Компоненти Electronics Workbench
Дляоперацій з компонентами на загальному полі Electronics Workbench виділено двічастини: панель компонентів і поле компонентів (рис. 1.1).
/>
Рис.1.1
Панелькомпонентів складається з піктограм компонентів, а поле компонентів з умовнихзображень компонентів. Принатисненні мишею на одну з одинадцяти піктограм компонентів, які знаходиться напанелі, можна відкрити відповідне поле. На рисунку 1.2 показані всі наявні в Electronics Workbenchполя компонентів. Ця картинка отримана штучно, насправді при роботі може бутивідкрито тільки одне поле компонентів. Перейдемо тепер до опису наявних упрограмі компонентів.
Добібліотеки елементів програми Electronics Workbench входять аналогові, цифровіі цифро-аналогові компоненти.
Усікомпоненти можна умовно поділити на наступні групи:
/>
/>
Рис. 1.2
Базові компоненти
З’єднуючийвузол
/>
Вузолзастосовується для з’єднання провідників і створення контрольних точок. Докожного вузла може приєднуватися не більш чотирьох провідників.Заземлення
/>
Компонент«заземлення» має нульову напругу і таким чином забезпечує вихіднуточку для відліку потенціалів.
Невсі схеми мають потреби у заземленні для моделювання, однак будь яка схема, щомістить:
· операційнийпідсилювач;
· трансформатор;
· керованеджерело;
· осцилограф;
повиннабути обов’язково заземлена, інакше прилад не буде працювати або вимірюваннявиявляться неправильними.ДжерелаДжерело постійної напруги
Джерелопостійної напруги вимірюється у Вольтах і задається похідними величинами (відмкВ до кВ).
/>Джерело постійного струму
Джерелопостійного струму (direct current) виміряється в Амперах і задається величинами(від мкА до кА). Стрілка вказує напрямок струму (від “+” до”-“).
/>Джерело змінної напруги
Діючезначення (root-mean-square — RMS) напруги джерела виміряється у Вольтах ізадається похідними величинами (від мкВ до кВ). Є можливість встановленнячастоти і початкової фази. Напруга джерела відраховується від виводу”~”.
/>
Діючезначення напруги VRMS, вироблене джерелом змінної синусоїдальноїнапруги, зв’язане з його амплітудним значенням
VPEAK:
/>
Джерелозмінного струму
Діючезначення струму джерела виміряється в Амперах і задається похідними величинами(від мкА до кА). Є можливість встановлення частоти і початкової фази. Струмджерела відраховується від виводу “~”.
/>
Діючезначення струму IRMS вироблене джерелом змінного синусоїдальногоструму, зв’язане з його амплітудним значенням IPEAK наступнимспіввідношенням:
/>
Генератортактових імпульсів
Генератор виробляє послідовніпрямокутні імпульси. Є можливість регулювати амплітуду імпульсів, коефіцієнтзаповнення (шпаруватість) і частоту проходження імпульсів. Відлік амплітудиімпульсів генератора проводиться від виводу, протилежного виводу “+”.
/>
Джерелонапруги, кероване напругою
Джерелонапруги, кероване напругою, залежить від вхідної напруги, прикладеної докеруючих клем.
/>
Відношеннявихідної напруги до вхідної визначається коефіцієнтом пропорційності Е, щозадається в мВ/В, В/В і кВ/В:
/>
Джерелоструму, кероване напругою
Джерелоструму, кероване напругою, залежить від вхідної напруги, прикладеної докеруючих клем. Відношення вихідного струму до керуючої напруги — коефіцієнт G,виміряється в одиницях провідності (1/Ом чи сименс):
/>
деVout — вихідний струм джерела,
VIN — напруга, прикладена до керуючого затискача джерела.
/>
Джерело струму, кероване струмом
Величинавихідного струму джерела, залежить від величини вхідного струму. Вхідний івихідний струми зв’язані коефіцієнтом пропорційності F, що визначає відношеннявихідного струму до струму у керуючій гілці. Коефіцієнт F задається в мА/А, А/Аи кА/А.
/>
деlOUT — вихідний струм джерела,
IIN — вхідний струм джерела.
/>
Джерелонапруги, кероване струмом
Величинавихідної напруги джерела, керованого струмом, залежить від величини вхідногоструму. Вхідний струм і вихідна напруга утворюють параметр, який називаєтьсяопором Н, що являє собою відношення вихідної напруги до керуючого струму. Опірмає величину яка задається в мОм, Ом.
/>
деVOUT — вихідна напруга джерела,
IIN — вхідний струм джерела.
/>
Джерелосигналу «логічна одиниця»
Задопомогою цього джерела встановлюють рівень логічної одиниці у вузлі схеми.
/>Лінійніелементи
Резистор
Опіррезистора вимірюється в Омах і задається похідними величинами (від Ом до МОм).
/>Змінний резистор
Положення повзунка змінного резистора встановлюється задопомогою спеціального елемента – стрілки-регулятора. У діалоговому вікні єможливість встановити опір, початкове положення регулятора (у відсотках) і крокзбільшення (також у відсотках). Також можна змінювати положення повзунка задопомогою клавіші «ключа».
/>
клавіші «ключ»:
· букви відА до Z,
· цифри від0 до 9,
· клавішаEnter на клавіатурі,
· клавішапробіл [Space].
Длязміни положення повзунка необхідно натиснути клавішу «ключ». Длязбільшення значення положення повзунка необхідно одночасно натиснути [Shift] іклавішу «ключ», для зменшення – клавішу «ключ».
Конденсатор
Ємність конденсатора виміряється у Фарадах ізадається похідними величинами (від пФ до Ф).
/>
Зміннийконденсатор
Зміннийконденсатор дає можливість змінювати величину ємності. Величину ємностівстановлюють, використовуючи її початкове значення і значення коефіцієнтапропорційності у такий спосіб:
С= (початкове значення / 100) • коефіцієнт пропорційності.
Значенняємності можна встановлювати за допомогою клавіші «ключ» так само, які значення опору змінного резистора.
Котушкаіндуктивності
Індуктивністькотушки (дроселя) вимірюється в Генрі і задається похідними величинами (відмкГн до Гн).
Котушказ змінною індуктивністю
Величинуіндуктивності цієї котушки встановлюють, використовуючи початкове значення їїіндуктивності і коефіцієнта пропорційності у такий спосіб:
L= (початкове значення / 100) • коефіцієнт
Значенняіндуктивності може встановлюватися за допомогою клавіші «ключ» таксамо, як і значення ємності змінного конденсатора.
Трансформатор
Трансформаторвикористовується для перетворення напруги V1 у напругу V2. Коефіцієнттрансформації n дорівнює відношенню напруги V1 на первинній обмотці до напругиV2 на вторинній обмотці. Параметр n може бути встановлений у діалоговому вікнітрансформатора. Трансформатор може бути виконаний з виводом середньої точки.
Реле
Електромагнітнереле може мати замкнуті чи розімкнуті контакти. Воно спрацьовує, коли струм укеруючій обмотці перевищує значення струму спрацьовування Ion. Підчас 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 Ihd. Значення струму Ihdповинне бути менше, ніж Ion.
/>
Ключ,керований клавішею
Ключможе бути замкнутий чи розімкнутий за допомогою керуючих клавіш на клавіатурі.Ім’я керуючої клавіші можна ввести з клавіатури в діалоговому вікні, щоз’являється після подвійного натиснення мишею на зображення ключа.
/>
клавіші «ключ»:
· літеривід А до Z,
· цифривід 0 до 9,
· клавішаEnter на клавіатурі,
· клавішапробіл [Space].
Реле часу
Релечасу являє собою ключ, що розмикається в момент часу Toff і замикається умомент часу Ton. Ton і Toff повинні бути більше 0.
ЯкщоTon
ЯкщоТоn > Toff, то в початковий момент часу, коли t = 0, ключ знаходиться взамкнутому стані. Розімкнення ключа відбувається в момент часу t = Toff, aзамикання — у момент часу t = Ton. Ton не може дорівнювати Toff.
/>
Ключ,керований напругою
Ключ,керований напругою, має два керуючих параметри: напруга вмикання (Von) івимикання (Voff). Він замикається, коли керуюча напруга більша чи дорівнюєнапрузі вмикання Von, і розмикається, коли вона дорівнює чи менша напруги, щовимикає, Voff.
/>
Ключ,керований струмом
Ключ,керований струмом, працює аналогічно ключу, керованому напругою. Коли струмчерез керуючі клема перевищує струм вмикання Ion, ключ замикається; коли струмпадає нижче струму вимикання loff — ключ розмикається.
/>
Нелінійні елементи
Лампа розжарювання
/>
Лампарозжарювання — елемент резистивного типу, що перетворює електроенергію усвітлову енергію. Вона характеризується двома параметрами: максимальноюпотужністю Pmax і максимальною напругою Vmax.
Запобіжник
/>
Запобіжникрозриває електричне коло, якщо струм у ньому перевищує максимальний струм Imax.Значення Imax може мати величину в діапазоні від мА до кА. У схемах, девикористовуються джерела змінного струму, Imax є максимальним миттєвим, а недіючим значенням струму.
Діод
/>
Струмчерез діод може протікати тільки в одному напрямку — від анода до катода. Стандіода визначається полярністю прикладеної до діода напруги.Стабілітрон
/>
Длястабілітрона (діода Зенера) робочою є негативна напруга. Звичайно цей елементвикористовують для стабілізації напруги.
Світловипрмінюючийдіод (світлодіод)
/>
Світловипрмінюючийдіод випромінює видиме світло, коли через нього проходить струм, який перевищуєграничну величину.
Діодний міст(випрямляч)
/>
Випрямлячпризначений для випрямлення змінної напруги. При подачі на випрямлячсинусоїдальної напруги середнє значення випрямленої напруги Vdc можна приблизнообчислити за формулою:
Vdc=0,636(Vp-1,4)
деVp — амплітуда вхідної синусоїдальної напруги.
Діод Шоткі
/>
Навідміну від простого діода, діод Шоткі знаходиться у вимкненому стані доти,доки напруга на ньому не перевищить фіксованого рівня граничної напруги.
Тиристор(керований діод)
/>
Утиристорі крім анодного і катодного виводів є додатковий вивід керуючогоелектрода. Він дозволяє керувати моментом переходу приладу в провідний стан.Діод відкривається, коли струм керуючого електрода перевищить граничнезначення, а до анодного виводу не буде прикладений позитивний зсув. Тиристорзалишається у відкритому стані, доки до анодного виводу не буде прикладенамінусова напруга.
Симістор(двонаправлений керований діод)
/>
Симісторздатний проводити струм у двох напрямках. Він закривається при зміні полюсівструму, що протікає через нього, і відкривається при подачі наступногокеруючого імпульсу.
Диністор
/>
Диністор- керований анодною напругою двонаправлений перемикач. Диністор не проводитьструм в обох напрямках доти, поки напруга на ньому не перевищить напругиперемикання, тоді диністор переходить у провідний стан, його опір стає рівнимнулю.
Операційнийпідсилювач
Операційнийпідсилювач (ОП) — підсилювач, призначений для роботи зі зворотнім зв’язком. Вінзвичайно має дуже високий коефіцієнт підсилення по напрузі, високий вхідний інизький вихідний опори. Вхід “+” не інвертує, а вхід “-” інвертує.Модель операційного підсилювача дозволяє задавати такі параметри: коефіцієнтпідсилення, напруга зсуву, вхідні струми, вхідний і вихідний опори.
Вхідніі вихідні сигнали ОП повинні бути задані відносно землі.
Операційнийпідсилювач з п’ятьма виводами
ОП з п’ятьма виводами має двадодаткових виводи (позитивний і негативний) для підключення живлення.
Длямоделювання цього підсилювача використовується модель Буля–Коха-Педерсона. Уній враховуються ефекти другого порядку, обмеження вихідної напруги і струму.
Помножувачнапруги
/>
Помножувачперемножує дві вхідні напруги Vx і Vy.
N-P-Nтранзистор має дві n-області (колектор С і емітер Е) і одну р — область (базуВ).
/>
Р-N-Pтранзистор має дві р — області (колектор С і емітер Е) і одну n — область (базуВ).
/>
Уn-канальному польовому транзисторі затвор складається з р — області, оточеноїn-каналом
/>
Ур — канальному польовому транзисторі затвор складається з n-області, оточеної р- каналом
/>Трьохвивідний N — канальнийMOSFET з вбудованим каналом
ТрьохвивіднийР — канальний MOSFET з вбудованим каналом
ЧотирьохвивіднийN — канальний MOSFET з вбудованим каналом
ЧотирьохвивіднийР — канальний MOSFET з вбудованим каналом
Семисегментнийіндикатор (ССІ)
/>
Кожнийіз семи виводів індикатора керує відповідним сегментом, від а до g. У таблиціфункціювання приведені комбінації логічних рівнів, які потрібно встановити навході індикатора, щоб на його дисплеї одержати зображення шістнадцяткових цифрвід 0 до F.
Найменуваннясегментів семисегментного індикатора:
/>Таблиця функціонування a b с d e f g Символ на дисплеї – 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 7 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 1 1 А 1 1 1 1 1 B 1 1 1 1 C 1 1 1 1 1 D 1 1 1 1 1 Е 1 1 1 1 F
Дешифруючийсемисегментний індикатор (ДССІ)
/>
Дешифруючийсемисегментний індикатор служить для відображення на своєму дисплеїшістнадцяткових чисел від 0 до F, що задаються станом на вході індикатора. a b c d Символ на дисплеї 1 1 1 2 1 1 3 1 4 1 1 5 1 1 6 1 1 1 7 1 8 1 1 9 1 1 А 1 1 1 b 1 1 c 1 1 1 d 1 1 1 E 1 1 1 1 F
Тестерлогічного рівня
/>
Вінвизначає логічний рівень (0 чи 1) у конкретній точці схеми. Якщо точка маєрівень логічної 1, індикатор світиться червоним кольором. Рівень логічного нулясвітінням не відзначається. За допомогою команди Value у меню Circuit можназмінити колір світіння тестера.
ЛогічнеНІ
/>
Елементлогічне НІ чи інвертор змінює стан вхідного сигналу на протилежний. Рівеньлогічної 1 з’являється на його виході, коли на вході 0, і навпаки.Таблиця функціонування Вхід А Вихід Y 1 1
ЛогічнеІ Елемент І реалізує функцію логічного множення. Рівень логічної 1 на його виходіз’являється у випадку, коли на один і на інший вхід подається рівень логічноїодиниці
/>
ТаблицяфункціонуванняВхід А Вхід У Вихід Y 1 1 1 1 1
ЛогічнеАБО
/>
ЕлементАБО реалізує функцію логічного додавання. Рівень логічної 1 на його виходіз’являється у випадку, коли на один чи на інший вхід подається рівень логічноїодиниці.Таблиця функціонування Вхід А Вхід У Вихід Y 1 1 1 1 1 1 1
ВиключнеАБО
/>
Двійковечисло на виході елемента виключного АБО є молодшим розрядом суми двійковихчисел на його входах.Вхід А Вхід У Вихід Y 1 1 1 1 1 1
/>
Елемент І – НІ
/>
Елемент І-НІ реалізує функцію логічного множення з наступноюінверсією результату. Він представляє модель з послідовно включеними елементамиІ і НІ.Вхід А Вхід У Вихід У 1 1 1 1 1 1 1
ЕлементАБО – НІ
/>
ЕлементАБО — НІ реалізує функцію логічного додавання з наступною інверсією результату.Він представляється моделлю з послідовно включених ІЛІ елементів і НІ.
Йоготаблиця виходить шляхом інверсії результату.Вхід А Вхід У Вихід Y 1 1 1 1 1
Виключне АБО – НІ
/>
Даний елемент реалізує функцію з наступною інверсією результату. Він представляє модель надвох послідовно з’єднаних елементів, що включають елементи АБО і НІ.Вхід А Вхід У Вихід Y 1 1 1 1 1 1
Буфер
/>
Буфер служить для подачі великих струмів у навантаження.Даний буфер є не інверсним.
Буферіз трьома станами
/>
Буферіз трьома станами має додатковий вхід дозволу (enable input). Якщо на входідозволу високий потенціал, то елемент функціонує по таблиці звичайного буфера,якщо низький, то незалежно від сигналу на вході, вихід перейде в стан з високимрівнем. У цьому стані буфер не пропускає сигнал, що надходить на вхід.
Напівсуматор
/>
Напівсуматорробить додавання двох однорозрядних двійкових чисел. Він має два входидоданків: А, В і два виходи: суми (Sum) і переносу (Carry). Підсумовуваннявиконується елементом виключного АБО, а перенос — елементом І.
Еквівалентнасхема:
/>Входи Виходи Примітка А У Сума Перенос 0+0=0 1 1 0+1=1 1 1 1+0=1 1 1 1 1+1=0(Carry = 1)
Повнийдвійковий суматор
/>
Повнийдвійковий суматор виконує додавання трьох однорозрядних двійкових чисел.Результатом є дворозрядне двійкове число, молодший розряд якого названий сумою,старший розряд — переносом.
Вінмає три входи і два виходи. Входи: доданків — А, В і переносу -Carryin.Виходи: суми — Sum і переносу – СаrrуOUT. Повний двійковий суматор можна реалізуватина двох напівсуматорах і одному елементі АБО. Входи Виходи А У Перенос Сума Перенос 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Дешифраторз 3 у 8
/>
Дешифратор— логічний пристрій, що має n входів і 2n виходів. Кожній комбінаціївхідного коду відповідає активний рівень на одному з 2n виходів.Даний дешифратор має три входи адреси (А, В, С), два входи дозволу (Gl, G2) і 8виходів, (Y0…Y7). Номер виходу, що має активний стан, дорівнює числу N.
Активнимрівнем є рівень логічного нуля. Дешифратор працює, якщо на вході Gl високийпотенціал, а на G2 — низький. В інших випадках усі виходи пасивні тобто маютьрівень логічної 1.Входи дозволу Адресні входи Виходи Gl G2 А В С YO Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 х 1 X X х 1 1 1 1 1 1 1 1 X X х 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Пріоритетнийшифратор з 8 в 3
/>
Шифраторвиконує операцію, зворотню дешифратору. Строго говорячи, тільки один з входівшифратора повинен мати активний рівень.
Данийшифратор, при наявності на декількох входах активного стану, активним будевважати вхід зі старшим номером. Крім того, вихід дешифратора інверсний, тобтозначення розрядів двійкового числана виході інвертовані. Якщо хоча б один із входів шифратора в активному стані,вихід GS також буде в активному стані, а вихід Е0 — у пасивному і навпаки. Припасивному стані входу, що дозволяє, Е1 виходи GS також будуть пасивними.Активним рівнем, так само, як і в дешифратора, є рівень логічного нуля.