200101_jeimpt_lr_2012

Ключ, управляемый клавишей. Ключ, может быть, замкнут или разомкнут при помощи управляющей клавиши подобно тому, как это делается при изменении сопротивления переменного резистора

(смотри ранее).

Diodes – раздел, содержащий различные типы полупроводниковых диодов и мостов на их основе (рис. А.2.3).

Рисунок А.2.3 – Меню раздела

Diodes

Раздел Diodes содержит следующие компоненты:

Диод полупроводниковый. Ток через диод может протекать только в одном направлении – от анода А к катоду К. Состояние диода (проводящее или непроводящее) определяется полярностью

приложенного напряжения.

Стабилитрон. Для стабилитрона (диода Зенера) рабочим является отрицательное напряжение. Обычно этот элемент используют для

стабилизации напряжения в цепи.

Светодиод (светоизлучающий диод) – излучает видимый свет, когда проходящий через него ток превышает пороговую величину. Выпрямительный мост предназначен для выпрямления переменного напряжения.

Диод Шоттки. Отличается от обычного полупроводникового диода тем, что находится в непроводящем состоянии до тех пор, пока

напряжение на нем не превысит фиксированного порогового уровня. Тиристор (управляемый вентиль). Дополнительный управляющий вывод позволяет управлять моментом перехода тиристора в

проводящее состояние. Вентиль отпирается, когда ток управляющего электрода превысит пороговое значение, а к анодному выводу не будет приложено положительное смещение. Тиристор остается в открытом состоянии, пока к анодному выводу не будет приложено отрицательное напряжение.

Динистор симметричный – управляемый анодным напряжением двунаправленный переключатель. Прибор не проводит ток в обоих направлениях до тех пор, пока напряжение на нем не превысит

напряжения переключения, тогда динистор переходит в проводящее состояние.

201

Симистор или триак (двунаправленный управляемый вентиль). Симистор способен проводить ток в двух направлениях. Он запирается при изменении полярности протекающего через него тока

иотпирается при подаче следующего управляющего импульса. Transistors – раздел содержащий различные типы биполярных

иполевых транзисторов (рис. А.2.4).

Рисунок А.2.4 – Меню раздела Transistors

Раздел Transistors содержит следующие компоненты: Биполярный n-p-n транзистор. Полупроводниковый усилительный прибор, управляемый током. Транзистор n-p-n типа имеет две

n-области.

Биполярный p-n-p транзистор. Полупроводниковый усилительный прибор, управляемый током. Транзистор p-n-p типа имеет две

p-области.

Полевой (униполярный) n-канальный транзистор с управляющим p-n-переходом (JFET). Транзистор, управляемый напряжением, в котором для управления током используется наведенное электриче-

ское поле, зависящее от напряжения затвора.

Полевой (униполярный) p-канальный транзистор с управляющим p-n-переходом (JFET). Транзистор, управляемый напряжением, в котором для управления током используется наведенное электрическое

поле, зависящее от напряжения затвора.

Analog ICs – раздел, содержащий аналоговые микросхемы

(рис. А.2.5).

Рисунок А.2.5 – Меню раздела Analog ICs

В раздел Analog ICs входят следующие компоненты: Операционный усилитель (ОУ) – усилитель, предназначенный для работы с обратной связью. Вход «+» – неинвертирующий,

а вход «-» – инвертирующий. Линейная модель ОУ позволяет задавать ряд основных параметров. Входные и выходные сигналы ОУ должны быть заданы относительно земли.

202

Операционный усилитель (нелинейная модель) – позволяет учитывать эффекты второго порядка ограничения выходного напряжения и тока. Два дополнительных вывода для подключения положи-

тельного и отрицательного напряжения источника питания. Компаратор – позволяет производить сравнение уровней двух аналоговых сигналов, поступающих на его инвертирующий «-»

и неинвертирующий «+» вход. При переключении компаратора, в зависимости от результата сравнения, на его выходе формируется сигнал низкого либо высокого уровня.

Mixed ICs – раздел с микросхемами смешанного типа

(рис. А.2.6)

Рисунок А.2.6 – Меню раздела Mixed ICs

В раздел Mixed ICs входят следующие компоненты: 8-разрядный АЦП (ADC), два типа ЦАП (DAC) с внешними опорными источниками тока или напряжения, мультивибратор (MONO) и интегральный таймер (555 timer).

Digital ICs – цифровые микросхемы (рис. А.2.7). В группу входят модели цифровых ИМС серий SN74 и CD4000 (соответствуют отечественным сериям 155 и 176). Для выбора конкретных ИМС вместо символов «хх» указываются соответствующие номера.

Рисунок А.2.7 – Меню раздела Digital ICs

Logic Gates – логические цифровые микросхемы (рис. А.2.8). Группа состоит из моделей базовых логических элементов и моделей ТТЛ- и КМОП-серий. Кроме того в группу входит элемент НЕ на базе триггера Шмитта.

Рисунок А.2.8 – Меню раздела Logic Gates

203

DIGITAL – цифровые микросхемы (рис. А.2.9). В разделе объединены компоненты комбинационного и последовательностного типа: полусумматоры, сумматоры, серийные ИМС мультиплексоров, декодеров / демультиплексоров, кодеров, арифметико-логических устройства; RS-, JK- и D-триггеры, серийные ИМС триггеров, регистров, счетчиков.

Рисунок А.2.9 – Меню раздела Digital

Indicators – содержит индикаторные устройства (рис. А.2.10).

Рисунок А.2.10 – Меню раздела

Indicators

В раздел Indicators входят следующие компоненты:

Вольтметр для измерения напряжения в режиме постоянного или переменного тока. Имеется возможность выбора режима измере-

ния и внутреннего сопротивления.

Амперметр для измерения постоянного или переменного тока. Имеется возможность выбора режима измерения и внутреннего

сопротивления.

Кроме того, в группу входит лампа накаливания, светоиндикатор, семисегментный индикатор, семисегментный индикатор с дешифратором, зуммер, линейка из десяти независимых светодиодов и линейка светодиодов со встроенным АЦП.

Controls – аналоговые вычислительные устройства (рис. А.2.11).

Рисунок А.2.11 – Меню раздела Controls

Раздел содержит компоненты, из которых укажем на следующие: дифференциатор, интегратор, масштабирующее звено, множительное и делительное устройство.

204

Miscellaneous – компоненты смешанного типа (рис. А.2.12).

Рисунок А.2.12 – Меню раздела Miscellaneous

Раздел Miscellaneous содержит ряд компонентов, из которых укажем на следующие:

Предохранитель разрывает цепь, если ток в ней превышает максимальный. Имеется возможность выбора максимального тока

от мА до кА.

Кварцевый резонатор (КР) – прибор, принцип действия которого основан на обратном пьезоэффекте. КР широко используется для стабилизации частоты колебаний в генераторах гармонических и импульсных сигналов. Имеется возможность изменения основных

параметров КР и выбора прибора стандартного типа.

А.3 Контрольно-измерительные приборы

А.3.1 Приборы, расположенные в группе Indicators

Вольтметр используется для измерения переменного и постоянного напряжения. Выделенная широкой линией сторона прямоугольника, изображающего вольтметр, соответствует отрица-

тельной клемме.

Рисунок А.3.1 – Окно установки параметров вольтметра

205

Двойным щелчком мыши на изображении вольтметра открывается диалоговое окно для изменения параметров вольтметра (рис. А.3.1): вида измеряемого напряжения, величины внутреннего сопротивления.

Величина внутреннего сопротивления вводится с клавиатуры в строке Resistance, вид измеряемого напряжения (опция Mode) выбирается из списка.

При измерении переменного синусоидального напряжения (АС) вольтметр будет показывать действующее значение напряжения UД, определяемое по формуле:

U Д Um 2 ,

где Um – амплитудное значение напряжения.

Внутреннее сопротивление вольтметра 1МОм, установленное по умолчанию, в большинстве случаев оказывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы. Его значение можно изменить, однако использование вольтметра с очень высоким внутренним сопротивлением в схемах с низким выходным импедансом может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы. В качестве вольтметра также можно использовать мультиметр.

Амперметр используется для измерения переменного и постоянного тока. Выделенная широкой линией сторона прямоугольника, изображающего амперметр, соответствует отрица-

тельной клемме.

Двойным щелчком мыши на изображении амперметра открывается диалоговое окно для изменения параметров амперметра (рис. А.3.2): вида измеряемого тока, величины внутреннего сопротивления.

Величина внутреннего сопротивления вводится с клавиатуры в строке Resistance, вид измеряемого тока (опция Mode) выбирается из списка.

При измерении переменного синусоидального тока (АС) амперметр будет показывать его действующее значение IД, определяемое по формуле:

I Д Im 2 ,

где Im – амплитудное значение тока.

Внутреннее сопротивление амперметра 1мОм (миллиОм), установленное по умолчанию, в большинстве случаев оказывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы. Его значение можно изменить,

206

однако использование амперметра с очень низким внутренним сопротивлением в схемах с высоким выходным импедансом (относительно выводов амперметра) может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы.

Рисунок А.3.2 – Окно установки параметров амперметра

В качестве амперметра также можно использовать мультиметр.

А.3.2 Приборы, расположенные в группе Instruments

Мультиметр (Multimeter) используется для измерения: напряжения (постоянного и переменного), тока (постоянного и перемен-

ного), сопротивления, уровня напряжения в децибелах.

Для настройки мультиметра нужно двойным щелчком мыши на его иконке открыть увеличенное изображение (рис. А.3.3, а). На этом изображении нажатием левой кнопки мыши выбирается: измеряемая величина по единицам измерения А (ток), V (напряжение), Ω (сопротивление) или dB (ослабление); вид измеряемого сигнала (переменный) или (постоянный); режим установки параметров мультиметра

(Settings).

После нажатия кнопки Settings открывается диалоговое окно (рис. А.3.3, б) со следующими обозначениями:

Ammeter resistance – внутреннее сопротивление амперметра; Voltmeter resistance – внутреннее сопротивление вольтметра;

207

Ohmmeter current – измерительный ток омметра;

Decibel standard – установка эталонного напряжения V1 при измерении ослабления или усиления в децибелах (по умолчанию V1 = 1 В). В этом случае для коэффициента передачи используется формула:

K дБ 20 log V 2V1 ,

а)

б)

Рисунок А.3.3 – Мультиметр (а) и окно установки его режимов (б)

где V2 – напряжение в контролируемой точке.

Измерение тока мультиметром (использование в качестве амперметра) заключается в выборе режима измерения (А) и вида сигнала ( или ). Мультиметр подключается последовательно в ветвь схемы, в которой нужно измерить ток. Заметим, что результатом измерения переменного тока является эффективное (действующее) значение.

Измерение напряжения мультиметром (использование в качестве вольтметра) заключается в выборе режима измерения (V) и вида сигнала ( или ). Мультиметр подключается параллельно участку схемы, на котором необходимо измерить падение напряжения. Заметим, что результатом измерения переменного напряжения является эффективное (действующее) значение.

Измерение сопротивления мультиметром (использование в качестве омметра) осуществляется выбором режима измерения (Ω) и вида сигнала – измерение постоянного тока. Подключите мультиметр параллельно участку цепи, сопротивление которого необходимо изме-

208

рить. Включите схему. На табло мультиметра будет индицироваться измеренное сопротивление.

Исключение ошибок при измерении сопротивления достигается соединением схемы с землей и исключением из нее источников питания.

Измерение уровня напряжения мультиметром в dB. Для этого на увеличенном изображении мультиметра нажмите кнопку dB. Подключите мультиметр одним из выводов к точке, уровень напряжения в которой нужно измерить, а другим выводом к точке, относительно которой производится измерение. При измерении уровня переменного напряжения измеряется уровень действующего значения. После включения схемы на табло мультиметра индицируется измеренное значение уровня напряжения.

Функциональный генератор (Function Generator) исполь-

зуется в качестве источника напряжения синусоидальной, прямоугольной или треугольной формы.

Для настройки генератора двойным щелчком мыши на его иконке нужно открыть увеличенное изображение (рис. А.3.4).

Рисунок А.3.4 – Функциональный генератор

На лицевой панели генератора выбирается:

– форма выходного сигнала нажатием левой кнопки мыши: синусоидальная (установлена по

умолчанию), треугольная, прямоугольная;

– частота (Frequency) выходного сигнала с помощью клавиатуры и кнопок со стрелками. В левом поле устанавливается численное значение, в правом – единица измере-

ния Hz (Гц), kHz (кГц), MHz (МГц). Частота может регулироваться от

1Hz до 999 MHz.

209

– коэффициент заполнения (Duty cycle) в %. Для импульсных сигналов это отношение длительности импульса к периоду повторения – величина, обратная скважности, а для треугольных сигналов – соотношение между длительностями переднего и заднего фронтов;

– амплитуда (Amplitude) выходного сигнала с помощью клавиатуры и кнопок со стрелками. В левом поле устанавливается численное значение, в правом – единица измерения мV (мкВ), mV (мВ), V (В), kV (кВ). Амплитуда может регулироваться от 0 мV до 999 kV;

– смещение (Offset) выходного сигнала (постоянная составляющая) с помощью клавиатуры и кнопок со стрелками. Смещение может быть положительным или отрица-

тельным, что позволяет получить, например, последовательность однополярных импульсов;

– общая (Common) клемма и выходные зажимы «+» и «–». При заземлении клеммы Common на клем-

мах «+» и «–» получается парафазный сигнал.

Осциллограф (Oscilloscope) является универсальным прибором и позволяет наглядно представить развертку сигналов во

времени.

Для измерения осциллограф открывается двойным щелчком мыши на его иконке (рис. А.3.5).

Рисунок А.3.5 – Осциллограф (развернутый вид)

Осциллограф имеет два канала (CHANNEL) А и В с раздельной регулировкой чувствительности в диапазоне от 10 мкВ/дел (мV/Div) до 5 кВ/дел (kV/Div) и регулировкой смещения по вертикали (Y POS). Выбор режима по входу осуществляется нажатием кнопок . Режим

210