Подключение и настройка измерительных приборов

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Измерительные приборы, точнее их пиктограммы, хранятся на панели приборов выше рабочего поля монтажного стола. Для подключения нужного прибора его пиктограмма с помощью мыши переносится на рабочее поле. Зажимы прибора подключаются к контрольным точкам схемы аналогично остальным соединениям в схеме. Каждый из приборов имеется на панели в единственном экземпляре, поэтому при переносе его на рабочее поле место на панели остается свободным.

Кроме того, в магазине компонентов имеются вольтметры и амперметры, количество которых не ограничено.

После подключения каждого прибора выполняется его настройка под конкретный режим анализа. С этой целью изображение прибора увеличивают путем выделения прибора и выполнения команды Zoom (Лупа) из меню Circuit . К тому же результату приводит двойной щелчок на изображении прибора. На увеличенном изображении прибора устанавливают в необходимые положения органы его управления. Все приборы, перечисленные в разделе 1, имеют собственные органы управления, однако для их настройки используются одни и те же принципы:

для выбора органа управления, выполненного в виде клавиши или кнопки,
и его установки используется щелчок мышью после вывода указателя на клавишу
или кнопку;
чтобы изменить значение и единицу размерности вырабатываемой или
измеряемой величины, производится щелчок на стрелках «вверх» и «вниз»,
расположенных сбоку от обозначения единицы размерности или ее значения.
Иногда можно щелкнуть в свободном поле и нажать стрелочные клавиши «вверх»
или «вниз» на клавиатуре для изменения значения величины. На некоторых
приборах можно просто напечатать новое значение величины.

Мультиметр (рис.4) применяется для измерения напряжения, тока, сопротивления или ослабления сигнала в децибелах между двумя контрольными узлами схемы.

Режим работы мультиметра задается клавишами. Выбор клавиши осуществляется щелчком мыши на клавише верхнего ряда:

А - измерение тока (режим амперметра). Для измерения тока мультиметр должен быть включен своими зажимами «+» и «-» в разрыв цепи, где измеряется ток. Щелчком на клавишах «~» или «-» задается режим измерения либо переменного (его среднего значения), либо постоянного тока. По умолчанию мультиметр в режиме амперметра обладает внутренним сопротивлением 1 мОм (10^-3 Ом), однако сопротивление можно изменить щелчком на клавише SETTINGS (Установки) мультиметра. Следует иметь в виду, что включение низкоомного прибора в высокоомную схему может привести к снижению математической точности моделирования;

V - измерение напряжения (режим вольтметра). Для измерения напряжения между двумя точками схемы к ним необходимо подключить соответствующие прибора. Режим измерения и внутреннее сопротивление прибора (по умолчанию 1 Мом =10⁶ ) можно задать щелчком на клавишах «~», «-» и SETTINGS;

W - измерение сопротивления (режим омметра) выполняется между двумя точками схемы , к которым подключены зажимы прибора. Правильный результат измерения получается , если задан режим в децибелах между двумя точками«-», а измеряемая цепь не заземлена и не соединена с источником напряжения;

dB – измерение ослабления напряжения в децибелах между двумя точками схемы в соответствии с выражением

dB=20lg((V_n-V_m)/V_ст )

где V_n и V_m - напряжения в точках n и m , V_ст - стандартное напряжение ( по умолчанию 1В)

Функциональный генератор ( рис. 5) является источником напряжения специальной формы Форма сигнала задаётся клавишами верхнего ряда. Частота сигналов, коэффициент заполнения , амплитуда и смещение базовой линии (постоянной составляющей напряжения ) устанавливаются клавишами , расположенными ниже. Изменение значений указанных параметров производится стрелочными кнопками сбоку от задаваемых значений:

FREQUENCY (Частота) выходных сигналов может устанавливаться в пределах от 1 Гц (Hz) до 999 МГц;

DUTY CYCLE (Коэффициент заполнения) задает для прямоугольного сигнала отношение в % длительности импульса с высоким рабочим уровнем к периоду, а для треугольного сигнала - отношение длительности поло: линейно нарастающего фронта к периоду. Коэффициент заполнения 50% соответствует симметричной форме сигнала. Форма синусоидального сигнала не изменяется с изменением данного коэффициента;

AMPLITUDE (Амплитуда) задает максимальное значение выходного напряжения, отсчитываемое от базовой линии (смещения по постоянному току) в предположении, что выходной сигнал снимается с зажимов СОМ (Общий) и «+» (или СОМ и «-»). Если выходной сигнал снимается с зажимов «+» и «-», то амплитуда удваивается;

OFFSET (Смещение) задает величину постоянного смешения выходного сигнала - его базовой линии в пределах от -999 кВ до +999 кВ.

Отметим, что режим источника напряжения, реализуемый функциональным генератором, предполагает, что генерируемый сигнал свободен от искажений, шумов и пульсаций, свойственных реальным генераторам с реальной нагрузкой. Параметры генерируемого сигнала в режиме источника напряжения не зависят от величины подключенной нагрузки. Один из выходных зажимов генератора обычно подключается к земле.

Осциллограф имеет два канала А и В и может использоваться визуального наблюдения двух сигналов одновременно. Осциллограф можно также использовать в режиме , когда один сигнал откладывается в качестве аргумента по оси абсцисс, а второй в качестве функции по оси ординат. Кроме входных зажимов каналов А и В осциллограф снабжен клеммой заземления ( GROUND) и входным зажимом запуска развертки TRIGGER (Запуск) (рис.6).

Управление осциллографом заключается в установке режимов его работы с помощью клавишных переключателей, на которых для их выбора выполняется щелчок мышью.

Щелчок на одной из кнопок Y/ T, В/А, А/В определяет оси X и Y В режиме Y/ T по оси X откладывается время , а по оси Y– напряжение сигналов А и В. Масштабирование оси X осуществляется в этом режиме кнопками «» и «¯» сбоку от табло текущего масштаба TIME BASE (s/div - - с/дел). Скорость развертки можно изменять от 0,1 не до 0,5 с на одно деление шкалы. Масштаб по оси Y устанавливается для каждого канала отдельно соответствующими кнопками сбоку от указателей текущего масштаба и может изменяться от 0,01 мВ/дел до 50 В/дел. Можно также задать смещение начальной точки развертки по осям X и Y, причем смещение по оси X определяется кнопками X POS для обоих каналов одновременно. Если X POS установлено 0.00, то развертка начинается от начала экрана осциллографа, положительное ненулевое значение X POS сдвигает начало развертки вправо, а отрицательное - влево. Смещение сигналов по оси Y задается органами Y POS обоих каналов в пределах от -3 до 3 делений и используется для того, чтобы раздвинуть по вертикали изображения сигналов А и В. В режимах В/А и А/В шкала по оси X определяется установленным масштабом по каналу А и В соответственно.

Исследуемые входные сигналы могут подаваться в каналы А и В через открытые для постоянной составляющей входы и через закрытые входы. Выбор типа входа осуществляется щелчком на одной из клавиш АС, 0 или DC:

AC (Alternating Current - переменный ток) игнорирует постоянную составляющюю сигнала. Данный режим эквивалентен подаче сигнала на вход канала через конденсатор большой емкости;

О (нуль) заземляет вход канала. Этот режим используется для коррекции положения луча на экране осциллографа в отсутствии входного сигнала;

DC (Direct Current - постоянный ток) показывает на экране сигнал с учетом его постоянной составляющей. Следует иметь в виду, что схемное подключение разделительного конденсатора между контрольной точкой и входом осциллографа является некорректным, так как конденсатор воспринимается программой как компонент с неподключенным выводом.

Елок TRIGGER осциллографа определяет режим запуска горизонтальной развертки. Кнопки EDGE (фронт) « é» и « ë» устанавливают запуск развертки соответственно по фронту и спаду запускающего сигнала. LEVEL (уровень) определяет пороговое напряжение, превышение которого приводит к запуску развертки. Кнопки AUTO, А, В и ЕХТ указывают, от какого сигнала производится запуск развертки:

AUTO - автоматический запуск;

А, В - запуск от входных сигналов А и В соответственно;

ЕХТ - запуск от внешнего сигнала, подаваемого на зажим TRIGGER.

При подключении осциллографа его зажим GROUND следует подключать к общей точке (земле) схемы.

Частотный характериограф (Bode plotter - построитель диаграмм Боде) служит для вывода результатов моделирования в частотной области, изображая амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и фазо-частотную характеристику (ФЧХ). Прибор генерирует гармоническое напряжение с линейно изменяющейся частотой на своем зажиме IN и измеряет отношение напряжений на подключенных к схеме зажимах OUT (Выход) и IN (Вход), или же разность их фаз. Частоты всех источников переменного тока в схеме в процессе расчета игнорируются, однако схема должна включать хотя бы один такой источник.

Характериограф выводит на свой экран в функции частоты либо отношение амплитуд, выраженное в относительных единицах или децибелах, или разность их фаз в градусах. Режим работы прибора задается клавишами и стрелочными кнопками «», «¯» (рис.7):

щелчок на клавише MAGNITUDE или PHASE устанавливает режим измерения АЧХ или ФЧХ соответственно;

щелчок на клавишах LOG или LIN устанавливает логарифмический или линейный масштаб вертикальной VERTICAL и горизонтальной HORIZONTAL осей графика на экране прибора;

шкалы осей задаются начальными ( I) и конечными (F) значениями величин. По оси X всегда откладывается частота в Гц, а но оси Y откладывается безразмерная величина (LIN) или децибелы ( LOG) для отношения напряжений и градусы для разности фаз;

для точного отсчета результата измерений можно использовать визир прибора, управляя его позицией с помощью кнопок с изображениями горизонтальных стрелок « », «®» в нижней части лицевой панели характериографа. Визир можно также перемещать с помощью мыши, для чего визир (в виде крестика в левом нижнем углу экрана прибора) следует перетащить в нужную точку на графике АЧХ или ФЧХ. Отсчет измеряемой величины появляется на цифровом табло в правой нижней части прибора.

Логический преобразователь не имеет физического прототипа и является чисто компьютерным инструментом для выполнения преобразований цифровой схемы и ее логического описания. Изображен прибор (рис. 8) шаблон содержит таблицы истинности в левой части,клавиши управления в правой части и дисплей для отображения логического выражения в нижней части лицевой панели.

Анализируемая или синтезируемая цифровая схема может содержать до восьми входных переменных

( аргументов) и один выход ( функцию). Аргументы обозначаются буквами А..Н, а функция – OUT. Режим преобразования назначается клавишами:

Преобразование схемы в таблицу истинности. В этом режиме входы схемы подключить к зажимам А…Н, а выход – к зажиму OUT. После щелчка на клавише шаблон таблицы истинности заполняется значениями переменных (0 и 1). Всего в таблице образуется 2 ⁿ строк, где n- число аргументов;
преобразование таблицы истинности в логическое выражение. Для создания таблицы истинности (если она еще не образована предыдущим преобразованием) необходимо щелкнуть на нескольких входных зажимах, соответствующих аргументам А...Н. Появляется полный набор комбинаций аргументов, против которых в колонке OUT функции надо напечатать значения функции (О, 1 или X , причем X обозначает неопределенное значение функции). После щелчка на клавише в нижней части прибора появляется алгебраическая запись функции, в которой вместо обычного знака отрицания в виде черты над символом используется знак «'», проставляемый за символом;
преобразование таблицы истинности в минимизированное логическое выражение. Минимизация в ПЭВМ проводится методом Мак-Класки, допускающим по сравнению с методом карт Карно большее число аргументов. Следует заметить, что минимизация может потребовать значительного объема памяти. Результат минимизации выводится в нижней строке прибора;

преобразование логического выражения в таблицу истинности. Перед щелчком на этой на этой клавише следует ввести алгебраическое выражение в нижней строке прибора. Результат преобразования автоматически записывается в шаблон таблицы истинности ;
преобразование логического выражения в цифровую
комбинационную схему. Напечатанное предварительно
выражение после щелчка на этой клавише преобразуется в схему
на рабочем поле монтажного стола;
создание цифровой схемы в функциональном базисе И, НЕ,
распространенном в инженерной практике.

Измерение постоянных токов и напряжений предусмотрено в программе возможностью подключения амперметров и вольтметров из магазина компонентов. Их количество не ограничено, поэтому при перемещении этих приборов на рабочее поле монтажного стола их изображения сохраняются в исходных позициях.

3.ВЫПОЛНЕНИЕ АНАЛИЗА

Общие рекомендации

Вся информация программы Electronics Workbench, выводимая на экран ПЭВМ, располагается в окнах, которые можно перемещать, прокручивать (просматривать), изменять размеры и закрывать подобно другим окнам операционной среды WINDOWS. В окнах размещаются рабочее поле, магазин компонентов, панель инструментов, описание схемы и пр.

Если нужное в данный момент окно накрыто другими окнами, можно вывести его поверх остальных щелчком на титульной верхней полосе окна. Окно можно перетащить в другое место экрана ,установив указатель на титульной, полосе, нажав левую клавишу мыши, переместив окно и отпустить клавишу , когда окно окажется на новом месте. Двойной щелчок на кнопке в верхнем углу окна приводит к его закрытию. Для изменения размера окна следует перетащить его сторону или угол после появления на месте указателя двунаправленной стрелки. Для прокрутки окна можно перетащить кнопку, расположенную на правой стороне окна или полоску в нижней части окна. Щелчок внутри области частично скрытого окна делает это окно активным и выводит его наверх. Следует иметьв виду, что общая площадь рабочего поля монтажного стола в четыре раза больше той, которая выводится на экран, и для того, чтобы разместить дополнительные компоненты или просмотреть полностью рабочее поле надо использовать кнопки прокрутки, расположенные с правого и нижнего краев окна.

Открытие ранее созданного и сохраненного схемного файла осуществляется командой Open (Открыть) из меню File (Файл). При этом появляется диалоговое окно, из которого выбирается имя схемного файла, после чет производится щелчок на кнопке ОК. К такому же результату приводит Ctrl + O .

В необходимых случаях на рабочем поле можно поместить текстовую информацию: позиционные обозначения, типы и значения параметров компонентов; краткое описание схемы; значения величин при настройке измерительных приборов. В большинстве случаев вставка текста назначается автоматически после вывода указателя на нужную позицию и щелчка мышью. Для перемещения указателя можно также использовать стрелочные клавиши и клавишу табуляции Tab на клавиатуре ПЭВМ.

Информация или комментарии к схеме печатается в окне описания ( Description Window ). Окно описания открывается командой Description из меню Window или сочетанием клавиш Ctrl + D . Если нужно показать окно описания следует перетащить его к верхнему или нижнему краю рабочего поля и выбрать команду Arrange (Упорядочивание) из меню Window Эта команда (или сочетание клавиш Ctrl + W ) используется для упорядочивания составных частей монтажного стола. Указанная команда заставляет все открытые окна увеличиваться , насколько это возможно в конкретной ситуации. Для изменения порядка расположения частей монтажного стола следует перетащить эти части примерно туда , где их хотелось бы видеть, и выбрать вновь команду Arrange изменю Window . Способ упорядочивания окон зависит от их текущей позиции.

Перед проведением анализа собранную схему можно вывести на передний план командой Circuit из меню Window

После создания схемы и подключения приборов можно назначить директивы анализа - опции (по умолчанию набор опций устанавливается автоматически, и зависят от типов подключенных измерительных приборов). Директивы анализа задаются командой Analysis Options ( Ctrl + Y ) и предназначены для определения видов проводимых программой расчетов. Указанная команда выводит на экран диалоговое окно со следующими опциями;

Analysis Type Вид анализа

Transient Переходной процесс

Steady state Установившийся режим

Active component Активный элемент

Assume linear operation Линеаризованный режим

Oscilloscope Display Экран осциллографа

Pause after each screen Пауза после каждого экрана

Store results for all nodes Запоминание результатов для всех узлов

Tolerance Погрешность

Points per cycle Точек на период

Bode plotter points per cycle Точек частотной характеристики

Temporary file size for simulation Размер временного файла для моделирования

Перечисленные опции относятся к моделированию аналоговых электронных схем.

Исследование цифровых схем

Исследование цифровых схем, состоящих из логических комбинационных и последовательных узлов, проводится на функциональном и принципиальном уровнях. При функциональном анализе все цифровые компоненты полагаются по умолчанию идеальными, не обладающими задержками переключения и не требующими источников питания. Часто такого анализа оказывается достаточным для оценки функционирования спроектированного устройства. Однако, если необходим более детальный анализ поведения схемы, или если схема включает наряду с цифровыми и аналоговые компоненты, то следует проводить моделирование на принципиальном уровне с указанием конкретных типов микросхем и цепей их питания.

Исследование обычно проводится во временной области с использованием осциллографа и/или логического анализатора. Проверка комбинационных схем без элементов памяти может осуществляться также с помощью логического преобразователя.

Синтез комбинационной схемы начинается, как правило, с таблицы истинности, в которой каждому набору аргументов ставится в соответствие то или иное значения (0 или 1) булевой функции. Таблица истинности заполняется на экране раскрытого изображения логического преобразователя. Количество в таблице определяется количеством аргументов, которое назначается на кнопках, расположенных над формируемой таблицей истинности, и равно 2ⁿ, где n- число аргументов. Для каждого набора аргументов после позиционирования указателя с помощью клавиатуры вводится значение функции.

Таблица истинности может быть преобразована в алгебраическое выражение или в минимизированное алгебраическое выражение щелчком на соответствующей клавише раскрытого изображения преобразователя .

Образовавшееся под таблицей истинности выражение, в котором знак отрицания изображается знаком «'» за соответствующим символом, можно далее реализовать на логических элементах И, ИЛИ, НЕ, или же только на логических Элементах И, НЕ щелчком на соответствующей клавише преобразователя Автоматически синтезированная схема появляется на рабочем поле монтажного стола.

Возможно также обратное преобразование алгебраического выражения или схемы в таблицу истинности, например при проверке правильности проведенного формального синтеза схемы. Эти преобразования назначаются также щелчками на соответствующих клавишах после прорисовки комбинационной схемы на рабочем поле монтажного стола.

Цифровая схема создается на монтажном столе в последовательности, описанной в разделе 2. Для извлечения компонента выбирается тот или иной раздел магазина компонентов и нужный объект перетаскивается на рабочее поле с помощью мыши.

Если перетаскивается компонент в виде корпуса микросхемы, то перед выполнением межсоединений двойным щелчком на изображении корпуса посредством открывающегося диалогового окна назначается тип микросхемы по ее функциональному признаку. Вторично произведенный двойной щелчок вызывает следующее диалоговое окно, предлагающее выбрать раздел библиотеки микросхем ( library ). Всего имеется четыре раздела: « cmos » (КМОП), « default » (по умолчанию), « misc » (смешанные), « ttl » (ТТЛ). По умолчанию компонент полагается идеальным. Выбор разделов «cmos» и « ttl» предлагает уточнить через диалоговое окно технологическую модификацию микросхемы (напряжение питания, наличие мощного выхода «BUF», открытый коллектор «ОС» или сток «OD», скоростные свойства - «НС» (High-speed CMOS), маломощная ТТЛШ - « LS» (Low-power Schottky)). Вызов функции « HELP» (ПОМОЩЬ) клавишей F1 или выбором из меню выдает дополнительную информацию по выделенному компоненту.

Electronics Workbench располагает обширной библиотекой моделей цифровых компонентов, УГО которых могут изображаться двояко: либо в соответствии со стандартом ANSI (American National Standard Institute), либо в соответствии с европейским стандартом DIN (второй весьма близок к ГОСТам РФ).Система обозначений назначается при инсталлирования программы.

Раздел Logic Gates включает УГО вентилей (логических элементов) (табл.1) и изображения корпусов микросхем с обозначением функции.

Двойной щелчок на УГО вентиля приводит к появлению запроса о количестве его входов.

Раздел Digital предлагает комбинационные функциональные узлы, назначение которых обозначено на изображениях корпусов микросхем: MTJX (Мультиплексоры), DEC/ DEMUX (Дешифраторы/Демультиплексоры), ENCODERS (Шифраторы), ARITHMETIC (Арифметические узлы). Кроме того имеются УГО полусумматора ( HS) и полного одноразрядного сумматора ( SM). В разделе магазина также сосредоточены УГО различных триггеров, а также изображения корпусов микросхем с обозначением функции. Двоимой щелчок на изображении корпуса предлагает перечни: FLIP- FLOPS -триггеров, COUNTERS - счетчиков, либо SHIFT REGS - сдвигающих регистров, из которых выбираются конкретные типы и серии микросхем. В табл.2 приведены типовые представители данного раздела цифровых компонентов а в табл.3 УГО триггеров .

Разделы IC предлагает к выбору серии микросхем ("74хххх - ТТЛ, 4хххх - КМОП, знаком «х» обозначены переменные позиции обозначения микросхем). Таблицы соответствия отечественных микросхем и их зарубежных аналогов даны в приложениях Ви Г.

Раздел Indicators магазина компонентов содержит УГО приборов индикации, световой и звуковой сигнализации в соответствии с табл. 4.

В разделе гибридных (смешанных) микросхем имеются цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, а также мультивибратор и таймер 555 (аналог отечественной микросхемы КР1006ВИ1) , которые можно использовать для создания схем в встроенными тактовыми генераторами и схем для связи цифровых узлов с аналоговыми.

Анализ цифровых схем проводится преимущественно с помощью генератора двоичных слов

( Word generator) и логического анализатора (Logic analyzer) , который не был описан. Генератор слов позволяет задать по тактам повторяющиеся с периодом 16 тактов 8 различных входных логических сигналов для проверяемой схемы. Логический анализатор позволяет наблюдать до восьми логических сигналов одновременно в восьми узлах схемы, каковыми могут быть входы и выходы схемы, а также любые внутренние узлы в схеме. Если назначить цвета проводников, которыми входы подключены к схеме (см. п.2.2), то именно этими цветами будут окрашены соответствующие сигналограммы на экранах этих приборов. Анализ схемы при низкой тактовой частоте может проводиться также при помощи световых пробников , подключаемых к интересующей пользователя узлами схемы . В отдельных случаях может оказаться полезным подключение головок громкоговорителей, падающих звуковой сигнал при превышении напряжением в контролируемом узле их порогов срабатывания.

Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 227; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!