1.1. Моделирование электронных схем с помощью

программы CurcuitMaker

Версия пакета CircuitMaker Student является свободно распространяемой версией для учебных целей. Эта версия имеет весьма ограниченные возможности. В стандартную библиотеку входит небольшое количество моделей электронных узлов. Однако при изучении основ электроники и анализе простейших электронных узлов этого вполне достаточно. Версии пакета CircuitMaker являются свободно доступными в Интернете. Существуют и более сложные, профессиональные разновидности этого пакета, доступные при приобретении лицензии. Однако принципы работы остаются неизменными.

Программа работает практически с любой версией Windows 95, 98, 2000 и ХР. При переносе программного обеспечения с компьютера на компьютер, как правило, не требуется повторной инсталляции пакета CircuitMaker Student. Достаточно скопировать рабочую папку размещения пакета "СМ605" в желаемое место и создать ярлык для удобства работы.

Работа с пакетом моделирования CurcuitMaker весьма проста и интуитивно понятна, однако необходимо указать на некоторые сложности при выполнении работ и методы их преодоления:

1) Пакет может работать в оконном интерфейсе, поэтому можно открывать несколько параллельно работающих окон (вариантов программы). В то же время, исследование в одном окне нескольких схем с сильно различающимися частотами и временем моделирования приводит к сбою процедуры моделирования. Поэтому при проведении сравнительного анализа схем желательно открывать окна-копии программ и в каждом окне задавать требуемые параметры процесса моделирования.

2) Начальная установка параметров моделирования (или их новая установка в случае сбоя процесса моделирования производится: "Simulation - Analyses Setup -Transient/Fourier" и в левой колонке окон последовательно установить время начала анализа, время конца анализа и шаг процедуры (ввести два одинаковых значения).

3) При вводе значений пользоваться пределами:

- секунда – S;

- миллисекунда – mS;

- микросекунда – uS; наносекунда – nS.

Замечание: Между цифровым значением и буквенным обозначением единицы измерения не должно быть пробела!

4) При введении шага необходимо обеспечить количество шагов не более 200…500, иначе процесс анализа будет идти очень долго или вообще анализ не будет выполнен и появится сообщение об ошибке.

5) В этом случае нужно задать меньшее количество шагов анализа. Изменение параметров необходимо также при проведении исследования схемы таким образом, чтобы на экране осциллографа было не более 2…5 периодов исследуемого сигнала.

Замечание: Если на экране наблюдается незаконченный переходный процесс, необходимо перенести начальную точку отсчета на время, большее длительности переходного процесса. При этом следует помнить, что программа в любом случае производит расчет процесса от нулевого момента времени (включение питания схемы). Следовательно, время обработки может серьезно вырасти.

6) При изменении параметров схемы, в случае, если не требуется изменение параметров процесса моделирования, запуск процесса производится нажатием на кнопку с бегущим человечком, остановка процесса – нажатием на красную кнопку "STOP". После изменения параметров процесса моделирования, запуск процесса производится нажатием кнопки "Run Analyses" меню "Simulation – Analyses Setup".

7) В случае необходимости анализа спектра сигнала, в меню "Simulation- Analyses Setup - Transient/Fourier" нужно поставить "птичку" в окне "Fourier" и задать базовую частоту сигнала (частоту первой гармоники) и количество гармоник (как правило, достаточно 5…10 гармоник).

Замечание: Программа не дает реальный спектр сигнала, она лишь производит Фурье-анализ отображаемой в окне сигнала информации с заданными пользователем параметрами. Если базовая частота задана некорректно, то и результат будет лишен физического смысла!

8) Снятие амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) может проводиться с использованием меню "Simulation – Analyses - Transient/AC". После выбора этого пункта задается нижняя и верхняя частоты исследуемого диапазона и количество точек измерения (200…400). При необходимости более точного исследования можно задать частотный диапазон, охватывающий не всю АЧХ, а лишь ее участок, например в районе верхней граничной частоты. При изучении АЧХ, нажатием верхней левой кнопки окна (синусоида в координатных осях) можно вызвать дополнительное меню, например для выбора логарифмического масштаба, перехода к измерениям в децибелах, наблюдения ФЧХ и т.д.).

Замечание: При определении ширины полосы пропускания усилителя необходимо помнить, что установка маркеров производится на уровне 0.7 не от абсолютного значения, указанного на экране, а от диапазона, отображаемого на этом экране. К тому же, само значение "0.7" не является абсолютной истиной: если задан логарифмический масштаб по оси У, или измеряемая величина дана в децибелах, то требуется учесть, что "0.7" в этом случае равно -3дБ.

9) При анализе схем возникает необходимость изменения номиналов резисторов и конденсаторов. Такое изменение возможно при отключенном процессе моделирования (в режиме SТOP). Нужный элемент выбирается мышкой (левой кнопкой). Затем щелчком правой кнопки мышки на элементе вызывается меню его свойств, выбирается пункт меню "EDIT DEVICE DATA" и в первой строке редактируется его номинал. Разделение целой и дробной частей номинала производится точкой, кроме указанных выше сокращения применяются – кило и – пико. Можно также вызвать свойства элемента двойным щелчком левой кнопки мышки на изображении этого элемента.

10) При анализе схемы, точка подключения виртуального осциллографа и анализатора спектра выбирается щелчком мышки. При этом меняется изображение только на активном приборе (т.е., чтобы посмотреть форму сигнала и форму спектра в нужной точке, необходимо выбрать мышкой окно осциллографа (щелчок на синей полоске заголовка), затем – щелчок мышкой на схеме, затем выбираем анализатор спектра и снова щелчок мышкой на той же точке схемы). При необходимости наблюдения за формой сигнала в другой точке схемы, необходимо просто щелкнуть в нужной точке схемы левой кнопкой мышки при нажатой клавише "SHIFT". Точка наблюдения отображается на схеме буквой в цветном кружке, осциллограмма отображается линией того же цвета, что и кружок.

Замечание: Масштаб отображения осциллограмм выбирается программой автоматически таким образом, чтобы максимальные значения сигналов умещались в окне. Следовательно, попытка одновременно наблюдать сигналы с амплитудами в 10 В и 10 мВ будет неудачной!

11) При необходимости более точного анализа какого-либо участка осциллограммы, можно вручную изменить масштаб изображения. Для этого надо подвести курсор к интересующему месту осциллограммы, нажать левую кнопку и перетащить курсор в другую точку осциллограммы, сформировав, таким образом, область отображения. Вернуться к режиму автоматического выбора масштаба можно либо последовательным нажатием кнопок "Man" и "Auto", либо нажатием кнопки с изображением кольцевой стрелки (все кнопки – на активном окне).

12) Регистрация результатов может быть произведена экспортом изображения в графические файлы (метафайл или битмап). Необходимо помнить, что экспортируется только изображение активного окна. Выбор типа файла для изображения производится из меню "File – Export – Export Options".