Лабораторные. Лабораторные работы. Лабораторная работа 1 Система моделирования Electronics Workbench Структура окна и система меню
 Скачать 1.65 Mb.
|
|
Device- выбор параметров МОП- транзисторов (диалоговое окно на рис. 1.8: Рисунок 1.8 - Окно параметров модели МОП- транзистора DEFAD - площадь диффузионной области стока, м 2 ; DEFAS - площадь диффузионной области истока, м 2 ; DEFL - длина канала полевого транзистора, м; DEFW - ширина канала, м; TNOM - номинальная температура компонента; BYPASS - включение или выключение нелинейной части модели компонента; TRYTOCOMPACT - включение или выключение линейной части модели компонента. Instruments – настройка параметров контрольно – измерительных приборов. 15 Рисунок 1.9 - Окно настройки параметров контрольно-измерительных приборов Pause after each screen - пауза (временная остановка моделирования) после заполнения экрана осциллографа (Oscilloscope) по горизонтали; при дезактивации опции становятся активными следующие две опции: Generate time step automatically - автоматическая установка временного шага (интервала) вывода информации на экран; Minimum number of time points - минимальное количество отображаемых точек период наблюдения (регистрации); TMAX - промежуток времени от начала до конца моделирования; Set to Zero - установка в нулевое (исходное) состояние контрольно- измерительных приборов перед началом моделирования; User-defined - управление процессом моделирования проводится пользователем (ручной пуск и остановка); Calculate DC operating point - выполнение расчета режима по постоянному току; Point per cycle - количество отображаемых точек при выводе амплитудно- частотных и фазо-частотных характеристик (Bode plotter); 16 Use engineering notating - использование инженерной системы обозначений единиц измерения (например, напряжения будут выводиться в милливольтах (мВ), микровольтах (мкВ), нановольтах (нВ) и т.д.). DC Operating Point - расчет режима по постоянному току; в этом режиме из моделируемой схемы исключаются все конденсаторы (обрыв цепи) и закорачиваются все индуктивности. DC Sweep… - вариация параметров используемых в моделируемой схеме источников при расчете режима по постоянному току. В диалоговом окне задаются параметры вариации напряжения или тока одного или двух источников: Start value, Stop value - начальное и конечное значение варьируемой величины (напряжения или тока источника); Increment - шаг изменения варьируемой величины; Output node - номер точки (ноды) схемы, в которой измеряется выходное напряжение, как функция от варьируемой величины. AC Frequency… - расчет частотных характеристик. Выполнение команды начинается с задания в диалоговом окне следующих параметров: FSTART,FSTOP - границы частотного диапазона (минимальное и максимальное значение частоты соответственно); Sweep type - масштаба по горизонтали: декадного (Decade), линейного (Linear) или октавного (Octave); Number of points - числа рассчитываемых точек; Vertical scale - масштаба по вертикали: линейного (Linear), логарифмического (Log) или в децибелах (Decibel); Nodes in circuit - списка всех нод цепи; Nodes for analysis - номеров нод, для которых рассчитываются характеристики схемы; перечень таких нод устанавливается нажатием кнопок Add -> (добавить) и <- Remove (удалить); Simulate - кнопка запуска моделирования. 17 Transient… - расчет переходных процессов. Диалоговое окно команды содержит следующие пункты: Initial conditions - установка начальных условий моделирования (назначения составных частей этого пункта рассматривались при описании окна настроек параметров контрольно-измерительных приборов); Tstart - время начала анализа переходных процессов; Tstop - время окончания анализа; Generate time steps automatically - расчет переходных процессов с переменным шагом, выбираемым автоматически в соответствии со значением параметра TRTOL; если эта опция выключена, то расчет ведется с учетом двух других опций, описанных при рассмотрении окна настройки параметров контрольно – измерительных приборов; Tstep - временной шаг вывода результатов моделирования на экран монитора. Fourer... - проведение Фурье-анализа (спектрального анализа). При выборе этой команды параметры моделирования задаются с помощью диалогового окна, в котором опции имеют следующие назначения: Output node - номер контрольной точки (ноды), в которой анализируется спектр сигнала (для выбора на схеме такой точки необходимо включить опцию Show nodes в меню Circuit/Schematic Options...); Fundamental frequency - основная частота колебания (частота первой гармоники); Number harmonic - число анализируемых гармоник; Vertical scale - масштаб по оси Y (линейный, логарифмический, в децибелах); Advanced - набор опций этого блока предназначен для определения более тонкой структуры анализируемого сигнала путем введения дополнительных выборок (по умолчанию выключены); Number of points per harmonic - количество отсчетов (выборок) на одну гармонику; Sampling frequency - частота следования выборок; 18 Display phase - вывод на экран распределения фаз всех гармонических составляющих в виде непрерывной функции (по умолчанию выводится график только амплитуд гармоник); Output as line graph - вывод на экран распределения амплитуд всех гармонических составляющих в виде непрерывной функции (по умолчанию - в виде линейчатого спектра). Noise - анализ спектра внутренних шумов. В диалоговом окне задаются следующие параметры моделирования: Input noise reference source - место подключения источника входного сигнала (выбирается из списка всех имеющихся источников сигнала, включая источник питания); Output node - узел (нода) схемы, в которой анализируется выходной сигнал (для выбора на схеме такой точки необходимо включить опцию Show nodes в меню Circuit/schematic Options...); Reference node - узел (нода) схемы, относительно которого измеряется выходной сигнал (по умолчанию — общая шина, т.е. “земля”); Fstart, Fstop - начальная и конечная частота диапазона анализа; Sweep type - масштаб по оси частот (Decade, Liner, Octave); Number points - число отображаемых точек; Vertical scale - масштаб по оси Y (Liner, Log, Decibel); Set points per summary - выбор компонента схемы (изсписка, где перечислены все компоненты схемы), вклад шумов которого в спектр шума на выходе (Output node) будет отображаться отдельно. Distortion... - анализ нелинейных и интермодуляционных искажений. Parameter sweep... - вариация параметров. Исходные данные для выполнения команды задаются следующими параметрами: Component - позиционное обозначение элемента схемы, один из параметров которого будет варьироваться в процессе моделирования; Parameter - название параметра компонента, выбранного из списка; 19 Start value, End value - параметры, задающие диапазон варьируемой величины (минимум/максимум); Sweep type - тип масштаба варьируемой величины; Increment step size - шаг изменения варьируемой величины; Output node - выходная контрольная точка схемы. Temperature sweep… - температурные испытания моделируемой схемы. Pole-zero... — расчет карты нулей и полюсов передаточной характеристики моделируемой схемы; в диалоговом окне команды обозначено: Gain Analysis - расчет коэффициента передачи по напряжению; Impedance Analysis - расчет коэффициента передачи напряжение-ток; Input Impedance, Output Impedance - расчет входного и выходного импедансов (комплексных сопротивлений); Nodes - контрольные точки для входного и выходного сигналов; Pole Analysis - расчет полюсов коэффициента передачи; Zero Analysis -расчет нулей коэффициента передачи. Transfer Functio... - расчет передаточных функций. В диалоговом окне команды задаются следующие параметры: Voltage - расчет коэффициента передачи по напряжению; Output node - выбор выходной контрольной точки (ноды); Output reference - выбор контрольной точки, относительно которой измеряется напряжение выходного сигнала; Current - расчет коэффициента передачи по току; Output variable - выбор выходной величины при расчете коэффициента передачи по току; Input source - выбор источника входного сигнала. Sensitivy… - расчет относительной чувствительности характеристик схемы к изменениям параметров выбранного компонента при частотном анализе (АС) или при расчете статического режима (DC). Позиционное 20 обозначение компонента, влияние которого будет анализироваться, указывается в строке под рубрикой Component. В окне также задается масштаб выходного напряжения (Output scaling) в абсолютных (Absolute) или относительных (Reletive) единицах. Worst Cace… - расчет значений параметров компонентов схемы в режиме DС или АС при предельных отклонениях ее характеристик, задаваемых в диалоговом окне и имеющих следующие назначения: Global tolerance - отклонение параметров резисторов, конденсаторов, индуктивностей, источников переменного и постоянного тока и напряжения; Collating function - характеристики схемы (выбираются из предлагаемого списка): максимальное и минимальное значение величины (Мах. value, Мin. value), максимальная и минимальная частота (Frequency at max, Frequency at min), значение частоты (Rise edge frequency, Fall edge frequency), при котором происходит пересечение заданного уровня порогового напряжения Threshold снизу-вверх и сверху-вниз; Output node - выбор выходной точки схемы. Montе Саrlo... - статистический анализ по методу Монте-Карло. В диалоговом окне команды задаются следующие параметры: Number of runs -количество статистических испытаний; Tolerance - отклонения параметров резисторов, конденсаторов, индуктивностей, источников переменного и постоянного тока и напряжения; Seed - начальное значение случайной величины (этот параметр определяет начальное значение датчика случайных чисел и может задаваться в пределах 0...32767); Distribution type - закон распределения случайных чисел: Unform - равновероятное распределение на отрезке (-1, +1) и Gaussian - гауссовское распределение на отрезке (-1, +1) с нулевым средним значением и среднеквадратическим отклонением 0,25. Требуемый закон распределения выбирается после нажатия кнопки в поле рассматриваемой опции. Остальные параметры нам знакомы из команды Worst Case. 21 Display Grraph - этой командой вызываются на экран графики результатов выполнения одной из команд моделирования. Если в процессе моделирования использовано несколько команд меню Analysis, то результаты их выполнения накапливаются и отображаются в виде закладок с наименованием команд, которые могут перемещаться кнопками, расположенными в правом верхнем углу окна. Это позволяет оперативно просматривать результаты моделирования без его повторного проведения. Вызов команды происходит автоматически при выполнении первой же команды из меню Analysis. Если в схеме используется осциллограф, то после запуска моделирования и предварительно установленной команды Display Grraph в ее окне появляется закладка Oscilloscope с изображением осциллограммы; если используется измеритель АЧХ-ФЧХ, то появляется закладка Bode с изображением АЧХ и ФЧХ и т.д. Одновременно графическая информация выводится также и на основные приборы. Контрольные вопросы и задания 1. Какой командой можно восстановить схему в ее первоначальном виде после внесения изменений? 2. Каким образом можно получить твердую копию (на принтере) схемы и список составляющих ее компонентов? 3. Какой командой можно скопировать изображение схемы в отчет по лабораторной работе, подготавливаемой в текстовом редакторе Word? 4. Каким образом можно составить библиотеку моделей компонентов, состоящую из отечественных комплектующих? 5. Какими командами можно изменить графическое изображение компонента (например, конденсатора переменной емкости)? 6. Что такое подсхема и как ее создать? 7. Что обозначает выделение объекта? 22 8. Какой командой можно присвоить компоненту позиционное обозначение? Какое правило используется при присвоении позиционных обозначений однотипных компонентов? 9. Какими командами можно изменить цвет проводника и для чего это нужно? 10. Какой командой можно удалить из схемы обозначения номинальных значений компонентов или их тип? 11. Каким образом можно масштабировать размеры изображения схемы? 12. Как на схеме обозначаются контрольные точки (номера нод), для чего они нужны и в каких случаях их надо знать? 13. Каким образом можно менять шрифт символов и его атрибутов? 14. Какая команда используется для установки параметров моделирования общего характера? 15. Назовите команду для задания параметров моделирования переходных процессов. 16. Какая команда используется для задания параметров расчета частотных характеристик? 17. Как можно индивидуально изменить температуру компонента моделируемой схемы? 18. Назовите команду EWB5.0 для задания параметров контрольно – измерительных приборов. 19. Что означает моделирование по постоянному току? 20. Какой командой можно провести анализ в частотной области, и какие характеристики при этом можно получить? 23 Лабораторная работа №2 Создание схем Цель работы: Изучить элементную базу EWB 5.Х и технологию создания схем. Теоретические сведения Технология подготовки схем Прежде чем создавать чертеж принципиальной схемы средствами программы EWB, необходимо на листе бумаги подготовить ее эскиз с примерным расположением компонентов и с учетом возможности оформления отдельных фрагментов в виде подсхем. При размещении компонентов схемы на рабочем поле программы EWB5.0можно воспользоваться динамическим меню. После размещения компонентов производится соединение их выводов проводниками. При этом необходимо учитывать, что к выводу компонента можно подключить только один проводник. Для выполнения подключения курсор мыши подводится к выводу компонента и после появлении прямоугольной площадки синего цвета нажимается левая кнопка и появляющийся при этом проводник протягивается к выводу другого компонента до появления на нем такой же прямоугольной площадки, после чего кнопка мыши отпускается, и соединение готово. При необходимости подключения к этим выводам других проводников в библиотеке Passive выбирается точка (символ соединения) и переносится на ранее установленный проводник. Чтобы точка почернела (первоначально она имеет красный цвет), необходимо щелкнуть мышью по свободному месту рабочего поля. Если эта точка действительно имеет электрическое соединение с проводником, то она полностью окрашивается черным цветом. Если на ней виден след от пересекающего проводника, то электрического соединеня нет и точку необходимо установить заново. После удачной установки к точке соединения можно подключить еще два проводника. Если соединение нужно разорвать, курсор подводится к одному из выводов компонентов или точке 24 соединения и при появлении площадки нажимается левая кнопка, проводник отводится на свободное место рабочего поля, после чего кнопка отпускается. Если необходимо подключить вывод к имеющемуся на схеме проводнику, то проводник от вывода компонента курсором подводится к указанному проводнику и после появления точки соединения кнопка мыши отпускается. Следует отметить, что прокладка соединительных проводников производится автоматически, причем препятствия - компоненты и другие проводники - огибаются по ортогональным направлениям (по горизонтали или вертикали). Точка соединения может быть использована не только для подключения проводников, но и для введения надписей (например, указания величины тока в проводнике, его функционального назначения и т. п.). Для этого необходимо дважды щелкнуть по точке и в раскрывшемся окне ввести необходимую запись (не более 14 символов), причем запись можно смещать вправо путем введения слева нужного количества пробелов. Это свойство может быть использовано и в том случае, когда позиционное обозначение компонента (например С1, R10) накладывается на рядом проходящий проводник или другие элементы схемы. Если необходимо переместить отдельный сегмент проводника, к нему подводится курсор, нажимается левая кнопка и после появления в вертикальной или горизонтальной плоскости двойного курсора производятся нужные перемещения. Подключение к схеме контрольно-измерительных приборов производится аналогично. Причем для таких приборов, как осциллограф или логический анализатор, соединения целесообразно проводить цветными проводниками, поскольку их цвет определяет цвет соответствующей осциллограммы. Цветные проводники целесообразны не только для обозначения проводников одинакового функционального назначения, но и для проводников, находящихся в разных частях схемы (например, проводники шины данных до и после буферного элемента). 25 При обозначении компонентов необходимо придерживаться рекомендаций и правил, предусмотренных ЕСКД (единой системой конструкторской документации). Что касается пассивных компонентов, то при выборе их обозначений особых трудностей не возникает. Трудности возникают при выборе активных элементов - микросхем, транзисторов и т.п., особенно при необходимости использования компонентов отечественного производства, когда требуется установить точное соответствие функциональных обозначений выводов и параметров зарубежных и отечественных компонентов. Для облегчения этой задачи можно воспользоваться таблицами соответствия зарубежных и отечественных компонентов (см. Приложение). При импортировании в создаваемую схему другой схемы или ее фрагментов целесообразно действовать в следующей последовательности: командой |