WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
.. ‚‡‚‡ • • УДК 621.396.6(075) ББК 85я73-5 С291 Р е ц е н з е н т ы:

Доктор технических наук, начальник кафедры передающих и приемных радиоустройств Тамбовского высшего военного авиационного инженерного училища радиоэлектроники (военного института) И.И. Пасечников Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой компьютерного и математического моделирования Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина А.А. Арзамасцев Селиванова, З.М.

С291 Схемотехника электронных средств : учебное пособие / З.М. Селиванова. Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. – 80 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-0683-7.

Представлены теоретические и практические сведения по исследованию усилителей, фильтров на аналоговых микросхемах, цифровых генераторов, функциональных преобразователей, аналогоцифровых и цифро-аналоговых преобразователей.

Предназначено для студентов дневного и заочного отделений, экстерната и дистанционного образования специальности 210201.

УДК 621.396.6(075) ББК 85я73-5 ISBN 978-5-8265-0683-7 © ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" (ТГТУ), 2008 Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" З.М. Селиванова СХЕМОТЕХНИКА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов 3, 4 курсов дневного и заочного отделений, экстерната и дистанционного обучения специальности 210201 Тамбов Издательство ТГТУ 2008 Учебное издание СЕЛИВАНОВА Зоя Михайловна СХЕМОТЕХНИКА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ Учебное пособие Редактор З.Г. Чернова Инженер по компьютерному макетированию М.Н. Рыжкова Подписано в печать 11.03.2008.

Формат 60 84/16. 4,65 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 121 Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к. ВВЕДЕНИЕ Учебное пособие посвящено изучению аналоговых и цифровых устройств при проведении учебных занятий в процессе выполнения лабораторных работ по дисциплине "Схемотехника электронных средств".

Дисциплина "Схемотехника электронных средств" является одной из основных при обучении студентов по специальности "Проектирование и технология радиоэлектронных средств". При изучении этой дисциплины основное внимание необходимо уделить изучению вопросов, связанных с устройством и построением типовых электронных блоков и узлов различных радиоэлектронных устройств.

Целью дисциплины "Схемотехника электронных средств" является обучение студентов принципам анализа и расчета типовых схемотехнических решений, используемых при построении электронных схем, а также комплексу вопросов, связанных с синтезом, эффективным использованием и правильной эксплуатацией аналоговых, импульсных и цифровых электронных устройств.

При выполнении лабораторных работ студенты должны освоить принципы функционирования, методы анализа и способы расчета устройств аналоговой, импульсной и цифровой электроники; принципы выбора и практической реализации методов расчета электронных схем в установившихся (статических) и переходных (динамических) режимах.

В процессе лабораторного практикума студенты должны научиться выбирать оптимальные, с точки зрения решения поставленной задачи, типовые схемотехнические решения для реализации электронных устройств; синтезировать структурную схему электронного устройства, предназначенного для решения поставленной задачи; обобщать динамические показатели электронных устройств, используя понятия передаточной функции, амплитудной и фазовой характеристик; рассчитывать узлы аналоговых, импульсных и цифровых электронных устройств.

В лабораторном практикуме приведены краткие теоретические сведения, методические указания для выполнения лабораторных работ по исследованию принципа действия, параметров и характеристик усилителя мощности, операционных усилителей при различных схемах их включения, активного фильтра на аналоговых микросхемах, цифрового генератора, функционального преобразователя, аналого-цифрового и цифро-анало-гового преобразователей.

Кроме того, в лабораторном практикуме рассмотрено применение программы Electronics Workbench в исследовании электронных устройств.

Лабораторная работа ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ ELECTRONICS WORKBENCH В ИССЛЕДОВАНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ Цель работы: ознакомление с программным комплексом для моделирования радиоэлектронных схем Electronics Workbench, построение простейших электронных схем.

Краткое описание программного комплекса Electronics Workbench Разработка современных радиоэлектронных устройств требует высокой точности и глубокого анализа. Поэтому при разработке радиоэлектронного оборудования невозможно обойтись без компьютерных методов разработки, ввиду сложности и объемности выполняемых работ.

Приложение Electronics Workbench представляет собой средство программной разработки и имитации электрических цепей. Программный комплекс может применяться как на предприятиях, занимающихся разработкой электрических цепей, так и в высших учебных заведениях, занимающихся изучением и разработкой радиоэлектронных устройств [1].

Electronics Workbench может производить большое количество анализов радиоэлектронных устройств, занимающих достаточно много времени при стандартных методах разработки, а также включает в себя большое количество моделей радиоэлектронных устройств наиболее известных производителей.

Electronics Workbench прост в обращении и не требует глубоких знаний в компьютерной технике. Интерфейс программы можно освоить буквально за несколько часов работы.



Интерфейс программного комплекса Electronics Workbench Интерфейс пользователя состоит из полоски меню, панели инструментов и рабочей области (рис. 1.1).

Полоса меню состоит из следующих компонент: меню работы с файлами (File), меню редактирования (Edit), меню работы с цепями (Circut), меню анализа схем (Analysis), меню работы с окнами (Window), меню работы с файлами справок (Help).

Особенностью программы является наличие в панели инструментов ряда кнопок с изображением элементов радиоэлектронных схем (рис. 1.2).

Нажатие одной из этих кнопок приводит к появлению соответствующего раздела на панели инструментов, в котором находятся элементы схем.

Рис. 1.2. Панель инструментов Построение схем. Процесс построения схемы состоит из двух этапов.

Этап 1. Перенос элементов из панелей инструментов на рабочую область и примерное расположение элементов на своих местах. При этом полезно пользоваться кнопками вращения элементов, изображенными на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Кнопки управления вращением элементов Этап 2. Соединение контактов элементов. Для соединения необходимо:

• навести курсор мыши на вывод элемента так, чтобы появилась черная точка контакта;

• нажать левую клавишу мыши, и не отпуская ее, провести проводник к элементу, с которым надо установить соединение;

• отпустить клавишу мыши, когда проводник достигнет вывода другого элемента и появится его точка контакта.

В случае необходимости можно добавить дополнительные узлы (разветвления). Для этого нужно перетащить элемент (узел) с панели инструментов на проводник, который надо разветвить.

Этап 3. Задание номиналов элементов. Двойной щелчок на элементе приводит к появления диалогового окна его свойств. Содержание окна свойств существенно зависит от типа элемента. Общими для всех окон свойств являются закладки Label и Fault. В первой из них задается имя элемента и его обозначение (название) на схеме, во второй – возможные неисправности элемента.

Для удаления участка цепи необходимо его выделить и нажать клавишу Del.

Элементарная база Electronics Workbench. Программный комплекс обладает богатой элементарной базой.

Рассмотрим наиболее часто используемые элементы.

На рис. 1.4 представлены источники постоянного напряжения и тока, применяемые в программе для питания электронных схем. Источники напряжения и тока собраны в панели инструментов Sources.

а) б) в) Рис. 1.4. Источники постоянного напряжения Источник постоянного напряжения VCC (рис. 1.4, а) применяется для питания цифровых схем. Батарея (рис. 1.4, б) используется для питания аналоговых и цифровых схем. На рис. 1.4, в показан источник постоянно- го тока.

Источники переменного напряжения и тока применяются в качестве входных сигналов в электронных схемах. На рис. 1.5 приведены различные источники сигналов.

а) б) в) г) Рис. 1.5. Источники переменного напряжения В источнике переменного напряжения (рис. 1.5, а) задаются эффективное значение напряжения, частота и фаза сигнала. В источнике переменного синусоидального тока (рис. 1.5, б) задаются эффективное значение тока, частота и фаза сигнала. В источнике прямоугольных импульсов (рис. 1.5, в) задаются амплитуда, частота и коэффициент заполнения импульсов.

Коэффициент заполнения и Kз = 100 %, T где и – длительность входного импульса; Т – период колебаний.

Величина коэффициента заполнения обратна скважности. Коэффициент заполнения проставляется в строке Duty Cycle диалогового окна свойств элемента. Функциональный генератор (рис. 1.5, г) находится в панели Instruments, имеет два противофазных выхода и может генерировать сигналы синусоидальной, треугольной или прямоугольной формы.

Для индикации сигналов в программе Electronics Workbench имеется ряд индикаторных приборов.

Вольтметр: измеряет в режиме DC постоянное напряжение и в режиме АС – переменное.

Утолщенная линия вывода соответствует отрицательному потенциалу.

Амперметр: имеет режимы АС и DC (на схемах применены обозначения амперметра и вольтметра согласно отечественным ГОСТ).

Цифровой индикатор: подключается к выводам двоично-десятичного счетчика. Левый вывод подсоединяется к старшему разряду.

Светодиод.

Плавкий предохранитель.

Логический пробник.

Звуковая сигнализация.

Десятисегментный светодиодный индикатор.

Панель инструментов Basic содержит пассивные компоненты (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Пассивные компоненты Коммутационные элементы:

Реле.

Однополюсный тумблер: переключается клавишей "пробел" (Space).

Реле времени с программируемым временем переключения.

Выключатель, срабатывающий в заданном диапазоне входных напряжений.

Выключатель, срабатывающий в заданном диапазоне входного тока.

Активные приборы представлены как дискретными компонентами: диоды (панель Diodes), биполярные, полевые, МДП транзисторы (панель Transistors), так и аналоговыми (панель Analog ICs) и цифровыми (панели Digital ICs, Logic Gates, Digital) микросхемами. Аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи находятся в панели Mixed ICs.

а) б) Рис. 1.7. Лицевая панель мультиметра Контрольно-измерительные приборы программного комплекса Electronics Workbench находятся в панели Instruments и включают: цифровой мультиметр, функциональный генератор, двухканальный осциллограф, измеритель амплитудно-частотных характеристик, генератор слов (кодовый генератор), 16-канальный логический анализатор и логический преобразователь.





Общий порядок работы с приборами следующий.

Мультиметр. На лицевой панели мультиметра (рис. 1.7, а) расположен дисплей для отображения результатов измерения, клеммы для подключения к схеме и кнопки управления.

Нажатие кнопки Setting на лицевой панели мультиметра открывает диалоговое окно (рис. 1.7, б), на котором обозначены:

Ammeter resistance – внутреннее сопротивления амперметра;

Voltmeter resistance – входное сопротивление вольтметра;

Ohmmeter current – ток через контролируемый объект;

Decibel standard – установка эталонного напряжения V1 при измерении ослабления или усиления в децибелах (по умолчанию V1 = 1B).

При этом для коэффициента передачи используется формула V K = 20log, дБ, Vгде V2 – напряжение в контролируемой точке.

Осциллограф. Лицевая панель осциллографа приведена на рис. 1.8.

Осциллограф имеет два канала (CHANNEL А и В) с раздельной регулировкой чувствительности от 10 мкВ/дел до кВ/дел и регулировкой смещения по вертикали (YPOS). Режим по входу выбирается кнопками АС (наблюдается только переменный сигнал) и DC (наблюдается переменная и постоянная составляющие сигнала). Обычный режим развертки (по вертикали – напряжение сигнала, по горизонтали – время) выбирается кнопкой Y/T. В режиме В/А по вертикали откладывается напряжение канала В, по горизонтали – канала А. В режиме Y/T длительность развертки (Time Base) может быть задана в пределах от 0,1 нс/дел до 1 с/дел. Развертка может иметь ждущий режим (Trigger) с запуском (Edge) по переднему или заднему фронту запускающего сигнала при регулируемом уровне (Level) запуска. Режимы запуска развертки выбираются либо Auto (от канала А или В), от канала А, от канала В или от внешнего источника (Ext). При нажатии на кнопку Expand экран осциллографа увеличивается. Появляются две визирные линии, с помощью которых можно измерять напряжение, временные интервалы и их приращения. Возврат к исходному состоянию осциллографа осуществляется нажатием на кнопку Reduce.

Измеритель амплитудно-частотных (АЧХ) и фазо-частотных характеристик (ФЧХ), (Bode Plotter). Лицевая панель измерителя АЧХ-ФЧХ приведена на рис. 1.9. Измеритель предназначен для анализа АЧХ (при нажатой кнопке Magnitude) и ФЧХ (при нажатой кнопке Phase) в логарифмическом или линейном масштабе (кнопки Log и Lin).

Настройка измерителя заключается в выборе пределов измерения коэффициента передачи по вертикальной оси и вариации частоты по горизонтальной оси (F – максимальное значение, I – минимальное). Считывание показаний АЧХФЧХ производится с помощью визирной линии, перемещаемой мышью или кнопками и. Входы измерителя Вх и Вых подключаются ко входу и выходу исследуемого устройства, соответственно.

Моделирование схем можно проводить одним из следующих способов.

Первый способ. Если в схеме установлены измерительные приборы, то она запускается на моделирование включением напряжения питания тумблером, расположенным в правой верхней части экрана. Там же расположена кнопка Pause, с помощью которой можно зафиксировать процесс моделирования в определенном состоянии. На экране осциллографа просматриваются графики сигналов в выбранных узлах. Для лучшего визуального просмотра на осциллографе подбираются необходимые чувствительность по вертикальному каналу и длительность развертки.

Второй способ. Измерительные приборы (например, осциллограф) при этом способе на схеме не устанавливаются.

Желательно сделать видимыми номера узлов с помощью команды Circuit/Schematic Options/Show nodes. Затем назначается вид анализа из меню Analysis. Например, анализ АЧХ выполняется по команде Analysis/ AC Frequency, анализ переходных процессов – по команде Analysis/Transient, анализ по постоянному току – по команде Analysis/ DC Operating Point и др.

Далее в диалоговом окне устанавливаются параметры анализа и узлы, в которых просматриваются результаты моделирования (в поле Nodes for Analysis). Процесс моделирования запускается нажатием на кнопку Simulate. Графики моделирования представляются в окне Analysis Graphs. Окно можно увеличить на весь экран. Параметры сигналов Рис. 1.8.

Лицевая панель осциллографа просматриваются с помощью двух визирных линий, появляющихся после щелчка на значке Toggle Cursors. (Эту команду можно выполнить и из контекстного меню.) Визирные линии перемещаются мышкой и устанавливаются в необходимом месте. Параметры сигналов отражаются в динамическом окне.

Виды анализа в Electronics Workbench. Рассмотрим меню Analysis программного комплекса. Первые три команды Activate, Pause и Stop аналогичны кнопкам и.

DC Operating Point – расчет режима по постоянному току. В этом режиме из моделируемой схемы исключаются все конденсаторы и закорачиваются все индуктивности.

Рис. 1.9.

Лицевая панель измерителя АЧХ и ФЧХ Рис. 1.10. Диалоговое окно задания параметров AC Frequency... – расчет частотных характеристик. Выполнение команды начинается с задания в диалоговом окне (рис. 1.10) следующих параметров:

FSTART, FSTOP – границы частотного диапазона;

Sweep type – масштаб по горизонтали (декадный, линейный или октавный);

Number of point – число рассчитываемых точек;

Vertical scale – масштаб по вертикали (линейный, логарифмический или в децибелах);

Nodes in circuit – список контрольных точек (нод) узлов цепи;

Nodes for analysis – номера нод, для которых рассчитываются характеристики.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.