Изучение основных возможностей программы Electronics Workbench

 

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

Владимирский Государственный Университет

Кафедра УИТЭС

Моделирование и анализ цифровых устройств

Лабораторная работа №1

Изучение основных возможностей программы Electronics Workbench.

Выполнил:

студент гр. УИуб-109

Бачурин П.Н.

Владимир 2012

Цель работы: ознакомиться со средой моделирования электронных схем Electronics Workbench, провести анализ генератора Колпитца, исследовать характеристики биполярного транзистора, изучить структуры и алгоритмов работы асинхронных и синхронных триггеров.

Задание 1. Исследование генератора Колпитца.

1.Загрузить схему генератора Колпитца (открыть файл 2m-occil.ewb).

2.Рассчитать режим по постоянному току и зафиксировать результаты.

.Произвести многовариантный анализ генератора в режимах, указанных преподавателем.

.Произвести расчет частотных характеристик и зафиксировать результат в виде АЧХ, ФЧХ и в табличном виде.

.Произвести расчет переходного процесса. Результаты вывести в виде графика и зафиксировать.

.Произвести спектральный анализ. Результаты зафиксировать.

.Произвести статистический анализ при заданных параметрах. Результаты зафиксировать.

Задание 2. Исследование биполярного транзистора

. Исследовать зависимость тока коллектора от тока базы и напряжения база-эмиттер.

. Выполнить анализ зависимости коэффициента усиления по постоянному току от тока коллектора.

. Исследовать работу биполярного транзистора в режиме отсечки.

. Получить входные и выходные характеристики транзистора.

. Определить коэффициент передачи по переменному току.

. Исследовать динамическое входное сопротивление транзистора.

Задание 3. Исследование триггеров

. Изучить структуру и алгоритмы работы асинхронных и синхронных триггеров.

. Исследовать функции переходов и возбуждения основных типов триггеров.

. Изучить возможности взаимозаменяемости триггеров различных типов.генератор транзистор триггер

Ход работы

Задание 1. Исследование генератора Колпитца.

1.Загрузить схему генератора Колпитца (открыть файл 2m-occil.ewb).

2.Рассчитать режим по постоянному току и зафиксировать результаты.

.Произвести многовариантный анализ генератора в режимах, указанных преподавателем.

.Произвести расчет частотных характеристик и зафиксировать результат в виде АЧХ, ФЧХ и в табличном виде.

.Произвести расчет переходного процесса. Результаты вывести в виде графика и зафиксировать.

.Произвести спектральный анализ. Результаты зафиксировать.

.Произвести статистический анализ при заданных параметрах. Результаты зафиксировать.

. Открываем файл 2m-occil.ewb, который расположен в папке Circuits каталога программы. На экране появляется схема генератора Колпитца:

. Выполняем расчет режима по постоянному току. Все данные касающиеся работы схемы можно получить, выполнив команду Analysis - DC Operating Point:

. Многовариантный анализ генератора предполагает исследование схемы с несколькими значениями параметров одного из компонентов схемы. Мы будем варьировать значения индуктивности. При L0=120мкГн период колебаний Т?608нс, амплитуда колебаний А? 5,72В:

При увеличении индуктивности до 240мкГн (в два раза больше предыдущего), получаем период колебаний Т?801нс, амплитуду колебаний А? 5,74В:

Меняя таким образом значения индуктивности, можно получить зависимость периода и амплитуды колебаний от L0. Сведём её в таблицу:

Таблица 1.

Индуктивность L0, мкГнПериод колебаний Т, нсАмплитуда колебаний А, В1206085,722408015,753609795,7448011105,7460012385,7372013545,7384014405,73

. Расчет частотных характеристик выполняется программой автоматически при выборе команды Analysis - AC Frequency и нажатии в появившемся окне кнопки Simulate. На экране появится окно:

. Расчет переходного процесса выполняется при выборе команды Analysis - Transparent. Аналогично выводится результат:

6. Спектральный анализ. Команда Analysis - Fourier.

. Статистический анализ при заданных параметрах.

а) анализ по постоянному току:

б) анализ по переходным процессам:

в) анализ по частотным характеристикам

Задание 2. Исследование биполярного транзистора

. Исследовать зависимость тока коллектора от тока базы и напряжения база-эмиттер.

. Выполнить анализ зависимости коэффициента усиления по постоянному току от тока коллектора.

. Исследовать работу биполярного транзистора в режиме отсечки.

. Получить входные и выходные характеристики транзистора.

. Определить коэффициент передачи по переменному току.

. Исследовать динамическое входное сопротивление транзистора.

. Определение коэффициента передачи транзистора по постоянному току

Открываем файл с10_001.са4, содержащий схему:

а) Включаем схему. Записываем результаты измерения тока коллектора, тока базы и напряжения коллектор-эмиттер. По полученным результатам рассчитываем статический коэффициент передачи транзистора вDC.

-напряжение источника ЭДС Еб=5,7В

-ток базы транзистора Iв=49,19мкА

-ток коллектора транзистора Iк=10,69мкА

-напряжение коллектор-эмиттер Uкэ=10В

-статический коэффициент передачи транзистора вDC=217,32

б) Изменяем номинал источника ЭДС ЕБ до 2,68 В. Включаем схему. Аналогично получаем результаты:

-напряжение источника ЭДС Еб=2,68В

-ток базы транзистора Iв=19,24мкА

-ток коллектора транзистора Iк=4,089мА

-напряжение коллектор-эмиттер Uкэ=10В

-статический коэффициент передачи вDC=212,52

в) Изменяем номинал источника ЭДС ЕК до 5 В. Запускаем схему. Записываем результаты подобно действиям, выполненным в предыдущем пункте и устанавливаем ЕК равным 10В.

-напряжение источника ЭДС Еб=5В

-ток базы транзистора Iв=19,24мкА

-ток коллектора транзистора Iк=3,917мА

-напряжение коллектор-эмиттер Uкэ=5В

-статический коэффициент передачи вDC=203,58

. Измерение обратного тока коллектора

Изменяем номинал источника ЭДС Ев до 0В. Включаем схему, записываем результаты измерения тока коллектора для данных значений тока базы и напряжения коллектор-эмиттер:

Обратный ток коллектора IК0=10мкА

Ток базы транзистора IБ=0

Напряжение коллектор-эмиттер UКЭ=10В

. Получение выходной характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

Выходные характеристики исследуемого транзистора представлены в таблице:

Таблица 2.

0,10,51510201,669,423831,8мкА1,732мА1,74мА1,805мА1,887мА2,051мА2,6819,431,785мА3,763мА3,78мА3,917мА4,089мА4,433мА3,6829,322,729мА5,773мА5,799мА6,008мА6,269мА6,791мА4,6839,243,676мА7,79мА7,825мА8,105мА8,456мА9,157мА5,749,384,643мА9,852мА9,896мА10,25мА10,69мА11,57мА

Выходные характеристика исследуемого транзистора:

Задание 3. Исследование триггеров

1. Изучить структуру и алгоритмы работы асинхронных и синхронных триггеров.

. Исследовать функции переходов и возбуждения основных типов триггеров.

. Изучить возможности взаимозаменяемости триггеров различных типов.

. Изучение структуры и алгоритма работы асинхронных и синхронных триггеров.

а) Исследование RS-триггера. Открываем файл с14_01.са4. Файл содержит схему, изображённую на рисунке:

Включаем схему и последовательно подаём сигналы S=0, R=1; S=0, R=0; S=1, R=0; S=0, R=0. Находим закономерности:

-при S=0, R=1 триггер устанавливается в состояние Q=0;

-при переходе к S=0, R=0 триггер сохраняет прежнее состояние выхода Q=0;

-при S=1, R=0 триггер устанавливается в состояние Q=1;

-при переходе к 8=0, R=0 триггер сохраняет прежнее состояние выхода Q=1.

Изменяя состояния входных сигналов, можно составить таблицу состояний:

Таблица 3.

RSQtQt+1000010000101101000110111

б) Исследование JK-триггера, построенного на основе логических элементов и RS-триггеров.

Открываем файл с14_02.са4, содержащий схему JK-триггера:

Аналогично действиям предыдущего пункта составляем таблицу состояний триггера:

Таблица 4

JKQtQt+100000011010001101001101111011110

в) Исследование D-триггера. Схема триггера содержится в файле с14_03.са4

При R=1, S=0 триггер устанавливается в 1 (Q=1, Q'=0) независимо от состояния остальных входов; при R=0, S=1 триггер устанавливается в 0 (Q=0, Q'=1) независимо от состояния остальных входов. По указанным данным можно составить характеристическую таблицу работы триггера:

Таблица 5

CDQtQt+100000100100011010011011110101111

. Исследование работы вычитающего счетчика.

Открываем схему вычитающего счетчика, которая содержится в файле с14_07.са4; её внешний вид следующий:

Если входы логического анализатора подключить к инверсным выходам триггеров, то сигналы Q1, Q2 и Q3 инвертируются. Если на логический анализатор подать инверсный сигнал с тактового генератора, то получим суммирующий счетчик. Временные диаграммы счётчика:

Также временные диаграммы можно просматривать в окне элемента Logic Analyzer, к которому подключены прямые выходы триггеров:

Вывод: в ходе работы изучены возможности программы Electronics Workbench, предназначенной для моделирования электронных схем, её инструментальный состав и назначение.

Министерство образования и науки РФ Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Владимирский Государственный Универси

Больше работ по теме: