Программа Electronics Workbench

Рисунок 12 – Логический преобразователь (Logic Converter)

     На  лицевой панели преобразователя  показаны клеммы- индикаторы входов: А, В, …, Н и одного выхода OUT, экран для отображения таблицы истинности исследуемой схемы, экран-строка для отображения её булевого выражения (в нижней части). В правой части расположены кнопки управления процессом преобразования (CONERSIONS).

     Возможные варианты использования преобразователя:

1. Логический  анализ n-входного устройства с одним  выходом. В этом случае, используя кнопки управления, получим:

• таблицу истинности исследуемого устройства;
• булево выражение, реализуемое устройством;
• минимизированное булево выражение;
• схему устройства на логических элементах без ограничения их типа;
• схему устройства только на логических элементах И-НЕ.

2. Синтез  логического устройства по таблице  истинности. Для этого необходимо активизировать щелчком мыши требуемое  количество входов анализатора, в результате чего на экране анализатора получим начальную таблицу истинности, в которой представлены все возможные комбинации входных сигналов и соответствующие им значения логических входных сигналов. После этого необходимо отредактировать выходные сигналы и воспользовавшись вышеописанными кнопками произвести синтез логического устройства.

3. Синтез  логического устройства по булеву выражению. Выполняется аналогично вышеописанному, но сначала необходимо ввести булево выражение и получить его таблицу истинности.

13. Генератор слова (Word Generator)

Рисунок 13 – Генератор слова (Word Generator)

     Генератор слова предназначен для генерации 16- разрядных слов, которые набираются пользователем на экране, расположенном в левой части лицевой панели. Номер редактируемой ячейки фиксируется в окошке EDIT блока ADRESS. Всего таких ячеек и, следовательно, комбинаций – 2048. В процессе работы генератора индицируется номер текущей ячейки (CURRENT), ячейки инициализации (INITIAL) и конечной ячейки (FINAL) (последние задаются пользователем). Выдаваемые на 16 выходов (в нижней части генератора) кодовые комбинации индицируются в текстовом (ASCII) и двоичном коде (BINARY). Работа генератора возможна в циклическом (CYCLE), от выбранного слова до конца (BURST), в пошаговом (STEP) и с прерыванием работы в указанной ячейке (BREAKPOINT – выберите нужную ячейку курсором и нажмите указанную кнопку) режимах при заданной частоте посылок (FREQUENCY).

     В блоке TRIGGER расположены кнопки запуска по положительному (включена по умолчанию) или отрицательному спаду сигнала и клемма для подключения внешнего источника (работает при нажатии кнопки EXTERNAL). На клемму DATA READY подаётся выходной синхронизирующий импульс.

     В дополнительном меню, появляющемуся  при нажатии кнопки PATTERN, возможно произвести следующие действия:

• Стереть содержимое всех ячеек;
• Загрузить кодовые комбинации (из файла с расширением .dp);
• Записать набранные на экране комбинации в файл;
• Заполнить буфер экрана кодовыми комбинациями, начиная с 0 в нулевой ячейке и далее с прибавлением 1 в каждой последующей ячейке;
• Заполнить буфер экрана кодовыми комбинациями, начиная с FFFF в нулевой ячейке и далее с уменьшением на 1 в каждой последующей ячейке;
• Заполнить каждые четыре ячейки комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих трёх ячейках вправо;
• Заполнить каждые четыре ячейки комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих трёх ячейках влево.

14. Логический  анализатор (Logic Analyzer)

     Анализатор  предназначен для отображения на экране 16- разрядных кодовых последовательностей одновременно в 16 точках схемы, а также в виде двоичных чисел на входных клеммах- индикаторах. Анализатор снабжён двумя визирными линейками, что позволяет получать точные отчёты временных интервалов Т1, Т2 и Т2-Т1. Линейка прокрутки по горизонтали позволяет анализировать процессы на большом временном интервале.

     В блоке Clock имеются клеммы для подключения  как обычного (Extend), так и избирательного (Qualifier) источника запускающих сигналов, параметры которых могут быть установлены в соответствующем меню, вызываемого кнопкой Set.

Рисунок 14 - Логический анализатор (Logic Analyzer)

     Запуск  генератора можно производить по переднему (Positive) или заднему (Negative) фронту запускающего сигнала с использованием внешнего (External) или внутреннего (Internal) источника. В окне Clock qualifier можно установить значение логического сигнала (0, 1 или Х), при котором производится запуск анализатора.

     Дополнительные  условия запуска анализатора  могут быть выбраны с помощью диалогового окна Trigger patterns, которое вызывается кнопкой Set в блоке Trigger. В нём, в каналах А, В и С можно задать нужные двоичные 16- разрядные комбинации сигналов и затем в строке Trigger combination установить дополнительные условия отбора. Например: А or В - запуск от канала А или В; А THEN B - запуск анализатора от канала А, если сигнал в канале В равен 1; (A or B) THEN C - запуск анализатора от канала А или В, если сигнал в канале С равен 1. В позиции Trigger qualifier можно задать логические сигналы 1, 0 или Х, при наличии которых производится запуск анализатора.

15. Группы  компонентов Controls и Miscellaneous

Рисунок 15 - Группы компонентов Controls и Miscellaneous 

    15.1 Controls – аналоговые вычислительные устройства.

1. Дифференциальный  элемент – производит дифференцирование  сигнала. Операция дифференцирования  может быть описана как функция  скорости изменения параметра и  определяется наклоном характеристики описывающей эти изменения.

2. Интегрирующий элемент – вычисляет интеграл входного напряжения. Преимущественно используется в АСУ и компьютерных приложениях. Функция интегрирования предполагает непрерывное суммирование площади под кривой за время интегрирования. Для кривых, симметричных относительно оси абсцисс, результатом интегрирования будет ноль.

3. Масштабирующий  элемент – умножает входное напряжение на коэффициент, выбираемый в таблице значений для электрической цепи.

4. Блок передаточных функций – моделирует передаточные функции какого- либо устройства или системы. Передаточная функция определяется в форме дроби: W=Y(t)/X(t).

5. Аналоговый  умножитель – формирует на выходе сигнал равный произведению двух входных напряжений: V0=VxVy.

6. Аналоговый  делитель - формирует на выходе сигнал равный делению двух входных напряжений: V0=Vy/Vx.

7. Трёхвходовой  сумматор – вычисляет арифметическую сумму входных напряжений.

8. Неуправляемый ограничитель напряжения (фильтр) –  ограничивает выходное напряжение установленными пределами для верхнего и нижнего значений.

9. Управляемый ограничитель напряжения (фильтр) - ограничивает выходное напряжение установленными пределами для верхнего и нижнего значений, но в отличие от предыдущего элемента позволяет контролировать указанные значения переменным напряжением.

10. Ограничитель  тока – все выводы ограничителя могут быть использованы как входы, а три из них, кроме того, как выходы. На вход элемента поступает напряжение, которое он увеличивает на коэффициент, устанавливаемый в таблице значений (К). Получив какое-то значение напряжения, он производит его сравнение с выходным. Если это значение больше выходного, то увеличенный ток будет течь от выходного вывода, в противном случае, ток будет уменьшен на величину ограничения.

11. Блок с  гистерезисной характеристикой  – обеспечивает формирование гистерезисной характеристики на выходе.

12. Селектор  сигналов – устанавливает ограничения  наклона выходного сигнала. Максимальный положительный и отрицательный наклоны устанавливаемые в таблице значений (RSMAX, FSMAX), выражены в Вольтах на секунду.

     Для всех указанных компонентов имеется возможность редактирования их параметров. 

    15.2 Miscellaneous – компоненты смешанного типа:

1. Предохранитель (ток срабатывания). Это резистивный  компонент, предназначенный для  предохранения цепи от бросков тока. Если значение тока превысит заданное максимальное значение, элемент разорвёт цепь (расплавится). Значения максимально допустимого тока могут быть от мА до кА. В цепях переменного тока максимальное значение тока – его пиковое, а не среднее значение;

2. Устройство  записи данных. Позволяет сохранять результаты моделирования в виде ASCII файла. Устройство записывает время в секундах (время моделирования, а не реальное время) и значения напряжений в эти моменты времени на его входах: N1÷N8, входы пронумерованы в направлении стрелки на устройстве. Данные имеют следующий формат: время <пробел> напряжение 1 <пробел> напряжение 2 <пробел> … <пробел> напряжение 8. Это тот же формат, что и используемый PWL (программно управляемый источник напряжения), поэтому данный компонент может быть использован для записи конкретного сигнала в файл и его последующего воспроизведения на PWL;

3. Набор макромоделей (подсхем) в формате SPICE. Этот компонент  позволяет вставлять модели схем из библиотек, или составленные пользователем. Необходимо помнить, что использование этого компонента и импортирование подсхемы не одно и то же, импортирование приводит к полному включению указанной цепи в Вашу, а включенный в цепь компонент ведёт себя как подцепь содержащаяся во внешнем файле;

4. Линия электропередачи  с потерями (устанавливаются: длина линии, сопротивление, индуктивность, ёмкость и проводимость на единицу длины, количество последовательно включенных элементарных сегментов). Модель с потерями также моделирует резистивные потери в линии наряду с характеристическим импедансом и характеристиками задержки распространения в линии электропередачи;

5. Линия передачи без потерь (устанавливаются: волновое сопротивление, время задержки распространения сигнала в линии, количество последовательно включенных элементарных сегментов). Модель без потерь – это идеальная модель, которая моделирует только характеристический импеданс и характеристики задержки распространения в линии электропередачи. Характеристический импеданс резистивен и равен квадратному корню из L/C;

6. Кварцевый резонатор. Компонент изготовлен из чистого кварца и состоит из цилиндрического куска кристалла, помещённого в вакуумную оболочку. Оболочка снабжена электродами, посредством которых осуществляется включение компонента в цепь. Пьезоэлектрические свойства кристалла кварца делают его высококачественным резонансным контуром. Воздействие электрического напряжения приводит к механическому перемещению. Подобно этому, механическое перемещение приводит к появлению электрического потенциала на электродах. Схема замещения данного резонатора представляет собой последовательно включённые большую индуктивность, небольшое активное сопротивление и ёмкость. Когда резонатор помещается в специальный штатив, к схеме замещения добавляется параллельно подключенная ёмкость. Результирующая эквивалентная схема замещения показывает, что резонансные частоты параллельного и последовательного контуров очень близки.

В приведенном  на рисунке ___ примере импеданс кристалла построен с помощью последовательно включенного в цепь резистора на 100 кОм. Это очень грубый метод, однако, весьма удобен на начальных этапах исследования. Последовательный резонанс показан как низкий импеданс, параллельный как высокий импеданс. Можно обратить внимание, что резонансная частота последовательного контура (отрицательный пик) слегка меньше частоты параллельного резонансного контура (положительный пик), а резкость пиков говорит о высоком качестве устройства;

Рисунок _ – Схема включения кварцевого резонатора

Рисунок _ – Резонанс в цепи с кварцевым резонатором

7. Коллекторный электродвигатель постоянного тока. Представляет собой универсальную модель двигателя постоянного тока, которая может быть использована для моделирования поведения двигателя постоянного тока с параллельным, последовательным или смешанным возбуждением. Тип возбуждения определяется подсоединением проводов между обмотками якоря и обмотки возбуждения. Клемма OUT является выходом двигателя (валом). Узнать выходное значение частоты вращения вала двигателя можно подключив к валу двигателя вольтметр, другой контакт которого необходимо заземлить. Число оборотов двигателя в минуту (по показаниям тахометра) пропорционально напряжению (1 оборот в минуту – 1 вольт);