Быстрый поиск

Учебное пособие: Компоненти Electronics Workbench

Компоненти Electronics Workbench

Для операцій з компонентами на загальному полі Electronics Workbench виділено дв частини: панель компонентів і поле компонентів (рис. 1.1).

Рис. 1.1

Панель компонентів складається з піктограм компонентів, а поле компонентів з умовних зображень компонентів. При натисненні мишею на одну з одинадцяти піктограм компонентів, які знаходиться на панелі, можна відкрити відповідне поле. На рисунку 1.2 показані всі наявні в Electronics Workbench поля компонентів. Ця картинка отримана штучно, насправді при роботі може бути відкрито тільки одне поле компонентів. Перейдемо тепер до опису наявних у програмі компонентів.

До бібліотеки елементів програми Electronics Workbench входять аналогові, цифров цифро-аналогові компоненти.

Ус компоненти можна умовно поділити на наступні групи:

Рис. 1.2

Базові компоненти

З'єднуючий вузол

Вузол застосовується для з'єднання провідників і створення контрольних точок. До кожного вузла може приєднуватися не більш чотирьох провідників.

Заземлення

Компонент "заземлення" має нульову напругу і таким чином забезпечує вихідну точку для відліку потенціалів.

Не всі схеми мають потреби у заземленні для моделювання, однак будь яка схема, що містить:

· операційний підсилювач;

· трансформатор;

· кероване джерело;

· осцилограф;

повинна бути обов'язково заземлена, інакше прилад не буде працювати або вимірювання виявляться неправильними.

Джерела

Джерело постійної напруги

Джерело постійної напруги вимірюється у Вольтах і задається похідними величинами (від мкВ до кВ).

Джерело постійного струму

Джерело постійного струму (direct current) виміряється в Амперах і задається величинами (від мкА до кА). Стрілка вказує напрямок струму (від "+" до "-").

Джерело змінної напруги

Діюче значення (root-mean-square — RMS) напруги джерела виміряється у Вольтах задається похідними величинами (від мкВ до кВ). Є можливість встановлення частоти і початкової фази. Напруга джерела відраховується від виводу "~".

Діюче значення напруги VRMS, вироблене джерелом змінної синусоїдально напруги, зв'язане з його амплітудним значенням

VPEAK :

Джерело змінного струму

Діюче значення струму джерела виміряється в Амперах і задається похідними величинами (від мкА до кА). Є можливість встановлення частоти і початкової фази. Струм джерела відраховується від виводу "~".

Діюче значення струму IRMS вироблене джерелом змінного синусоїдального струму, зв'язане з його амплітудним значенням IPEAK наступним співвідношенням:

Генератор тактових імпульсів

Генератор виробляє послідовн прямокутні імпульси. Є можливість регулювати амплітуду імпульсів, коефіцієнт заповнення (шпаруватість) і частоту проходження імпульсів. Відлік амплітуди мпульсів генератора проводиться від виводу, протилежного виводу "+".

Джерело напруги, кероване напругою

Джерело напруги, кероване напругою, залежить від вхідної напруги, прикладеної до керуючих клем.

Відношення вихідної напруги до вхідної визначається коефіцієнтом пропорційності Е, що задається в мВ/В, В/В і кВ/В:

Джерело струму, кероване напругою

Джерело струму, кероване напругою, залежить від вхідної напруги, прикладеної до керуючих клем. Відношення вихідного струму до керуючої напруги - коефіцієнт G, виміряється в одиницях провідності (1/Ом чи сименс):

де Vout - вихідний струм джерела,

VIN - напруга, прикладена до керуючого затискача джерела.

Джерело струму, кероване струмом

Величина вихідного струму джерела, залежить від величини вхідного струму. Вхідний вихідний струми зв'язані коефіцієнтом пропорційності F, що визначає відношення вихідного струму до струму у керуючій гілці. Коефіцієнт F задається в мА/А, А/А и кА/А.

де lOUT - вихідний струм джерела,

IIN - вхідний струм джерела.

Джерело напруги, кероване струмом

Величина вихідної напруги джерела, керованого струмом, залежить від величини вхідного струму. Вхідний струм і вихідна напруга утворюють параметр, який називається опором Н, що являє собою відношення вихідної напруги до керуючого струму. Опір має величину яка задається в мОм, Ом.

де VOUT - вихідна напруга джерела,

IIN - вхідний струм джерела.

Джерело сигналу "логічна одиниця"

За допомогою цього джерела встановлюють рівень логічної одиниці у вузлі схеми.

Лінійн елементи

Резистор

Опір резистора вимірюється в Омах і задається похідними величинами (від Ом до МОм).

Змінний резистор

Положення повзунка змінного резистора встановлюється за допомогою спеціального елемента – стрілки-регулятора. У діалоговому вікн можливість встановити опір, початкове положення регулятора (у відсотках) і крок збільшення (також у відсотках). Також можна змінювати положення повзунка за допомогою клавіші "ключа".

клавіші "ключ":

· букви від А до Z,

· цифри від 0 до 9,

· клавіша Enter на клавіатурі,

· клавіша пробіл [Space].

Для зміни положення повзунка необхідно натиснути клавішу "ключ". Для збільшення значення положення повзунка необхідно одночасно натиснути [Shift] клавішу "ключ", для зменшення – клавішу "ключ".

Конденсатор

Ємність конденсатора виміряється у Фарадах задається похідними величинами (від пФ до Ф).

Змінний конденсатор

Змінний конденсатор дає можливість змінювати величину ємності. Величину ємност встановлюють, використовуючи її початкове значення і значення коефіцієнта пропорційності у такий спосіб:

С = (початкове значення / 100) • коефіцієнт пропорційності.

Значення мності можна встановлювати за допомогою клавіші "ключ" так само, як значення опору змінного резистора.

Котушка ндуктивності

Індуктивність котушки (дроселя) вимірюється в Генрі і задається похідними величинами (від мкГн до Гн).

Котушка з змінною індуктивністю

Величину ндуктивності цієї котушки встановлюють, використовуючи початкове значення ндуктивності і коефіцієнта пропорційності у такий спосіб:

L = (початкове значення / 100) • коефіцієнт

Значення ндуктивності може встановлюватися за допомогою клавіші "ключ" так само, як і значення ємності змінного конденсатора.

Трансформатор

Трансформатор використовується для перетворення напруги V1 у напругу V2. Коефіцієнт трансформації n дорівнює відношенню напруги V1 на первинній обмотці до напруги V2 на вторинній обмотці. Параметр n може бути встановлений у діалоговому вікн трансформатора. Трансформатор може бути виконаний з виводом середньої точки.

Реле

Електромагнітне реле може мати замкнуті чи розімкнуті контакти. Воно спрацьовує, коли струм у керуючій обмотці перевищує значення струму спрацьовування Ion. Під час спрацьовування відбувається перемикання пари замкнутих контактів реле S2, S3 на пари замкнутих контактів S2, S1. Реле залишається у такому стані доти, поки струм у керуючій обмотці перевищує струм Ihd. Значення струму Ihd повинне бути менше, ніж Ion.

Ключ, керований клавішею

Ключ може бути замкнутий чи розімкнутий за допомогою керуючих клавіш на клавіатурі. Ім'я керуючої клавіші можна ввести з клавіатури в діалоговому вікні, що з'являється після подвійного натиснення мишею на зображення ключа.

клавіші "ключ":

· літери від А до Z,

· цифри від 0 до 9,

· клавіша Enter на клавіатурі,

· клавіша пробіл [Space].

Реле часу

Реле часу являє собою ключ, що розмикається в момент часу Toff і замикається у момент часу Ton. Ton і Toff повинні бути більше 0.

Якщо Ton < Toff, то в початковий момент часу, коли t = 0, ключ знаходиться в розімкнутому стані. Замкнення ключа відбувається в момент часу t = Ton, а розмикання - у момент часу t = Toff.

Якщо Тоn > Toff, то в початковий момент часу, коли t = 0, ключ знаходиться в замкнутому стані. Розімкнення ключа відбувається в момент часу t = Toff, a замикання - у момент часу t = Ton. Ton не може дорівнювати Toff.

Ключ, керований напругою

Ключ, керований напругою, має два керуючих параметри: напруга вмикання (Von) вимикання (Voff). Він замикається, коли керуюча напруга більша чи дорівню напрузі вмикання Von, і розмикається, коли вона дорівнює чи менша напруги, що вимикає, Voff.

Ключ, керований струмом

Ключ, керований струмом, працює аналогічно ключу, керованому напругою. Коли струм через керуючі клема перевищує струм вмикання Ion, ключ замикається; коли струм падає нижче струму вимикання loff - ключ розмикається.

Нелінійні елементи

Лампа розжарювання

Лампа розжарювання - елемент резистивного типу, що перетворює електроенергію у світлову енергію. Вона характеризується двома параметрами: максимальною потужністю Pmax і максимальною напругою Vmax.

Запобіжник

Запобіжник розриває електричне коло, якщо струм у ньому перевищує максимальний струм Imax. Значення Imax може мати величину в діапазоні від мА до кА. У схемах, де використовуються джерела змінного струму, Imax є максимальним миттєвим, а не діючим значенням струму.

Діод

Струм через діод може протікати тільки в одному напрямку - від анода до катода. Стан діода визначається полярністю прикладеної до діода напруги.

Стабілітрон

Для стабілітрона (діода Зенера) робочою є негативна напруга. Звичайно цей елемент використовують для стабілізації напруги.

Світловипрмінюючий діод (світлодіод)

Світловипрмінюючий діод випромінює видиме світло, коли через нього проходить струм, який перевищу граничну величину.

Діодний міст (випрямляч)

Випрямляч призначений для випрямлення змінної напруги. При подачі на випрямляч синусоїдальної напруги середнє значення випрямленої напруги Vdc можна приблизно обчислити за формулою:

Vdc=0,636(Vp-1,4)

де Vp - амплітуда вхідної синусоїдальної напруги.

Діод Шоткі

На відміну від простого діода, діод Шоткі знаходиться у вимкненому стані доти, доки напруга на ньому не перевищить фіксованого рівня граничної напруги.

Тиристор (керований діод)

У тиристорі крім анодного і катодного виводів є додатковий вивід керуючого електрода. Він дозволяє керувати моментом переходу приладу в провідний стан. Діод відкривається, коли струм керуючого електрода перевищить граничне значення, а до анодного виводу не буде прикладений позитивний зсув. Тиристор залишається у відкритому стані, доки до анодного виводу не буде прикладена мінусова напруга.

Симістор (двонаправлений керований діод)

Симістор здатний проводити струм у двох напрямках. Він закривається при зміні полюсів струму, що протікає через нього, і відкривається при подачі наступного керуючого імпульсу.

Диністор

Диністор - керований анодною напругою двонаправлений перемикач. Диністор не проводить струм в обох напрямках доти, поки напруга на ньому не перевищить напруги перемикання, тоді диністор переходить у провідний стан, його опір стає рівним нулю.

Операційний підсилювач

Операційний підсилювач (ОП) — підсилювач, призначений для роботи зі зворотнім зв'язком. Він звичайно має дуже високий коефіцієнт підсилення по напрузі, високий вхідний низький вихідний опори. Вхід "+" не інвертує, а вхід "-" інвертує. Модель операційного підсилювача дозволяє задавати такі параметри: коефіцієнт підсилення, напруга зсуву, вхідні струми, вхідний і вихідний опори.

Вхідн вихідні сигнали ОП повинні бути задані відносно землі.

Операційний підсилювач з п'ятьма виводами

ОП з п'ятьма виводами має два додаткових виводи (позитивний і негативний) для підключення живлення.

Для моделювання цього підсилювача використовується модель Буля–Коха-Педерсона. У ній враховуються ефекти другого порядку, обмеження вихідної напруги і струму.

Помножувач напруги