Меню

Proteus источник переменного напряжения

Проектирование электронных устройств в Proteus 8.1. Часть 9

При проектировании схемы электрической принципиальной для выполнения проверки постоянного (переменного) напряжения или тока на участке цепи в программе Proteus можно использовать измерительные пробники тока (CURRENT) и напряжения (VOLTAGE). Пробники размещаются в тех точках схемы, за которыми мы хотим наблюдать. Выбрать нужный пробник можно на панели PROBES (рис. 1), которая может быть открыта посредством нажатия на кнопку Probe Mode на левой панели инструментов редактора ISIS. Это же действие можно выполнить при помощи команды контекстного меню Place/Probe/.


Рис. 1. Панель PROBES редактора ISIS

Генераторы используются для подачи тестовых сигналов в исследуемую схему. Выбрать нужный генератор можно на панели GENERATORS (рис. 2), которая может быть открыта посредством нажатия на кнопку Generator Mode на левой панели инструментов редактора ISIS. Это же действие можно выполнить при помощи команды контекстного меню Place/Generator/.


Рис. 2. Панель GENERATORS редактора ISIS

Использование измерительных пробников тока и напряжения.

Измерительные пробники тока и напряжения могут быть размещены в рабочем проекте Proteus до запуска процесса симуляции схемы. Пробники напряжения можно использовать как для аналоговой, так и для цифровой симуляции, в то время как пробники тока – только для аналоговой симуляции.

Для того, что бы добавить измерительный пробник в рабочее поле программы, необходимо нажать на строку с его названием на панели PROBES (по умолчанию данная панель расположена в левой части программы и содержит список имеющихся виртуальных пробников) и разместить его с помощью мыши в необходимом месте на схеме. Панель PROBES можно открыть посредством нажатия на кнопку Probe Mode на левой панели инструментов редактора ISIS. Необходимо отметить, что измерительные пробники не имеют собственной лицевой панели как другие виртуальные приборы. А выполнение настроек их параметров выполняется в окне свойств до запуска симуляции схемы.

Для подключения измерительного пробника к схеме необходимо выбрать его название на панели PROBES, подвести курсор к месту размещения пробника и щелкнуть левой кнопкой мыши по проводнику. Результаты измерения (напряжение, ток) будут отображены после запуска симуляции схемы рядом с пиктограммой прибора. Нужно отметить, что для пробника тока важна ориентация его размещения. Направление измерения тока указано стрелкой, заключенной в кружок, на пиктограмме пробника тока. В каждой схеме может использоваться много пробников, в том числе и копии одного и того же прибора. Каждая копия прибора настраивается и соединяется отдельно.

На рисунке 3 представлен пример подключения нескольких пробников тока и напряжения к исследуемой схеме. Обратите внимание, на названия пробников. Неподключенные пробники имеют по умолчанию название «?». Когда пробник присоединен к цепи, ему автоматически присваивается имя цепи, а если цепь не имеет имени, то пробник получает в качестве имени позиционное обозначение компонента или имя вывода после которого он подключен. Также разработчик может самостоятельно присвоить пробнику имя.


Рис. 3. Пример подключения нескольких пробников тока и напряжения к исследуемой схеме

Для того, что бы настроить параметры пробника, необходимо выделить его в рабочем поле при помощи левой кнопки мыши, при помощи правой кнопки вызвать контекстное меню и выбрать в нем пункт Edit Properties. В результате выполненных действий будет открыто окно Edit Current Probe для токового пробника (рис. 4а) и окно Edit Voltage Probe для пробника напряжения (рис. 4б). Для токового пробника есть возможность установить имя пробника (поле Name) и название файла (поле Filename), в который будут записываться данные. Для пробника напряжения помимо этих двух параметров есть возможность задать значение сопротивления нагрузки (поле Load (Ohms)). Данные, записанные в файл, могут проигрываться с помощью генератора записи (TAPE).


Рис. 4а. Окно настройки параметров токового пробника


Рис. 4б. Окно настройки параметров пробника напряжения

Использование генераторов.

Генераторы используются для подачи тестовых сигналов в исследуемую схему. В ISIS доступны следующие типы генераторов:

  • DC — источник постоянного напряжения;
  • Sine — генератор синусоидального напряжения с возможностью настройки параметров амплитуды, частоты и фазы. Производит непрерывный синусоидальный сигнал одной частоты;
  • Pulse — аналоговый импульсный генератор с возможностью настройки параметров амплитуды, периода, времени нарастающего и спадающего фронтов. Производит повторяющиеся прямоугольные, пилообразные, треугольные, а также единичные импульсы;
  • Exp — экспоненциальный импульсный генератор;
  • SFFM – частотно модулированный одночастотный генератор – производит сигнал, определяемый частотной модуляцией одного синусоидального сигнала другим;
  • Pwlin — генератор кусочно-линейных сигналов, используется для создания импульсов и сигналов произвольной формы;
  • File – производит сигнал, который задается серией временных точек и значений данных, содержащихся в ASCII файле. Данные в этом файле представляются в виде пар «время» «напряжение»;
  • Audio – данный генератор используется для проведения испытания схемы с помощью заранее подготовленного .wav (звукового) файла;
  • Steady State — установившийся логический уровень;
  • Single Edge — единичный переход от низкого к высокому или от высокого к низкому уровням;
  • Single Pulse — источник единичного цифрового тактового импульса;
  • Clock — источник цифрового тактового сигнала (последовательности импульсов, разделенных паузами);
  • Pattern — источник произвольной последовательности логических уровней;
  • Easy HDL – управление генератором производится при помощи скрипта.
Читайте также:  Постоянная составляющая напряжения в розетке

Выбрать нужный генератор можно на панели GENERATORS, которая может быть открыта посредством нажатия на кнопку Generator Mode на левой панели инструментов редактора ISIS. Для того, что бы добавить генератор в рабочее поле программы, необходимо нажать на строку с его названием на панели GENERATORS (по умолчанию данная панель расположена в левой части программы и содержит список имеющихся виртуальных генераторов) и разместить его с помощью мыши в необходимом месте на схеме. Данные приборы могут быть размещены в рабочем проекте Proteus до запуска процесса симуляции схемы.

Необходимо отметить, что генераторы не имеют собственной лицевой панели как другие виртуальные приборы. Выполнение настроек их параметров выполняется в окне свойств до запуска симуляции схемы.

Для подключения генератора к схеме необходимо выбрать его название на панели GENERATORS, подвести курсор к месту размещения генератора и щелкнуть левой кнопкой мыши по проводнику. В каждой схеме может использоваться несколько генераторов, в том числе и копии одного и того же прибора. Каждая копия прибора настраивается и соединяется отдельно.

На рисунке 5 показаны Sine, Pulse и Clock генераторы и полученные с их выходов сигналы, которые отображаются в виде трех кривых на экране графического дисплея осциллографа.


Рис. 5. Sine, Pulse и Clock генераторы и полученные с их выходов сигналы, отображающиеся в виде трех кривых на экране графического дисплея виртуального осциллографа

Неподключенные генераторы имеют по умолчанию название «?». Когда прибор присоединен к цепи, ему автоматически присваивается имя цепи, а если цепь не имеет имени, то прибор получает в качестве имени позиционное обозначение компонента или имя вывода того компонента, который первый подключен к цепи. Также разработчик может самостоятельно присвоить имя генератору.

Для того, что бы настроить параметры генератора, необходимо выделить его в рабочем поле при помощи левой кнопки мыши, при помощи правой кнопки вызвать контекстное меню и выбрать в нем пункт Edit Properties. В результате выполненных действий будет открыто диалоговое окно Generator Properties. Рассмотрим данное окно более подробно. В его левой части размещены следующие поля:

  • Generator Name — имя генератора;
  • Analogue Types – генераторы аналогового типа;
  • Digital Types — генераторы цифрового типа;
  • Current Source – посредством установки флажка в данном чекбоксе можно превратить генератор в источник тока (чекбокс недоступен для генераторов цифрового типа);
  • Isolate Before – путем установки флажка в данном чекбоксе можно имитировать обрыв цепи, к которой подключен генератор. При этом цепь, отходящая от генератора, изолируется от цепи за генератором;
  • Manual Edits – установка флажка в данном чекбоксе меняет способ ввода и отображение параметров генератора (рис. 6). При этом параметры генератора отображаются в виде текстового списка, а вводятся вручную с клавиатуры.


Рис. 6. Отображение параметров генератора в виде текстового списка в окне Generator Properties

Интерфейс правой части окна Generator Properties меняется согласно с выбранным типом генератора и может содержать как набор полей выбора параметров (рис. 7а), так и поле ввода скрипта (рис. 7б) — для Easy HDL генератора.


Рис. 7. Диалоговое окно Generator Properties, интерфейс в виде: (а) набора полей выбора параметров, (б) поля ввода скрипта (для Easy HDL генератора)

Источник

Проектирование электронных устройств в Proteus 8.1. Часть 10

Proteus объединяет в себе две основных программы: ISIS — средство разработки и отладки в режиме реального времени электронных схем и ARES — средство разработки печатных плат. Помимо этого ISIS позволяет моделировать электрические схемы и анализировать их работу. Для исследования и анализа данных эмуляции электрических цепей в ISIS имеются специальные инструменты, одним из которых является объект график, который используется для просмотра результатов эмуляции и получения замеров.

График – это объект, который можно разместить в проекте. Его назначение – управлять частичной симуляцией и отображать результаты этой симуляции. Вид анализа, выполняемый симуляцией, определяется типом размещенного графика. Часть проекта, которая симулируется, и данные, которые отображены на графике, определяются такими объектами, как пробники и генераторы, которые были добавлены на график. Необходимо отметить, что в один проект схемы может быть добавлено несколько объектов график, размер каждого из которых можно изменять при помощи мыши. На рисунке 1 представлен проект ISIS, в рабочем поле которого размещено несколько графиков.


Рис. 1. Проект ISIS, в рабочем поле которого размещено несколько графиков

Применение графиков в ISIS.

В ISIS есть четырнадцать видов анализа данных моделирования. Для выполнения анализа необходимы такие объекты редактора как график, генераторы и пробники. Для начала анализа необходимо выбрать нужный график из списка на панели GRAPHS (рис. 2) путем нажатия левой кнопкой мыши на строку с его названием.


Рис. 2. Панель GRAPHS редактора ISIS

Это же действие можно выполнить при помощи команды контекстного меню Place/Graphs/. Например, для выполнения аналогового анализа переходных процессов подойдет тип графика ANALOGUE. Виды анализа в ISIS и соответствующие им типы графиков представлены в таблице 1.

Читайте также:  Кислотный аккумулятор напряжение эдс

Таблица 1. Виды анализа в ISIS и соответствующие им типы графиков.

Вид анализа Тип графика
Аналоговый анализ переходных процессов ANALOGUE
Цифровой анализ переходных процессов DIGITAL
Анализ переходного процесса смешанного режима MIXED
Частотный анализ FREQUENCY
Анализ развертки на постоянном токе DC SWEEP
Анализ развертки на переменном токе АC SWEEP
Анализ передаточной кривой на постоянном токе TRANSFER
Анализ шумов NOISE
Анализ искажений DISTORTION
Анализ Фурье FOURIER
Аудио анализ AUDIO
Интерактивный анализ INTERACTIVE
Цифровой анализ соответствия CONFORMANCE
Рабочая точка на постоянном токе

По умолчанию панель GRAPHS расположена в левой части программы и содержит список имеющихся графиков. Открыть ее можно посредством нажатия на кнопку Graph Mode на левой панели инструментов редактора ISIS.

Далее нужно разместить с помощью мыши в необходимом месте рабочего поля программы выбранный график, который фактически является окном отображения результатов анализа. Для этого поместите указатель мыши в окне редактора в точке, где должен находиться верхний левый угол графика. Нажмите левую кнопку мыши и растяните прямоугольник до того размера, который необходим для отображения результатов анализа, а затем отпустите кнопку мыши. При необходимости в схемном проекте объект график можно перемещать или редактировать.

Также для выполнения анализа необходимы такие объекты редактора ISIS как генераторы и пробники. Генераторы используются для подачи тестовых сигналов в исследуемую схему. Пробники размещаются в тех точках схемы, за которыми мы хотим наблюдать. Выбрать нужный пробник можно на панели PROBES, которая может быть открыта посредством нажатия на кнопку Probe Mode на левой панели инструментов редактора ISIS. Выбрать нужный генератор можно на панели GENERATORS, которая открывается посредством нажатия на кнопку Generator Mode на левой панели инструментов редактора ISIS.

Далее необходимо добавить пробники и генераторы на график, настроить параметры анализа и выполнить анализ при помощи команды контекстного меню Simulate Graph (предварительно нужно выделить при помощи левой кнопки мыши в проекте схемы нужный график).

Порядок действий при выполнении анализа схемы электрической принципиальной может быть представлен в виде следующих шагов:

  1. Размещение в рабочем поле проекта графика, соответствующего типа.
  2. Размещение и подключение к исследуемой схеме генераторов для подачи тестовых сигналов.
  3. Размещение и подключение к исследуемой схеме пробников. Пробники подключаются к тем точкам схемы, за которыми мы хотим наблюдать.
  4. Добавление генераторов и пробников на график, для отображения данных которые они генерируют/фиксируют.
  5. Установка параметров анализа.
  6. Запуск анализа на выполнение при помощи команды контекстного меню Simulate Graph.

Настройка параметров анализа.

Для каждого анализа разработчик может настраивать определенные параметры, переменные для анализа, установки моделирования. Возможность настройки опций анализа появляется после размещения соответствующего анализу графика в рабочем поле проекта. Для того чтобы открыть окно настроек, необходимо при помощи левой кнопки мыши выделить график, при помощи правой кнопки мыши вызвать контекстное меню и выбрать в нем пункт Edit Graph или Edit Properties. Интерфейс окна настроек для каждого вида анализа отличается. Заданные параметры сохраняются вместе с файлом схемы, поэтому даже в том случае, когда файл будет открыт на другом компьютере, установки будут использованы те же.

Добавление генераторов и пробников на график.

Для отображения на графике данных, которые генерируют/фиксируют генераторы и пробники, необходимо добавить на него эти объекты. При этом график должен быть размещен в рабочем поле проекта. Каждый график может отображать несколько кривых. Каждая кривая отображает данные, ассоциированные с одним генератором или пробником. Для аналоговых и смешанных типов графиков есть возможность отобразить в виде отдельной кривой данные, полученные в результате выполнения математической функции. По умолчанию названия кривых соответствуют названиям объектов, данные которых они отображают. При необходимости названия кривых можно изменить. Для добавления генераторов/пробников на график необходимо при помощи левой кнопки мыши выделить пиктограмму объекта на схеме и перетащить ее при помощи мыши на график. В результате чего на графике отобразится название добавленного генератора/пробника. Также для добавления генераторов/пробников на график можно воспользоваться командой Add Traces. Для того чтобы вызвать эту команду необходимо при помощи левой кнопки мыши выделить график (в нашем примере это график ANALOGUE), на который предполагается добавить объекты, при помощи правой кнопки мыши вызвать контекстное меню и выбрать в нем пункт Add Traces. В результате этих действий будет открыто диалоговое окно Add Transient Trace, которое содержит следующие поля ввода:

  • Name – имя новой кривой;
  • Probe P1 — Probe P4 – выбор генераторов/пробников для отображения данных;
  • Expression – в качестве переменной для отображения данных может быть использовано выражение;
  • Trace Type – тип кривой: Analog (аналоговая), Digital (цифровая), Phasor (фазовый вектор), Noise (шум);
  • Axis – ось Y: Left (левая), Right (правая), Reference (опорная).

После того как все параметры в окне Add Transient Trace настроены, нажмите на кнопку ОК. В результате чего выбранные генераторы/пробники будут добавлены в окно графика. Для каждого вида анализа название диалогового окна добавления генераторов/пробников на график отличается. На рисунке 3 показано диалоговое окно Add Transient Trace и новая кривая в окне графика ANALOGUE, отображающая данные, ассоциированные с добавленным генератором.

Читайте также:  Статическое напряжение в позе


Рис. 3. Диалоговое окно Add Transient Trace и новая кривая в окне графика ANALOGUE, отображающая данные, ассоциированные с добавленным генератором

Просмотр результатов анализа.

Основным инструментом просмотра результатов анализа в ISIS является объект график, который позволяет представить результаты анализа в графическом виде. Для генерации данных для всех видов анализа используется симуляция схемы. Для каждого вида анализа задаются свои настройки. Данные отображаются в виде графиков, на которых представляется одна или несколько зависимостей вдоль вертикальной или горизонтальной оси.

Использование графика ANALOGUE для аналогового анализа переходных процессов.

Рассмотрим в качестве примера применение одного из графиков для аналогового анализа переходных процессов. Аналоговый анализ переходных процессов можно использовать для быстрого измерения усиления, визуальной оценки искажений, измерения тока от источника, измерения тока проходящего через отдельный компонент схемы, проверки того, что схема работает ожидаемым образом.

Для выполнения аналогового анализа переходных процессов в ISIS используется график ANALOGUE. При этом ось Х будет осью времени, а ось Y отображает напряжение или ток.

При подготовке к анализу, нужно:

  • добавить в схему генераторы, которые будут необходимы для получения входных сигналов;
  • поместить на схему пробники и подключить их к тем точкам, за которыми мы хотим наблюдать;
  • добавить график ANALOGUE;
  • для отображения данных, которые генерируют/фиксируют генераторы и пробники, необходимо добавить эти объекты на размещенный в рабочем поле проекта график;
  • настроить параметры графика.

Запуск анализа на выполнение производится при помощи команды контекстного меню Simulate Graph (при этом объект график должен быть выделен).

Рассмотрим подробнее процесс настройки параметров графика. Для этого выделим его при помощи левой кнопки мыши, при помощи правой кнопки мыши вызовем контекстное меню и выберем в нем пункт Edit Properties, в результате чего будет открыто окно Edit Transient Graph (рис. 4).


Рис. 4. Окно Edit Transient Graph

Окно содержит следующие поля ввода:

  • Graph title – заголовок графика;
  • Start time – время начала симуляции;
  • Stop time – время окончания симуляции;
  • Left Axis Label – название левой оси;
  • Right Axis Label – название правой оси;
  • User defined properties – определенные пользователем свойства;
  • Options – основные свойства для запуска симуляции. Параметры в данном поле задаются посредством установки флажков в следующих чекбоксах:
  • Initial DC solution – вычисление начальной рабочей точки. В том случае, когда флажок в данном чекбоксе не установлен, все узловые напряжения будут нулевыми в нулевой момент времени, за исключением цепей с уже заданными начальными условиями. При этом разработчику предоставляется возможность задать самостоятельно начальные условия для отдельных компонентов в поле User defined properties;
  • Log netlist(s) — запись в журнал симуляции.

Также в поле Options находится кнопка SPICE Options. С ее помощью открывается окно настройки параметров симуляции (рис. 5).


Рис. 5. Окно настройки параметров симуляции Simulator Options, вкладка Tolerances

В результате аналогового анализа переходных процессов вычисляется напряжение в зависимости от времени. Анализируемая схема и полученные результаты (окно графика) представлены на рисунке 6.


Рис. 6. Анализируемая схема и результаты аналогового анализа переходных процессов (источник тестового сигнала — генератор Sine)

В нашем примере, в качестве тестового сигнала был использован источник напряжения синусоидальной формы (генератор Sine). Данный прибор производит непрерывный синусоидальный сигнал с частотой 1kHz и амплитудой 1V. Окно настроек генератора Sine представлено на рисунке 7. Также в схему был добавлен пробник напряжения.


Рис. 7. Окно Sine Generator Properties

Изменим источник тестового сигнала и добавим в схему генератор Easy HDL (скрипт управления генератором представлен на рисунке 8). Анализируемая схема и полученные результаты анализа демонстрирует рисунок 9. Красная кривая это тестовый сигнал, полученный с генератора, зеленая – сигнал, полученный на выходе схемы.


Рис. 8. Окно Easy HDL Generator Properties и скрипт управления генератором Easy HDL


Рис. 9. Анализируемая схема и результаты аналогового анализа переходных процессов (источник тестового сигнала — генератор Easy HDL)

График, размещенный на схеме минимизирован, но его можно открыть в полноэкранном режиме. Для этого необходимо выделить график при помощи левой кнопки мыши, при помощи правой кнопки мыши вызвать контекстное меню и выбрать в нем пункт Maximize (Show Window). В результате чего в проект будет добавлена новая вкладка ANALOGUE ANALYSIS, на которой выбранный график будет отображен в полноэкранном режиме (рис. 10). В это время на схеме график не будет отображаться (рис. 11). Для того, что бы минимизировать график, необходимо закрыть вкладку ANALOGUE ANALYSIS.


Рис. 10. Полноэкранный режим просмотра графика


Рис. 11. Схема, в момент максимизации графика

Источник

Adblock
detector