Favorites/Subcircuit — подсхемы

Применение подсхем при моделировании УНЧ ограничено. Например, можно создать подсхему какого-нибудь фильтра, содержащего много компонентов, для разгрузки рабочего поля программы. Следует помнить, что опция Parameter Sweep для деталей, размещенных в подсхеме, не работает.

Для создания подсхемы необходимо выделить мышью все входящие в нее элементы (следите, чтобы в выделение не попали лишние элементы) и нажать °пцию меню Circuit/Create Subcircuit или кнопку Create Subcircuit на панели инструментов. После этого появляется окно диалога (рис. 3.12):.

Name — имя подсхемы (латинский шрифт). После указания имени высвечи­ваются остальные опции диалога;

Copy from Circuit — подсхема копируется в библиотеку Favorites без измене-^Ния исходной схемы;

Move from Circuit — выделенная часть вырезается из схемы и копируется в ^ВиДе подсхемы в библиотеку Favorites;

Replace in Circuit — выделенная часть заменяется в схеме подсхемой и копи­руется в библиотеку Favorites. Наиболее употребительная опция.

После создания подсхемы в кнопке Favorites появляется изображение, напо-^иНающее микросхему. Теперь подсхемы можно использовать в схеме как обыч-: ^1е элементы. Если вытащить подсхему на рабочее поле программы, появится t КНо диалога со списком подсхем, если их несколько.

                                                                                                                                                             

Рис. 3.14. Узел, резистор, потенциометр и конденсаторы

Рис. 3.15. Дроссель, трансформатор, переключатель и источник напряжения с регулируемым /?,-

► Analysis Setup — установки для проведения анализа схемы или ввод до­полнительных параметров элемента;

► Node — установка параметров, цвета и наименований для узлов и про­водников;

► Label, Fault, Display одинаковы для всех компонентов и дальше рассмат­риваться не будут. Node, Analysis Setup, Value или Models будут рас­смотрены при описании отдельных элементов.

Sources — источники

Ground — «земля». Подключение к «земле» соответствующих элементов схемы обязательно.

, Battery и AC Voltage Source — источники постоянного и переменного на-^пР^яЖения.

Внутреннее сопротивление источников Ri = 0 (для изменения Ri смотри Kasj_c/_Pull__{Up Resistor})

"а источниках постоянного и переменного напряжения можно установить Ряжение с размерностью: мкВ, мВ, В, кВ,(для источника переменного напря-Ния устанавливается эффективное значение), здесь же имеются опции:

Use global tolerance — приращение напряжения источника питания в процен-°т его номинального значения при вариации напряжения источника питания

Рис. 3.12. Схема и подсхема

При двойном щелчке на подсхеме появляется ее схема, которую можно ре­дактировать обычными способами. Для создания дополнительного вывода надо из соответствующего узла подсхемы протянуть мышью проводник к краю ее окна до появления незакрашенной контактной площадки, после чего кнопку мыши можно отпустить. Для удаления вывода необходимо захватить мышью контактную площадку и вывести ее за пределы окна подсхемы.

В подсхему, при необходимости, можно включить вольтметр и/или амперметр. Чтобы снять их показания, надо вывести двойным щелчком схему подсхемы. Вве­дение в подсхему «земли» нецелесообразно, так как при нескольких подсхемах за­медляется процесс моделирования (как и при введении в подсхему приборов).

Элементы

При выделении элемента и обращении к опции меню Circuit /Component Properties... или при двойном щелчке на элементе вызывается окно диалога Component Properties. Диалоговое окно имеет следующие закладки:

Label — предназначено для установки индивидуальных обозначений и яр­лыков для элементов. Установка ярлыков рассмотрена выше при описании Schematic Options/Show/Hide/Display/Show labels.

При установке обозначения элемента (Reference ID) (рис. 3.13—3.15) следу­ет помнить, что наименование элемента жестко зашито в программе. Поэтому вы можете:

► изменить номер элемента;

► заменить обозначение элемента ярлыком. Например, запретить использоШ ние Reference ID и разрешить использовать Label в закладке Display (вМ^ сто принятого в EWB для ламп обозначения V применить обозначение

► Value или Models — величина элемента или окно выбора модели с в°³' можностью редактировать ее наименование и параметры;

► Fault — повреждение. Применяется в учебных целях для моделировани неисправностей элемента (с выбором вывода, на котором устанавлИИ

ются различные неисправности). В любительской практике не использу­ется — должна быть включена опция None;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            / ► Display — по умолчанию включена опция Use Schematic Options global setting (применять установки Schematic Options). Если эту опцию отклю­чить, то можно устанавливать только для этого элемента использование Show labels, Show values, Show reference ID (см. Schematic Options);

 

Рис. 3.13. Подсхема, заземление, источники постоянного и переменного напряжения

                                                                              

► Analysis Setup — установки для проведения анализа схемы или ввод до­полнительных параметров элемента;

► Node — установка параметров, цвета и наименований для узлов и про­водников;

► Label, Fault, Display одинаковы для всех компонентов и дальше рассмат­риваться не будут. Node, Analysis Setup, Value или Models будут рас­смотрены при описании отдельных элементов.

Sources — источники

Ground — «земля». Подключение к «земле» соответствующих элементов ^схемы обязательно.

, Battery и AC Voltage Source — источники постоянного и переменного на-"Ряжения.

внутреннее сопротивление источников Ri = 0 (для изменения Ri смотри ^Basic/Pull-Up Resistor).

па источниках постоянного и переменного напряжения можно установить Ряжение с размерностью: мкВ, мВ, В, кВ,(для источника переменного напряжения устанавливается эффективное значение), здесь же имеются опции:

I  _т  ^е global tolerance — приращение напряжения источника питания в процен-°т его номинального значения при вариации напряжения источника питания (SRCSTEPS) в соответствии с установками в Analysis Options/DC (по умолЛ нию включено);

Voltage tolerance — при отключении Use global tolerance здесь можно выстй вить приращение напряжения источника вручную для каждого источника индИ видуально.

В закладке Analysis Setup источника постоянного напряжения можно вклж чить опцию Use in AC Frequency Analysis и, установив напряжение переменного тока, произвести анализ АЧХ и ФЧХ со стороны источника питания, другие ис­точники АС должны быть отключены.

В УНЧ, например, это можно использовать для анализа качества внутрисхец. ных фильтров цепи питания. Если в AC Magnitude установить напряжение пуль­сации источника питания, а в AC Frequency Analysis установить Vertical scale на Linear и частоту анализа 50—500 Гц, то в узлах соединения фильтров схемы с Ra ламп мы получим величину напряжения пульсации источника напряжения на 50 Гц и характеристику подавления гармоник напряжения 50 Гц (для синусо­идального сигнала) (рис. 3.16).

Рис. 3.16. Величина пульсаций источника питания (AC Magnitude) j Up = 0,03 В, фильтр Cf = 50 мкФ, Rf = 10 кОм. График представляет величину пульсаций в узле соединения Rf, Cf, Ra

Distortion, options устанавливается аналогично, но для ламповых схем в ключена.

В диалоговом окне источника переменного напряжения можно установи частоту (Frequency) в Гц, кГц, МГц и фазу (Phase) в градусах (Degree). У^сТ' новка фазы нужна в случае использования нескольких источников с одной! тотой (например, при моделировании трехфазного тока).

Установка Use in AC Frequency Analysis/AC Magnitude в закладке Analy-Setup предназначена для определения напряжения, при котором происходит* пытание схемы в AC Frequency Analysis (если оно будет отлично от напряжет источника).

Basic

Connector — узел соединения. Как элемент применяется:

► для обозначения внешних выводов схемы;

► для удобства подключения проводника в определенную точку схемы (на­пример, когда надо соединить между собой два проводника).

При двойном щелчке на узле появляется окно диалога. В закладке Node в опции [Mode ID можно установить любой номер для узла. Опция Display node label дублиру­ет закладку Display. В Set Node Color можно установить цвет всех проводников, под­ходящих к этому узлу. Для изменения цвета только одного проводника надо два раза щелкнуть на нем и в закладках Schematic Options или Node выбрать нужный цвет.

Use as Testpoint определяет, является ли узел тестируемым.

Use Initial Conditions определяет напряжение, которое надо использовать как начальное условие для анализов: Transient Analysis (IC-микросхемы) и DC Ope­rating Point (в случае проблем со сходимостью).

Resistor

В закладке Value окна диалога можно выставить величину резистора в раз­мерностях: Ом, кОм, МОм.

Величина резистора устанавливается при температуре, указанной в Analysis Setup (по умолчанию 27 °С):

► Use global temperature включено, температура установлена в Analysis Options/Global/TEMP;

► Use global temperature выключено, температура устанавливается для этого резистора индивидуально в опции Temperature.

В закладке Value устанавливаются First order temperature coefficient (TCI) и Second order temperature coefficient (TC2):

► TCI — линейный температурный коэффициент сопротивления;

► ТС2 — квадратичный температурный коэффициент сопротивления. Программа рассчитывает действующее сопротивление R по формуле:

R = R₀-[l + TCI ■ (Т - Т_о) + ТС2 ■ (Т - T_of],

где R_o — номинальное сопротивление резистора;

Т_о — номинальная температура (по умолчанию 27 °С); Т — текущее значение температуры.

  Capacitor — конденсатор

Величина конденсатора может устанавливаться в размерностях: пФ, нФ, ^МкФ, мФ, Ф.

/фи расчете переходных процессов (Transient Analysis) конденсатор (С) при Иствии на него напряжения (U) представляется, как параллельно соединен-^Ь1е резистор (Re) и источник тока (1с). 'фи численном интегрировании по методу трапеций: ^cn 2C                                                                                                                                                                           ^cn h + /_n-

При использовании метода Гира:

R =A                                                                                                                                                   ; ₌Јi

^с" 2С                                                                                                                                                                           ^с"  /г

где h — приращение времени на каждом шаге интегрирования;

/„ — ток эквивалентного источника на п- шаге;

R_cn, И_п, 1_сп — сопротивление шунтирующего резистора, напряжение на кон­денсаторе и ток источника тока на п- шаге.

Inductor — индуктивность (дроссель)

Величина индуктивности может устанавливаться в размерностях: мкГн,, мГн, Гн. Индуктивность не имеет сердечника («воздушная»).

При расчете переходных процессов (Transient Analysis) индуктивность (L) при действии на нее напряжения (U) представляется, как параллельно соеди­ненные резистор (Я_л) и источник тока (1_Л).

При численном интегрировании по методу трапеций:

n '_2L                                                                                                                                                                                                                                                                                          k-U_n

h                                                                                                                                                                                        " 2L + I_n'

При использовании метода Гира:

*• ~~ U '                                                                                                                                                           лл ~                                                                    j

где h —: приращение времени на каждом шаге интегрирования; /„ — ток эквивалентного источника на п- шаге;

R_m, U_n, 1_Ш — сопротивление шунтирующего резистора, напряжение на ин­дуктивности и ток источника тока на п- шаге.

Transformer — трансформатор

Трансформатор представляется математической моделью, содержащей индук­тивности и сопротивления, а также управляемые источники тока и напряжения помощью которых устанавливается коэффициент трансформации. Трансформа­тор не имеет сердечника («воздушный» трансформатор). Трансформатор выбира­ется из библиотек, имеющихся в EWB и составленных пользователем. Файл биб­лиотеки должен иметь название с расширением.ml4, например out_aud.ml4.j Пример строки в библиотеке:

Р «Идеал» 14 1 0.001 60 0 0

Р «6Н1П» 14 1 0.2 15 400 1600

Р «6Н1П0» 14 0.5 0.2 15 400 1е-06

Р «6V6PP» 14 14.6 0.05 30 120 1

Р «6V6SE» 14 23.05 0.04 30 120 1 где Р — обозначение начала строки;

vu v v, — 1ИИ вылиднии лампы, для которой применяется трансформатор, или другое наименование трансформатора, в кавычках; 14 — вид библиотеки — трансформаторы; параметры в следующем порядке:

о Primary-to-Secondary turns ratio (N) — коэффициент трансформации. Отношение числа витков первичной обмотки или напряжения на ней к числу витков всей вторичной обмотки (без учета среднего вывода) или напряжению на ней. Вывод на вторичной обмотке сделан от середины; о Leakage inductance (LE) — индуктивность рассеяния, Гн; i> Magnetizing inductance (LM) — индуктивность первичной обмотки, Гн; о Primary winding resistance (RP) — сопротивление первичной обмот­ки, Ом;

> Secondary winding resistance (RS) — сопротивление всей вторичной обмотки, Ом.

Элементы строки разделяются пробелом, вместо запятой используют точку. ' редактировать (Edit), изменять наименования (Rename), удалять (Delete) и со­здавать новые библиотеки (New Library) можно в диалоговом окне. Но удобнее это делать в любом текстовом редакторе, например WordPad. После редактирова­ния в текстовом редакторе внесенные изменения учитываются программой после ее перезапуска. Окно диалога можно использовать только для удаления, пере­именования и изменения параметров уже имеющихся в библиотеке элементов.

Особенностью EWB при моделировании схем с трансформатором является не­обходимость заземления по одному выводу на каждой обмотке (наличие общей точки обмоток). При этом подключение Battery к первичной обмотке можно рас­сматривать как ее заземление — R, = 0. Не следует проводить моделирование схе­мы при подаче напряжения питания на трансформатор через фильтр RC или испо­льзовать в качестве источника Pull-U_p Resistor. Трансформатор на модели нельзя переворачивать, т. е. использовать его вторичную обмотку как первичную.

К недостаткам EWB относится установка основного шрифта типа европей­ского — Ewbmt.fon, который нельзя заменить из-за его сложной структуры, от­личной от структуры шрифтов *.fon Windows. Из-за этого в библиотеках можно использовать кириллицу, и на рабочем поле программы наименования элемен­тов будут записаны по-русски. Но в диалоговом окне Models/Model их наимено­вания будут трудно распознаваемыми. Из этого положения есть два выхода:

► применять русские наименования в библиотеках и правильно их читать, используя опции Edit или Rename закладки Models окна диалога (в них можно читать кириллицу);

► применять латинские наименования в библиотеках, а на схемах для этого элемента отменить опцию Show reference ID в закладке Display, включить опцию Show labels и в закладке Label вписать русское наименование.

В Basic имеется модель трансформатора с железным сердечником: Nonlinear ^ransformer. Использование этих моделей в любительских условиях крайне за-РУднительно, так как приведены модели только некоторых силовых трансформаторов, а самостоятельное их составление требует знания примерно 16 пара-