- 1.3 Bản quyền sử dụng
2.5.18. Data Generator 8 bit
Nguồn phát cho chế độ mô phỏng số mà đầu ra có thể thay đổi là mức cao hay thấp cho 8 ngõ ra của thiết bị. Các thông số giống hệt Data Generator 4 bit.
Máy ảo thường được gọi là máy đo ảo, với nhiều tính năng độc đáo sẽ giúp bạn có ngay 1 phòng thí nghiệm điện tử với đầy đủ dụng cụ đo hiện đại ngay trên máy tính của mình.
Các máy ảo được truy cập từ Menu T&M …. (như hình)
Chúng ta sẽ xét lần lượt.
2.6.1. Máy tạo hàm (FUNCTION GENERATOR).
Function Generator: là máy tạo hàm, có nhiều chức năng khác nhau:
- Là 1 nguồn tham chiếu: có thể tạo tín hiệu hình sin với tần số, biên độ, độ lệch điện áp và pha đặc biệt.
- Là 1 máy tạo hàm: tạo những dạng sóng với tần số, biên độ, độ lệch và pha đặc biệt.
- Là 1 máy quét: quét tần số loga và tuyến tính. 2.6.2. Máy đo vạn năng (Multimeter)
Chức năng: Dùng để đo điện áp, dòng điện DC, AC, điện trở hoặc tần số trên các linh kiện trong mạch, ngoài ra, máy còn có thể xác định hướng dòng điện 1 chiều.
2.6.3.Máy XY Recorder.
Chức năng: dùng để hiển thị quan hệ giữa this hiệu vào và ra, thể hiện độ trễ của các linh kiện điện tử.
Ta có thể dễ dàng quan sát độ trễ của tín hiệu ra so với tín hiệu vào.
2.6.4. Máy hiện thị sóng (OSCILLOSCOPE)Oscilloscope: Dùng để hiển thị dạng sóng trên màn hình. Oscilloscope: Dùng để hiển thị dạng sóng trên màn hình.
2.6.5. Máy phân tích tín hiệu (SIGNAL ANALYZER)
Chức năng: Vẽ đặc tuyến biên tần, pha tần, đồ thị bode, biểu đồ Nyquist của tín hiệu, phân tích sự phụ thuộc tần số của mạch.
2.6.6. Máy phân tích phổ (SPECTRUM ANALYZER)Chức năng: sử dụng để phân tích phổ của tín hiệu. Chức năng: sử dụng để phân tích phổ của tín hiệu.
2.6.7. Máy phân tích cao tần (NETWORK ANALYZER)Network analyzer: sử dụng phân tích các mạch cao tần. Network analyzer: sử dụng phân tích các mạch cao tần.
2.6.8. Máy phân tích Logic (LOGIC ANALYZER)Chức năng: phân tích các mạch số. Chức năng: phân tích các mạch số.
2.6.9. Máy tạo tín hiệu số (DIGITAL GENERATOR)Chức năng: tạo các mẫu kiểm tra cho việc mô phỏng mạch số. Chức năng: tạo các mẫu kiểm tra cho việc mô phỏng mạch số.
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG TƯƠNG TỰ
Phân tích mạch RLC
3.1. Calculate nodal voltage:
Chọn từ menu Analysis/AC analysis/calculate nodal voltages
Con trỏ sẽ chuyển thành đầu dò bạn có thể kết nối tới một vài nút.Trong cửa sổ riêng nút điện áp sẽ được hiển thị. Nếu bạn kích chuột vào linh kiện trên sơ đồ với đầu dò sẽ hiển thị chi tiêt các thông tin về dòng điện , điện áp.chú ý rằng bạn có được điện áp nut một chiều thông qua viêc phân tích chế độ DC.
3.2. Table of AC result:
Từ menu Analysis/AC analysis/table of AC result:
Lệnh này tính điện áp và dòng điện của các linh kiện.Số nút xuất hiện trên biểu đồ và 1 bảng được thể hiện trong hộp thoại:
3.3. Transfer characteristic:
Bây giờ chọn từ menu Analysis/AC transfer characteristic 1 hộp thoại xuất hiên:
Mặc định biên độ và pha sẽ được tính.Trong mục Diagram đánh dấu chọn
Amplitude&Phase.Chọn tần số bắt đầu là 10k và tần số kết thúc là 1MHz rồi nhấn OK.Số điểm chọn để vẽ đồ thị mặc định là 20 điểm nhưng để vẽ chính xác hơn bạn có thể chọn nhiều điểm.Sau khi thực hiện việc tính toán xong đặc tuyến của các đồ thi sẽ xuất hiện trong cửa sổ minh hoạ:
Bạn cũng có thể dùng máy phân tích tín hiệu(signal analyzer) để thể hiện các dạng đồ thi trên.Và ta cũng được kết quả như trên
Bạn có thể tìm công thức hàm truyền đạt bằng cách chọn Analysis/AC transfer hoặc
Semi symbolic AC transfer.Công thức sẽ xuất hiên trên cửa sổ Equation Editor window
và bạn có thể đặt nó trên biểu đồ minh hoạ.
Để tính hàm truyền đạt bạn phải chọn ngõ vào và ít nhất một ngõ ra.Có nhiều cách để gán linh kiện đóng vai trò ngõ vào:
*Sử dụng trạng thái I/O để gán chúng như ngõ vào
*Bạn cũng có thể sử dụng lệnh Insert/Input để gán ngõ vào. Đầu tiên chọn Insert/Input và biểu tượng con trỏ I+xuất hiện. kích vào linh kiện được chọn và giữ chuột trong khi bạn kéo ngõ vào đến nut khác.Lệnh Insert/Input khó hơn cách được trình bày ở trên.
Để gán ngõ ra sử dụng một vài thiết bị gần đúng từ công cụ “toolbar meters(voltge pin,voltage meter,ampere meter…)” hoặc sử dụng lệnh Insert/Input
Sau khi gán ít nhất một ngõ ra bạn có thể sử dụng lệnh sau dể tính hàm truyền đạt:
Analysis/symbolic analysis/AC transfer(semi symbolic AC transfer).
Công thức sẽ xuất hiện trong cửa sổ Equation editor
Sử dụng phương tiện graphic của Tina bạn có thể thêm nhiều thông tin hữu ích đối với biểu đồ của bạn.Ví dụ như chúng ta có thể thêm những dấu ,một sự chú thích đặc biệt. Để thêm những dấu lên biểu đồ di chuyển con trỏ trên biểu đồ,tìm vị trí khi con trỏ thay đổi thành dấu “+”và kích chuột vào biểu đồ tại vị trí này.Khi biểu đồ được chọn nó sẽ chuyển sang màu đỏ.Bây giờ bạn cũng có thể kích đôi chuột lên nó hoặc nhấn chuột phải và chọn
Properties trong trình đơn tại chỗ.Một hộp thoại sẽ xuất hiện và bạn có thể thiết lập các thông sốcủa biểu đồ: màu , độ rộng đường,dấu và kích OK
3.4. Phasor:
Từ menu chọn Analysis/AC analysis/phasor
Chức năng này cho phép hiển thị đồ thị pha của dòng điện hoặc điện áp ngõ ra trong trường hợp này là điện áp.
Bạn có thể kích đôi chuột lên vector hoặc nhấn chuột phải chọn Properties để thay đổi một số thông số sau:màu , độ rộng, kiểu.
3.5. Transient Analysis:
Bây giờ thực hiện lệnh Transient analysis.Bạn chắc chắn rằng con trỏ có hình mũi tên chọn,sau đó kích đôi lên nguồn điện áp và thay đổi dạng sóng mặc định là unit step.Sau khi chọn ANALYSIS/TRANSIENT ANALYSIS,1hộp thoại xuất hiện:
Chọn End display : 30 sau đó nhấn OK một cửa sổ xuất hiện:
Kích lên biểu tượng copy trong cửa sổ Equation Editor,sau đó tắt cửa sổ hiện hành về cửa sổ shematic chọn biểu tượng Paste.Khung của công thức sẽ xuất hiện , di chuyển khung đến vị trí mong muốn và nhấn chuột trái để đặt công thức.Bạn có thể thay đổi vị trí đặt công thức bằng cách kéo chuột đến vị trí mong muốn và nhấn chuột trái.
Phân tích Fourier
3.6.Trình bày cách vẽ:
Kích chuột vào tab basis trên thanh link kiện để chọn những link kiện : điện trở, tụ, nguồn điện áp một chiều,nguồn áp, ground.Cũng có thể tìm kiếm các linh kiện từ hộp thoại tìm kiếm.Sau khi các linh kiện đã xuất hiện trên của sổ shematic nhấn chuôt phải chon
properties đê thay đổi thông số của các linh kiện. Để quay linh kiện sử dụng lệnh rotate left, rotate right hoặc sử dụng tổ hợp phím ctrl+l,ctrl+r. Để nối dây ta chọn chế độ nối dây,sau đó nhấn chuột trái vào điểm cần nối và di chuyển cây bút, để kết thúc việc nối dây nhấn chuột trái một lần nữa.
3.7 Phân tích Fourier:
3.7.1 . Chuỗi Fourier:
Chọn Analysis/Fourier Analysis/Fourier Series
2. Base frequency: tần số cơ sở
3. Number of sample:số mẫu. Số này càng lớn thì độ chính xác của phép pích càng cao
4. Number of harmonics: số K trong phân tích Fourier 5. Format: định dạng cho phép phân tích Fourier
6. Output:xác định vị trí của tín hiệu trên mạch cần phân tích Fourier 7. Caculate operating point: tính toán lại những điểm hoạt động 8. Use initial conditions: sử dụng điều kiện ban đầu
9. Zero inititial values: điều kiện ban đầu bằng không Sau khi thiết lập thông số bấm caculate
Chú ý: để phân tích được thì ta phải đặt các voltage pin tại nhưng vị trí cần phân tích Bảng phân tích Fourier
3 .7 .2 . Phổ Fourier:
Để chứng minh những thuộc tính mới của Tina kiểm tra phổ Fourier của dáp ứng quá độ của chuỗi không tuần hoàn. Đầu tiên để tạo ra một biếu đồ tốt ,chọn Analysis/Set analysis parameters và thay đổi thông số “TR maximum time step”lên 10 n.Tiếp đến chạy
Transient analysis daì hơn 1ms bằng cách thay đổi thông số End display trong hộp thoại
Transient analysis lên 1m.
Chọn tín hiệu ra tắt dần bằng cách di chuyển con trỏ trên đường cong và nhấn chuột trái khi con trỏ có dạng hình dấu “+”.Đường cong được chọn sẽ chuyển thành màu đỏ.Bây giờ nhấn chuột phải và chọn Fourier spectrum từ menu.Hộp thoại Frequency spectrum sẽ xuất hiện, thiết lập tần số nhỏ nhất,tần số lớn nhất và nhấn OK.
Phổ Fourier của đáp ứng chuyển tiếp sẽ xuất hiện.Kết quả là phổ tần số liên tục được chỉ ra trong hình minh hoạ. Đặc biệt mà tại đó phổ Fourier thể hiện lớn nhất là tần số cộng hưởng của mạch.Từ menu chon Analysis/Fourier/Fourierspectrum hoặc Fourierseries. Điều này có nghĩa là bạn không cần tính toán hàm chuyển tiếp thông thường Tina se làm nó trước khi phát ra phổ hoặc chuỗi Fourier.
Sau khi nhấn OK chương trình sẽ thực hiện tính toán và vẽ:
Phân tích Fourier không quá phức tạp cho những tín hiệu tuần hoàn.Tín hiệu tuần hoàn có thể thể hiện bởi chuỗi Fourier hoặc thể hiên qua tổng của những sóng sine hoặc cosine tại tần số cơ bản và số nguyên lần của tần số cơ bản.
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG SỐ
4.1. Các máy dùng cho việc đo số:
Logic Indicator(Đầu dò Logic): Nó thể hiện trực tiếp trên mạch.Khi là mức logic 1 nó sẽ đỏ và ngược lại.
Logic Indicator 2(đầu dò Logic 2): cung cấp cho ta đầu dò thứ 2
Voltage pin (Chân điện áp): giúp ta có thể lấy được mức Logic tại vị trí ta mong muốn
Volt meter: giống như 1 volt kế đo điện áp Power meter: dùng để đo nguồn
4.2. Các linh kiện về số chứa trong các thẻ:
• Gate: gồm các cổng: Buffer, NOT ,AND, OR, NAND, NOR, XOR và các điện trở số
• Flip-Flop: SR Flip-Flop, D Flip-Flop, JK Flip-Flop với 2 loại: có preset và có clear
• Logic Ics-MCUs
• AD/DA -555
•
4.3. Cách mô phỏng số:
Sau khi thiết lập các thông số của mạch, đặt các đầu kiểm tra mức Logic,vào vị trí sau để chọn chế độ mô phỏng số:
H2: Bảng phân tích mô phỏng từng bước Ấn ‘’Play’’ để bắt đầu mô phỏng
Dấu ‘’+’’ hoặc ‘’-‘’ : để tăng nhanh hoặc làm giảm tốc độ của việc mô phỏng
4.4.2: Analysis/Digital Timing Analysis : hiển thị dạng sóng của các đầu mà ta muốn
khảo sát
H3: Bảng phân tích thiết lập thời gian mô phỏng số
• Chọn khoảng thời gian để mô phỏng tại ô’’End time’’
Chú ý: Nếu thời gian quá ngắn thì sẽ không thấy được dạng sóng,còn nếu thời gian quá lớn thì dạng sóng sẽ chằng chịt ,không thấy rõ được.Tốt nhất là chọn cho phù hợp với tần số hoặc thời gian của bước nhảy
• Sau đó nhấn vào OK, sẽ hiển thị cửa sổ cho ra dạng sóng.Tại cửa sổ này tên của mỗi điểm khảo sát sẽ xuất hiện.Căn cứ vào đó ta có thể xác định được mức Logic
• Ngoài ra: Có thể hiệu chỉnh màu, độ rộng của các dạng đồ thị này bằng cách nhấn đôi vào đồ thị này và thay đổi các thông số cho phù hợp.
4.5. Thiết kế mạch số
Cho phép thiết kế mạch số dựa vào phương trình hoặc bảng trạng thái 4.5.1 : Thiết kế mạch số dựa vào phương trình:
Vào : TOOLS/ LOGIC DESIGN
H4: Bảng thiết kế dựa vào phương trình
• Number of variables: số ẩn của phương trình
• Ghi phương trình cần thực hiện vào ô “ Fout=…..”
• Sau đó nhấn ô: “Schematic diagram”
• Để được mạch đơn giản , ta có thể chỉnh chế độ : “Mintern” ở trong phần Draw. Và ta có thể lưu lại bằng cách “Save to file” để dùng lại khi cần. Để đưa ra màn hình ta nhấn “ Save to Tina” Hoặc có thể lưu dạng “Save to Macro” để tạo ra 1 linh kiện mới.
H5: Sơ đồ mạch số đơn giản được thiết kế từ phương trình
H6: Bảng trạng thái
• Ta thay đổi các trạng thái ngõ ra tại “Fout” dựa vào các đầu vào
• Sau khi thiết lập các thông số xong ta nhấn “ Schematic Diagram”
4.6. OP-AMP
4.6.1: Các h tạo và phân tích một mạch op-amp
Ví dụ tạo sơ đồ mạch dùng OPA121E theo hình sau:
- Click vào biểu tượng Voltage Generator trong thẻ Sources. Con trỏ sẽ có biểu tượng của nguồn phát. Có thể dùng chuột hoặc nhấn phím [ +]/ [Ctrl-R] hay[-]/ [Ctrl- L] để quay linh kiện ,sau đó nhấn chuột trái để cố định linh kiện trên màn hình
- Thiết lập các thông số của máy bằng cách click đôi vào linh kiện, sẽ xuất hiện bảng sau:
+ Giữ nguyên thông số của DC Level và IO State.Chú ý rằng việc chấp nhận thông số Input cho IO State,nghĩa là bạn đã lựa chọn đầu ra của linh kiện này là đầu vào của mạch
Sau đó ấn vào biểu tượng . Một box mới sẽ hiện ra
Khi ta chọn 1 trong các tín hiệu này, sẽ xuất hiện các thông số đi kèm. Ở đây chọn xung vuông với các thông số được thay đổi như sau:
• Amplitude : 500m (nghĩa là 500mV đỉnh)
• Freq.:100k (100kHz)
• Rise/Fall time: 1p (1ps)
Sau đó nhấn OK,và quay về hộp trước nhấn OK lần nữa.Chương trình sẽ tự đặt nhãn VG1 bên cạnh linh kiện.Và ta có thể thay đổi vị trí của linh kiện.
Tương tự cho các nguồn khác
-Click vào thẻ Spice Macros,sau đó ấn vào biểu tượng Operational Amplifier .Một box mới sẽ xuất hiện:
Sau đó ta chọn linh kiện OPA121E bằng cách kéo list tên các linh kiện.Hoặc ta có thể dùng Find Component để tìm kiếm
Trong mạch trên,ta thiết lập : R1=10k,R2=10k,R3=1k
Cuối cùng ta lấy các thành phần như: tụ C=1p; pin V1=12V; V2=15V; và Ground Chú ý: Nếu có nhiều Op-amp khác nhau , để sự liên kết được đơn giản,ta có thể dùng Jumper Component tại vị trí đầu tiên của Special Toolbar
4.6.2 : O p_amp DC transfer
Chú ý:
Mặc dù các điện áp,dòng điện ,tín hiệu vẫn đang sẵn có sau khi chạy mạch phân tích,thì ta cũng cần phải có ít nhất 1 output.Ta có thể đặt chúng trong màn hình nhưng chúng vẫn không được nối dây. Để nối các thiết bị ,ta di chuyển con trỏ tới gần nút ghim,cho tới khi xuất hiện cây bút vẽ nhỏ.Khi cây bút này xuất hiện,click chuột trái để nối dây,sau đó click chuột trái lần nữa tại điểm cuối của nó
Sau cùng để đặt tên cho mạch.ta vào biểu tượng trên toolbar
Để kiểm tra mạch vừa tạo,ta vào: Analysis/ ERC. Nếu mạch đúng thì sẽ xuất hiện bảng sau,còn ngược lại sẽ xuất hiện thông báo lỗi
4.6
.3: Tính toán các đặc trưng của DC Transfer: Chọn Analysis/ DC Analysis/ DC Transfer Characteristic. Sẽ xuất hiện bảng sau:
Đặt các thông số : Start value: -7.5 End value: +7.5
Sẽ xuất hiện bảng biểu diễn đường cong Curcuit’s Transfer,giữa điện áp vào và điện áp ra
Mạch SMPS (Switching-Mode Power Supply circuits) là 1 phần quan trọng của điện tử hiện đại.Những phân tích tạm thời cần để mô phỏng 1 mạch cần nhiều thời gian và khả năng dự trữ của máy tính.Vì vậy, TINA cung cấp các công cụ hữu ích và các mode để phân tích
4.6.4.1. Dùng Steady State Solver (Giải pháp trạng thái đều)
Khi phân tích 1 mạch SMPS thì phần tiêu tốn hầu hết thời gian là khi nó đạt tới trạng thái đều, điện áp 1 chiều không thay đổi, dạng sóng ra chỉ có dạng gợn sóng nhỏ, định kì Xét ví dụ sau:
Chọn Analysis/ Steady State Solver. Xuất hiện bảng sau:
Có những đặc tính mới so với bảng phân tích tức thời(Transient Analysis dialog box)
• Max searching time: sẽ cố gắng tìm ra giải pháp trạng thái đều trong tối đa 20ms. Sau khoảng thời gian đó , việc phân tích sẽ được dừng lại cho dù sau đó có tìm được giải pháp đi chăng nữa
• Final checking time: Sau việc tìm kiếm trạng thái đều,sẽ có 1 kiểm tra sau cùng cho độ dài đặc trưng ở đây.Ta phải có 1 dạng sóng dừng(không chuyển động) trong khoảng thời gian này
• Final Accuracy: cho phép mức tối đa mà nguồn 1 chiều có thể thay đổi.Nếu sự thay