Комп’ютерна схемотехніка

69

Размещено на http://allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт

з дисципліни

"Комп'ютерна схемотехніка"

для студентів за професійним спрямуванням 0610 "Компютерні науки"

спеціальності 7.080402 ”Інформаційні техгнологіії проектування”

2005

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Комп'ютерна схемотехніка" для студентів за професійним спрямуванням 0610 "Компютерні науки" спеціальності 7.080402 ”Інформаційні техгнологіії проектування”/ Укл.: А.В. Притула, Е. М. Шинкаренко. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2002. - 22 с.

Укладачі:Притула Анатолій Вікторович, канд. техн. наук, доцент,

Петріщев Олексій Олександрович, канд. техн. наук, доцент,

Шинкаренко Едуард Миколайович, ст. викладач

Рецензент:Корнієнко Сергій Костянтинович, канд. техн. наук, доцент

Відповідальний за випуск: Притула Анатолій Вікторович, канд. техн. наук, доцент,

Затвержено на засіданні кафедри “Програмних засобів”

Протокол № 6 від “25” червня 2005

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1. ПОБУДОВА СХЕМ В "ELECTRONICS WORKBENCH"

Мета роботи - вивчення основних команд складання, опису та редагування електричних схем в програмі "Electronics Workbench".

1. ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ

Користуючись даними методичними вказівками, познайомитися з призначенням програми моделювання електронних схем "Electronics Workbench".

2. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

2.1 Загальні теоретичні відомості

Перед початком моделювання електронних схем студентам необхідно ознайомитись з загальними вимогами до схем електричних принципових, що наведені у державних стандартах ГОСТ2.702-75, ГОСТ2.710-84, ГОСТ2.721-74 - ГОСТ2.759-85.

Схема виконується без дотримування масштаба.

Елементи схеми зображуються умовними графічними позначеннями, що встановлені у державних стандартах ГОСТ2.721-74 - ГОСТ2.759-85. Умовні графічні позначення на схемі розташовуються в ряд. Їх належить розміщати таким чином, щоб забезпечити найкращу уяву про стуктуру схеми.

Лінії зв'язку повинні складатись із вертикальних та горизонтальних відрізків, мати найменшу кількість зламів та перетинань. Мінімальна відстань між лініями зв'язку - 3 мм.

Кожний елемент схеми має позиційне позначення, що вказується над елементом, або праворуч від нього згідно з державним стандартом ГОСТ2.710-84.

Умовні графічні позначення, лінії зв'язку та надписи слід виконувати лініями однієї товщини (від 0,2 до 1,0 мм).

2.2 Опис меню "Electronics Workbench" версії 5.12

2.2.1 Меню File

Меню File (рис.2.1) дозволяє здійснити команди завантаження та запису файлів, отримання твердої копії схеми, а також для імпорту (експорту) .файлів в форматах інших систем моделювання і програм розробки друкованих плат.

Рисунок 2.1 - Зовнішній вигляд меню File

File/New: Команда призначена для закриття поточної схеми і створення нової. При цьому створюється безіменне вікно, яке може використовуватися для створення схеми. Якщо перед цим ви робили які-небудь зміни поточної схеми, вам буде запропоновано зберегти поточну схему перед її закриттям. При запуску Electronics workbench операція виконується автоматично. За умовчанням схема іменується як Default.ewb.

File/Open: Команда призначена для відкриття вже існуючого файла схеми. Відображає стандартне діалогове вікно відкриття файла, в якому необхідно вибрати диск і каталог, що містить файл схеми, який ви хочете відкрити. Відкривати можна тільки файли з розширеннями .ca, .сa3, .сd3, .сa4 і .еwb.

File/Save% Команда зберігає поточний файл схеми. Відображається стандартне діалогове вікно збереження файла, в якому необхідно вибрати диск і каталог, де ви хочете зберегти схему і назву файла. Розширення. Ewb додаються до імені файла автоматично. Наприклад, схема з ім'ям Mycir, буде збережена як Mycir.ewb.

File/Save as: Команда аналогічна операції Save, але зберігає поточну схему з новим ім'ям файла, залишаючи первинну схему незмінною.

Використуйте цю команду, щоб безпечно експериментувати на копії схеми, без зміни оригіналу.

File/Revert to Saved (Revert): Команда відновлює схему до вигляду, який вона мала в момент останнього збереження.

File/Import: Команда перетворює нестандартні файли схем (розширення .net або .сir) і перетворює їх до стандартного вигляду Electronics Workbench.

File/Export: Зберігає файл схеми з одним з наступних розширень:. net,. scr,. cmp,. cir,. plc.

File/Print% Команда призначена для повного або часткового роздруку схеми та приладів. Для виконання операції необхідно вибрати елементи, які будуть надруковані, в порядку, в якому ви хочете їх надрукувати.

File/Print Setup (Windows): Команда призначена для настройки принтера. Відображає стандартне діалогове вікно Print Setup, з якого Ви можете вибрати встановлений принтер і визначати орієнтацію зображення, паперовий розмір, паперове джерело і інші параметри. Для схем, які по ширині більше ніж по висоті, використайте альбомну орієнтацію. Якщо схема дуже велика для друку на одному листі, друк буде автоматично проводитися на декількох сторінках.

File/Exit: Команда призначена для завершення роботи з пакетом Electronics Workbench. Якщо Ви не зберегли зміни в схемі, то буде зроблений запит на збереження.

File/Install (Windows): Команда призначена для установки додаткових компонент Electronics workbench. Для її виконання буде запитаний диск, що містить додаткові компоненти.

2.2.2 Меню Edit

Меню Edit (рис.2.2) дозволяє здійснити команди редагування схем та копіювання екрану.

Рисунок 2.2 - Зовнішній вигляд меню Edit

Edit/Cut: Команда використовується для вирізання вибраних компонентів, схем або тексту. При цьому вибране вміщується в буфер обміну, звідки його можна вставляти в потрібне місце. Команда не спрацює, якщо вибір включає в себе інструментальну піктограму.

Edit/Copy: Команда призначена для копіювання вибраних компонентів, схеми або тексту. Копія вміщується в буфер обміну. Потім ви можете використати команду Paste, щоб вставити копію в потрібному місці.

Операція також не виконається, якщо вибір включає інструментальну піктограму.

Edit/Paste: Команда вміщує вміст буфера обміну в активне вікно (вміст залишається в буфері обміну). Для успішного виконання операції буфер повинен містити компоненти Electronics Workbench або текст. Вміст буфера обміну може вставлятися тільки у вікна, здатні містити подібну інформацію. Наприклад, Ви не можете вставити компонент електричної схеми у вікно опису.

Edit/Delete: Команда повністю видаляє вибрані компоненти або текст. Використовуйте команду Delete з обережністю. Видалена інформація не може бути відновлена.

Edit/Select All: Команда вибирає всі елементи в активному вікні (вікно схеми, вікно підсхеми або вікно опису). Якщо прилад - частина вибору, то команди Edit/Copy і Edit/Paste стають недоступними. Для того, щоб вибрати все, крім декількох елементів, використайте команду Select All, і потім зніміть виділення із зайвих елементів, натискаючи CTRL з лівою кнопкою миші.

Edit/Copy as Bitmap: Команда призначена для копіювання растрового зображення елементів в буфер обміну. Ви можете використати ці зображення в текстових процесорах або програмах обробки зображень.

Щоб скопіювати растрове зображення елементів необхідно:

а) вибрати Edit/Copy as Bitmap (курсор зміниться на crosshair),

б) натиснути і тримати кнопку миші переміщуючи курсор, щоб сформувати прямокутник, що включає необхідні для копіювання елементи,

у) відпустити кнопку миші.

Edit/Show Clipboard: Команда відображає вміст буфера обміну. Буфер обміну - тимчасове місце зберігання для компонентів або тексту, які Ви хочете вмістити пізніше в іншому місці в схемі. Ви можете також використати буфер обміну, щоб передати інформацію від Electronics workbench іншій прикладній програмі. Буфер обміну може містити графіку (компоненти або схеми) і текст. Якщо активне вікно не може містити тип інформації, яка знаходиться у буфері обміну, або якщо буфер обміну пустий, команда Edit/Paste буде не доступна.

Наприклад, якщо буфер обміну містить компоненти, а поточним є вікно опису, команда Paste буде недоступна. Щоб закрити буфер обміну, двічі клацніть меню Control(Windows).

2.2.3 Меню Circuit

Меню Circuit (рис.2.3) використовується при подготовці схеми, а також для завдання параметрів моделі активних компонентів.

Рисунок 2.3 - Зовнішній вигляд меню Circuit

Circuit/Rotate: Команда дозволяє обертати вибрані компоненти на 90 градусів за годинниковою стрілкою. Текст, пов'язаний з компонентом (мітки, значення і інформація про модель), може бути повторно встановлений, але при виконанні команди не обертається. У разі необхідності, проводи, прокладені до компонента перенаправляти автоматично. Коли Ви обертаєте амперметр і вольтметр, обертаються тільки їх термінали.

Circuit/Flip Vertical: Команда дзеркально відображає вибрану схему по вертикалі у вікні схеми. Зверніть увагу, будь-які проводи, прокладені до компонента, що дзеркально відображається, треба перенаправляти в міру необхідності. Текст, пов'язаний з компонентом (мітки, значення і інформація про модель), може бути повторно встановлений, але не відображається.

Circuit/Flip Horizontal: Команда дзеркально відображає вибрану схему по горизонталі у вікні схеми. Будь-які проводи, прикладені до компонента, що дзеркально відображається, треба перенаправляти в міру необхідності. Текст, пов'язаний з компонентом (мітки, значення і інформація про модель), може бути повторно встановлений, але не відбивається.

Команди Rotate, Flip Horizontal, Flip Vertical також виконуються при натисненні кнопок з командного рядка.

Circuit/Component Properties: Команда призначена для зміни властивостей вибраного компонента. Також виконуються при подвійному натисненні на компоненті.

При виконанні цієї команди відкривається діалогове вікно Component Properties, закладки якого залежать від типу вибраного компонента.

Можливі наступні типи закладок:

- Label,

- Value,

- Models,

- Fault,

- Display,

- Analysis Setup.

Закладка Label: Використовується, щоб встановити або замінити мітку компонента і ідентифікатор (компоненти типу з'єднувачів, заземлень, вимірників не мають ідентифікаторів).

Якщо Ви обертаєте або дзеркально відображаєте компонент, мітка може бути встановлена повторно. Якщо, в результаті, провід проходить через мітку, Ви можете здвинути мітку праворуч, додаючи декілька пропусків перед міткою.

Щоб вставити загальну інформацію в схему, введіть текст у вікно опису, доступне з меню Window.

Закладка Value: Використовується для установки значень параметрів компонентів схеми. Поля на ціїй закладці розрізнюються в залежності від компонента.

Закладка Models: Використовується, щоб вибрати модель активного компонента і для редагування, додання або видалення моделей або бібліотек. Компоненти за умовчанням «ідеальні», що для більшості схемотехничних моделювань може бути достатньо. Однак, якщо ви хочете збільшити точність результатів моделювання, використайте «реальну» модель.

Закладка Fault: Використовується для імітації несправністі компонента.

Leakage - вміщує значення опору, визначене в суміжних полях, паралельно з вибраними контактами. Це примушує струм текти мимо контактів замість того, щоб пройти їх.

Short - вміщує дуже низький опір між двома контактами, так що компонент не має ніякого вимірного ефекту на схемі.

Open - вміщує дуже високий опір на контакті, неначе провідне з'єднання на контакті було розірване.

None - несправністі відсутні (вкл. за умовчанням)

Закладка Display: Використовується для відображення або скриття тих чи інших елементів Electronics Workbench.

Коли вибране Use Schematic Options global setting, використовуються настройки параметрів дисплея із закладки Show/Hide діалогового вікна Circuit/Schematic Options.

Show labels, Show velues, Show reference ID - коли не вибране Use Schematic Options global setting, використовуються параметри дисплея як вони були визначені.

Закладка Analysis Setup: Закладка використовується для настройки параметрів елементів, таких як робоча температура.

Якщо вибрано Use global temperature - використовується окремо набір температур встановлений в Analysis/Analysis Options.

Якщо не вибрано, використовуються ті температури, які були визначені.

Деякі компоненти відображають додаткові параметри на цій закладці, для використання разом з параметрами, описаними в технічному довіднику Electronics Workbench.

Circuit/Create Subcircuit: Команда об'єднує вибрані елементи схеми в підсхему, створюючи інтегральну схему.

Підсхема може містити стільки компонентів, скільки потрібно.

Щоб створити підсхему:

а) Виберіть елементи, які треба використати для підсхемы.

б) Виберіть Circuit/Create Subcircuit, і завершіть діалог, який з'являється:

Copy from Circuit - вміщує копію вибраних компонентів в підсхемі. Первинні компоненти залишаються, оскільки вони знаходяться у вікні схеми.

Move from Circuit - прибирає вибрані компоненти зі схеми, так що вони з'являються тільки в підсхемі.

Replace in Circuit, вміщує вибрані компоненти в підсхему і замінює вибрані компоненти в схемі прямокутником, поміченим ім'ям підсхеми.

Вибрані компоненти з'являються в новому вікні, вікні підсхеми. Ім'я нової підсхеми додається до списку доступних підсхем, який відображається, коли піктограма підсхеми переміщується з інструментальної панелі Favorites. Підсхема доступна тільки для поточної схеми.

Circuit/Zoom: Команда відображає підміню вибору для збільшення або зменшення розміру дисплея вікна схеми. Ці команди також виконуються при натисненні кнопок с командного рядка.

Circuit/Schematic Options: Команда призначена для управління всім дисплеєм схеми. Зміни відносяться тільки до поточної схеми.

При виконанні цієї команди відкривається діалогове вікно Schematic Options.

У вікні цієї команди виводиться наступний набір закладок:

- Grid,

- Show/Hide,

- Fonts;

- Wiring;

- Printing.

Закладка Grid: Управляє дисплеєм і використанням сітки, що лежить в основі вікна схеми.

Використання сітки спрощує вирівнювання елементів в схемі. Ви можете використати сітку без її відображення (Use grid).

Відображення сітки (Show grid) здійснюється на задньому плані вікна схеми. Сітку зручно використати при розставлянні об'єктів.

Закладка Show/Hide :Управляє дисплеєм інформації у вікні схеми. Її параметри корисно використовувати, коли треба приховати об'єкт, показати нумерацію вузлів схеми (Show nodes)

Закладка Fonts: Використовується при установці типу (Font name) та розміру (Font size) шрифту окремо для позначення компонента (Set label font) та номінального значення його параметра (Set value font).

Закладка Wiring: Використовується для прокладки провідників на схемі та організації їх взаємних з'єднань (Routing options), вилучення провідників (Rewiring options) і з'єднань (Auto-delete connectors).

Закладка Printing:Використовується для установки масштабу інформації, що виводится на принтер.

2.2.4 Меню Analysis

Меню Analysis дозволяє виконувати різні аналізи електронних схем.

Зовнішній вигляд меню наведений на рис 2.4.

Перед виконанням кожного з них користувачеві буде запропоновано заповнити діалогове вікно настройки параметрів моделювання. Аналіз буде виконаний тільки в тому випадку коли це можливе для даної схеми.



Рисунок 2.4 - Зовнішній вигляд меню Analysis

Analysis/Activate: Команда активізує схему (включає перемикач живлення). моделювання електронний схема генератор

Перемикач живлення залишається включеним, поки Ви не зупинете або не припинете моделювання.

Analysis/Pause: Команда тимчасово перериває або продовжує моделювання (керується кнопкою Pause). Припинення корисне, якщо ви хочете розглянути форму хвилі (форму кривої, форму сигналу) або зробити зміни в інструментальних настройках.

Analysis/Stop: Команда вручну зупиняє моделювання. Має той же самий ефект, як натиснення перемикача живлення.

Зверніть увагу, що вимкнення енергії стирає дані і інструментальні сліди і скидає всі значення до початкових.

Analysis/Analysis Options: Команда призначена для встановлення параметрів моделювання. При виконанні цієї команди відкривається діалогове вікно Analysis Options. У вікні команди виводиться наступний набір закладок:

Global;

DC;

Transient;

Devise;

Instruments.

Закладка Global: Використовується для настроювання параметрів моделювання загального характеру.

Закладка DC: Використовується для установлення параметрів моделювання режиму постійного струму.

Закладка Transient: Використовується для настроювання параметрів режиму моделювання перехідних процесів.

Закладка Devise: Використовується для установлення параметрів моделі МОН-транзистора.

Закладка Instruments: Використовується для настроювання паараметрів контрольно-вимірювальних приборів.

Analysis/DC Operating Point: Команда виконує розрахунок режиму постійного струму.

Analysis/AC Frequency: Команда виконує розрахунок частотних характеристик.

Analysis/Transient: Команда виконує розрахунок перехідних процесів.

Analysis/Fourier: Команда виконує Фурье аналіз.

Analysis/Noise: Команда виконує аналіз спектру шумів.

Analysis//Distortion: Команда виконує аналіз неленійних та інтермодуляційних спотворень.

Analysis/Parameter Sweep: Команда виконує варіацію параметрів елементів схеми.

Analysis/Temperature Sweep: Команда виконує аналіз температурних випробувань.

Analysis/Pole-Zero: Команда виконує розрахунок карти нулів та полюсів передаточній характеристики схеми.

Analysis/Transfer Function: Команда виконує розрахунок передаточних функцій.

Analysis/Sensitivity: Команда виконує аналіз чутливості характеристик схеми до зміни параметрів обраного компонента.

Analysis/Worst Case: Команда виконує розрахунок параметрів схеми .

Analysis/Monte Carlo: Команда виконує статистичний аналіз за методом Монте-Карло.

Analysis/Display Graph: Команда виводить на екран графічні результати аналізу.

2.2.5 Меню Window

Меню Window (рис.2.5) дозволяє здійснити операції роботи з вікнами.

Рисунок 2.5 - Зовнішній вигляд меню Window

Window/Arrange: Команда акуратно розставляє відкриті вікна.

Window/Circuit: Команда переносить вікно схеми на передній план.

Window/Description: Команда відкриває вікно опису. (Якщо вікно опису вже відкрите, переносить його на передній план.)

Ви можете надрукувати коментарі або вказівки у вікні опису, а також вставити текст з іншої прикладної програми або опису схеми.

2.2.6 Меню Help

Меню Help (рис.2.6) дозволяє викликати файл-довідку.



Рисунок 2.6 - Зовнішній вигляд меню Help

3. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1 Викличте програму "Electronics Workbench", для чого активізуйте ярлик "Ewb5" на екрані комп'ютера, клацнувши на ньому лівою кнопкою миші, після чого двічі клацніть лівою кнопкою на активізованому ярлику. На екрані монітора з'явиться вікно "Electronics Workbench", що містить: набір меню File, Edit, Circuit, Analysis, Window та Help; інструментальна панель, яка містить розділи Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments, де знаходиться потрібний вам елемент та робочий стіл (рис.3.1).

2 Ознайомтеся з меню File, Edit, Circuit, Analysis, Window та Help, послідовно активізуючи їх натисненням лівої кнопки миші. Побудову нової схеми можна почати застосувавши команду File/New. Для зручності розміщення елементів на робочому столі можна використати сітку, застосувавши команду Show grid з закладки Grid меню Circuit/Schematic Options.

3 Зберіть принципові схеми відповідно до заданого варіанту (табл. 3.1), використовуючи відповідні елементи, що розміщені в розділах Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments, перетягуючи їх мишкою з натисненою лівою кнопкою з розділу на робочий стіл. Поворот елементів можна здійснювати командою Circuit/Rotate. Натисненням правою кнопкою миші на елементі також можна отримати швидкий доступ до найпростіших операцій над положенням елемента, таким як обертання (rotate), розворот (flip), копіювання/вирізування (copy/cut), вставка (paste). Вилучити елемент з робочого стола можна командою Edit/Cut.

З'єднайте контакти елементів схеми. Для з'єднання двух контактів необхідно клацнути на одному із контактів лівою кнопкою миші і, невідпускаючи кнопку, довести провідник до другого контакту та відпустити кнопку.

Рисунок 3.1 - Вигляд робочого стола на екрані комп'ютера

4 У побудованій принциповій схемі провести позначення елементів і задати їх параметри. Для цього необхідно активізувати послідовно кожний елемент, клацнувши на ньому лівою кнопкою миші. Позначення елемента можна задати командою Label з меню Circuit/Component Properties.

Таблиця 3.1 - Таблиця варіантів

Номер варіанту	Види схем
1	Рис. 3.2 а) і рис. 3.4 б)
2	Рис. 3.2 б) і рис. 3.3 а)
3	Рис. 3.2 в) і рис. 3.3 в)
4	Рис. 3.2 г) і рис. 3.3 б)
5	Рис. 3.3 а) і рис. 3.4 а)
6	Рис. 3.3 б) і рис. 3.2 г)
7	Рис. 3.3 в) і рис. 3.2 в)
8	Рис. 3.3 г) і рис. 3.2 б)
9	Рис. 3.4 а) і рис. 3.3 в)
10	Рис. 3.4 б) і рис. 3.3 г)

а)	б)
а, б - з загальною базою (ЗБ);
в)	г)
в - з загальним емітером (ЗЕ);	г - з загальним колектором (ЗК).
Рисунок 3.2 - Базові підсилювальні каскади на біполярних транзисторах.

а)	б)
а, б - з загальним витоком (ЗВ);
в)	г)
в, г - з загальним стоком (ЗС).
Рисунок 3.3 - Базові підсилювальні каскади на польових транзисторах

а) з резистором в емітерному колі;
б) з стабілізатором струму в емітерному колі.
Рисунок 3.4 - Диференційний підсилювач

Значення параметрів елемента можна задати командою Value з меню Circuit/Component Properties, або двічі клацнути на елементі лівою кнопкою миші. Для діодів в бібліотеці моделей вибрати ідеальні моделі.

5. Побудовану схему записати під деяким ім'ям в папку Stud та в папку з номером групи за допомогою команди File/Save As. Рекомендується називати схему за прізвищем виконавця.

Звітність по роботі - файл зі схемою електричною принциповою відповідно до заданого варіанту.

4. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Якою командою можна відновити схему в її первинному вигляді після внесення змін?

2. Яким чином можна отримати тверду копію схеми та перелік її елементів?

3. Якою командою можна скопіювати зображення схеми в звіт з лабораторної роботи, який підготовлюється з використанням текстового редактора Word?

4. Яким чином на схемі позначаються контрольні точкі (номера вузлів). Для чого воні потрібні?

5. Якою командою можна видалити зі схеми позначання номінальних значень компонента або його позиційне позначення?

6. Якою командою можна змінити колір провідника та для чого це потрібно?

7. Яким чином можно змінювати шрифт символів та його атрибути?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2. ЗАСОБИ ВИМІРЮВАНЬ ТА ВИПРОБОВУВАНЬ ЕЛЕКТРОННИХ СХЕМ

Мета роботи - ознайомитися з засобами вимірювань та випробовувань електронних схем в програмі моделювання “Electronics Workbench" і придбати навички по їх використанню.

1. ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ

1 Користуючись рекомендованою літературою і даними методичними вказівками вивчити: основні параметри імпульсних і гармонічних сигналів; роботу осцилографа; генератора слів ; логічного аналізатора; та логічного перетворювача.

2 Відповісти на контрольні питання.

3 Відповідно до заданого варіанту (табл. 3.1) підготувати протокол результатів дослідження (табл. 3.2).

2. СТИСЛІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

2.1 Параметри періодичних електричних сигналів

Сигналом називають процес зміни в часі фізичної величини (напруги, струму, швидкості та інш.), який використовується для відображення, реєстрації або передачі інформації.

Математичний опис сигналу являє собою функціональну залежність фізичної величини, в якій аргументом є час - u(t), i(t), v(t) та інш. Наприклад, математичний опис сигналу електричної напруги, що змінюється періодично за гармонічним (синусоідальним) законом має вигляд:

 (2.1)

У багатьох випадках початковий повний сигнал можна представити у вигляді суми постійної U₌ і змінної U_~ складових, тобто:

(2.2)

причому ці складові можуть представляти самостійний інтерес для вимірювань.

Часто замість математичного опису сигналу через функціональну залежність користуються тільки числовими параметрами, що дають уявлення лише про окремі властивості сигналу: амплітудною напругою U_m частотою повторення f, тривалістю імпульсу t_и (якщо мова заходить про імпульсні сигнали) та інш. Всі параметри, за допомогою яких можна охарактеризувати властивості періодичних сигналів електричної напруги, можна умовно розділити на три групи:

енергетичні параметри сигналу - середня напруга Uс, амплітудна напруга U_m, розмах коливань Umm, діючя напруга Uд, середньовипрямлена напруга Uсв;

часові і частотні параметри - період повторення сигналів Т, частота повторення f, тривалість імпульсу tи, тривалість паузи, час наростання імпульсу і час спаду і т.п.;

параметри форми сигналу - коефіцієнт гармонік, коефіцієнти амплітуди, усереднення і форми, скважність і коефіцієнт заповнення - для імпульсних сигналів.

Максимальна (амплітудна, пікова) напруга U_m - параметр сигналу, що являє собою миттєву напругу максимального розміру на інтервалі часу, (частіше розглядається інтервал, рівнний періоду повторення сигналів Т):

 (2.3)

Розмах сигналу Umm - параметр, що являє собою суму максимальних напруг сигналу обох знаків.

Діючя (ефективна, середньоквадратична) напруга (ДН) UД - параметр сигналу, що непрямо характеризує потужність сигналу і чисельно рівний середньоквадратичній вольтсекундній площі від квадрата сигналу:

(2.4)

Для гармонічного сигналу

Скважність (Q) імпульсних коливань характеризує міру їх уривчастості і чисельно дорівнює відношенню періоду проходження імпульсів Т до тривалості імпульсу t_и:

(2.5)

Коефіцієнт заповнення дорівнює:

К_з= (2.6)

Інші параметри імпульсного сигналу представлені на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 - До визначення параметрів імпульсного сигналу

1-1 - вихідний рівень сигналу в паузі;

2-2, 3-3 - нерівномірність початкового рівня в паузі;

6-6 - усереднена вершина імпульсу;

4-4, 5-5 - нерівномірність вершини імпульсу;

b₁ - викид на вершині імпульсу;

b₂ - вибіг після імпульсу;

h₁₁ - нахил вершини імпульсу;

U - амплітуда імпульсу;

tф - тривалість фронту імпульсу;

tз - тривалість зрізу імпульсу;

tі - тривалість імпульсу.

Для формування (створення, відтворення) електричних сигналів використовують генератори різних видів, які є джерелами електричних сигналів з відомими параметрами.

2.2 Засоби вимірювання та їх основні параметри

Функціональний генератор (Function Generetor). Функциональний генератор являє собою джерело зміної напруги, що виробляє сигнали сінусоїдальної, трикутної та прякутної форми.

Зовнішній вид лицьової панелі генератора після подвійного натиснення лівої кнопки миши на його символі, наведений на рис.2.2.

Рисунок 2.2 -Ліцьова панель функціонального генератора.

Керування генератором здіснюеться такими органами:

вибір форми сигналу: синусоідальна, трикутна або прямокутна. Для вибору форми вихідного сигналу необхідно натиснути лівою кнопкою миши на відповідному зображенні. Змінення числових значень вихідних параметрів, а також одиниць вимірювання здійснюється методом ”зміщення миші” у відповідному вікні.

- установлення частоти віхідного сигналу. Цей параметор змінюється від 1 до 999 в діапазоні від Гц до МГц.

- установлення коефіцієнта заповнення (тільки для трикутних та прямокутних імпульсів). Цей параметр може змінюватися від 1% до 99%. Для прямокутних коливань зміна цього параметра керує тривалістю імпульса. Для трикутних коливань зміна цього параметра призводить до переміщення піка напруги у часі. Якщо значення цього параметра дорівнює 50%, то час наростання напруги дорівнює часу його спаду.

- установлення амплітуди вихідного сигналу.Цей параметр змінюється від нульового рівня (рівня постійної складової) до пікового значення. Диапазон числових значень амплітуд складає від 0 до 999 мкВ, мВ, В, кВ.

- установлення зміщення (постійної складової). Пораметр Offset керує наявністю постійної складової в сигналі (рівнем, відносно якого виникають коливання напруги.

Цей параметр може змінюватися від 0% до 100%. Якщо значення цього параметра дорівнює 50 %, то негативні і позитивні напівхвилі напруги знаходяться на однаковій відстані відносно початкового рівня ( умовної вісі).

- вихідні клеми.

При заземленні клеми Common (загальна) на клемах "+" і "-" формуються протифазні сигнали. Якщо навантаження підключене між клемами "+" і "-" генератора, то значення вихідної напруги буде дорівнювати подвоєній амплітуді сигналу.

Осцилограф(Osciloscope). Осцилограф являє собою прибор для візуального спостереження електричних сигналівВін відображає зміни амплітуди і частоти сигналів, що досліджуються.

Зовнішній вигляд лицьової панелі осцилографа показано на рис 2.3

Рисунок 2.3 - Лицьова панель осцилографа

Цей прилад має два вхідних канали(Chаnnel) - А і В, що дозволяє відображати два сигнали в різних точках схеми. Контакти для підключення знаходяться в правому нижньому кутку.

Пам'ятайте, що для того щоб осцилограф показував правильні результати він повинен обов'язково заземлятися. Відповідний контакт (Ground) є на керуючій панелі.

Час розгортки (Time base). Цей параметр задається, щоб встановити часовий масштаб по вісі абсцис - кількість секунд на поділку(s/div), та отримати зручні осцілограми сигналів з різною частотою. Значення цього параметра може змінюватися від 0.1 нс до 1 с на поділку (від 1ns/div до 1s/div). Таким чином, якщо ви хочете переглянути один цикл сигналу з частотою 1 кГц, ви повинні вибрати час розгортки 0.1 мс/под. Для сигналів з частотою 10 кГц, цей параметр рівний 0.01 мс/под.

Зміщення відліку по горизонталі (X position). Цей режим дозволяє пересунути точку відліку по вісі абсцис. Потрібно пам'ятати, що вертикальний відлік не змінюється при зсуві точки відліку по горизонталі. Якщо значення цього параметра дорівнює 0, початок відліку знаходиться в лівому кутку.

Режим розгортки вибирається кнопками

В режимі Y/T на осцилографі спостерігаються процеси, що являють собою функцією часу. Кнопки В/А та А/В дозволяють установлювати режими при яких один фхідний сигнал становлюється функцією другого.

Режими синхронізації (Trigger). При досліджені динамічних процесів ви можете запускати розгортку осцилографа в певні моменти: під час зрізу або фронту сигналу спосіб тактувания (фронтом або зрізом) можна вибрати, використовуючи режим Edge (фронт) . Цей сигнал може бути як внутрішнім, так і зовнішнім.При внутрішньому запуску використовується режим Auto (від канала А або В), А - від канала А, В - від канала В. У разі використання зовнішнього синхросигналу він повинен подаватися на контакт "Trigger" на лицьовій панелі при натиснені кнопки Ext (зовнішний).

Примітка: якщо на екрані осцилографа ви не бачите ніяких сигналів, а вони повинні там бути, перевірте режим "Trigger" - можливо, ви не підключили зовнішню тактуючю ланку, а режим синхронізації використовуєте. Інша причина може полягати в тому, що зміна синхросигнала відбувається в момент, коли немає сигналу на вході.

Вертикальний масштаб. Ви можете змінювати значення вертикального масштабу Вольт/под (v/div), щоб отримати зручний розмір сигналу, що досліджується.

Значення цього параметру може змінюватися від 10 мкВ/под (10 µV/Div) до 5 кВ/под (5 kV/Div). Таке регулювання можливе для кожного каналу незалежно. Якщо амплітуда вхідного сигналу рівна 1 В, то необхідно вибрати масштаб 0.5 В/под.

Зміщення по вертикалі (Y position). Якщо ви хочете розвести зображення сигналів в каналах А і В на деяку відстань, щоб порівняти їх параметри, використовуйте цей режим. Таке зміщення перетворення можливе для кожного каналу окремо.

Режими AC/0/DC. Кожний канал може бути перемкнений у відповідний режим. Це дозволяє відображати тільки змінну складову сигналу (режим АС) або суму змінної і постійної складових (режим DC). Виберіть режим "DC", щоб переглядати сигнал таким, яким він є. У режимі «0» вхід осцилографа підключається до точки нульового потенціалу.

Клацнувши лівою кнопкою миші на кнопці Expand, ви можете збільшити розмір екрана осцилографа (рис.2.4). Цей режим використовується для вимірювань параметрів сигналів(амплітуди, тривалості імпульсів, періоду) за допомогою візирних ліній (двох вертикальних ліній червоного і синього кольорів, які переміщуються по екрану за допомогою лівої кнопки миші). При цьому в індекаторних вікнах під екраном приводяться результати вимірювань напруг, часових інтервалів (між візирними лініями).



Рисунок 2.4 - Лицьова панель осцилографа в режимі Expand

Генератор слів(Word Generator). Генератор слів використовується для формування 16 - розрядних двікових слів. Зовнішний виглят лицьової панелі генератора показано на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 - Лицьова панель генератора кодів слів при установці діаграми його роботи (режим “Pattern")

Він також часто використовується як джерело синхросигналів (вихід “Data ready").

Керування генератором подвійних слів. Ліва частина лицьової панелі відображає шістнадцяткові коди подвійних слів.

Каждая кодовая комбинация заносится при помощи клавиатуры, при этом номер редактируемой ячейки фиксируется в окошке EDIT блок ADRESS. Всего таких ячеек - 2048.

Для того, щоб ввести значення в полі 16-ричне слово, підведіть в потрібне місце курсор мишки, клацніть лівою кнопкою і вводьте символи від "0" до "F". Введений текст можна редагувати аналогічним способом.

В процессе работы генератора в блоке ADRESS индицируются номера текущей ячейки (CURRENT), ячейки начала (INITIAL) и конца (FINAL) работы.

Выдаваемые на 16-ть выходов (внизу генератора) кодовые комбинации индицируются в текстовом (ASCII) и двоичном (BINARY) кодах.

Зробіть активним генератор слів. Слова на виходи поступають в паралельному подвійному коді в режимах "Step" - «покроковий», "Burst" - «партією слів» або "Cycle" - «циклічно». Горизонтальний рядок підсвітить поточне слово на дисплею.

Кроковий режим генератора слів (Step). Команда пересилає одне слово і пересуне покажчик на одну позицію вниз.

Команда Burst. Ця команда перешле послідовно всю партію слів від значення, встановленого у вікні Initial (початок), до значення, вказаного у вікні Final (кінець).

Команда Cycle. Дозволяє посилати послідовність керуючих слів, що повторюються доти, поки не буде натиснена кнопка мишки.

Зразки слів. Ви можете зберігати набрані комбінації у файл з розширенням *.dp (Save), очищати (Clear buffer) або завантажувати з файлу з розширенням *.dp (Open) набрані комбінації, використовуючи відповідні команди в режимі “Pattern".

В режимі “Pattern" также можно:

- заполнить все ячейки кодовыми комбинациями, начиная с 0000 в нулевой ячейке и далее с увеличением числа на 1 в каждой последующей ячейке вплоть до FFFF в последней (Up counter);

- заполнить все ячейки кодовыми комбинациями, начиная с FFFF в нулевой ячейке и далее с уменьшением числа на 1 в каждой последующей ячейке вплоть до 0000 в последней (Down counter);

- заполнить каждые четыре ячейки кодовыми комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих ячейках вправо (Shift right);

- заполнить каждые четыре ячейки кодовыми комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих ячейках влево (Shift left).

Генератор слів виробляє на виході “Data ready" тактуючі імпульси, співпадаючі з кожним словом.

В режиме внешнего запуска генератора (External) этот выход используется в том случае, если исследуемое устройство обладает свойством подтверждения полученного слова. В этом случае после получения очередной кодовой комбинации и сопровождающего его сигнала DATA READY исследуемое устройство должно выдать на клемму в блоке Trigger генератора сигнал подтверждения получения данных, который произведет очередной запуск генератора по положительному (

69

Размещено на http://allbest.ru

) или отрицательному (

69

Размещено на http://allbest.ru

) перепадам сигнала.

Логічний аналізатор призначен для відображення на екрані монітора 16 - розрядних кодових послідовностей одночасно в 16 точках схеми. Зовнішний вигляд лицьової панелі ЛА приведено на рис.2.6.

Рисунок 2.6 - Лицьова панель логічного аналізатора при установці режиму “Clock Setup"

Ліва частина лицьової панелі містить вертикальний дисплей, який відображає логічний стан подвійних сигналів, що приходять у кожний такт на кожний з вхідних каналів.

На екрані ЛА інформація відображається у вигляді часових діаграм. Масштаб зображення часових діаграм можна змінити установкою різних значень у вікні “Clocks per division".

Анализатор снабжен линейкой прокрутки по горизонтали, что позволяет анализировать процессы на большом интервале времени.

Команди керування: Stop і Reset. Команда Stop зупиняє формування часових діаграм на екрані ЛА, але відображення інформації на вертикальному дисплеї продовжується. Команда Reset повністю скидає свідчення аналізатора.

Індикатори T1, T2 і T2-T1 відображають значення часових інтервалів від моменту запуску схеми до першого з курсорів, до другого курсора, та часовиї інтервал між курсорами відповідно.

В блоке Clock имеются клеммы для подключения как обычного (Extend), так и избирательного (Qualifier) источника запускающих сигналов, параметры которых могут быть установлены в меню “Clock Setup”, вызываемого кнопкой Set.

Режим “Clock Setup" дозволяє встановити вид перепаду (Clock edge) імпульсів, що запускают аналізатор, - позитивний (Positive) або негативний (Negative), з використанням зовнішнього (External) або внутрішнього (Internal) джерела імпульсів (Clock mode), задати частоту в режимі внутрішнього запуску (Internal clock rate).

В блоке Logic analyser можно установить число тактов, предшествующих запуску анализатора (Post-trigger samples) и число тактов после запуска анализатора (Pre-trigger samples) и, тем самым, общее количество тактов, наблюдаемых в окне логического анализатора, а также пороговое напряжение для запуска (Treshold voltage).

Дополнительные условия запуска анализатора по требуемой кодовой комбинации могут быть выбраны при помощи диалогового окна, вызываемого кнопкой Set в блоке Trigger.

Логічний перетворювач (Logic Converter). Зовнішний вигляд лицьової панелі логічного перетворювача наведено на рис.2.7.

На лицьовій панелі перетворювача знаходяться клеми входів (А-Н) та вихода Out, дисплей для отображення таблиці істонності, екран - строка для отображення бульова вираза (з низу).

Справа від дисплея знаходиться панель Conversions (перетворення) на котрій мнемонічно вказані можливі види перетворень:

- схема - таблиця істинності;

- таблиця істинності - бульовий вираз;

таблиця істинності - спрощенний бульовий вираз

- бульовий вираз - таблиця істинності;

- бульовий вираз - схема;

- бульовий вираз - схема на ЛЕ Шеффера.

Рисунок 2.7 - Лицьова панель логічного перетворювача

Перетворення « Схема-таблиця істинності». Підключіть входи перетворювача до входів схеми, що досліджується. З'єднайте виход схеми, з вихідним контактом перетворювача Out.

Щоб отримати таблицю істинності для даної схеми, натисніть кнопку .

Перетворення таблиця істинності - Бульовий вираз: Щоб отримати бульовий вираз з даної таблиці істинності натисніть кнопку .

При цьому бульові вирази будуть відображатися в текстовому полі екран - строки.

При виборі режиму "таблиця істинності - спрощений бульовий вираз", то бульовий вираз буде отриман в мінімізованій формі. Система проектування використовує метод Quine-McCluskey для мінімізації бульових функцій. Цей метод дозволяє виробляти перетворення для систем з великою кількістю входів в порівнянні з картами Карно.

Перетворення бульовий вираз - таблиця істинності: Для того, щоб перетворити бульовий вираз в таблицю істинності необхідно бульовий вираз занести в текстове поле екран - строки за здалегіть активізуючи там мишкою курсор, використовуючи символи А…Н при інверсії А'…H'. Щоб отримати бульовий вираз в мінімальному варіанті, спершу перетворіть його в таблицю істинності, а потім зворотньо.

Перетворення " Бульовий вираз - схема": Ця команда створює принципову схему на основі бульових виразів з елементів, що знаходяться в бібліотеці EWB. Після виконання цієї команди, на робочому просторі з'явиться прямокутна область, яка буде обкреслювати розміри отриманої схеми. Ви можете здвинути цю рамку перед тим, як клацніть першою кнопкою мишки і схема зафіксується на робочому полі. З отриманою схемою ви можете виконувати всі команди, що знаходяться в меню. Щоб вибрану групу елементів зробити неактивними, натисніть другу kнопку мишки.

Перетворення ”Бульовий вираз - схема на елементах Шеффера: Ця команда дозволяє створити схему на основі бульових виразів, використовуючи тільки елементи Шеффера.

Якщо ви хочете визначити логічні стани в формі таблиці істинності, введіть "0" або "1" в поля, а потім створіть бульовські вираження для схеми. Використовуючи такий метод, ви можете створювати всілякі схеми.

3. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Зберіть на робочому столі EWB схему у відповідності з рис. 3.1, використовуючи джерело напруги гармонічних сигналів і осцилограф.

Рисунок 3.1 - Схема вимірювань параметрів сигналів

2. Встановіть параметри джерела сигналів відповідно до заданого варіанту (табл. 3.1).

Таблиця 3.1 - Таблиця варіантів.

№ в-та	Параметри джерела гармонічних сигналів	Параметри джерела імпульсних сигналів
	Діюча напруга (В)	Частота (кГц)	Частота (F,МГц)	Коефіцієнт заповнення (D,%)	Амплітуда (V,В)
1	1,0	33	0,1	33	2,5
2	1,4	10	1,0	20	1,5
3	2,5	50	0,2	25	3,5
4	3,0	40	4,0	40	4,5
5	4,0	75	10,0	15	5,0
6	4,5	20	20,0	60	6,0
7	5,0	100	5,0	70	3,0
8	6,0	200	2,0	10	4,0
9	7,0	400	3,0	20	10,0
10	10,0	500	0,5	50	1,5

3. Отримайте на екрані осцилографа стійке зображення сигналу.

4. Виміріть період гармонічних коливань та їх амплітудну напругу. Результати вимірювань, значення параметрів осцилограми і органів керування осцилографа внесіть в протокол (табл. 3.2).

5. Замініть в схемі рис. 3.1 джерело гармонічних сигналів на джерело напруги імпульсних сигналів і встановіть параметри джерела сигналів відповідно до заданого варіанту (табл. 3.1).

6. Отримайте на екрані осцилографа стійке зображення імпул.ьсного сигналу.

7. Виміріть період проходження імпульсів, тривалість імпульсів і занесіть результати вимірювань, параметри осцилограми і органів керування осцилографа в протокол (табл. 3.2).

8. Навперемінно активізуючи кнопки АС і DC на лицьовій панелі осцилографа, прослідіть за зміною положення осцилограми. Поясніть причини змін осцилограми.

Таблиця 3.2 - Результати спостережень

Джерело сигнала	Вимірюваний параметр	Од. вим.	Результати спостережень	Умови вимірювань
Гармонічний	Амплітудна напруга, Um	В		hy=, ky=
	Період коливань, Т	мкс		lx=, kx=
Імпуль сний	Період коливань, Т	мкс		lx=, kx=
	Тривалість імпульса, tи.	мкс		lx=, kx=
	Амплітуда імпульса, Um	В		hy=, ky=

9. Зберіть на робочому столі EWB схему у відповідності з рис.3.2 використовуючи генератор кодів слів і логічний аналізатор.

Рисунок 3.2 - Схема з'єднань генератора кодів слів і логічного аналізатора

10. Активізуйте генератор кодів подвійним натисненням лівої кнопки “миші”, і виконайте початкову установку режимів його роботи: Trigger - Internal; Frequency - 1 kHz; Pattern - Up counter. Введіть початкове і кінцеве коди слів відповідно до варіанту (табл. 3.3).

11. Активізуйте логічний аналізатор аналогічним чином, клацніть кнопкою Set Clock і встановіть наступні режими його роботи: Clock edge - Positive; Clock mode - External; Clock qualifier - “х"; Pre-trigger samples - 10; Post-trigger samples - 100; Threshold voltage - 2.5 і клацніть на кнопці Accept. Значення “Clock per division" встановіть рівним 1. Клацніть кнопкою Set режиму Trigger і встановіть “Trigger qualifier" в положення «Х».

12. Отримайте на екрані логічного аналізатора часові діаграми сигналів генератора кодів слів і внесіть їх в протокол.

Таблиця 3.3 - Таблиця варіантів

Номер варіанта	Генератор кодів слів
	Initial	Final
1	0000	000F
2	0002	0012
3	0004	0014
4	0006	0016
5	0008	0018
6	000A	001A
7	000B	001B
8	000C	001C
9	000D	001D
10	000F	001F

4. ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Мета роботи.

2. Схеми вимірювань і випробувань.

3. Результати досліджень у вигляді табл. 3.2 і часових діаграм з екрана логічного аналізатора.

4. Висновки за призначенням засобів вимірювання і випробування.

5 .КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Перерахуйте види засобів вимірювання і випробування, що використовуються в програмі моделювання “Electronics Workbench".

2. Охарактеризуйте призначення джерел сигналів з бункера “Sourses" і назвіть їх різновиди.

3. Перерахуйте основні параметри гармонічного сигналу.

4 Перерахуйте основні параметри імпульсного сигналу.

5. Охарактеризуйте призначення функціонального генератора і укажіть його відмінності від джерел напруги з бункера “Sourses".

6. Охарактеризуйте призначення генератора кодів слів.

7. Охарактеризуйте сфери застосування електронного осцилографа.

8. Поясніть призначення і область застосування зовнішнього запуску (вхід “Ext").

9. Виходячи з яких міркувань встановлюють на лицьовій панелі значення параметра “Time base"?

10. Виходячи з яких міркувань встановлюють на лицьовій панелі значення коефіцієнта відхилення (V/div)?

11. Як зміниться положення імпульсного сигналу на екрані осцилографа, якщо сигнальний вхід осцилографа перемкнути з положення “DC" в положення “AC"?

12. Охарактеризуйте призначення логічного аналізатора.

13. Охарактеризуйте призначення логічного перетворювача.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3. ЕЛЕКТРОННІ КЛЮЧІ

Мета роботи - вивчити схеми побудови та дослідити статичні і динамічні характеристики електронних ключових схем різноманітних видів з використанням програми “Electronics Workbench”; дослідити вплив на роботу ключової схеми параметрів конструкції.

Студент повинен знати:

призначення та схеми побудови електронних ключових схем;

статичні та динамічні параметри ключових схем;

які ключові схеми споживають найменьшу енергію, які більш швидкодіючі, а які найбільш завадостійкі.

про вплив конструктивних параметрів ключових схем на їх електричні параметри.

Студент повинен вміти:

визначити тип (вид) ключової схеми за її принциповою схемою;

визначити призначення всіх елементів, що входять до складу ключової схеми;

проводити моделювання ключових схем з використанням програми “Electronics Workbench”

1. СТИСЛІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Оскільки вся інформація, що призначена для опрацювання у обчислювальних системах, та цифрових пристроях відображається у вигляді сукупності двійкових кодів, то для їхньої фізичної реалізації використовуються електричні сигнали, що приймають тільки два стани: низький потенціал або високий, є імпульс або його немає, намагнічена ділянка магнітного матеріалу або розмагнічена, 0 або 1.

Найпростішою схемою, що дозволяє формувати два стани сигналу, є ключова схема (рис. 1.1), у якій ключ S може знаходитися в замкнутому, або в розімкнутому стані.

Оскільки опір замкнутого ключа малий, у замкнутому стані ключа S майже вся напруга джерела виділяється на резисторі R, і вихідна напруга схеми практично дорівнює нулю (лог.0).

Опір розімкнутого ключа набагато більше опору резистора R, тому напруга на виході схеми в цьому стані ключа практично дорівнює напрузі джерела E (лог.1).

Рисунок 1.1 - Ключова схема	Рисунок 1.2 - Ключова схема на біполярному транзисторі

Таким чином, при почерговій комутації ключа S на виході схеми формуються сигнали з перепадами напруги від 0 до E.

У залежності від виду елемента, що використовується для комутації кола, ключові схеми можуть бути електромеханічними (електромагнітні реле), електронними (діоди, транзистори), оптоелектронними. В даний час найбільше поширення для побудови цифрових пристроїв одержали електронні ключові схеми на транзисторах.

1.1 Ключі напруги на біполярних транзисторах

Схема найпростішого ключа на транзисторі типу n-p-n, включеному за схемою з загальним емітером, зображена на рис. 1.2. Ключем управляють, подаючи на його вхід керуючу напругу Uвх.

Розімкнутому стану ключового транзистора відповідає нульовий рівень напруги вхідного сигналу, оскільки для відмикання діода і транзистора необхідно прикласти до анода діода напругу біля +1,6 В.

Вихідна напруга при цьому дорівнює Uвих = + Е.

Включений стан забезпечується високим позитивним рівнем вхідного сигналу Uвх, при цьому в базу транзистора втікає струм від джерела вхідної напруги, транзистор відкритий і насичений, а вихідна напруга близька до нульової (Uвих = 0).

Резистор Rб обмежує струм бази, резистор Rк обмежує струм колектора.

1.1.1 Робота ключа в статичному режимі

Роботу ключа зручно описувати за допомогою передаткової характеристики, що являє собою залежність рівня вихідної напруги від рівня вхідної напруги (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 - Передаткова характеристика ключової схеми

Ділянка А-С відповідає розімкнутому стану ключа. У цьому стані при Uвх < Uп' транзистор закритий, його опір великий (транзистор в області відсікання) і на виході маємо високий рівень напруги Uвих = +Е = U1 (рівень логічної одиниці).

...