Знакомство с Electronics Workbench

Основные теоретические сведения.

Программа EWB создана в 1989 г. канадской фирмой Interactive Image Technologies для схемотехнического моделирования аналоговых и цифровых радиоэлектронных устройств различного назначения. Существует несколько программ подобного рода (System View, Wicro-Cap, DesignLab, Aplac и др.), однако EWB отличается тем, что она позволяет использовать КИП, по внешнему виду, органам управления и характеристикам максимально приближенные к их промышленным аналогам. Все описания на английском языке. Схема составляется из библиотек компонентов или путем изменения уже готовых схем. Выделение элемента – щелчок левой кнопки мыши. Удаление – клавишаDel или соответствующая команда контекстного меню. При составлении схемы и ее упрощения путем оформления подсхем моделирование ее работы начинается щелчком выключателя.

Используемые тип файлов - .ewb. Эти файлы обычно находятся в каталоге Samples. Например, файл Rs-ff.ewb содержит схему RS-триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ.

Структура окна.

lab1_1.jpg (34376 bytes)

Рис.1. Основные элементы интерфейса программы EWB 5.0

Основную, центральную часть окна приложения занимает рабочая область, в которой собирается и тестируется электронная схема. Над рабочей областью расположена панель кнопок. С помощью кнопок, имеющихся на этой панели, можно изменять содержимое окна набора компонентов. Изображения на кнопках показывают, какие типы компонентов появятся в наборе при нажатии соответствующей кнопки. Справа в этом же ряду расположен переключатель, позволяющий включать и выключать собранную схему. Переключение осуществляется с помощью щелчка мышью на переключателе. Над иконками приборов расположено меню.

 

Главное меню программы включает в себя:

File
Revent to Saved… - стирание всех изменений, внесенных в текущем сеансе редактирования и восстановление схемы в первоначальном виде;

Edit
Copy as Bitmap – выделение, указанная область помещается в буфер обмена;

Circuit- для подготовки схем и задания параметров моделирования;

Analysis – задание параметров моделирования

Window:
Arrange – исправление искажения изображений компонентов, соединительных проводников и перезапись экрана,
Circuit – вывод схемы на передний план,
Description - вывод на передний план описания схемы или окна-ярлыка;

Help - стандартный для Windows. После нажатия на элемент схемы на клавишу F1 – открывается окно Справки с описанием данного элемента.

Таблица 1. Меню пиктограмм

Пиктограмма

Название

Описание

lab1_menu1.jpg (969 bytes) Favorites Избранное
lab1_menu2.jpg (924 bytes) Sources Источники сигналов
lab1_menu3.jpg (914 bytes) Basic Пассивные компоненты и коммутационные устройства
lab1_menu4.jpg (893 bytes) Diodes Диоды
lab1_menu5.jpg (916 bytes) Transistors Транзисторы
lab1_menu6.jpg (892 bytes) Analog IСs Аналоговые микросхемы
lab1_menu7.jpg (984 bytes) Mixed IСs Микросхемы смешанного типа
lab1_menu8.jpg (995 bytes) Digital IСs Цифровые микросхемы
lab1_menu9.jpg (905 bytes) Logic Gates Логические цифровые микросхемы
lab1_menu10.jpg (979 bytes) Digital Цифровые микросхемы
lab1_menu11.jpg (957 bytes) Indicators Индикаторные устройства
lab1_menu12.jpg (941 bytes) Controls Аналоговые вычислительные устройства
lab1_menu13.jpg (903 bytes) Miscellaneous Компоненты смешанного типа
lab1_menu14.jpg (966 bytes) Instruments Контрольно-измерительные приборы

Задание:

  1. Откройте файл Rs-ff.ewb, сохраните его в свою папку (File – Save as…).

  2. Попробуйте изменить элементы схемы – передвинуть, повернуть, изменить свойства (правая кнопка мыши – Component Properties).

  3. Сохраните измененный файл Rs-ff_my.ewb в свою папку.

В Electronics Workbench сборка схемы осуществляется в рабочей области. Электронные компоненты для сборки схемы берутся из меню, содержащего набор компонентов. Содержимое набора компонентов можно изменить нажатием соответствующих кнопок, расположенных непосредственно над окнами. Чтобы переместить требуемый компонент в рабочую область, нужно поместить на него курсор и нажать левую клавишу мыши. Затем, удерживая клавишу в нажатом состоянии, "перетащить" элемент, двигая мышь, в требуемое положение в рабочей области и отпустить клавишу.

Чтобы осуществить какие-либо операции над элементом его необходимо выделить. Выделение элемента осуществляется щелчком мыши на элементе, при этом он окрашивается в красный цвет.

Если необходимо повернуть элемент, нужно сначала его выделить, а затем использовать комбинацию клавиш [Ctrl+R], нажатие которых приводит к повороту элемента на 90°.

Для удаления элемента его также необходимо сначала выделить, а затем нажать клавишу [Del] и в ответ на запрос о подтверждении удаления нажать кнопку подтверждения или отмены удаления.

Все электронные компоненты характеризуются своими параметрами, определяющими их поведение в схеме. Чтобы задать эти параметры нужно дважды щелкнуть мышью на нужном элементе, в результате чего появится диалоговое окно, в котором необходимо выбрать или записать требуемые параметры и закрыть его нажатием кнопки "Ok".

Чтобы соединить между собой выводы элементов подведите курсор к нужному выводу, при этом, если к этому выводу действительно можно подсоединить проводник, на нем появится маленький черный кружок. При появлении кружка нажмите левую клавишу мыши и, не отпуская ее, протащите курсор к другому выводу. Когда на другом выводе тоже появится черный кружок, отпустите клавишу, и эти выводы автоматически будут соединены проводником. Если вывод элемента нужно подсоединить к уже имеющемуся проводнику, то подведите курсор мыши при нажатой клавише к этому проводнику, при этом также в том месте, где можно сделать подсоединение появится маленькая окружность. В этот момент отпустите клавишу, и в схеме автоматически образуется проводящее соединение между проводниками, обозначенное черным кружком.

1. Источник постоянного напряжения clip_image004.jpg (849 bytes).
Находится в наборе Источники сигналов.
Этот элемент представляет собой модель идеального источника напряжения, поддерживающего на своих выводах постоянное напряжение заданной величины. Величина напряжения может задаваться разработчиком двойным щелчком мыши на элементе и записью в диалоговом окне требуемого значения.

2. Лампочка накаливания clip_image007.jpg (943 bytes).
Находится в наборе Индикаторные устройства.
Этот элемент моделирует обычную лампу накаливания и может находиться в трех состояниях: выключенном, включенном и перегоревшем. Поведение элемента характеризуется двумя параметрами: мощностью и максимально допустимым напряжением. Ввести нужные параметры можно двойным щелчком мыши на элементе. После этого появляется диалоговое окно. Введите требуемые параметры и закройте диалоговое окно щелчком на кнопке "Ok".

При работе схемы элемент будет находиться в выключенном состоянии, если приложенное к нему напряжение не превышает половины максимального напряжения. Если приложенное напряжение находится в интервале от половины максимального напряжения до уровня максимального напряжения, элемент находится во включенном состоянии. При превышении приложенным напряжением заданного максимального напряжения элемент переходит вперегоревшее состояние.

3. Заземление clip_image011.jpg (762 bytes).
Находится в наборе Источники сигналов.
В схеме, собранной с помощью Electronics Workbench, как и практически для любой реальной схемы, требуется указать точку нулевого потенциала, относительно которой определяются напряжения во всех других точках схемы. Именно для этой цели служит элемент заземление. Его единственный вывод подключается к той точке схемы, потенциал которой принимается равным нулю. Допускается и даже целесообразно, особенно для сложных схем, использовать несколько элементов заземления. При этом считается, что все точки, к которым подсоединены заземления, имеют один общий потенциал, равный нулю.

4. Точка - соединитель clip_image013.jpg (666 bytes).
Находится в наборе Источники сигналов.
Основным свойством точки-соединителя является то, что вы можете подсоединять к ней проводники. Подсоединять проводники к точке можно слева, справа, сверху и снизу, то есть существует всего четыре места подсоединения проводников к одной точке и, следовательно, в одной точке могут соединяться не более четырех проводников. Для реализации такого подсоединения нужно подвести проводник при нажатой клавише мыши к соответствующей стороне точки, при этом около точки появляется маленький черный кружок. Отпуская в этот момент левую клавишу мыши, получаем требуемое подсоединение.

5. Переключатель clip_image015.jpg (974 bytes).
Находится в наборе Пассивные компоненты и коммутационные устройства .
Этот переключатель допускает два возможных положения, в которых один общий вход соединяется с одним из двух возможных выходов. По умолчанию переключение осуществляется клавишей [Space]. Чтобы назначить какому-либо переключателю другую клавишу, нужно дважды щелкнуть мышью на этом переключателе, ввести требуемый символ в появившемся диалоговом окне и нажатием кнопки "Ok" подтвердить сделанный выбор. После этого переключение данного переключателя будет осуществляться с помощью выбранной клавиши.

6. Динамик tema1_6.jpg (906 bytes).
Находится в наборе Индикаторные устройства.
Этот элемент издает гудок заданной частоты, если приложенное к его выводам напряжение превышает установленный уровень напряжения. Значения порогового напряжения и частоты издаваемого сигнала можно задать в диалоговом окне, появляющемся при двойном щелчке мыши на элементе.

7. Вольтметр clip_image022.jpg (1156 bytes).
Находится в наборе Индикаторные устройства.
Этот элемент показывает напряжение, приложенное к его выводам. Одна из сторон этого элемента выделена утолщенной линией. Если напряжение, приложенное к выводам таково, что потенциал на выводе, находящемся с не выделенной стороны, больше потенциала на выводе, находящемся с выделенной стороны, то знак напряжения, показываемого вольтметром, будет положительным. В противном случае знак индицируемого напряжения будет отрицательным.

8. Амперметр clip_image025.jpg (1099 bytes).
Находится в наборе Индикаторные устройства.
Этот элемент показывает величину тока, протекающего через его выводы. Одна из сторон этого элемента выделена утолщенной линией. Если направление тока, протекающего через выводы элемента, совпадает с направлением от не выделенной стороны к выделенной стороне, то знак величины индицируемого тока будет положительным. В противном случае знак будет отрицательным.

9. Резистор clip_image028.jpg (820 bytes).
Находится в наборе Источники сигналов.
Этот элемент представляет собой один из наиболее широко используемых компонентов электронных схем. Величина сопротивления резистора задается разработчиком в диалоговом окне, появляющемся при двойном щелчке мыши на элементе.

Простейшая электрическая цепь состоит из источника и приемника электрической энергии. В качестве простейшего источника электрической энергии может служить источник постоянного напряжения, например, батарейка. Приемником электрической энергии обычно служит устройство, преобразующее энергию электрического тока в другой вид энергии, например, в световую энергию в электрической лампочке, или в энергию акустических волн в динамике.

Чтобы обеспечить протекание тока через приемник, необходимо образовать замкнутый контур, по которому течет ток. Для этого необходимо один вывод приемника электрической энергии подсоединить к отрицательному выводу батарейки, а другой к положительному выводу. Простейший способ управления прохождением тока по цепи заключается в замыкании и размыкании контура цепи с помощью переключателя. Размыкание контура цепи приводит к разрыву цепи, вследствие чего ток становится равным нулю. Замыкание цепи обеспечивает путь для прохождения по цепи тока, величина которого определяется приложенным напряжением и сопротивлением цепи согласно закону Ома.