Electronic Workbench là phần mềm mô phỏng mạch điện, đo đạc các mạch số và tương tự của hãng INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES. Đây là một phần mềm trợ giúp thiết kế mạch số và tương tự rất hoàn chỉnh, cho phép ta thiết kế rồi thử nghiệm với nhiều nguồn tín hiệu : sin,xung,…Và nhiều thiết bị mô phỏng như oscilloscope,VOM,Bode Plotter, Logic Probe….
Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) BÀI 1: TÌM HIỂU VỀ ELECTRONIC WORKBENCH 5.12 1.1 Giới thiệu Electronic Workbench phần mềm mô mạch điện, đo đạc mạch số tương tự hãng INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Đây phần mềm trợ giúp thiết kế mạch số tương tự hoàn chỉnh, cho phép ta thiết kế thử nghiệm với nhiều nguồn tín hiệu : sin,xung,…Và nhiều thiết bị mô oscilloscope,VOM,Bode Plotter, Logic Probe… Chúng ta download chương trình từ trang: www.electronicsworkbench.com 1.2 Một số đặc điểm 1.2.1 Ưu điểm Với mạch thực tế, muốn mạch tạm đứng yên trạng thái để ghi nhận kết làm việc chuyện khó Còn với EWB: bạn cần nhấn bên góc phải hình nút công tắc nguồn mạch tạm dừng lại để bạn ghi nhận kết Chương trình EWB chồng chập nhiều kết phân tích lên đồ thị phân tích mạch thực tế đòi hỏi phải làm làm lại nhiều lần, lần phải ghi kết nhận kết Cũng phần mềm phân tích mạch khác, EWB có công cụ thống kê tính toán nhanh mà tính tay có lẽ phải tốn thời gian dài để hoàn thành (đôi lúc không tính được) 1.2.2 Nhược điểm Do EWB dùng phương pháp Newton-Raphson để giải mạch điện phi tuyến, nghĩa gặp linh kiện phi tuyến EWB tuyến tính hoá chúng dẫn đến sai số Khi sai số nằm dung sai định trước trình phân tích mạch (trong menu Analysis), kết hiển thị Nếu sai số vượt mức cho phép, thông tin báo lỗi (Error) việc phân tích bị hủy bỏ, mạch thực tế chạy tốt Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Tính liên thông phần mềm EWB chưa cao: Pspice Orcad (lúc chưa sát nhập) dung nạp dễ dàng nhiều phần mềm vẽ phân tích mạch khác EWB không dễ dàng 1.3 Hướng dẫn sử dụng chương trình 1.3.1Chạy chương trình Khởi động chương trình Electronics Workbench cách chọn Start ( All Program Electronics Worrkbench Electronics Worrkbench Sau cửa sổ hình thiết kế chương trình xuất với đầy đủ menu, công cụ hỗ trợ cho việc thiết kế mô mạch điện Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) 1.3.2 Các chức a Thanh trình đơn Thanh trình đơn chứa lệnh menu chính.Trong lệnh menu có chứa lệnh menu hỗ trợ cho việc mô mạch điện • File - New : Mở cửa sổ thiết kế chưa đặt tên - Open: Mở tập tin mạch điện lưu trước Chương trình mở tập tin có phần mở rộng : *.CA*, * Cd*, *.Ewb (trong môi trường Windows) - Save: Lưu tập tin mạch điện hành Ðối với người sử dụng hệ điều hành Windows, phần mở rộng tập tin mạch điện EWB tự động cộng thêm vào - Save As: Khi muốn chuyển đổi tên tập tin từ tập tin gốc chọn lệnh Save As tập tin cũ khong thay đổi Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) - Revert to Saved: Phục hồi mạch điện theo cách lưu cuối - Import : Chuyển tập tin chương trình SPICE có phần mở rộng *.Net hay *.Cir hệ điều hành Windows thành dạng sơ đồ nguyên lý - Export : Ðối với người sử dụng hệ điều hành Windows, tập tin mạch điện lưu trữ theo định dạng tập tin có phần mở rộng *.Net, *.Scr, *.Cmp, *.Cir, *.Plc Chuyển sơ đổ nguyên lý chương trình sang phần mềm khác có hỗ trợ thiết kế mạch in …………… b Thanh công cụ New: mở tập tin Open: mở tin lưu Save: Lưu tập tin hành Print: cho phép in Cut: cắt phần tử đưa vào Clipboard Copy: Sao chép tập tin Paste: Dán tập tin từ Clipboard vào hình hành Rotate, Flip Horizontal, Flip Vertical: xoay chuyển linh kiện Create Subcircuit: Tạo mạch điện phụ trợ Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Display Graphs: cho phép hiển thị dấu Component Properties: Chỉnh sửa thuộc tính Zoom In, Zoom out: phóng to thu nhỏ đối tượng Tỉ lệ xem mạch điện hình Help: hướng dẫn tiếng Anh 1.3.3 Thư viện linh kiện chứa tất nguồn có sẵn chương trình Electronics WorkBench bao gồm nguồn Pin ,nguồn xoay chiều (AC voltageKỹsource), nguồn Báo cáo thí nghiệm thuật điện tử tương tự chiều số (Vcc source), nguồn phát sóng FM Phạm Mỹ Hảo(FM – KTMT&TT2 source).– K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Sources : Basic : chứa thành phần có mạch điện tử thiết kế sẵn chương trình bao gồm điện trở (Resistor), tụ điện (Capacitor), rơ-le (Relay), biến áp (Transformer), tiếp điểm Diode : chứa kiểu Diode có sẵn Electronics WorkBench bao gồm Diac, Triac, Diac, Thyristor, diode Shockley, Led, Diode zener, cầu diode Transistors : chứa linh kiện thuộc họ transistor bán dẫn có sẵn chương trình bao gồm transistor BJT; JFET kênh P, kênh N; MOSFET kênh N, kênh P; GaAS FET kênh N, kênh P Analog ICs : chứa khuếch đại thuật toán bao gồm khuếch đại thuật toán 3, chân, chân (5-terminal opamp), chân (9-terminal opamp), so sánh (Comparator), mạch vòng khoá pha (phase-locked loop) Mixer ICs : chứa vi mạch lai bao gồm chuyển đổi Analog sang Digital từ Digital sang Analog, mạch đơn ổn (Monostable), vi mạch 555 Digital ICs : chứa vi mạch số cho chương trình EWB 5.12 Bao gồm vi mạch thuộc họ 74XX, 741XX, 742XX, 4XXX Logic Gate : chứa cổng logic có chương trình mô cổng NOT, AND IC chứa cổng logic IC cổng NAND, cổng EXOR Digital : chứa thành phần liên quan đến mạch số mạch công bán phần (Half - Adder), Flip - Flop (Flip-Flops), dồn kênh (multiplexer), ghi dịch (shift register), mã hoá (encode) Indicators : chứa thành phần hiển thị có chương trình bao gồm đồng hồ đo điện áp (Voltmeter), đo dòng điện (Ammeter), bóng đèn (Bulb), Led đoạn (7-segment display), hiển thị dải ( bargraph Display) Control : chứa khối sử dụng tự động điều khiển bao gồm vi phân điện áp (voltage differentiator), khối tăng độ lợi điện áp (voltage gain block), nhân (multiplier), giới hạn điện áp (voltage limiter), chia (divider) Miscellaneous : bao gồm 6thiết bị phụ trợ khác cầu chì (Fuse), đường truyền tín hiệu (transmission lines), thạch anh (crystal), động DC (DC motor), ống chân không (vacuum tube), hộp dùng để đưa văn Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) 1.3.4 Thiết bị đo kiểm Thiết bị đo lường cất giữ công cụ linh kiện nằm biểu tượng cuối thanh,tên biểu tượng : Instruments Multimeter: Đồng hồ đo vạn (V; O; A; dB) Function Generator: Máy phát sóng: sin, cưa, vuông Oscilloscope: Dao động ký hai tia Bode Ploter: Máy vẽ giản đổ Bode Word Generator: Máy phát từ (từ 16 bits) Logic Analyser: Máy phân tích mạch logic Logic converter: Bộ chuyển đổi logic 1.4 Các bước mô mạch điện Để lắp thử mạch điện, phải tiến hành bước sau: Lấy linh kiện từ vùng chứa linh kiện Đặt linh kiện cần lấy vào vị trí vùng làm việc Đặt giá trị linh kiện Nối linh kiện Lấy dụng cụ đo cần thiết nối vào điểm cần đo Bật công tắt để mạch hoạt động Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) 1.5 Thực hành Ví dụ 1: Mạch chỉnh lưu: Các bước tiến hành: Ðể thiết kế mạch điện trên, bạn cần phải khởi động chương trình Electronics WorkBench cách chọn lệnh Start > Programs > Electronics WorkBench > Electronics WorkBench Bước 1: Lấy linh kiện Dùng chuột nhấp vào biểu tượng linh kiện diode để mở hộp linh kiện Trong hộp linh kiện này, nhấn chuột vào nút Diode, kéo vào hình thiết kế đặt vị trí thích hợp Sau nhấn vào nút kiện để đóng hộp linh kiện lại bên góc phải hộp linh Tiếp theo bạn nhấp chuột vào hộp linh kiện Basic, để mở cửa sổ Basic Trong cửa sổ Basic vừa mở, bạn chọn nút có biểu tượng điện trở lấy hình Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Do chương trình mặc định điện trở nằm ngang vậy, cần phải xoay cho điện trở nằm dọc cách nhấp chuột chọn điện trở cần xoay cho điện trở biến thành màu đỏ, sau nhấp chuột vào nút Rotate (Phím tắt Ctrl + R) công cụ (lệnh xoay linh kiện góc 900 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ) Sau nhấp vào nút Rotate, điện trở xoay góc 900 so với lúc đầu Trong hộp linh kiện Basic, chọn tụ điện không cực tính (Capacitor), nhấn kéo vào hình thiết kế, đặt vào vị trí thích hợp thả chuột Cũng điện trở, tụ điện nằm ngang theo chế độ mặc định chương trình bạn dùng lệnh Rotate xoay tụ điện theo chiều dọc tương tự cách xoay điện trở trình bày Và cửa sổ Basic, bạn dùng chuột nhấp giữ vào biểu tượng biến Nhưng mạch chỉnh lưu bán kỳ bạn phải lấy biến điểm Rồi sau đó, kéo biểu tượng vào hình thiết kế đặt vị trí thích hợp thả chuột Sau đó, đóng cửa sổ lại cách nhấp vào nút Close có hình Basic góc bên phải cửa sổ Ðể lấy nguồn cung cấp cho mạch bạn dùng chuột nhấp vào biểu tượng nguồn Sources Lúc , cửa sổ Sources Khi cửa sổ nguồn ra, bạn cần nhấp giữ chuột vào biểu tượng nguồn AC Voltage Source Sau đó, kéo biểu tượng nguồn đặt vào vị trí mà bạn cần thiết kế, thả chuột Trong hộp linh kiện Sources mở, bạn chọn Ground kéo vào cửa sổ thiết kế, đặt vào vị trí thích hợp thả chuột Bước 2: Sắp xếp linh kiện theo sơ đồ nguyên lý Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Muốn di chuyển linh kiện bạn làm sau : dùng chuột nhấp giữ linh kiện cần di chuyển Sau đó, rê chuột tới vị trí mà mong muốn, thả chuột Bạn chỉnh sửa vị trí cho linh kiện theo dạng sau: Bước 3: Đặt giá trị cho linh kiện Trong tập này, giá trị linh kiện là: R = 1K, C = 50mF, V = 24V/50Hz/0 Deg, Diode loại D1N4001 Nhấp chuột phải vào linh kiện thụ động (R,L,C ), trình đơn trải xuống xuất hiện, nhấp chuột vào lệnh Component Properties Cửa sổ Properties linh kiện tương ứng xuất hiện, bảng Label nhập tên R vào ô Label, giá trị vào bảng Value Nhấp nhập xong chuột vào nút OK 10 Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Nhấp chuột phải vào Diode, trình đơn sổ xuống Trong trình đơn này, bạn nhấn chuột chọn lệnh Component Propeties Cửa sổ Diode Properties xuất Trong cửa sổ này, hầu hết linh kiện đặt chế độ mặc định (default) lý tưởng (ideal) Do đó, để chọn loại Diode D1N4001 bạn chọn lệnh Models chọn tên nhà sản xuất linh kiện internat cột Library Sau đó, chọn loại D1N4001 cột Model Cuối cùng, để chọn nhấp chuột vào nút OK Nhấp chuột phải vào nguồn AC Voltage Source, trình đơn sổ xuống chọn lệnh Component Properties Sau chọn lệnh Component Properties, cửa sổ AC Voltage Source Properties xuất Trong cửa sổ này, bạn chọn lệnh Value tiến hành 11 Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) thay đổi giá trị nguồn cách nhập giá trị 24 (đơn vị V) ô Voltage(V); nhập giá trị 50 vào ô Frequency (đơn vị Hz) Sau nhấn OK để chấp nhận thông số vừa nhập vào Bước : Nối mạch theo sơ đồ nguyên lý Ðể nối mạch dễ dàng nhanh chóng bạn tiến hành sau Ðặt mũi tên trỏ chân cuộn sơ cấp biến áp cho xuất chấm đen, lúc nhấp giữ chuột kéo đến đầu dương nguồn điện Khi thấy xuất chấm đen bạn thả chuột Kết ta có đường nối mạch Ðặt trỏ chân lại sơ cấp biến áp cho xuất chấm đen, kéo chuột đến đầu âm nguồn điện Khi thấy xuất chấm đen thả chuột 12 Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Ðặt mũi tên trỏ chân Anode Diode, cho xuất dấu chấm đen Sau bạn kéo chuột đến đầu thứ cấp biến áp, thấy xuất chấm đen thả chuột Tương tự ta nối linh kiện theo sơ đồ nguyên lý mạch ` 13 Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Sau thực giai đoạn nối dây, ta có mạch điện hoàn chỉnh sau: Bước : Khảo sát mạch chỉnh lưu bán kỳ Sau bạn kết nối mạch hoàn chỉnh, để tiến hành việc khảo sát dạng sóng mạch điện bạn cần phải lấy thiết bị đo kiểm nối vào sơ đồ mạch điện sau Trong trình khảo sát mạch, muốn xem dạng sóng cần bạn nhấp đúp chuột vào thiết bị đo, lúc thiết bị đo phóng to cụ thể mạch dao động thiết bị đo dao động ký Kết có hình dao động ký kích cỡ lớn để tiện cho việc khảo sát dạng sóng Mặt khác 14 Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) muốn tăng kích cỡ hình dao động ký lớn bạn nhấp chuột vào nút Expand, nút phía hình dao động ký Muốn thu nhỏ lại giống hình dáng ban đầu, bạn nhấp chuột vào nút Reduce Sau tất chuẩn bị hoàn chỉnh bạn bắt đầu cho mạch hoạt động Ðể mạch hoạt động bạn nhấp nút Activate simulation (nút nằm bên góc phải hình EWB) Sau mạch hoạt động bạn tiến hành đến việc lưu lại sơ đồ mạch điện, để lưu sơ đồ mạch điện ta phải thực sau Các bạn lưu lại cách nhấn chuột vào nút Save công cụ Ghi nhận kết quả: Ở bán kỳ dương, đầu anode điện áp dương đầu Catode nên Diode dẫn Ở bán kỳ âm diode ngưng dẫn Sóng ngõ mạch chỉnh lưu bán kỳ có dạng sau: Khi giá trị tụ điện nhỏ: Khi tăng giá trị tụ: 15 Báo cáo thí nghiệm Kỹ thuật điện tử tương tự số Phạm Mỹ Hảo – KTMT&TT2 – K54 – 20090992 nhóm ( chiều thứ 3) Từ kết ghi nhận trên, dễ dàng rút nhận xét: diode chỉnh lưu chuyển nguồn xoay chiều thành chiều; giá trị t5 điện lớn sóng dạng điện áp ngõ phẳng Ðiện áp trung bình tải đo Voltmeter Từ kết ghi nhận trên, dễ dàng rút nhận xét: diode chỉnh lưu chuyển nguồn xoay chiều thành chiều; giá trị tụ điện lớn sóng dạng điện áp ngõ phẳng Ðiện áp trung bình tải đo Voltmeter 1.6 Kết luận ELECTRONIC WORKBENCH phần mềm hữu hiệu ,dễ sử dụng để thử nghiệm chế tạo mạch điện tử.Nhờ có phần mềm cho phép người chế tạo đỡ tốn thời gian cho việc thử nghiệm nhiều lần thực tế việc thiết kế thuận lợi nhiều 16 [...]... nhận xét: diode chỉnh lưu chuyển nguồn xoay chiều thành một chiều; giá trị tụ điện càng lớn sóng dạng điện áp ngõ ra càng phẳng Ðiện áp trung bình trên tải có thể đo được bằng Voltmeter 1.6 Kết luận ELECTRONIC WORKBENCH là phần mềm hữu hiệu ,dễ sử dụng để thử nghiệm và chế tạo các mạch điện tử.Nhờ có phần mềm này cho phép người chế tạo đỡ tốn thời gian cho việc thử nghiệm nhiều lần trên thực tế và việc