;

• кероване джерело;

• осцилограф;

• повинна бути обов'язково заземлена, інакше прилад не буде працювати або вимірювання виявляться неправильними.

• Джерела

• Джерело постійної напруги

• Джерело постійної напруги вимірюється у Вольтах і задається похідними величинами (від мкВ до кВ).

• Джерело постійного струму

• Джерело постійного струму (direct current) виміряється в Амперах і задається величинами (від мкА до кА). Стрілка вказує напрямок струму (від "+" до "-").

• Джерело змінної напруги

• Діюче значення (root-mean-square — RMS) напруги джерела виміряється у Вольтах і задається похідними величинами (від мкВ до кВ). Є можливість встановлення частоти і початкової фази. Напруга джерела відраховується від виводу "~".

• Діюче значення напруги V_RMS, вироблене джерелом змінної синусоїдальної напруги, зв'язане з його амплітудним значенням

• V_PEAK :

• Джерело змінного струму

• Діюче значення струму джерела виміряється в Амперах і задається похідними величинами (від мкА до кА). Є можливість встановлення частоти і початкової фази. Струм джерела відраховується від виводу "~".

• Діюче значення струму I_RMS вироблене джерелом змінного синусоїдального струму, зв'язане з його амплітудним значенням I_PEAK наступним співвідношенням:

• Генератор тактових імпульсів

• Генератор виробляє послідовні прямокутні імпульси. Є можливість регулювати амплітуду імпульсів, коефіцієнт заповнення (шпаруватість) і частоту проходження імпульсів. Відлік амплітуди імпульсів генератора проводиться від виводу, протилежного виводу "+".

• Джерело напруги, кероване напругою

• Джерело напруги, кероване напругою, залежить від вхідної напруги, прикладеної до керуючих клем.

• Відношення вихідної напруги до вхідної визначається коефіцієнтом пропорційності Е, що задається в мВ/В, В/В і кВ/В:

• Джерело струму, кероване напругою

• Джерело струму, кероване напругою, залежить від вхідної напруги, прикладеної до керуючих клем. Відношення вихідного струму до керуючої напруги - коефіцієнт G, виміряється в одиницях провідності (1/Ом чи сименс):

• де V_out - вихідний струм джерела,

• V_IN - напруга, прикладена до керуючого затискача джерела.

• Джерело струму, кероване струмом

• Величина вихідного струму джерела, залежить від величини вхідного струму. Вхідний і вихідний струми зв'язані коефіцієнтом пропорційності F, що визначає відношення вихідного струму до струму у керуючій гілці. Коефіцієнт F задається в мА/А, А/А и кА/А.

• де l_OUT - вихідний струм джерела,

• I_IN - вхідний струм джерела.

• Джерело напруги, кероване струмом

• Величина вихідної напруги джерела, керованого струмом, залежить від величини вхідного струму. Вхідний струм і вихідна напруга утворюють параметр, який називається опором Н, що являє собою відношення вихідної напруги до керуючого струму. Опір має величину яка задається в мОм, Ом.

• де V_OUT - вихідна напруга джерела,

• I_IN - вхідний струм джерела.

• Джерело сигналу "логічна одиниця"

• За допомогою цього джерела встановлюють рівень логічної одиниці у вузлі схеми.

• Лінійні елементи

Резистор

• Опір резистора вимірюється в Омах і задається похідними величинами (від Ом до МОм).

• Змінний резистор

• Положення повзунка змінного резистора встановлюється за допомогою спеціального елемента – стрілки-регулятора. У діалоговому вікні є можливість встановити опір, початкове положення регулятора (у відсотках) і крок збільшення (також у відсотках). Також можна змінювати положення повзунка за допомогою клавіші "ключа".

• клавіші "ключ":

• букви від А до Z,

• цифри від 0 до 9,

• клавіша Enter на клавіатурі,

• клавіша пробіл [Space].

• Для зміни положення повзунка необхідно натиснути клавішу "ключ". Для збільшення значення положення повзунка необхідно одночасно натиснути [Shift] і клавішу "ключ", для зменшення – клавішу "ключ".

• Конденсатор

• Ємність конденсатора виміряється у Фарадах і задається похідними величинами (від пФ до Ф).

• 
  Змінний конденсатор

• Змінний конденсатор дає можливість змінювати величину ємності. Величину ємності встановлюють, використовуючи її початкове значення і значення коефіцієнта пропорційності у такий спосіб:

• С = (початкове значення / 100) • коефіцієнт пропорційності.

• Значення ємності можна встановлювати за допомогою клавіші "ключ" так само, як і значення опору змінного резистора.

• Котушка індуктивності

• Індуктивність котушки (дроселя) вимірюється в Генрі і задається похідними величинами (від мкГн до Гн).

• Котушка з змінною індуктивністю

• Величину індуктивності цієї котушки встановлюють, використовуючи початкове значення її індуктивності і коефіцієнта пропорційності у такий спосіб:

• L = (початкове значення / 100) • коефіцієнт

• Значення індуктивності може встановлюватися за допомогою клавіші "ключ" так само, як і значення ємності змінного конденсатора.

• Трансформатор

• Трансформатор використовується для перетворення напруги V1 у напругу V2. Коефіцієнт трансформації n дорівнює відношенню напруги V1 на первинній обмотці до напруги V2 на вторинній обмотці. Параметр n може бути встановлений у діалоговому вікні трансформатора. Трансформатор може бути виконаний з виводом середньої точки.

• Реле

• Електромагнітне реле може мати замкнуті чи розімкнуті контакти. Воно спрацьовує, коли струм у керуючій обмотці перевищує значення струму спрацьовування I_on. Під час спрацьовування відбувається перемикання пари замкнутих контактів реле S2, S3 на пари замкнутих контактів S2, S1. Реле залишається у такому стані доти, поки струм у керуючій обмотці перевищує струм I_hd. Значення струму I_hd повинне бути менше, ніж I_on.

• Ключ, керований клавішею

• Ключ може бути замкнутий чи розімкнутий за допомогою керуючих клавіш на клавіатурі. Ім'я керуючої клавіші можна ввести з клавіатури в діалоговому вікні, що з'являється після подвійного натиснення мишею на зображення ключа.

• клавіші "ключ":

• літери від А до Z,

• цифри від 0 до 9,

• клавіша Enter на клавіатурі,

• клавіша пробіл [Space].

• Реле часу

• Реле часу являє собою ключ, що розмикається в момент часу Toff і замикається у момент часу Ton. Ton і Toff повинні бути більше 0.

• Якщо Ton < Toff, то в початковий момент часу, коли t = 0, ключ знаходиться в розімкнутому стані. Замкнення ключа відбувається в момент часу t = Ton, а розмикання - у момент часу t = Toff.

• Якщо Тоn > Toff, то в початковий момент часу, коли t = 0, ключ знаходиться в замкнутому стані. Розімкнення ключа відбувається в момент часу t = Toff, a замикання - у момент часу t = Ton. Ton не може дорівнювати Toff.

• Ключ, керований напругою

• Ключ, керований напругою, має два керуючих параметри: напруга вмикання (Von) і вимикання (Voff). Він замикається, коли керуюча напруга більша чи дорівнює напрузі вмикання Von, і розмикається, коли вона дорівнює чи менша напруги, що вимикає, Voff.

• Ключ, керований струмом

• Ключ, керований струмом, працює аналогічно ключу, керованому напругою. Коли струм через керуючі клема перевищує струм вмикання Ion, ключ замикається; коли струм падає нижче струму вимикання loff - ключ розмикається.

Нелінійні елементи

Лампа розжарювання

• Лампа розжарювання - елемент резистивного типу, що перетворює електроенергію у світлову енергію. Вона характеризується двома параметрами: максимальною потужністю Pmax і максимальною напругою Vmax.

• Запобіжник

• Запобіжник розриває електричне коло, якщо струм у ньому перевищує максимальний струм Imax. Значення Imax може мати величину в діапазоні від мА до кА. У схемах, де використовуються джерела змінного струму, Imax є максимальним миттєвим, а не діючим значенням струму.

• Діод

• Струм через діод може протікати тільки в одному напрямку - від анода до катода. Стан діода визначається полярністю прикладеної до діода напруги.

• Стабілітрон

• Для стабілітрона (діода Зенера) робочою є негативна напруга. Звичайно цей елемент використовують для стабілізації напруги.

• Світловипрмінюючий діод (світлодіод)

• Світловипрмінюючий діод випромінює видиме світло, коли через нього проходить струм, який перевищує граничну величину.

• Діодний міст (випрямляч)

• Випрямляч призначений для випрямлення змінної напруги. При подачі на випрямляч синусоїдальної напруги середнє значення випрямленої напруги Vdc можна приблизно обчислити за формулою:

• V_dc=0,636(V_p-1,4)

• де Vp - амплітуда вхідної синусоїдальної напруги.

• Діод Шоткі

• На відміну від простого діода, діод Шоткі знаходиться у вимкненому стані доти, доки напруга на ньому не перевищить фіксованого рівня граничної напруги.

• Тиристор (керований діод)

• У тиристорі крім анодного і катодного виводів є додатковий вивід керуючого електрода. Він дозволяє керувати моментом переходу приладу в провідний стан. Діод відкривається, коли струм керуючого електрода перевищить граничне значення, а до анодного виводу не буде прикладений позитивний зсув. Тиристор залишається у відкритому стані, доки до анодного виводу не буде прикладена мінусова напруга.

• Симістор (двонаправлений керований діод)

• Симістор здатний проводити струм у двох напрямках. Він закривається при зміні полюсів струму, що протікає через нього, і відкривається при подачі наступного керуючого імпульсу.

• Диністор

• Диністор - керований анодною напругою двонаправлений перемикач. Диністор не проводить струм в обох напрямках доти, поки напруга на ньому не перевищить напруги перемикання, тоді диністор переходить у провідний стан, його опір стає рівним нулю.

• Операційний підсилювач

• Операційний підсилювач (ОП) — підсилювач, призначений для роботи зі зворотнім зв'язком. Він звичайно має дуже високий коефіцієнт підсилення по напрузі, високий вхідний і низький вихідний опори. Вхід "+" не інвертує, а вхід "-" інвертує. Модель операційного підсилювача дозволяє задавати такі параметри: коефіцієнт підсилення, напруга зсуву, вхідні струми, вхідний і вихідний опори.

• Вхідні і вихідні сигнали ОП повинні бути задані відносно землі.

• Операційний підсилювач з п'ятьма виводами

• ОП з п'ятьма виводами має два додаткових виводи (позитивний і негативний) для підключення живлення.

• Для моделювання цього підсилювача використовується модель Буля–Коха-Педерсона. У ній враховуються ефекти другого порядку, обмеження вихідної напруги і струму.

• Помножувач напруги

• Помножувач перемножує дві вхідні напруги Vx і Vy.

• N-P-N транзистор має дві n-області (колектор С і емітер Е) і одну р - область (базу В).

• Р-N-P транзистор має дві р - області (колектор С і емітер Е) і одну n - область (базу В).

• У n-канальному польовому транзисторі затвор складається з р - області, оточеної n-каналом

• У р - канальному польовому транзисторі затвор складається з n-області, оточеної р - каналом

• Т рьохвивідний N - канальний MOSFET з вбудованим каналом

• Трьохвивідний Р - канальний MOSFET з вбудованим каналом

• Чотирьохвивідний N - канальний MOSFET з вбудованим каналом

• Чотирьохвивідний Р - канальний MOSFET з вбудованим каналом

• Семисегментний індикатор (ССІ)

• Кожний із семи виводів індикатора керує відповідним сегментом, від а до g. У таблиці функціювання приведені комбінації логічних рівнів, які потрібно встановити на вході індикатора, щоб на його дисплеї одержати зображення шістнадцяткових цифр від 0 до F.

• Найменування сегментів семисегментного індикатора:

• Таблиця функціонування
  a	b	с	d	e	f	g	Символ на дисплеї
  0	0	0	0	0	0	0	-
  1	1	1	1	1	1	0	0
  0	1	1	0	0	0	0	1
  1	1	0	1	1	0	1	2
  1	1	1	1	0	0	1	3
  0	1	1	0	0	1	1	4
  1	0	1	1	0	1	1	5
  1	0	1	1	1	1	1	6
  1	1	1	0	0	0	0	7
  1	1	1	1	1	1	1	8
  1	1	1	1	0	1	1	9
  1	1	1	0	1	1	1	А
  0	0	1	1	1	1	1	B
  1	0	0	1	1	1	0	C
  0	1	1	1	1	0	1	D
  1	0	0	1	1	1	1	Е
  1	0	0	0	1	1	1	F

• Дешифруючий семисегментний індикатор (ДССІ)

• Дешифруючий семисегментний індикатор служить для відображення на своєму дисплеї шістнадцяткових чисел від 0 до F, що задаються станом на вході індикатора.

• a	b	c	d	Символ на дисплеї
  0	0	0	0	0
  0	0	0	1	1
  0	0	1	0	2
  0	0	1	1	3
  0	1	0	0	4
  0	1	0	1	5
  0	1	1	0	6
  0	1	1	1	7
  1	0	0	0	8
  1	0	0	1	9
  1	0	1	0	А
  1	0	1	1	b
  1	1	0	0	c
  1	1	0	1	d
  1	1	1	0	E
  1	1	1	1	F

• Тестер логічного рівня

• Він визначає логічний рівень (0 чи 1) у конкретній точці схеми. Якщо точка має рівень логічної 1, індикатор світиться червоним кольором. Рівень логічного нуля світінням не відзначається. За допомогою команди Value у меню Circuit можна змінити колір світіння тестера.

• Логічне НІ

• Елемент логічне НІ чи інвертор змінює стан вхідного сигналу на протилежний. Рівень логічної 1 з'являється на його виході, коли на вході 0, і навпаки.

• Таблиця функціонування
  Вхід А	Вихід Y
  0	1
  1	0

• Логічне І Елемент І реалізує функцію логічного множення. Рівень логічної 1 на його виході з'являється у випадку, коли на один і на інший вхід подається рівень логічної одиниці

• Таблиця функціонування

  Вхід А	Вхід У	Вихід Y
  0	0	0
  0	1	0
  1	0	0
  1	1	1

• Логічне АБО

• Елемент АБО реалізує функцію логічного додавання. Рівень логічної 1 на його виході з'являється у випадку, коли на один чи на інший вхід подається рівень логічної одиниці.

• Таблиця функціонування
  Вхід А	Вхід У	Вихід Y
  0	0	0
  0	1	1
  1	0	1
  1	1	1

• Виключне АБО

• Двійкове число на виході елемента виключного АБО є молодшим розрядом суми двійкових чисел на його входах.

• Вхід А	Вхід У	Вихід Y
  0	0	0
  0	1	1
  1	0	1
  1	1	0

• 
  

• Елемент І – НІ

• Елемент І-НІ реалізує функцію логічного множення з наступною інверсією результату. Він представляє модель з послідовно включеними елементами І і НІ.

• Вхід А	Вхід У	Вихід У
  0	0	1
  0	1	1
  1	0	1
  1	1	0

• Елемент АБО – НІ

• Елемент АБО - НІ реалізує функцію логічного додавання з наступною інверсією результату. Він представляється моделлю з послідовно включених ІЛІ елементів і НІ.

• Його таблиця виходить шляхом інверсії результату.

Виключне АБО – НІ