Применение программы моделирования электрических и электронных устройств Electronics Workbench. Учебно-методическое пособие

62 Pages·2020·5.905 MB·Russian

by  Лавриненко М.М.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛИНГВИСТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
М. М. Лавриненко
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ
МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
И ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
ELECTRONICS WORKBENCH
Учебно-методическое
пособие
Москва
2020
УДК 621.3(075.8) Электронные версии книг
ББК 32.844я73 на сайте www.prospekt.org
Л13
Автор:
Лавриненко М. М., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры международ-
ной информационной безопасности МГЛУ.
Рецензент:
Ромашкова О. Н., доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой между-
народной информационной безопасности МГЛУ.
Лавриненко М. М.
Л13 Применение программы моделирования электрических и электронных
устройств Electronics Workbench : учебно-методическое пособие. — Москва :
Проспект, 2020. — 64 с.
ISBN 978-5-392-30964-1
DOI 10.31085/9785392309641-2020-64
Учебно-методическое пособие подготовлено в соответствии с программой курса
«Электротехника» и предназначено для бакалавриата направления подготовки 10.03.01
«Информационная безопасность», но может оказаться полезным и всем жела-
ющим освоить программу моделирования электрических и электронных устройств
Electronics Workbench.
Пособие было опробовано при проведении занятий по дисциплине «Электротех-
ника» МГЛУ и показало свою эффективность при овладении студентами знаниями
и практическими навыками работы с программой моделирования электрических и
электронных устройств Electronics Workbench.
УДК 621.3(075.8)
ББК 32.844я73
Учебное издание
Лавриненко МихаиЛ МихайЛович
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
ELECTRONICS WORKBENCH
Учебно-методическое пособие
Подписано в печать 10.12.2019. Формат 60×90 1/ .
16
Печать цифровая. Печ. л. 4,0. Тираж 1000 (1-й завод 100) экз. Заказ №
ООО «Проспект»
111020, г. Москва, ул. Боровая, д. 7, стр. 4.
© Московский государственный
ISBN 978-5-392-30964-1 лингвистический университет, 2019
DOI 10.31085/9785392309641-2020-64 © Оформление. ООО «Проспект», 2019
КРАТКОЕ ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................................................................................................................4
Часть 1. Методические указания по использованию программы
моделирования электрических и электронных устройств
Electronics Workbench ...............................................................................................5
Часть 2. Лабораторные работы курса «Электротехника» по теме
«Электрические цепи переменного тока» ......................................................31
Библиографический список .........................................................................................................50
Приложения ........................................................................................................................................51
ВВЕДЕНИЕ
Учебно-методическое пособие подготовлено в соответствии с про-
граммой курса «Электротехника» и предназначено для бакалавриата
направления подготовки 10.03.01 «Информационная безопасность».
В пособии рассматривается одна из наиболее простых и популяр-
ных программ моделирования электрических и электронных устройств
на компьютере Electronics Workbench. Данная программа является раз-
новидностью САПР (Системы Автоматизированного Проектирова-
ния) электронных устройств.
Данное учебное пособие состоит из двух частей. В первой части
даются основные элементы программы Electronics Workbench, а также
рассматривается работа с виртуальными контрольно-измерительными
приборами.
Во второй части приведено описание двух лабораторных работ кур-
са Электротехника по теме «Электрические цепи переменного тока».
В конце каждой работы приведены контрольные вопросы, способ-
ствующие более полному усвоению студентами изучаемого материала.
В приложении имеются бланки отчета лабораторных работ, да-
ющие возможность систематизировать полученные при проведении
экспериментов данные.
Изучение материалов данного учебного пособия направлено на
достижение общепрофессиональной (ОПК-3) и профессиональной
(ПК-11) компетенций.
Учебное пособие было опробовано при проведении занятий по
дисциплине «Электротехника» в МГЛУ и показало свою эффектив-
ность при овладении студентами практическими навыками работы с
программой моделирования электрических и электронных устройств
Electronics Workbench.
Часть 1.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРОГРАММЫ.. .
МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
И ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
ELECTRONICS WORKBENCH
1. Основные элементы программы
1.1. Интерфейс
Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench
(EWB) предназначена для моделирования и анализа электрических схем.
Программа EWB позволяет моделировать аналоговые, цифровые и
цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Имеющиеся в
программе библиотеки включают в себя большой набор широко рас-
пространенных электронных компонентов, параметры которых можно
изменять в широком диапазоне значений.
Программа EWB использует стандартный интерфейс Windows. На
рис. 1.1 представлен внешний интерфейс пользователя программы EWB.

Рис. 1.1. Внешний вид экрана компьютера при работе с программой EWB
6 Часть 1. Методические указания по использованию программы...
Интерфейс пользователя состоит из полоски меню, панели инстру-
ментов и рабочей области.
1.1.1. Основные меню и команды
Полоса меню состоит из следующих компонентов: меню работы с
файлами (File), меню редактирования (Edit), меню работы с цепями
(Circut), меню анализа схем (Analysis), меню работы с окнами (Window),
меню работы с файлами справок (Help).
Меню File (Файл) используется для работы с документами. В это
меню входят:
► New — для создания новых документов;
► кнопка и команда Open — для открытия документов;
► кнопка и команда Save — для сохранения документов;
► кнопка и команда Print — для печати документов.
Меню Edit (Правка) для редактирования документов. В это меню
входят:
► кнопка и команда Cut — для вырезания фрагментов до-
кументов;
► кнопка и команда Copy — для копирования фрагментов
документов;
► кнопка и команда Paste — для вставки фрагментов доку-
ментов.
Меню Circut (Цепь) для подготовки схем и задания параметров
моделирования. В это меню входят:
► кнопка и команда Rotate — для вращения компонентов
схем;
► кнопка и команда Flip Horizontal — для зеркального ото-
бражения компонентов схем по горизонтали;
► кнопка и команда Flip Vertical — для зеркального отобра-
жения компонентов схем по вертикали;
1. Основные элементы программы 7
► кнопка и команда Zoom Out — для уменьшения компо-
нентов и схем;
► кнопка и команда Zoom In — для увеличения компонентов
и схем.
Меню Analysis (Анализ) позволяет выполнить различные анализы.
Анализ будет выполнен только в том случае, когда это возможно для
данной схемы.
Меню Window (Окно) позволяет осуществить операции работы
с окнами. В это меню входят:
► команда Arrange — команда аккуратно расставляет открытые
окна и может выполняться при одновременном нажатии кла-
виш CTRL+W;
► команда Circuit (Цепь) — команда переносит окно схемы на пе-
редний план;
► команда Description (Описание) — команда открывает окно опи-
сания, при этом, если окно описания уже открыто, переносит
его на передний план. Операция также может выполняться при
одновременном нажатии клавиш CTRL+D.
Меню Help (Помощь) предоставляет вызов файла-справки и может
быть осуществлено нажатием клавиши F1.
1.1.2. Панели инструментов
Панель инструментов состоит из «быстрых кнопок», имеющих
аналоги в меню кнопок запуска и приостановки схем, набора радио-
электронных аналоговых и цифровых деталей, индикаторов, элемен-
тов управления и инструментов.
На рис. 1.2 представлен внешний вид строки групп компонентов
схем.
Рис. 1.2. Строка основных групп компонентов схем
Кнопка и группа компонентов Sources — для моделирова-
ния источников питания электрических схем. Нажатие на эту кнопку
вызывает появление панели источников, в которую входят 23 компо-
нента. На рис. 1.3 представлен внешний вид строки группы Sources.
8 Часть 1. Методические указания по использованию программы...
Рис. 1.3. Строка группы Sources
Далее рассмотрены некоторые компоненты группы Sources:
► кнопка и компонент «Земля» — компонент «Заземление»
имеет нулевое напряжение и служит точкой для отсчета потен-
циалов;
► кнопка и компонент «Источник постоянного напряже-
ния», величина которого задается с помощью соответствующего
диалогового окна;
► кнопка и компонент «Источник постоянного тока», ве-
личина которого задается с помощью соответствующего диало-
гового окна;
► кнопка и компонент «Источник переменного напряже-
ния», величина которого задается с помощью соответствующего
диалогового окна;
► кнопка и компонент «Источник переменного тока», ве-
личина которого задается с помощью соответствующего диало-
гового окна;
► кнопка и компонент «Источник напряжения, управляемый
напряжением», коэффициент передачи которого задается с по-
мощью соответствующего диалогового окна;
► кнопка и компонент «Источник тока, управляемый напря-
жением», коэффициент передачи которого задается с помощью
соответствующего диалогового окна;
1. Основные элементы программы 9
► кнопка и компонент «Генератор амплитудно-модулиро-
ванных колебаний», напряжение, частота несущей, индекс и ча-
стота модуляции которого задается с помощью соответствующего
диалогового окна;
► кнопка и компонент «Генератор фазомодулированных
колебаний», напряжение, частота несущей, индекс и частота
модуляции которого задается с помощью соответствующего диа-
логового окна.
Кнопка и группа компонентов Basic для моделирования
пассивных компонентов электрических схем. Нажатие на эту кнопку
вызывает появление панели базовых компонентов, в которую входят
20 компонентов. На рис. 1.4 представлен внешний вид строки группы
Basic.
Рис. 1.4. Строка группы Basic
Далее рассмотрены некоторые компоненты группы Basic:
► кнопка и компонент «Соединение» — точка соедине-
ния проводников, используемая также для введения надписей
в схему;
► кнопка и компонент «Резистор», сопротивление которого
задается с помощью соответствующего диалогового окна;
► кнопка и компонент «Потенциометр», параметры которого
задаются с помощью соответствующего диалогового окна;
► кнопка и компонент «Конденсатор», емкость которого за-
дается с помощью соответствующего диалогового окна;
10 Часть 1. Методические указания по использованию программы...
► кнопка и компонент «Катушка», индуктивность которой
задается с помощью соответствующего диалогового окна;
► кнопка и компонент «Воздушный трансформатор», пара-
метры которого задаются с помощью соответствующего диало-
гового окна;
► кнопка и компонент «Трансформатор с сердечником», па-
раметры которого задаются с помощью соответствующего диа-
логового окна;
► кнопка и компонент «Переключать, управляемый нажати-
ем задаваемой клавиши клавиатуры», управляющая клавиша ко-
торого задается с помощью соответствующего диалогового окна;
Кнопка и группа компонентов Diodes для моделирования по-
лупроводниковых диодов. Нажатие на эту кнопку вызывает появление
панели полупроводниковых диодов, в которую входят 8 компонентов.
На рис. 1.5 представлен внешний вид строки группы Diodes.
Рис. 1.5. Строка группы Diodes
Далее рассмотрены некоторые компоненты группы Diodes:
► кнопка и компонент «Полупроводниковый диод», пара-
метры которого задаются с помощью соответствующего диало-
гового окна;
► кнопка и компонент «Стабилитрон», параметры которого
задаются с помощью соответствующего диалогового окна;
► кнопка и компонент «Светодиод», параметры которого за-
даются с помощью соответствующего диалогового окна;