ВВЕДЕНИЕ  В ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ПРОГРАММЫ 
ELECTRONICS WORKBENCH

     Разработка  любого электронного устройства сопровождается физическим или математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требуется изготовление макетов и их трудоёмкое исследование. Часто физическое моделирование просто невозможно из-за чрезвычайной сложности устройства, например, при разработке больших и сверхбольших интегральных микросхем. В этом случае прибегают к математическому моделированию с использованием средств и методов вычислительной техники. Например, известный пакет P-CAD содержит блок логического моделирования цифровых устройств, однако для начинающих, в том числе и для студентов, он представляет значительные трудности в освоении. Не меньшие трудности встречаются и при использовании системы DesignLab.

     Electronics Workbench - разработка фирмы Interactive Image Technologies (www.interactive.com). Особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближённых к их промышленным аналогам. Программа легка в освоении и достаточно удобна в работе. После составления схемы и её упрощения путём оформления подсхем моделирование начинается щелчком обычного выключателя. 
 
 

Редакция  файла от октября 2002г. Не закончен!

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ  МЕНЮ ПРОГРАММЫ

     Окно  программы Electronics Workbench¹ содержит строку меню, линейку инструментов, линейку библиотеки компонентов. Все кнопки имеют подсвечиваемые подсказки.

     Рассмотрим  команды меню программы Electronics Workbench в порядке их следования.

1. Меню  File

     Меню  File предназначено для загрузки и записи файлов, получения твёрдой копии выбранных для печати составных частей схемы. А также для импорта/ экспорта файлов в форматах других систем моделирования и программ разработки печатных плат.

1. Большинство команд этого меню - это типичные для Windows команды работы с файлами и поэтому пояснений не требуют.

2. Rewent to Saved…² - стирание всех изменений, внесённых в схему, после её последнего сохранения. Необходимо заметить, что в программе не предусмотрена возможность отмены выполненного действия.

3. Print… (CTRL+P) - выбор данных для вывода на  принтер:

• Scematic - схемы  (опция включена по умолчанию);
• Description - описания к схеме;
• Part list - перечня выводимых на принтер документов;
• Label list - списка обозначений элементов схемы;
• Model list - списка имеющихся в схеме компонентов;
• Subcircuits - подсхем (частей схемы, являющихся законченными функциональными узлами и обозначаемых прямоугольниками с названиями внутри);
• Analysis options - перечня режимов моделирования;
• Instruments - списка приборов.

     В этом же подменю можно выбрать  опции печати (кнопка Setup), отправить материал на принтер (кнопка Print), а также изменить масштаб выводимых на принтер данных в пределах от 20 до 500%.

4. Install…  - установка дополнительных программ.

2. Меню  Edit

1. Большинство команд этого меню - это типичные для Windows команды работы с файлами и поэтому пояснений не требуют.

2. Copy as Bitmap - команда превращает курсор мыши в крестик, которым по правилу прямоугольника можно выделить нужную часть экрана, после отпускания левой кнопки мыши выделенная часть копируется в буфер обмена, после чего его содержимое может быть импортировано в любое приложение Windows. Копирование всего экрана производится нажатием клавиши Print Screen. Копирование активной в данный момент части экрана, например, диалогового окна - комбинацией Alt+Print Screen. Эта команда необходима при подготовке отчётов по моделированию и оформления лабораторных работ.

3. Show Clipboard - показать содержимое буфера обмена.

3. Меню  Circuit

1. Rotate (CTRL+R) - поворот выбранного компонента.

2. Flip Horizontal - зеркальный разворот компонента по горизонтали.

3. Flip Vertical - зеркальный разворот компонента по вертикали.

4. Component Properties… - свойства компонента, команда выполняется также после двойного щелчка левой кнопкой мыши по компоненту.

5. Create Subcircuit… (CTRL+B) - преобразование предварительно выбранной части схемы в подсхему. Выделяемая часть схемы должна быть расположена таким образом, чтобы в выделенную область не попали не относящиеся к ней проводники и компоненты.

6. Zoom In (CTRL++) - масштабирование схемы (увеличение).

7. Zoon Out (CTRL+-) - масштабирование схемы (уменьшение).

8. Schematic Options… - выбор элементов оформления и шрифтов схемы, способов соединения элементов схемы и вариантов печати схемы на принтер.

4. Меню Analysis

1. Activate (CTRL+G) - запуск процесса моделирования.

2. Pause (F9) – временная приостановка процесса моделирования.

3. Stop (CTRL+T) - остановка процесса моделирования.

4. Analysis options… (CTRL+Y) - установка параметров:

4.1 Global - настройки общего характера (диалоговые окна соответствующих настроек нужно смотреть в программе EWB), в котором параметры имеют следующее назначение:

• ABSTOL - абсолютная ошибка расчета токов;
• GMIN - минимальная проводимость ветви цепи (проводимость ветви, меньшая указанного значения, считается равной нулю).
• PIVREL, PIVTOL - относительная и абсолютная величины элемента строки матрицы узловых проводимостей (например, при расчёте по методу узловых потенциалов), необходимые для выделения в качестве ведущего элемента;
• RELTOL - допустимая относительная ошибка расчёта напряжений и токов;
• TEMP - температура, при которой проводится моделирование;
• VNTOL - допустимая ошибка расчёта напряжений в режиме Transient (анализ переходных процессов);
• CHGTOL - допустимая ошибка расчёта зарядов;
• RAMPTIME - начальная точка отсчёта времени при анализе переходных процессов;
• CONVSTEP - относительный шаг итерации при расчёте режима по постоянному току;
• CONVABSSTEP - абсолютный размер шага итерации при расчёте режима по постоянному току;
• CONVLIMIT - включение или выключение дополнительных средств для обеспечения сходимости итерационного процесса;
• RSHUNT - допустимое сопротивление утечки для всех узлов относительно общей шины (заземления);
• Temporary … - объём дисковой памяти для хранения временных файлов (в Мбайт).

4.2 DC – настройка параметров моделирования для выполнения расчётов режима по постоянному току (статический режим):

• ITL1 – максимальное количество итераций приближённых расчётов;
• GMINSTEPS – размер приращения проводимости в процентах от GMIN (используется при слабой сходимости итерационного процесса);
• SRCSTEPS – размер приращения напряжения питания в процентах от его номинального значения при вариации напряжения питания (используется при слабой сходимости итерационного процесса).

     Кнопка Reset Defaults предназначена для установки  в этом и других меню параметров, принятых по умолчанию. Используется в  том случае, если после редактирования необходимо вернуться к исходным настройкам.

4.3 Transient – настройка параметров моделирования для выполнения анализа переходных процессов:

• ITL4 – максимальное  количество итераций за время  анализа переходных процессов;
• MAXORD – максимальный порядок (2-6) метода интегрирования дифференциального уравнения;
• TRTOL – допуск на погрешность вычисления переменной;
• METHOD – метод приближённого интегрирования дифференциального уравнения: TRAPEZOIDAL – метод трапеций, GEAR – метод Гира;
• ACCT – разрешение на вывод статистических сообщений о процессе моделирования;

4.4 Device – выбор параметров МОП- транзисторов:

• DEFAD – площадь  диффузионной области стока, м2;
• DEFAS - площадь диффузионной области истока, м2;
• 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;

4.5 Instruments – настройка параметров контрольно-измерительных приборов:

• Pause after each screen – пауза (временная остановка  моделирования) после заполнения экрана осциллографа по горизонтали;
• Generate time steps automatically – автоматическая установка временного шага (интервала) вывода информации на экран;
• Minimum number of time points – минимальное количество отображаемых точек за 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 пук и остановка);
• Calculate DC operating point – выполнение расчёта режима по постоянному току;
• Points per cycle – количество отображаемых точек при выводе амплитудно- частотных и фазо- частотных характеристик;
• Use engineering notation – использование инженерной системы обозначений единиц измерения.

5. DC Operating Point - расчёт режима по постоянному току (в режиме DC из моделируемой схемы исключаются все конденсаторы и закорачиваются все индуктивности).

6. DC Sweep… - вариация параметров источников при расчёте режима по постоянному току.

7. AC Frequency - расчёт частотных характеристик:

• FSTART, FSTOP –  граница частотного диапазона;
• Sweep type – масштаб по горизонтали: декадный (Decade), линейный (Linear) и октавный (Octave);
• Number of points – число точек;
• Vertical scale – масштаб по вертикали: линейный (Linear), логарифмический (Log) и в децибеллах (Decibel);
• Nodes in circuit – список всех узлов цепи;
• Nodes for analysis – номера узлов, для которых рассчитываются характеристики схемы, перечень таких узлов устанавливается кнопками добавить и удалить.
• Simulate – запуск моделирования.

8. Transient - расчёт переходных процессов.

9. Fourier… - проведение Фурье-анализа (спектрального анализа):

• Output node –  номер контрольной точки (узла), в которой анализируется спектр сигнала;
• Fundamental frequency – основная частота колебания (частота первой гармоники);
• Number harmonic – число гармоник, подлежащих анализу;
• Vertical scale – масштаб по оси Y;
• Advanced – набор опций этого блока предназначен для определения более тонкой структуры анализируемого сигнала путём введения дополнительных выборок (по умолчанию выключены);
• Number of points per harmonic – количество отсчётов (выборок) на одну гармонику;
• Sampling frequency – частота следования выборок;
• 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).

10. Noise… - анализ спектра внутренних шумов:

• Input noise reference source - место подключения источника  входного сигнала (выбирается из списка всех имеющихся источников сигнала, включая источник питания);
• Output node - узел (точка) схемы, в которой анализируется выходной сигнал;
• Reference node - узел 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;
• Number points - число отображаемых точек;
• Vertical scale - масштаб по оси Y;
• Set points per summary - выбор компонента схемы (из списка, где перечислены все компоненты схемы), вклад шумов которого в спектр шума на выходе (Output node) будет отображаться отдельно.