O

O

O

p

p

p

i

i

i

s

s

s

p

p

p

r

r

r

o

o

o

g

g

g

r

r

r

a

a

a

m

m

m

u

u

u

d

d

d

o

o

o

t

t

t

w

w

w

o

o

o

r

r

r

z

z

z

e

e

e

n

n

n

i

i

i

a

a

a

,

,

,

s

s

s

y

y

y

m

m

m

u

u

u

l

l

l

a

a

a

c

c

c

j

j

j

i

i

i

i

i

i

a

a

a

n

n

n

a

a

a

l

l

l

i

i

i

z

z

z

o

o

o

w

w

w

a

a

a

n

n

n

i

i

i

a

a

a

u

u

u

k

k

k

ł

ł

ł

a

a

a

d

d

d

ó

ó

ó

w

w

w

e

e

e

l

l

l

e

e

e

k

k

k

t

t

t

r

r

r

o

o

o

n

n

n

i

i

i

c

c

c

z

z

z

n

n

n

y

y

y

c

c

c

h

h

h

„

„

„

E

E

E

l

l

l

e

e

e

c

c

c

t

t

t

r

r

r

o

o

o

n

n

n

i

i

i

c

c

c

s

s

s

W

W

W

o

o

o

r

r

r

k

k

k

b

b

b

e

e

e

n

n

n

c

c

c

h

h

h

4

4

4

.

.

.

0

0

0

d

d

d

”

”

”

Wykonawca:
Mariusz Kędzierawski

Klasa IV Tk

1

Program Electronics Workbench 4.0 d jest profesjonalnym narzędziem

pozwalającym w prosty sposób badać zachowanie się zbudowanego układu

elektronicznego. Układy mogą być analogowe lub cyfrowe; do dyspozycji mamy

także szereg mierników i wskaźników wizualnych.

Nie jest to jedyny dostępny program tego typu. Oprócz niego spotkać można

jeszcze inne aplikacje o podobnym przeznaczeniu. Przykładem może być PC SPICE,

PCB czy też Digital Works. Swoją łatwością i intuicyjnością obsługi program

Electronics Workbench zdaje się jednak przewyższać wspomniane aplikacje, dlatego
też warto przyjrzeć mu się z większą uwagą.

Aby móc korzystać z programu należy go najpierw zainstalować. Procedura ta

dla systemu Windows ma przebieg standardowy. W pierwszej kolejności

przechodzimy w używanym eksploratorze dysku do katalogu, gdzie znajduje się
wersja instalacyjna programu, odszukujemy plik Setup.exe i uruchamiamy go. W

pierwszej kolejności program instalacyjny zapyta się o katalog docelowy, do którego

mają zostać przekopiowane pliki programu Workbench (standardowo C:\WEWB4);
później – po skopiowaniu plików zostaniemy poproszeni o wpisanie nazwy grupy, z

której mają być dostępne skróty w menu Start do programu (standardowo
Electronic Workbench 4.0). Po zakończeniu instalacji możemy uruchomić

program z menu Start.

Program najprościej odinstalować poprzez skrót o nazwie Uninstall

znajdujący się w tej samej grupie menu Start co skrót do samego programu.

Okno programu składa się zasadniczo z 5 części w skład których wchodzą :

1.

Pasek menu, zawierający w pięciu kategoriach tematycznych wszystkie opcje i

funkcje programu.

2. Pasek

urządzeń. Znajdują się tu wskaźniki wizualne i generator przebiegów.

3.

Pasek elementów. Stąd mamy dostęp do konkretnych elementów
elektronicznych i elektrycznych ujętych w 10 kategorii.

4.

Pole z konkretnymi elementami elektronicznymi, do których mamy dostęp po

wybraniu jednej z dziesięciu kategorii na pasku elementów.

5.

Pole robocze, zajmujące największą część okna programu. To właśnie tutaj

można budować konkretne układy elektroniczne.

Główne okno programu „ Electronics Workbench 4.0 d

Opis paska menu.

1. Polecenie

File

New – pozwala na stworzenie całkiem nowego szablonu pracy (nowe puste pole

robocze). Jeżeli aktualnie pracowaliśmy nad jakimś układem i dotychczas nie był on

zachowywany, to pojawi się stosowny komunikat ostrzegający o tym. Jest to
pewnego rodzaju zabezpieczenie przed przypadkową utratą dotychczas wykonanej

pracy.
Open – daje możliwość otwarcia i edycji już istniejącego dokumentu (układu). Po

wybraniu tej opcji pojawia się okno pokazane poniżej. Podobnie jak przy poleceniu

New jeżeli nie zachowywaliśmy dotychczasowej pracy, to pojawi się odpowiedni
komunikat.

Pasek menu

Pasek

elementów

Pasek

urządzeń

Pole

elementów

Pole

robocze

Główny

włącznik

Okno pojawiające się po wybraniu polecenia open

Otwarte menu File

Save – wybierając to polecenie aktualizujemy aktualnie otwarty szablon. Za każdym

razem, gdy wybieramy tą opcje program wyświetla pytanie czy na pewno chcemy

zastąpić stary układ nowszą jego wersją.
Save as... – pozwala na zapisanie aktualnie otwartego układu na dysku pod nową

nazwą (standardową jest Untitled.ca4). Okno pojawiające się po wybraniu tej opcji
jest niemal identyczne jak to, które pojawia się po wybraniu opcji Open.

Revert to Saved... – daje możliwość przywrócenia ostatnio zapisanej wersji

szablonu. Opcję tę stosujemy wtedy, gdy uznamy,
że wprowadzone przez nas zmiany w jakimś

otwartym układzie są złe. Jako zabezpieczenie

przed przypadkową utratą dotychczasowej pracy
program wyświetla przedstawiony obok komunikat

informujący, że wszystkie dokonane zmiany będą
utracone.

Print – po wybraniu tej opcji wyświetlane jest przedstawione obok okno, w którym

możemy zdefiniować, które
elementy pola roboczego

chcemy wydrukować.

Print Setup – powoduje
wyświetlenie zaawansowanych

opcji drukowania. Wyświetlane
okno nie jest już oknem

programu, lecz oknem

systemowym
(Windows`owym).

Exit – pozwala na opuszczenie programu. Jeżeli nie zachowano ostatnio

zmodyfikowanego układu, to wyświetlony zostanie stosowny komunikat.

Install... – daje możliwość

doinstalowania wybranych

komponentów programu
i uaktualnień. Wyświetlane wtedy

okno przedstawione jest obok.
Import from SPICE – pozwala

otworzyć szablon z układem

wykonanym w konkurencyjnym programie PC SPICE.
Export to SPICE – powoduje zapisanie aktualnie otwartego dokumentu

w formacie obsługiwanym przez program PC SPICE.

Export to PCB - powoduje zapisanie aktualnie otwartego dokumentu
w formacie obsługiwanym przez program PCB.

2. Polecenie Edit

Cut – wycina zaznaczony fragment układu.

Copy – kopiuje zaznaczony fragment układu.
Paste – wkleja zaznaczony fragment układu.

Delete – usuwa zaznaczony fragment układu.

Select All – powoduje zaznaczenie całego układu.
Copybits – daje możliwość skopiowania zaznaczonego

fragmentu układu i wklejenia go do innego dokumentu
w postaci rysunku.

Show Clipboard – pokazuje zawartość schowka.

3. Polecenie Circuit

Activate – powoduje iż w utworzonym obwodzie zaczyna

płynąć wyimaginowany prąd.
Stop – polecenie odwrotne do Activate.

Pause – oznacza chwilowe wstrzymanie przepływu

prądu.
Label – przypisuje zaznaczonemu elementowi dowolnie

zdefiniowaną etykietę.
Przykład

wyświetlanego okna

po dwukrotnym
kliknięciuk na przykład

na węźle obwodu

znajduje się obok.

Value – pozwala zmienić wartość i (lub) parametry wybranego elementu.

Przykładowe okno dla
rezystora jest podobne do

innych tego typu na przykład

dla kondensatora czy źródła
napięcia stałego.

Model – daje możliwość zmiany jakiegoś elementu na inny tego samego typu

(na przykład tranzystor 2N2218 na 2N2222A). Dokładniejsze informacje
o dostępnych w programie modelach elementów znajdują się w części

poświęconej bibliotekom elementów.

Zoom – po zaznaczeniu wskaźnika wizualnego i wybraniu tej opcji otwiera okno
tegoż wskaźnika (na przykład po zaznaczeniu oscyloskopu – okno przebiegów

w tym oscyloskopie).
Rotate – pozwala obrócić element o kąt prosty.

Fault... – opcje dotyczące symulacji uszkodzenia się elementu.

Subcircuit... – zastępuje wybraną część obwodu „czarną skrzynką”
z wyprowadzeniami wewnętrznego obwodu. Ukryty w „czarnej skrzynce” obwód

można bezproblemowo modyfikować. Wystarczy dwukrotnie kliknąć

na wybranej „czarnej skrzynce”.
Wire Color... – pozwala zmienić kolor przewodu ( również po dwukrotnym jego

kliknięciu ). Opcja jest bardzo przydatna
na przykład podczas analizowania

jednocześnie dwóch podobnych

przebiegów
w oscyloskopie ( równolegle

z kolorami przewodów zmieniają się

kolory przebiegów ). Okno pojawiające

po wybraniu tej opcji znajduje się obok.

Preferences... – wyświetla opcje wyświetlania. Pokazane obok menu umożliwia

włączyć kolejno : wyświetlanie linii siatki,

przeciąganie do nich, pokazywanie etykiet, modelu

i wartości danego elementu.
Analysis Options – opcje analizera.

W przedstawionym z prawej
strony oknie możliwe jest

ustawienie : typu analizy,

założenia o liniowości
analizowanych przebiegów,

sposobu wyświetlania

przebiegów przez
oscyloskop, tolerancji

analizera, wielkości
tymczasowego pliku

zawierającego obliczenia

własne programu.

4. Polecenie Window

Arrange – powoduje przesunięcie wszystkich okien
programu do standardowych położeń.

Circuit – przekłada pole robocze na pierwszy plan

Description – umożliwia opisanie układu w
specjalnym polu edycyjnym.

Dalsze polecenia powodują uaktywnienie wybranej

grupy elementów z lewej strony okna programu

(można to zrobić również korzystając z paska

elementów ).
Custom – w tej grupie znajdują się często używane i

zdefiniowane przez użytkownika elementy.
Standardowo okno to nie zawiera żadnych elementów.

Aby jakiś dodać, na przykład rezystor, należy najpierw

przejść do grupy elementów Passive, odszukać

rezystor, przeciągnąć go na pole robocze, później uaktywnić grupę Custom i

przeciągnąć rezystor z pola roboczego do tej grupy.

Poniżej znajdują się szczegółowe opisy dostępnych w programie elementów.

W nawiasach za nazwą elementu wypisano te pojęcia wartości, które można

zmieniać. Dokonać tego można klikając podwójnie na wybrany element

i konfigurując znajdującą się tam wartość domyślną.

Passive – elementy bierne. Wśród nich znaleźć można:

Węzeł, do którego można przyłączyć maksymalnie 4 gałęzie.

Dg

Uziemienie.

.

Źródło napięcia stałego (wartość napięcia).

Źródło prądu stałego (wartość prądu źródłowego).

Źródło napięcia sinusoidalnego (napięcie skuteczne, częstotliwość, faza

przebiegu).

.

Źródło prądu przemiennego sinusoidalnego (wartość skuteczna prądu,

częstotliwość przebiegu, faza).

.

Rezystor ( wartość rezystancji).

.

Kondensator (pojemność).

Cewka (induktywność).

Transformator (m.in. przekładnia, rezystancja uzwojenia pierwotnego i
wtórnego

Bezpiecznik (maksymalna wartość płynącego prądu bez przepalenia).

Źródło napięcia stałego 5V.

Rezystor podciągający napięcie do wartości napięcia zasilania (rezystancja,
podciągnięte napięcie).

Potencjometr (klawisz skrótu, którego przyciśnięcie powoduje zmniejszanie się
rezystancji, zaś przyciśnięcie tego samego klawisza łącznie z SHIFT`em powoduje

zwiększanie się rezystancji; wartość rezystancji; domyślna wartość rezystancji

standardowo ustawiona na potencjometrze; procent całkowitej rezystancji, o którą
zmieniać się będzie aktualnie ustawiona wartość przy manipulowaniu klawiszem skrótu

do potencjometra).

Kondensator o nastawnej pojemności (z wyjątkiem ustawianej wartości całkowitej

pojemności wszystkie inne wartości są tego samego typu jak w potencjometrze).

Cewka o nastawnej indukcyjności ( z wyjątkiem indukcyjności wszystkie inne

wartości są tego samego typu jak w potencjometrze ).

Kondensator elektrolityczny (wartość pojemności).

Zegar do układów synchronicznych (częstotliwość, współczynnik wypełnienia,

napięcie).

Matryca rezystorowa (wartość rezystancji).

Active – elementy aktywne. Wszystkie elementy z tej grupy posiadają zaawansowane

parametry, które można zmieniać. Okno właściwości otwiera podwójne kliknięcie na

danym elemencie.

Dioda

Dioda Zenera

Tranzystor bipolarny typu NPN.

Tranzystor bipolarny typu PNP.

Dioda elektroluminescencyjna; gdy jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia

świeci określonym w opcjach kolorem.

Wzmacniacz operacyjny

Wzmacniacz operacyjny serii 741

Tyrystor

Diak

Triak

Motek prostowniczy.

Układ realizujący równanie Vwyj = k * Vx * Vy, gdzie k – stała układu którą
można zmieniać.

Field Effect Transistors – elementy FET.

Tranzystor unipolarny złączowy JFET typu N

Tranzystor unipolarny złączowy JFET typu P

Tranzystor unipolarny MOSFET (B-S) z kanałem zubożanym typu N

Tranzystor unipolarny MOSFET (B-S) z kanałem zubożanym typu P

Tranzystor unipolarny MOSFET z kanałem zubożanym typu N

Tranzystor unipolarny MOSFET z kanałem zubożanym typu P

Tranzystor unipolarny MOSFET (B-S) z kanałem wzbogacanym typu N

Tranzystor unipolarny MOSFET (B-S) z kanałem wzbogacanym typu P

Tranzystor unipolarny MOSFET z kanałem wzbogacanym typu N

Tranzystor unipolarny MOSFET z kanałem wzbogacanym typu P

Control – w tej kategorii znajdują się różnego rodzaju przełączniki i przekaźniki.

Przełącznik przełączany spacją.

Przełącznik przełączany automatycznie po upływie ustalonego w opcjach czasu.

Przełącznik przełączany napięciem (ustawić można wartość napięcia załączania i
wyłączania).

Przełącznik przełączany prądem (ustawić można wartość prądu załączania

i wyłączania).

Przekaźnik sterowany prądowo (zmienić można indukcyjność cewki, prąd

załączający i podtrzymujący kotwicę).

Źródło napięciowe sterowane napięciem.

Źródło prądowe sterowane prądowo.

Źródło prądowe sterowane napięciowo.

Źródło napięciowe sterowane prądowo.

Hybrid – elementy analogowo – cyfrowe.

Przetwornik analogowo – cyfrowy. Zamienia doprowadzony sygnał

analogowy na 8 – bitowe słowo cyfrowe.

Przetwornik cyfrowo – analogowy. Zmienia doprowadzone 8 – bitowe

słowo na proporcjonalną wartość prądu.

.

Przetwornik cyfrowo – analogowy. Zmienia doprowadzone 8 – bitowe

słowo na proporcjonalną wartość napięcia.

Monostabilny multiwibrator.

555 Timer; używany często jako astabilny multiwibrator.

Indicators – różnego rodzaju wskaźniki i mierniki; przydatne przy analizowaniu

układów.

Woltomierz z możliwością regulacji rezystancji wewnętrznej i trybu

pracy (napięcie stałe lub zmienne).

Amperomierz z możliwością regulacji rezystancji wewnętrznej i trybu

pracy (prąd stały lub zmienny).

Żarówka o regulowanej mocy i napięciu. Jeżeli przekroczymy ustalone
parametry pracy, to żarówka ulegnie przepaleniu.

Jedno końcówkowa dioda, która świeci się gdy doprowadzony zostanie

potencjał.

Wyświetlacz cyfrowy. Każde wyprowadzenie odpowiada jednemu

segmentowi wyświetlacza.

Wyświetlacz cyfrowy. Do czterech wejść doprowadza się 4 – bitowe słowo

binarne a wyświetlacz pokazuje jego hexadecymalną wartość.

Układ umożliwia zapisanie do określonego pliku tekstowego przebiegu
zmienności napięcia w funkcji czasu. Możliwe jest zarejestrowanie aż ośmiu

linii sygnałowych.

Urządzenie to umożliwia wykorzystanie głośniczka znajdującego się

w komputerze. Jeżeli do jego zacisków przyłożymy napięcie to usłyszymy

dźwięk z komputera.

Gates – elementy cyfrowe – bramki logiczne.

AND

OR

NOT

NAND

NOR

Ex-OR

Ex-NOR

Bramka buforująca. Pełni ona rolę zaworu sterowanego stanem
podawanym na boczne wejście. Jeżeli na boczne wejście podamy stan

wysoki, to na wyjściu pojawi się stan wejściowy. Jeżeli natomiast na boczne
wejście podamy stan niski, to na wyjściu pojawi się wysoka impedancja (stan

niski) bez względu na stan znajdujący się na wejściu. Tablica prawdy tej bramki

przedstawia się następująco:

Wejście U

ster. Wyjście

1

1

1

0

1 0

1 0 0
0 0 0

Wzmacniacz sygnału wejściowego. Pozwala na przyłączenie do wyjścia

większej liczby odbiorników.

Combinational – układy kombinacyjne.

Układ sumatora liczb binarnych posiadający możliwość realizacji przeniesienia.

Tablica prawdy przedstawia się następująco:

A B

Σ

C

o

0 0 0 0
0

1

1 0

1 0 1 0
1

1 0 1

Układ sumatora liczb binarnych posiadający możliwość realizacji przeniesienia i

uwzględniający przeniesienie z poprzedniego segmentu. Tablica prawdy

przedstawia się następująco:

C

i

A B Σ

C

o

0 0 0 0 0
0 0 1

1 0

0

1 0 1 0

0

1

1 0 1

1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1

1 0 0 1

1

1

1

1

1

Multiplekser 1 – z – 8

Demultiplekser 8 – do – 1

Dekoder pozwalający zamieniać 4 – bitowe słowa binarne BCD
na impulsy sterujące siedmiosegmentowym wyświetlaczem cyfr.

Dekoder 3 – do – 8

Enkoder 8 – do – 3

Sequential – układy sekwencyjne.

Przerzutnik RS

Przerzutnik JK z wejściami asynchronicznymi wysokiego poziomu

Przerzutnik JK z wejściami asynchronicznymi niskiego poziomu

Przerzutnik D

Przerzutnik D

z wejściami asynchronicznymi niskiego poziomu

Czterobitowy licznik słów binarnych

Uniwersalny 4 – bitowy rejestr przesuwny

Integrated Circuits – układy zintegrowane. Ta kategoria zawiera układy serii:

74XX, 741XX, 742XX, 743XX, 744XX, 4XXX. Po wybraniu odpowiedniego
układu należy wybrać jeszcze konkretny model. Przykład takiego

blokowego układu przedstawia rysunek obok.

5. Polecenie Help

Help – pomoc tematyczna. Dostępna w programie

pomoc jest w języku angielskim.

Help Index... – alfabetyczny spis haseł.
About Electronics Workbench – informacje o programie.

W prawie wszystkich podoknach menu obok konkretnej funkcji programu znajdują
się skróty klawiaturowe, które umożliwiają korzystanie z tych opcji bez

konieczności każdorazowego sięgania do danego menu.

Opis narzędzi dostępnych z paska urządzeń

Wygląd paska urządzeń

1. Multimeter

Za pomącą multimetru można mierzyć wartości prądu i napięcia stałego jak
i zmiennego, opór elektryczny oraz decybele. Pod przyciskiem SETTINGS kryją

się zaawansowane właściwości tego urządzenia.

Po dwukrotnym kliknięciu symbolu miernika pojawi się okno

widoczne z prawej strony. Własności tego urządzenia można
dodatkowo zmieniać w kolejnym oknie, które kryje, jak już

wspomniano, się pod przyciskiem SETTINGS.

Ustawić tu można:
rezystancję

amperomierza, rezystancję woltomierza, prąd omomierza i standard decybeli. Jak

instruuje pomoc programu, nie należy ustawiać zbyt dużej rezystancji woltomierza w
obwodach o małej rezystancji i bardzo małej rezystancji amperomierza w obwodach o

dużej rezystancji gdyż może to spowodować pojawienie się komunikatu o błędzie.

W oknie jednostek rezystancji prądu i napięcia dostrzec można literę ą zamiast

Ω

Błąd

ten występuje we wszystkich oknach dialogowych, w których ustawia się wartość

rezystancji. Na schemacie na szczęście widnieje jednak prawidłowy już symbol jednostki

Ω

2. Function Generator

Po dwukrotnym kliknięciu symbolu generatora pojawi się

okno widoczne z prawej strony.
Urządzenie to potrafi generować trzy rodzaje

przebiegów: sinusoidalne, piłokształtne i prostokątne.
Dodatkowo można ustawić

:

Frequency – częstotliwość

Duty cycle – współczynnik wypełnienia

Amplitude – amplituda przebiegu
Offset - przesunięcie fazowe

Generator umożliwia zasilanie symetryczne.

3. Oscilloscope

Do oscyloskopu można podłączyć jednocześnie dwa tory sygnałów.

Do parametrów, które można regulować należą :

Time base – podstawa czasu, którą można regulować w zakresie :
0,10 ns/podziałkę – 1 s/podziałkę.

X Pos – parametr umożliwia przesunięcie całego przebiegu w poziomie.
Y/T, B/A, A/B – Przełączniki umożliwiają wybranie trybu wyświetlania

przebiegów.

Pierwszy z nich Y/T określa, że na osi X mamy czas a na B – Wartość przebiegu
w woltach na podziałkę.

Drugi – B/A umożliwia porównanie przebiegu B względem A. Oś X reprezentuje

A (w woltach na podziałkę) a oś Y reprezentuje B (w takich samych jednostkach).
Trzeci – A/B odpowiada dokładnie drugiemu przełącznikowi z tym że to przebieg

A jest porównywany względem B.

CHANNEL A – określa liczbę woltów sygnału podawanego na kanał A
przypadającą na podziałkę.

Y POS – parametr umożliwia dodanie do sygnału podawanego na kanał A
składowej stałej (dodatniej lub ujemnej).

Parametr CHANNEL B ma takie samo znaczenie jak CHANNEL A, tyle że

w odniesieniu do drugiego toru sygnału wejściowego.
W polach określających parametry sygnałów wejściowych znajdują się ponadto

trzy przyciski – przełączniki, których znaczenie jest następujące:

AC – pokazuje tylko składową zmienną przebiegu wejściowego
0 – pokazuje tylko składową stałą dołączoną do przebiegu parametrem Y POS

DC – pokazuje cały przebieg wejściowy (składowa stała i zmienna).
Okno pojawiające się po dwukrotnym kliknięciu ikony oscyloskopu i zawierające

omówione wyżej parametry przedstawia się następująco:

Po kliknięciu na
przycisku ZOOM

pojawi się inne

okno zawierające
dokładne

informacje
o przebiegu:

Suwak 1

Suwak 2

Pole

informacyjne 1

Pole

informacyjne 2

Pole

informacyjne 3

W drugim oknie mamy możliwość dokładnego zbadania zmienności przebiegu za pomocą

trzech pól informacyjnych znajdujących się bezpośrednio pod oknem przebiegu. Pierwsze
pole zawiera następujące informacje:

T1 – wartość ta określa dokładny czas, który odpowiada punktowi wyznaczonemu przez

miejsce przecięcia się osi czasu z suwakiem pionowym 1 (punkt wyjściowy, od którego
rozpoczyna się odmierzanie czasu to chwila włączenia układu).

VA1 – jest to wartość napięcia, która odpowiada punktowi przecięcia się suwaka 1 z

pierwszym przebiegiem.
VA2 – jest to wartość napięcia, która odpowiada punktowi przecięcia się suwaka 1 z

drugim przebiegiem (jeżeli taki w ogóle występuje).

Drugie pole informacyjne spełnia takie samo zadanie jak pole pierwsze, tyle że
w odniesieniu do suwaka 2.

Trzecie pole zawiera następujące dane:

T1 – T2 – różnica pomiędzy czasami T1 a T2
VA2 – VA1 – różnica napięć VA2 a VA1

VB2 – VB1 – różnica napięć VB2 a VB1

Znajdujący się pod oknem przebiegów poziomy pasek przewijania umożliwia

przeanalizowanie tych części przebiegu, które nie zmieściły się w oknie.

Przycisk REDUCE umożliwia powrót do poprzedniego okna oscyloskopu, zaś przycisk
SAVE – zapisanie przebiegu do pliku (zapis ten ma postać wartości czasów i

odpowiadającym im wartości napięć na wejściach oscyloskopu; ponadto zawiera

informacje o podstawie czasu, opóźnieniu czasowym początku przebiegu względem czasu
załączenia układu, liczbie woltów przypadających na podziałkę dla kanału A i B, wartości

dodanej składowej stałej do obu kanałów oraz informację o tym, które kanały wejściowe

są zasilone). Przykład takiego pliku z dwoma wpisami otrzymanych wartości znajduje się
poniżej (plik należy przeglądać w edytorze tekstu na przykład w notatniku):

Oscilloscope data for OE.CA4

Time base: 0.0002 seconds per division
Time offset: 0 seconds
Channel A sensitivity: 0.1 volts per division
Channel A offset: 0 volts
Channel B sensitivity: 0.0005 volts per division
Channel B offset: 0 volts
Channel A connected: yes
Channel B connected: yes
Column 1 time (seconds)
Column 2 channel A voltage
Column 3 channel B voltage

Time Channel A Channel B
-------------------------------------------
0.000000000000e+00 8.2224e-03 2.0449e+00
1.000000000000e-05 -4.8256e-03 1.0225e+00

4. Bode Ploter(Wobuloskop)

Ważną rzeczą jest odpowiednie podłączenie urządzenia do układu. Otóż zaciski

oznaczone jako IN należy przyłączyć do wejścia układu, zaś te oznaczone jako
OUT – do wyjścia.

Po dwukrotnym kliknięciu na ikonie elementu ukaże się następujące okno:

Dostępny

w programie
wobuloskop

umożliwia
badanie

wzmocnienia

napięciowego
i przesunięcia

fazowego (przebiegu wyjściowego w stosunku do wejściowego) w zależności

od częstotliwości. Aby móc badać wzmocnienie należy kliknąć na przycisku
MAGNITUDE, aby badać przesunięcie fazowe – PHAZE.

W obu przypadkach mamy możliwość konfigurowania osi pionowej (VERTICAL)
oraz poziomej (HORIZONTAL).

Jeżeli aktualnie badamy wzmocnienie, to na osi pionowej ustawiamy

maksymalną F i minimalną I wartość wzmocnienia jaką chcemy obserwować.
Jeżeli zaś badamy przesunięcie fazowe, to na osi pionowej ustawiamy

maksymalną F i minimalną I wartość przesunięcia w stopniach jaką chcemy
obserwować.

W obu przypadkach na osi poziomej ustawiamy krańcowe częstotliwości pracy

wobuloskopu (maksymalną F i minimalną I). W obu przypadkach mamy też
możliwość wybrania odpowiedniej skali (logarytmicznej lub liniowej).

Wobuloskop ten zawiera przydatny pionowy suwak, którego współrzędne

punktu przecięcia się z wykresem są wyświetlane w oknie położonym w prawym
dolnym rogu urządzenia. Dwa przyciski ze strzałkami pozwalają na dokładne

ustawienie położenia suwaka.

Podobnie jak w przypadku oscyloskopu otrzymane wyniki można zapisać do

pliku tekstowego za pomocą przycisku SAVE.

5. Word Generator

Urządzenie to jest generatorem słów binarnych definiowanych przez użytkownika.

Możliwe jest zdefiniowanie szesnastu słów, które będą się pojawiać na wyjściach

generatora w kolejności od zera do piętnastu. Edycji słów dokonuje się w oknie
znajdującym się po lewej stronie tak jak w zwykłym edytorze tekstu. Dla ułatwienia w

dolnej części okna znajduje się aktualny stan wyjść oraz szesnastkowa liczba będąca

odpowiednikiem tego słowa binarnego.

Po podwójnym kilikniciu na ikonie

generatora pojawi się okno zamieszczone
obok.

Urządzenie to posiada wiele dodatkowych

opcji, których znaczenie jest nast.ępujące:
CLEAR – resetuje wszystkie wpisane słowa

do wartości 0.
LOAD – opcja pozwala na załadowanie

tablicy słów zapisanych wcześniej.

SAVE – pozwala na zapisanie aktualnej
tablicy słów.

STEP – każde naciśnięcie tego przycisku powoduje podanie na wyjście kolejnego

jednego słowa binarnego.
BURST – naciśnięcie tego przycisku powoduje wykonanie jednego cyklu

podawania na wyjście wszystkich zdefiniowanych słów po kolei począwszy
od aktualnego podświetlenia.

CYCLE – naciśnięcie tego przycisku spowoduje, że generator będzie ciągle

podawał na wyjście zdefiniowane słowa po kolei.
FREQUENCY – parametr daje możliwość zdefiniowania częstotliwości zmian słów

binarnych na wyjściu.

CLK – zegar taktujący wykorzystywany przy układach sekwencyjnych.

6. Logic Analyzer

Urządzenie służy do analizowania przebiegów cyfrowych (maksymalnie 8–

bitowych słów). Wygląd okna po podwójnym kliknięciu na ikonie urządzenia
przedstawia rysunek poniżej:

Dla ułatwienia w dolnej części
okna znajduje się aktualny

stan wejść oraz szesnastkowa

liczba będąca
odpowiednikiem tego słowa

binarnego.

CLEAR – przycisk służy
do czyszczenia aktualnie

znajdujących się w oknie

przebiegów (reset okna).

TIME BASE – parametr ten to podstawa czasu.

7. Logic Converter(Analizator cyfrowy)

Urządzenie służy do tworzenia kilku transformacji funkcji układu. Można go użyć do
konwersji:

• Układu na tablicę prawdy lub diagram układu.

• Tablicy prawdy na wyrażenie w algebrze Boolea

• Wyrażenia w algebrze Boolea na układ lub tablicę prawdy.

Wygląd okna po podwójnym kliknięciu ikony urządzenia

1) Konwersja układu na tablicę prawdy
♦ Przeciągamy ikonę urządzenia na pole robocze.

♦ Przyłączamy wejścia układu cyfrowego (którego tablicę prawdy chcemy znać)

do odpowiednich wejść urządzenia (tych oznaczonych od A do H).

♦ Przyłączamy wyjście układu cyfrowego do wejścia analizatora oznaczonego

OUT.

♦ Klikamy podwójnie ikonę analizatora

♦ Klikamy pojedynczo te oznaczenia zacisków wejściowych badanego układu

cyfrowego, do których zostały dołączone przewody

♦ Wciskamy

przycisk

♦ Zamykamy okno analizatora

♦ Włączamy układ

♦ Otwieramy okno urządzenia

♦ Otrzymujemy w ten sposób kompletną tablicę prawdy badanego układu.
2) Konwersja tablicy prawdy na niezminimalizowane wyrażenie w algebrze Boolea.

♦ Postępujemy podobnie jak w poprzednim

przypadku, tyle że wciskamy przycisk:

♦ W linii znajdującej się na samym dole okna otrzymujemy kompletne wyrażenie

opisujące nasz układ. Apostrof za literą oznacza negację.

3) Konwersja tablicy prawdy na zminimalizowane wyrażenie w algebrze Boolea.

♦ Postępujemy dokładnie jak w poprzednim

przypadku, tyle że wciskamy przycisk:

♦ W linii znajdującej się na samym dole okna otrzymujemy wyrażenie

zminimalizowane opisujące nasz układ. Apostrof za literą oznacza negację.

Oznaczenia zacisków

wejściowych

b d

Oznaczenie
zacisku

jś i

Przycis
ki

Tablica prawdy – stany

wyjściowe

Pole

edycyjne

Tablica prawdy –

t

jś i

Numer
u

4) Konwersja wyrażenia w algebrze Boolea na tablicę prawdy.

♦ W pole znajdujące się na samym dole okna wpisujemy wzór funkcji

(o zmiennych od A do H na przykład: AB'C+ABC'+ABC [negacją jest symbol

na klawiszu z cudzysłowem])

♦ Następnie wciskamy przycisk :

♦ W polu wyżej otrzymujemy kompletną

tablicę prawdy dla podanego wzoru funkcji.

Możemy teraz wcisnąć przycisk

co spowoduje

dodatkowo zminimalizowanie wpisanego wzoru funkcji (w naszym przypadku

otrzymamy wyrażenie AB+AC).

5) Realizacja układu logicznego na podstawie wyrażenia zapisanego w algebrze Boolea

♦ W pole edycyjne wpisujemy dowolną funkcję logiczną.

♦ Następnie wciskamy przycisk :

♦ W centralnej części pola roboczego mamy

gotowy układ, który dla ułatwienia pracy już jest zaznaczony także można go
swobodnie kopiować czy wycinać i wklejać do innych układów.

6) Realizacja układu logicznego za pomocą jedynie bramek NAND i NOT

na podstawie wyrażenia zapisanego w algebrze Boolea
♦ W pole edycyjne wpisujemy dowolną funkcję logiczną.

♦ Następnie wciskamy przycisk :

♦ W centralnej części pola roboczego mamy

gotowy układ, który podobnie jak w poprzednim przypadku już jest zaznaczony

także można go swobodnie kopiować czy wycinać i wklejać do innych układów.

Podczas pracy z programem Electronics Workbench nieustannie zachodzi

konieczność edycji parametrów różnych elementów elektronicznych
i elektrycznych. Najprościej jest to zrobić poprzez dwukrotne kliknięcie na

edytowanym przez nas elemencie. Zawsze pojawi się wtedy okno, w którym

będziemy mieli możliwość dostosowania danego podzespołu no naszych potrzeb
poprzez dokonanie zmian standardowych parametrów na nasze własne. Część

elementów posiada tylko kilka podstawowych dających się konfigurować opcji jak

na przykład przedstawione poniżej źródło napięcia przemiennego.

Jak widać zmienić możemy

tutaj tylko napięcie skuteczne,
częstotliwość przebiegu oraz

jego fazę. Poza tymi trzema

parametrami nasze źródło
napięcia zachowuje się idealnie.

Wiele jest jednak takich

elementów, które posiadają
o wiele bardziej zaawansowaną

konfigurację.

Do grupy tej należą elementy półprzewodnikowe (z wyłączeniem niektórych bramek

logicznych) oraz transformator. Po dwukrotnym kliknięciu na ikonie któregokolwiek z tych
elementów pojawi się okno podobne do tego poniżej.

Mamy do dyspozycji

gotowe biblioteki
elementów – Library, w
których znaleźć

można

konkretne modele
elementów – Model.

Możliwe jest
stworzenie własnej

biblioteki za pomocą

przycisku New
Library, bądź też

edycja modelu już

istniejącego poprzez
przycisk Edit. Okno,

które się wtedy pojawi
przedstawia rysunek

poniżej. Na przykładzie

prostego sumatora
cyfrowego widać, że

możemy zmienić próg napięcia wysokiego i niskiego, czas propagacji przy zmianie
sygnału z niskiego na wysoki oraz na odwrót, próg napięcia. Inne elementy

elektroniczne na przykład tranzystory posiadają jeszcze większą możliwość

konfiguracji.

Znaczenie innych przycisków jest następujące:

Copy – pozwala na skopiowanie elementu,
Paste – wklejenie podzespołu na przykład do innej biblioteki,

Delete – kasowanie modelu,

Rename – zmiana nazwy,
Accept – przyciskiem tym opuszczamy okno edycyjne z zachowaniem

dokonanych zmian,

Cancel – wyjście bez wprowadzania zmian.

Z nieznanych powodów niemożliwe jest użycie tych bibliotek, które w nazwie

zawierają litery x (na przykład nie można wykorzystać diod z biblioteki oznaczonej
jako 1n3xxx).

Po zbudowaniu każdego układu konieczne jest jego uruchomienie. Służy do tego
celu przycisk znajdujący się w prawym górnym rogu okna programu.

Bezpośrednio po włączeniu, jeżeli układ został
zbudowany poprawnie obok przycisku pojawi się

liczba oznaczająca czas, jaki pozornie upłynął dla

układu od chwili jego zasilenia.

Jeżeli w dowolnej chwili podczas działania układu

przyciśniemy ten przycisk jeszcze raz, to zamiast
czasu laki upłynął zobaczymy napis Stopped.

Jeżeli zaś po upływie pewnego czasu od włączenia

układu nastąpi samoczynne jego wyłączenie
połączone z wyświetleniem komunikatu Steady

State, to oznacza to, że nastąpiło ustalenie się

wszystkich napięć i prądów w obwodzie, co można zresztą zaobserwować na
dołączonych miernikach lub oscyloskopie.

Może się zdarzyć, że będziemy próbowali uruchomić niepoprawnie zbudowany

układ (na przykład w układzie

zawierającym transformator oba
uzwojenia nie będą uziemione) lub

próbując uruchomić dobry układ nie
skonfigurujemy odpowiednio opcji

programu (na przykład ustawimy zbyt

małą tolerancję). Prawdopodobnie
program wyświetli wtedy komunikat,

który przedstawiono obok.

Wnioski i spostrzeżenia

1. Podczas pierwszego zapisywania układu i nadawania mu nazwy najlepiej nie
korzystać z polskich liter „ z ogonkami ” . Postępowanie takie może się bowiem

skończyć niemożnością otworzenia tak nazwanego

układu w przyszłości. Program wyświetli wtedy komunikat
przedstawiony obok o braku dostępu do pliku.

Na szczęście istnieje prosty sposób na wybrnięcie z takiej

sytuacji. Wystarczy na przykład w Exploratorze Windows
przejść do katalogu, w którym znajduje się nasz zapisany

układ i zmienić jego nazwę tak, aby nie zawierała „ ogonków ”.

2. Podczas zapisywania układów należy nadawać im rozszerzenia .ca4. Próba

nadania im innego rozszerzenia na pewno się nie powiedzie. Program
automatycznie zmieni proponowane przez nas rozszerzenie na domyślne

wyświetlając przy tym komunikat The file extension is invalid. It has been

changed to: Nazwa_pliku.ca4.
3. Nie uruchomimy układu, w którym jest chociażby jeden kondensator, którego

okładziny nie są dołączone do reszty układu. Program wyświetli wtedy komunikat
A capacitor is open–circuited.

4.Zdarza się, że w układzie złożonym z kondensatorów i źródeł napięcia stałego

po włączeniu zasilania napięcia jakie się ustalą na kondensatorach są błędne.
5. Jeżeli zdarzy nam się czegoś nie wiedzieć, to tak jak w wielu aplikacjach pod

Windows’a mamy możliwość skorzystania z pomocy kontekstowej po naciśnięciu

klawisza F1.
6. Program nie toleruje długich nazw układów (właściwa nazwa musi składać się

z ośmiu liter i standardowego rozszerzenia .ca4).

Przykłady układów wykonanych w programie

Electronics Workbench.

Opis, ze względu na swoją prostotę, przeznaczony jest raczej dla osób które po raz pierwszy stykają się

z programem. Jednak niewykluczone, że inni też znajdą w nim coś dla siebie.

Poniżej pokazany zostanie praktyczny sposób wykonywania i zbadania

konkretnych układów elektronicznych. W przykładach znajdą się następujące dwa

układy analogowe i dwa cyfrowe:
1. Wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym w układzie OE.

2. Wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym w układzie OB (dla porównania z

poprzednim układem)

3. Wyświetlacz cyfrowy.

4. Licznik 0 – 15 zbudowany na przerzutnikach typu D.

Wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym w układzie OE

Po uruchomieniu programu (na przykład z menu Start) mamy przed sobą puste

pole robocze gotowe do pracy. Dobrym nawykiem jest jego zachowanie jeszcze

przed jej rozpoczęciem i systematyczne powtarzanie tej czynności po to, aby nie
utracić dotychczas wykonanej pracy (na przykład wskutek zawieszenia się

systemu). Przystępując już do właściwej pracy najpierw odszukujemy w
poszczególnych kategoriach elementów potrzebne nam podzespoły i przenosimy

je pojedynczo na pole robocze (metodą przeciągnij i upuść). Następnie

odpowiednio je łączymy chwytając myszką końcówkę jednego elementu i
przeciągając ją do końcówki drugiego elementu (podczas chwytania i puszczania

przycisku myszki powinny się pojawić niewielkie czarne kropki na końcówkach
elementów). Wedle uznania można przesuwać podzespoły po polu roboczym i

obracać je korzystając z polecenia Rotate z menu Circuit lub skrótu

klawiaturowego Ctrl–R (po uprzednim zaznaczeniu jednego lub kilku elementów).
Jeżeli układ nie mieści się na polu roboczym widocznym na ekranie, to można

wykorzystać paski przewijania. Mając złożony układ można przystąpić do edycji

elementów. Jak już wcześniej wspomniano dokonuje się tego poprzez dwukrotne
kliknięcie na wybranym elemencie i dokonanie odpowiednich zmian w otwartym

w ten sposób oknie. Ostatecznym potwierdzeniem dokonanych zmian jest
kliknięcie na przycisku Accept. Kolejną czynnością jest zasilenie układu. Źródła

zasilania znajdują się w grupie Passive. W naszym przypadku wybieramy źródło

napięcia stałego, zaś do wejścia układu podłączamy źródło napięcia
sinusoidalnego. Dla opisywanego tu układu wzmacniacza dane na temat wartości

elementów można uzyskać z literatury.

Aby mieć możliwość przeanalizowania napięć wejściowego i wyjściowego

wykorzystamy oscyloskop. W tym celu przeciągamy jego ikonę z paska urządzeń

na pole robocze, po czym przeciągamy przewód z pierwszego kanału urządzenia
do przewodu wychodzącego ze źródła napięcia sinusoidalnego. W chwili gdy

czubek kursora dotknie przewodu pojawi się w tym miejscu niewielki okrąg – jest

to znak, że po zwolnieniu przycisku myszki powstanie w tym miejscu trwałe

połączenie przewodów. Analogicznie postępujemy z drugim wyjściem kanału

oscyloskopu, tyle że podłączamy go do wyjścia wzmacniacza.

Nie wolno zapomnieć o uziemieniu całego układu i oscyloskopu.

W celu późniejszego rozróżnienia przebiegów w oknie oscyloskopu można

zmienić ich standardowe – czarne kolory na inne. Dokonuje się tego poprzez
dwukrotne kliknięcie na przewodach dołączonych do obu kanałów oscyloskopu

i wybranie w oknie, które się wtedy pojawi wybranej barwy.

Podczas składania obwodów istnieje wygodna możliwość włączania nowych

elementów do istniejącego już układu. Wystarczy przeciągnąć wybrany element na

przewód, w którego szereg chcemy włączyć ów element. Jedynym warunkiem jest
aby kierunek elementu pokrywał się z kierunkiem gałęzi, w którą włączamy

podzespół.

Końcowy układ, po dołączeniu dodatkowych woltomierzy na wejście

i wyjście powinien przedstawiać się następująco:

Dysponując
gotowym

układem

można
przystąpić

do jego

uruchomienia
za pomocą

oczywiście
przycisku

znajdującego

się ponad

prawym górnym rogiem pola roboczego. Widzimy, że napięcie wyjściowe jest

większe od napięcia wejściowego – jest to pierwsze ważne spostrzeżenie, które
mówi nam, że układ wzmacniacza działa poprawnie.

Możliwe jest teraz przeanalizowanie przebiegów napięcia za pomocą oscyloskopu.

W tym celu klikamy jego ikonę dwukrotnie. Powinno mam się pojawić następujące
okno:

Widać w nim co

prawda oba
przebiegi, lecz

nie o takie
wykresy nam

chodzi. Aby

wszystko było
lepiej widoczne

należy

„rozciągnąć nieco przebiegi w pionie”. Zmniejszamy zatem liczbę woltów
przypadających na podziałkę zarówno dla pierwszego jak i drugiego kanału do

tego stopnia, aby przebiegi „bardziej wypełniały” okno (nie do tego stopnia
jednak, aby nastąpiło obcięcie wierzchołków sinusoid). Gdybyśmy analizowali

sygnały o dużo większej lub mniejszej częstotliwości, musielibyśmy również

zmienić podstawę czasu. Po małej korekcji ustawień domyślnych oscyloskopu
powinniśmy otrzymać następujący efekt:

Teraz o wiele

dokładniej widać
oba przebiegi niż

poprzednio.

Można stwierdzić
na przykład,

że dla podanego
sygnału

wejściowego

(o takich parametrach a nie innych) napięcie wyjściowe jest nie zniekształcone,
lub że z obranej liczby woltów przypadających na podziałkę wynika, że przebieg

wyjściowy – czerwony w rzeczywistości powinien być 100 razy większy tego

widocznego w oknie oscyloskopu (aby proporcje między napięciem wejściowym
a wyjściowym były zachowane). Mając tyle wykonanej pracy za sobą można się

teraz pokusić o dokładniejsze zbadanie wzmacniacza – wyznaczenie kilku
podstawowych charakterystyk i parametrów określających dokładnie pracę tego

układu.

1. Charakterystyka przejściowa.

Charakterystykę przejściową wzmacniacza wyznacza się metodą statyczną.
Metoda ta polega na podawaniu na wejście badanego układu napięcia

sinusoidalnego o stałej częstotliwości i odczytywaniu w tym stanie wzmacniacza

wartości napięcia wyjściowego. W celu wyznaczania charakterystyki należy
zwiększać amplitudę napięcia wejściowego od zera do przesterowania

(przejawiającego się zniekształceniem sygnału wyjściowego) i odczytywać

wartości napięcia wejściowego i odpowiadające im wartości napięcia wyjściowego.
Zebrane w ten sposób dane łatwo przekształcić na charakterystykę w arkuszu

kalkulacyjnym na przykład w Excel’u. Otrzymana w ten sposób charakterystyka

łącznie z danymi użytymi do jej stworzenia przedstawia się następująco:

2. Napięcie przesterowania

Na podstawie otrzymanej wcześniej charakterystyki można dokładnie wyznaczyć

metodą graficzną wartość napięcia przesterowania. Należy w tym celu
poprowadzić prostą styczną do charakterystyki przejściowej wzmacniacza w

początkowym fragmencie i zaznaczyć punkt rozejścia się obu linii. Współrzędne

tego punktu określają napięcie przesterowania U

p

i maksymalne niezniekształcone

napięcie wyjściowe U

op

.

Tak więc odczytane wartości wynoszą:

U

p

= 20mV

U

op

= 3,35V

3. Charakterystyka amplitudowa

Charakterystykę tą można wyznaczyć metodą statyczną – podobnie jak

charakterystykę przejściową. Pomiar polega na podawaniu na wejście
wzmacniacza napięcia sinusoidalnego o stałej amplitudzie i zmieniającej się

częstotliwości, a następnie obliczaniu wzmocnienia wzmacniacza (jako stosunek

Uwy/Uwe) dla każdej z przyjętych częstotliwości sygnału wejściowego.
Częstotliwość należy zmieniać w zakresie szerszym niż pasmo przenoszenia,

najlepiej do wartości, przy których wzmocnienie wzmacniacza spada

dziesięciokrotnie w stosunku do swojej maksymalnej wartości. Wykres takiej
funkcji można również wykonać w Excel’u. Konieczne jest przyjęcie skali

logarytmicznej. Charakterystyka otrzymana w ten sposób przedstawia się
następująco:

Nie jest to jednak jedyny

sposób wyznaczenia tej
charakterystyki w tym

programie. Wszystko

można było zrobić o wiele
szybciej korzystając z

wobuloskopu
znajdującego się na pasku

urządzeń. Po przeniesieniu

go na pole robocze łączymy jego zaciski oznaczone jako IN równolegle z źródłem
sygnału wejściowego a te oznaczone jako OUT podłączamy do wyjścia. Cały układ

pomiarowy powinien wyglądać mniej więcej jak na rysunku obok.

Otwieramy teraz okno wobuloskopu klikając dwukrotnie na jego ikonie. Po
włączeniu zasilania i skorygowaniu domyślnych ustawień urządzenia otrzymamy

następujący efekt w oknie urządzenia:

Charakterystyka

otrzymana tym

sposobem jest
równoważna tej

otrzymanej

wcześniej.
Korzystając

z suwaka
możemy odczytać

wzmocnienie wzmacniacza dla dowolnej częstotliwości.

4. Pasmo przenoszenia

Na podstawie charakterystyki amplitudowej można obliczyć pasmo przenoszenia
wzmacniacza. Należy znaleźć maksymalne wzmocnienie układu, a następnie

określić dwa punkty charakterystyki, które odpowiadają spadkowi wzmocnienia

do wartości 0,707 * K

umax

(spadek wzmocnienia o 3dB). Graficzne rozwiązanie

przedstawiono na charakterystyce amplitudowej. Otrzymane w ten sposób

Wartości wynoszą:

f

d

= 700 Hz

f

g

= 34.5 Hz

5. Charakterystyka fazowa

Charakterystyka fazowa wzmacniacza przedstawia zależność kąta przesunięcia
fazowego

ϕ

ϕϕ

ϕ między napięciem wejściowym i wyjściowym, wnoszonego przez

wzmacniacz w funkcji częstotliwości. Łatwo wyznaczyć tą charakterystykę

korzystając jeszcze raz z wobuloskopu przełączając tryb pracy na PHASE. Okno
wobuloskopu po włączeniu zasilania będzie wyglądać wtedy następująco:

Za pomocą suwaka możemy zbadać przesunięcie fazowe dla dowolnej

częstotliwości.

6. Rezystancja wejściowa

Aby dokonać pomiaru rezystancji wejściowej R

we

należy w obwód wejściowy

układu , między wyjście generatora sygnału sinusoidalnego a wejście

wzmacniacza, włączyć szeregowo rezystor regulowany. Aby wyznaczyć wartość
rezystancji wejściowej wzmacniacza należy zwiększać dołączoną rezystancję

dołączoną od zera do wartości, przy której napięcie wyjściowe zmniejszy się
dwukrotnie. Wówczas rezystancja wejściowa wzmacniacza będzie równa

rezystancji ustawionej na rezystancji dołączonej. Wyznaczona doświadczalnie

wartość rezystancji wejściowej wynosi

R

we

= 2,76 k

Ω

Ω

Ω

Ω

Układ do doświadczalnego wyznaczania wartości R

we

przedstawia rysunek

zamieszczony na następnej stronie.

Układ do wyznaczania rezystancji

wejściowej

7. Rezystancja wyjściowa

Podczas pomiaru rezystancji wyjściowej, wzmacniacz stanowi źródło napięcia,

do którego jest przyłączany równolegle rezystor pełniący funkcję obciążenia.

Napięie wyjściowe wzmacniacza dzieli się między rezystancję wyjściową R

wy

stanowiącą rezystancję wyjsciową źródła napięcia, jakim jest teraz wzmacniacz

oraz rezystancję obciążenia. Jeżeli wartość rezystancji obciążenia zostanie dobrana
tak, że napięcie wyjściowe zmaleje do połowy swojej wartości początkowej,

to rezystancja wyjściowa wzmacniacza będzie równa dołączonej rezystancji

obciążenia. Ukłąd do wyznaczania wartości rezystancji wyjściowej przedstawia
rysunek:

Wyznaczona w ten

sposób wartość
rezystancji wynosi:

R

wy

= 1,05 k

Ω

Ω

Ω

Ω

8. Statyczny punkt pracy

Jest to wartość prądu bazy, która odpowiada sytuacji, w której napięcie wejściowe

jest równe zero. Prąd ten można uznać, za prąd spoczynkowy wzmacniacza. Układ
do pomiaru tego prądu zawiera jedynie amperomierz włączony szeregowo z bazą

tranzystora ustawiony na pomiar prądu stałego. Wyznaczona w ten sposób

wartość prąd wynosi:
I

0

= 15,4

µµµµA

Wartość wzmocnienia napięciowego K

u

można łatwo wyznaczyć na podstawie

charakterystyki przejściowej. Należy z liniowego zakresu obrać punkt, którego
współrzędne podzielone przez siebie (U

wy

/U

we

) dadzą właściwy współczynnik.

K

u

= 167 (dla 1 kHz)

Wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym w układzie OB.

Ponieważ dla tego wzmacniacza sporządzałem te same charakterystyki

i wyznaczałem te same parametry co dla wzmacniacza OE, dlatego też tym razem
ograniczę się jedynie do samego zaprezentowania wyników z pominięciem pisania

tych samych opisów co poprzednio.

Układ wzm. w układzie OB

1. Charakterystyka przejściowa

2. Napięcie przesterowania

U

p

= 40 mV

U

op

= 2,1 V

3. Charakterystyka amplitudowa

Jak widać w oknie

wobuloskopu nie
mieści się cała

charakterystyka
pomimo

ustawienia

maksymalnego

zakresu – oznacza to, że program nie potrafi obsłużyć tak dużych częstotliwości

(większych niż 999 GHz).

4. Pasmo przenoszenia

f

d

= 1,5 kHz

f

g

> 1 THz

5. Charakterystyka fazowa

6. Rezystancja wejściowa

R

we

= 25

Ω

Ω

Ω

Ω

7. Rezystancja wyjściowa

Rwy = 1 k

Ω

Ω

Ω

Ω

8. Statyczny punkt pracy

J

0

= 31,5

µΑ

µΑ

µΑ

µΑ

9. Wzmocnienie

K

u

= 53

Wyświetlacz cyfrowy

Opisywany tu wyświetlacz cyfrowy jest rozszerzeniem funkcjonalnym

wyświetlacza już istniejącego w programie (0–F) i dostępnego z kategorii

elementów Indicators. Różni się on od pierwowzoru tym, że składa się z dwóch
segmentów i przedstawiać może liczby od 0 do 15 w układzie dziesiętnym a nie

szesnastkowym. Budowa takiego urządzenia logicznego przebiega w kilku

krokach:
1. Opis słowny

Układ jest przeznaczony do przeliczania liczby binarnej (maksymalnie

czterobitowej) na swój odpowiednik dziesiętny. Składa się z gotowych

wyświetlaczy 0–F dostępnych w programie, i układu logicznego dostosowującego,

który musi zostać tak zbudowany, aby ograniczał wartość słowa podawanego na
wejście każdego z wyświetlaczy 0–F, aby nie wskazywały one liczby większej niż

9.

2. Rysunek schematyczny układu

3. Tablica prawdy

4. Tabele Karnaugha

Należy zbudować osiem takich tabel (po jednej dla każdego z wejść wyświetlaczy

0–F). Słowem wejściowym jest abcd.

cd

ab

00 01 11 10

00 0 0 0 0
01 0 0 0 0
11 0 0 0 0
10 0 0 0 0

A

1

= 0

cd

ab

00 01 11 10

00 0 0 0 0
01 0 0 0 0
11 0 0 0 0
10 0 0 0 0

B

1

= 0

cd

ab

00 01 11 10

00 0 0 0 0
01 0 0 0 0
11 0 0 0 0
10 0 0 0 0

C

1

= 0

cd

ab

00 01 11 10

00 0 0 0 0
01 0 0 0 0
11 1 1 1 1
10 0 0 1 1

D

1

= ab + ac = a(b+c)

cd

ab

00 01 11 10

00 0 0 0 0
01 0 0 0 0
11 0 0 0 0
10 1 1 0 0

_ _

A

2

= abc

cd

ab

00 01 11 10

00 0 0 0 0
01 1 1 1 1
11 0 0 1 1
10 0 0 0 0

_ _

B

2

= ab+bc = b(a+c)

cd

ab

00 01 11 10

00 0 0 1 1
01 0 0 1 1
11 1 1 0 0
10 0 0 0 0

_ _

C

2

= ac + abc

cd

ab

00 01 11 10

00 0 1 1 0
01 0 1 1 0
11 0 1 1 0
10 0 1 1 0

D

2

= d

5. Budowa układu

Podczas samej budowy

układu można
zaoszczędzić dwa

funktory NOT

ponieważ wykorzystuje
się dwa razy negację a

i c. Poprawność pracy
układu łatwo sprawdzić

za pomocą widocznego

na rysunku generatora
słów binarnych. W jego

okno edycyjne należy
po prostu wpisać

kolejne liczby od 0 do

15 w zapisie binarnym,
zmienić częstotliwość

na 1 Hz (aby widać

było kolejne przejścia)
i włączyć układ.

Powinniśmy zobaczyć

na wyświetlaczach kolejne liczby dziesiętne od 0 do 15. Do zacisków A

1

, B

1

, C

1

nie przyłączono nic ponieważ ma być tam zawsze zero. W rzeczywistości –

podczas budowy takiego układu z konkretnych
elementów należałoby zewrzeć je do masy. Dla

większej funkcjonalności wyświetlacza można

cały układ pomniejszyć stosując polecenie
Subcircuit w dodatku dwukrotnie tak jak widać

to na rysunku.
Po dwukrotnym kliknięciu na DISPLAY pojawi

nam się okno widoczne poniżej, zaś

po dwukrotnym kliknięciu na UKLAD pojawi nam
się układ, który zbudowaliśmy wcześniej.

Zbudowany układ możemy w przyszłości
swobodnie kopiować do innych układów

na przykład w celu badania poprawności zbudowanych układów cyfrowych.

Licznik 0 – 15 zbudowany na przerzutnikach typu D

1. Opis słowny

Zadaniem budowanego układu jest generowanie kolejnych czterobitowych słów

binarnych, których wartość jest o jeden większa od wartości poprzedniej. Jedynie

dla maksymalnej wartości 15 kolejna po niej to nie 16 tylko 0. Do dyspozycji

mamy przerzutniki typu D i bramki logiczne oraz generator zegara taktującego,
który standardowo znajduje się w generatorze słów binarnych.

2.

Tablica wzbudzeń

3. Tablice Karnaugha

Q

1

Q

0

Q

3

Q

2

00 01 11 10

00 0 0 0 0
01 0 0 1 0
11 1 1 0 1
10 1 1 1 1

_ _ _ _ _ _ _ _

D

3

= Q

3

Q

2

+ Q

3

Q

1

+ Q

3

Q

0

+ Q

3

Q

2

Q

1

Q

0

= Q

3

(Q

2

+ Q

1

+ Q

0

) + Q

3

Q

2

Q

1

Q

0

_____ _

D

3

= Q

3

Q

2

Q

1

Q

0

+ Q

3

Q

2

Q

1

Q

0

= Q

3

⊕

⊕

⊕

⊕

Q

2

Q

1

Q

0

Q

1

Q

0

Q

3

Q

2

00 01 11 10

00 0 0 1 0
01 1 1 0 1
11 1 1 0 1
10 0 0 1 0

_ _ _ ____ _

D

2

= Q

2

Q

1

+ Q

2

Q

0

+ Q

2

Q

1

Q

0

= Q

2

Q

1

Q

0

+ Q

2

Q

1

Q

0

= Q

2

⊕

⊕

⊕

⊕

Q

1

Q

0

Q

1

Q

0

Q

3

Q

2

00 01 11 10

00 0 1 0 1
01 0 1 0 1
11 0 1 0 1
10 0 1 0 1

_ _

D

1

= Q

1

Q

0

+ Q

1

Q

0

= Q

1

⊕

⊕

⊕

⊕

Q

0

Q

1

Q

0

Q

3

Q

2

00 01 11 10

00 1 0 0 1
01 1 0 0 1
11 1 0 0 1
10 1 0 0 1

_

D

0

= Q

0

4. Budowa układu

Chociaż układ w zasadzie został zaprojektowany jako licznik 0 – 15, to można go
także wykorzystać jako licznik 15 – 0. Wystarczy jedynie „podłączyć się” do

zanegowanych wyjść przerzutników. Podczas sprawdzania poprawności działania

układu można wykorzystać wyświetlacz zbudowany w poprzednim przykładzie.

Układ licznika od 0 do 15