МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Кафедра промышленной электроники

и информационно-измерительной техники

С. А. СИЛЬВАШКО

программные средства

компьютерного моделирования элементов и устройств

электроники

Методические указания

к лабораторному практикуму

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом

Федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Оренбург 2011

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

«Моделирование физических процессов в электрических цепях

с помощью Electronics Workbench 5.12»

Цель работы:

1 Изучить интерфейс системы схемотехнического моделирования Electronics Workbench, библиотеки компонентов и особенности работы в среде программы.

2 Освоить методику применения системы схемотехнического моделирования Electronics Workbench для исследования электрических цепей.

Продолжительность занятия: 6 часов.

1 Основные сведения о программе Electronics Workbench

1.1 Интерфейс программы

После запуска программы открывается главное окно EWB, показанное на рисунке 1.

Рисунок 1

Главное окно программы Electronics Workbench устроено аналогично окнам операционной системы MS Windows. В верхней части окна расположен заголовок окна и кнопки управления окном. Под заголовком окна (синяя полоска вверху) находится строка меню с позициями File, Edit, Circuit, Analysis, Window и Help. Под строкой меню расположены две панели с кнопками: основная (для работы с файлами, элементами окна, параметрами внешнего вида) и панель с группами элементов. В правом верхнем углу окна находится клавиша «Пуск – Стоп» для запуска – остановки моделирования (обозначена «О / I») и кнопка приостановки моделирования («Pause»). Под строкой заголовка схемы находится рабочее поле для сборки схемы электрической цепи и подключения приборов.

Многие опции позиций строки меню программы Electronics Workbench аналогичны соответствующим опциям окон Windows. Поэтому рассмотрим только специфичные для Electronics Workbench опции.

Позиция File – предназначена для загрузки и записи файлов, получения твердой копии выбранных для печати составных частей схемы, а также для импорта/экспорта файлов в форматах других систем моделирования и программ разработки печатных плат. Специфичные опции позиции File:

1) Revent to Saved... – стирание всех изменений, внесенных в текущем сеансе редактирования, и восстановление схемы в первоначальном виде;

2) Print... – выбор данных для вывода на принтер (рисунок 2):

Рисунок 2

а) Schematic – схемы (опция включена по умолчанию);

б) Description – описания к схеме;

в) Part list – перечня выводимых на принтер документов;

г) Model list – списка имеющихся в схеме компонентов;

д) Subcircuits — подсхем (частей схемы, являющихся законченными функциональными узлами и обозначаемых прямоугольниками с названием внутри);

е) Instruments — списка приборов.

В этом же подменю можно выбрать опции печати (кнопка Setup) и отправить материал на принтер (кнопка Print). Предусмотрена также возможность изменения масштаба выводимых на принтер данных в пределах от 20 до 500%;

3) Print Setup... – настройка принтера;

4) Install... – установка дополнительных программ с гибких дисков;

5) Export to РСВ – составление списков соединений схемы в формате OrCAD и других программ разработки печатных плат;

6) Import from SPICE – импорт текстовых файлов описания схемы и задания на моделирование в формате SPICE (с расширением .cir) и автоматическое построение схемы по ее текстовому описанию;

7) Export to SPICE – составление текстового описания схемы и задания на моделирование в формате SPICE.

Позиция Edit позволяет выполнять команды редактирования схем и копирования экрана:

1) Cut – стирание (вырезание) выделенной части схемы с сохранением ее в буфере обмена (Clipboard). Выделение одного компонента производится щелчком мыши на изображении компонента. Для выделения части схемы или нескольких компонентов необходимо поставить курсор мыши в левый угол воображаемого прямоугольника, охватывающего выделяемую часть, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, протянуть курсор по диагонали этого прямоугольника, контуры которого появляются уже в начале движения мыши, и затем отпустить кнопку. Выделенные компоненты окрашиваются в красный цвет;

2) Copy – копирование выделенной части схемы в буфер обмена;

3) Paste – вставка содержимого буфера обмена на рабочее поле программы. Поскольку в EWB нет возможности помещать импортируемое изображение схемы или ее фрагмента в точно указанное место, то непосредственно после вставки, когда изображение еще является отмеченным (выделено красным) и может оказаться наложенным на создаваемую схему, его можно переместить в нужное место клавишами курсора или мышью. Таким же образом перемещаются и предварительно выделенные фрагменты уже имеющейся на рабочем поле схемы;

4) Delete – стирание выделенной части схемы;

5) Select All – выделение всей схемы;

6) Copy as Bitmap – команда превращает курсор мыши в крестик, которым по правилу прямоугольника можно выделить нужную часть экрана, после отпускания левой кнопки мыши выделенная часть копируется в буфер обмена, после чего его содержимое может быть импортировано в любое приложение Windows (например, в Word).

Копирование активной в данный момент части экрана (например, диалогового окна) можно выполнить комбинацией Alt+Print Screen. Команда очень удобна при подготовке отчетов по моделированию, например, при оформлении лабораторных работ.

7) Show Clipboard – показать содержимое буфера обмена.

Позиция Circuit используется при подготовке схем, а также для задания параметров моделирования. Назначение опций позиции Circuit:

1) Rotate – поворот выделенного компонента на 90 против часовой стрелки при каждом выполнении команды;

2) Flip Horizontal – зеркальное отображение компонента по горизонтали;

3) Flip Vertical – зеркальное отображение компонента по вертикали.

Команды Rotate, Flip Horizontal и Flip Vertical могут быть выполнены также нажатием соответствующих кнопок ;

4) Component Properties – свойства компонента. Команда выполняется также после двойного щелчка по компоненту или нажатия кнопки . При выполнении команды открывается диалоговое окно, используя которое можно изменять параметры компонента, его позиционное обозначение и пр.;

5) Create Subcircuit... – преобразование предварительно выделенной части схемы в подсхему.

Выделяемая часть схемы должна быть расположена таким образом, чтобы в выделенную область не попали не относящиеся к ней проводники и компоненты. В результате выполнения команды открывается диалоговое окно (рисунок 3), в строке Name которого вводится имя подсхемы, после чего возможны следующие варианты:

а) Copy from Circuit – подсхема копируется с указанным названием в библиотеку Custom без внесения изменений в исходную схему;

б) Move from Circuit – выделенная часть вырезается из общей схемы и в виде подсхемы с присвоенным ей именем копируется в библиотеку Custom;

в) Replaсе in Circuit – выделенная часть заменяется в исходной схеме подсхемой с присвоенным ей именем с одновременным копированием ее в библиотеку Custom.

Рисунок 3

Для просмотра или редактирования подсхемы нужно дважды щелкнуть мышью по ее значку. Редактирование подсхемы производится по общим правилам редактирования схем. При создании дополнительного вывода подсхемы необходимо из соответствующей точки подсхемы курсором мыши протянуть проводник к краю окна подсхемы до появления не закрашенной прямоугольной контактной площадки, после чего отпустить левую кнопку мыши. Для удаления вывода необходимо курсором мыши ухватиться за его прямоугольную площадку у края окна подсхемы и вынести ее за пределы окна;

6) команды масштабирования схемы – Zoom In (увеличение масштаба) и Zoom Out (уменьшение масштаба). Эти команды могут быть выполнены также с помощью мнемонических средств со стандартным обозначением ;

7) Schematic Options – выбор элементов оформления схемы.

Содержимое закладок команды Schematic Options показано на рисунках 4 и 5. Ниже приведено назначение некоторых из опций этих закладок:

Рисунок 4

а) Show grid – показывать сетку для удобства рисования схемы (по умолчанию эта опция выключена); опция активна только при включенной опции Use grid – использовать сетку;

б) Show labels – показывать позиционные обозначения компонентов, например, C1, С2 для конденсаторов;

в) Show models – показывать имена моделей компонентов, например, типов транзисторов;

г) Show values – показывать номиналы компонентов, например, сопротивления резисторов;

д) Show Nodes – показывать нумерацию узлов;

е) Autohide part bins – по умолчанию не показывать состав библиотеки компонентов, используемой в данной схеме;

ж) Keeр parts bin positions – сохранять положение используемой библиотеки компонентов на экране при оформлении схемы (обычно выбор новой библиотеки компонентов приводит к выключению предыдущей). Для сохранения на экране сразу нескольких библиотек, их необходимо разнести по экрану.

Рисунок 5

При выборе закладки Fonts можно установить тип и размер шрифта раздельно для обозначения компонента (Set label font) и номинального значения его параметра (Set value font).

Закладка Wiring используется для задания настроек, связанных с прокладкой проводников на схеме и организацией их взаимных соединений (Routing options), удалением проводников (Rewiring options) и автоматическим удалением неиспользуемых соединений (Auto-delete connectors).

Закладка Printing используется для масштабирования выводимой на принтер информации.

Позиция Analysis используется для выполнения моделирования и вывода его результатов. Основные опции позиции показаны на рисунке 6. Первые три команды (Activate, Pause, Stop) используются, соответственно, для запуска, прерывания (приостановки) и остановки моделирования. Эти команды дублируются соответствующими кнопками в правой верхней части окна программы. Назначение остальных команд:

1) Analysis Options… – набор команд для установки параметров моделирования;

2) DC Operating Point – расчет режима по постоянному току;

Рисунок 6

3) AC Frequency… – расчет частотных характеристик;

4) Transient… – расчет переходных процессов;

5) Fourier… – проведение спектрального анализа (анализ схемы в частотной области);

6) Monte Carlo… – статистический анализ по методу Монте-Карло;

7) Display Graph… – команда для вызова на экран графиков результатов выполнения одной из команд моделирования.