Применение программы ELECTRONICS WORKBENCH для моделирования РЭС (1085782)
Текст из файла
Лабораторная работа № 1Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС(редакция 02.2004)ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ ELECTRONICS WORKBENCHДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЭСОбщие сведенияПрограмма Electronics Workbench (для лабораторных работ используется версия 5.12 Pro) является разработкой фирмы Image Technologies. В настоящее время имеется более мощная версия под названием Multisim. Особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов, приближенных к реальным аналогам — мультиметра, генераторов сигналов и кодов, осциллографа,измерителя частотных характеристик, логического анализатора и др.Имеется встроенная обширная библиотека аналоговых и цифровыхэлектронных компонентов, большой набор методов анализа различных характеристик электронных схем.3.
Снятие передаточной характеристики полевоготранзистораПередаточная характеристика представляет собой зависимостьтока стока IС от напряжения на затворе UЗИ. Ток стока пропорционален падению напряжения на измерительном резисторе 1 Ом. Этонапряжение подводится к входу A осциллографа. Напряжение назатворе формируется источником напряжения переменного тока ипоступает на вход канала B осциллографа.Загрузить схему 3.
Запустить моделирование. Зарисовать временные диаграммы IС и UЗИ .Порядок выполнения1. Знакомство с программной средойВнимание! При загрузке новых схем и выходе из программы назапрос о сохранении изменений (Save changes…) всегда выбиратьответ «Нет».Запустить программу посредством значкана рабочем столеWindows. Ознакомиться с основными элементами интерфейса программы: пунктами меню, линейками контрольно-измерительныхприборов и библиотек компонентов.
Письменное оформление результатов данного пункта в отчете не обязательно.Основные командыПункты менюЗначокКлавишаОткрытие файла схемыFile / OpenCtrl + OЗапуск моделированияAnalysis / ActivateCtrl + GОстановка моделированияAnalysis / StopCtrl + TВременная остановкаAnalysis / PauseF9Нажав кнопку открытия файла, войти в каталог D:\ElectronicsWorkbench.Загрузить файл Демо - АЦП-ЦАП.ewb . Двойным щелчком раскрыть приборы — функциональный генератор и осциллограф.Запустив моделирование, наблюдать осциллограммы входного ивыходного сигналов, отметить наличие дискретизации выходногосигнала по времени и амплитуде.Загрузить файл Демо - Согласование линии.ewb .
Запустивмоделирование и зафиксировав диаграммы входного и выходногосигналов (исходный вариант иллюстрирует несогласованную линию),переключить нагрузку клавишей «Space» («пробел»), отметить изменение формы выходного сигнала.Не останавливая моделирование, освоить основные элементынастройки осциллографа. Изменять по очереди, наблюдая эффект ивозвращаясь в исходное состояние, следующие параметры:Expand, Reduce — увеличение/уменьшение окна осциллографа;Time base [s/div, ms/div, µs/div, ns/div] — развертка по времени [с/дел., мс/дел., мкс/дел., нс/дел.];Channel A [V/div, mV/div, µV/div] — усиление по каналу A[B/дел., мВ/дел., мкВ/дел.];Channel B [V/div, mV/div, µV/div] — усиление по каналу B[B/дел., мВ/дел., мкВ/дел.];Y position — смещение диаграммы по вертикали в делениях.2.
Освоение процесса подготовки схемИспользуя встроенные библиотеки компонентов и приборов,подготовить схему по указанию преподавателя. Рекомендуется сначала разместить все компоненты на рабочем поле, перетащив их синструментальной линейки, затем сформировать соединения — навести мышью на вывод компонента до появления точки и тащить довывода другого компонента или проводника. Для поворота компонента — выделить его, затем кнопка или пункт меню Circuit/Rotate.Изменение количественных параметров — после двойного щелчка наизображении компонента.
Запустить процесс моделирования, продемонстрировать преподавателю. Оформление отчета по данномупункту не требуется.Установить усиление по каналу B равным 2 вольт/дел и переключить осциллограф из режима Y/T в режим A/B. В этом режимесигнал IС развертывает луч по оси Y (канал A), а сигнал UЗИ — по осиX (канал B). Привести в отчете зависимость IС (UЗИ), нанести на осиграфика деления шкалы и соответствующие им реальные значениятоков и напряжений.По графику определить величину напряжения отсечки UОТС (напряжение, при котором начинает протекать ток стока) и максимальную крутизну характеристики S = dIC/dUЗИ или S = (IC2 – IC1) / (UЗИ2– UЗИ1).4.
Моделирование транзисторного усилительного каскада4.1. Загрузить схему 4. Рабочая точка транзистора, обеспечивающая максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала, задается напряжением смещения, снимаемым с потенциометра R1(регулировка — клавишами Z и Shift+Z). Изменяя посредством потенциометра напряжение смещения во всем диапазоне (0…6 В), наблюдать осциллограммы входного и выходного сигнала.
Установитьоптимальную рабочую точку и не изменять ее во всех последующихэкспериментах.Ознакомиться с некоторыми встроенными в программу Electronics Workbench методами анализа. Их результаты в виде таблиц играфиков привести в отчете.4.2. Выбрать пункт меню Analysis/DC Operating Point — расчетрежимов по постоянному току. В отчете привести потенциалы узлов4…7, ток выходной цепи (V2#branch).4.3. Выбрать пункт меню Analysis/AC Frequency — расчет частотных характеристик (АЧХ, ФЧХ). Оставить значения по умолчанию для параметров Start frequency, End frequency, Sweep type, Number of points, Vertical scale — начальная и конечная частоты, законизменения частоты, число рассчитываемых точек, масштаб по вертикали.
Из всего списка узлов схемы (Nodes in circuit) задать для анализа узел (Nodes for analysis), соответствующий стоку транзистора.Запуск моделирования — кнопкой Simulate.4.4. Выбрать пункт меню Analysis/Parameter Sweep — моделирование при вариации заданных параметров. Выбрать в качествекомпонента (Component) источник смещения V1; начальное (Startvalue) и конечное (End value) значения — 0 и 12 В, линейный законизменения (Sweep type), шаг изменения (Increment step size) — 2 В,выходной узел (Output node) — сток транзистора, метод анализа —переходные процессы (Transient Analysis).
В установках самого анализа (кнопка Set transient options) проверить параметры начала иокончания (Start time, End time) — 0 и 1 мс.4.5. Выбрать пункт меню Analysis/Monte Carlo — статистические испытания по методу Монте-Карло. Исходными параметрамиявляются: число испытаний (Number of runs) — 10…20; отклоненияноминалов компонентов (Global tolerance); начальное значение случайной величины (Seed); закон распределения (Distribution type) —равновероятный или гауссовский; номер выходного узла; режиманализа — на постоянном токе (DC Operating Point).Дополнительное задание.
Измерить коэффициент усиления устройства. Подключить параллельно резистору R4 конденсатор емкостью 1 мкФ. Изменением уровня входного напряжения добитьсянеискаженной передачи сигнала, снова измерить коэффициент усиления. Объяснить результат.5. Моделирование работы автогенератора.5.1. Загрузить схему 5. Зарисовать примерный вид осциллограмми по возможности точнее определить частоты генерации для двухтипов транзисторов — 2N2222A и T122 (Siemens). Измерение периода сигнала рекомендуется проводить на увеличенном экране осциллографа с использованием визирных линий. Сравнить характеристики транзисторов (в диалоге выбора транзисторов нажать кнопку Edit).Заполнить нижеприведенную таблицу.
Теоретическое значение частоты генерации (при использовании идеального транзистора):f = 1 / [2π· (L·C)1/2], где C = C1·C2 / (C1+C2).ПараметрИзмеренный период колебаний, нсЧастота колебаний, МГцТранзистор Транзистор Идеальный2N2222AT122транзистор—рассчитатьZero-bias B-E junction capacitance(емкость эмиттерного переходапри нулевом напряжении)Zero-bias B-C junction capacitance(емкость коллекторного переходапри нулевом напряжении)Продолжить знакомство с методами анализа, выбрав любой изтранзисторов.5.2.
Выбрать пункт меню Analysis/Transient. — расчет переходных процессов. Привести в отчете диаграмму сигнала на выходе генератора в диапазоне времен 0…8 мкс.5.3. Выбрать пункт меню Analysis/Temperature Sweep — температурные испытания. Привести в отчете зависимость напряженияна эмиттере транзистора от температуры (задать режим по постоянному току).Литература1. Карлащук В.И.
Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. — М.: СОЛОН–Р,2003. — 736 с.2. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2 т. /Под ред.Д.И.Панфилова. — Т. 2: Электроника. — М.: ДОДЭКА, 2000. —288 с.Контрольные вопросыОбщие вопросы• Назначение и возможности программы.• Основные элементы интерфейса программной среды.• Перечислите радиокомпоненты, содержащиеся во встроенныхбиблиотеках.• Дайте характеристику используемой измерительной аппаратуры.В чем отличие режимов Y/T и A/B осциллографа?• Как осуществляется динамическое управление параметрами компонентов (переменными резисторами, переключателями, регулируемыми источниками)?Подготовка схем• Как разместить и ориентировать компонент на рабочем поле? Каквыполнить межкомпонентные соединения?• Как задать параметры компонента?• Перечислите основные и дополнительные параметры, которыемогут задаваться в программе для следующих компонентов: резистора, конденсатора, индуктивного элемента, источника тока инапряжения.• Как изменить параметры активных компонентов (транзисторов,микросхем)?• Что такое субмодуль и каковы правила его оформления?Методы моделирования• Что определяется в результате расчета режимов по постоянномутоку? Чем заменяются при этом такие компоненты как конденсаторы, индуктивности, источники сигналов?• Как производится расчет амплитудно-частотных и фазочастотныххарактеристик?• Какие исходные данные вводятся при расчете переходных процессов?• С какой целью производится моделирование при вариации параметров схемы? Перечислите возможные вариационные параметрыдля пассивных и активных компонентов? Объяснить получаемыйрезультат на примере конкретной схемы.• Какова цель испытаний по методу Монте-Карло и других статистических испытаний?• Как проводятся температурные испытания?Снятие характеристик транзистора• Каким образом осуществляется вариация параметров при снятиипередаточных характеристик?• Как производится регистрация токов и напряжений? Какова ценаделения по осям координат?• Чем ограничена максимальная величина тока транзистора?• Какой физический смысл имеет крутизна характеристики?Моделирование транзисторного усилительного каскада• Приведите электрическую модель полевого транзистора.• Как правильно выбрать напряжение смещения на затворе транзистора?• Определите минимально и максимально возможные мгновенныенапряжения на стоке транзистора при большом уровне входногосигнала.• Каков теоретический коэффициент усиления при отсутствии конденсатора в цепи истока? За счет чего меньше реальный коэффициент усиления?• Как и почему влияет на коэффициент усиления и форму выходного сигнала шунтирование конденсатором резистора в цепи истока?Моделирование работы автогенератора• Приведите электрическую модель биполярного транзистора.• Как максимально точно измерить частоту сигнала?• Какие элементы определяют частоту генерации?• Как влияют параметры модели транзистора и элементы связи его сконтуром на генерируемую частоту и форму выходного сигнала?.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
