Electronics Workbench.pdf

P R O G R A M Y

Electronics Workbench

− wirtualny warsztat elektronika

Nawet zdeklarowany

praktyk-konstruktor,

niezaleønie od tego, czy

jest inøynierem czy

hobbyst¹ elektronikiem,

musi obecnie korzystaÊ

z†rÛønych programÛw

symulacji, choÊby by³

zajad³ym wrogiem

komputerÛw.

Jeden z czo³owych

programÛw tego typu

przedstawiamy w artykule.

Czym bowiem jest symula-

cja? Jest to ìeksperymentî

przeprowadzony za pomoc¹

komputera i odpowiedniego

programu, pozwalaj¹cy prze-

widzieÊ w³aúciowoúci uk³adu

przed jego zmontowaniem i

uruchomieniem. W†procesie

symulacji s¹ wykorzystywane

modele funkcjonalne elemen-

tÛw i†podzespo³Ûw.

Przyk³adowo: do analizy

prostych obwodÛw rezystancyj-

nych - a†takimi w†koÒcu z†dob-

rym przybliøeniem jest wiÍk-

szoúÊ dzielnikÛw polaryzacji -

wystarcza znajomoúÊ prawa

Ohma i†obu praw Kirchhoffa.

Dlatego teø, bez budowania

sieci rezystancyjnej moøna

obliczyÊ rozk³ad napiÍÊ w†jej

wÍz³ach po przy³oøeniu kon-

kretnego napiÍcia zasilaj¹cego.

Zamiast sto³u laboratoryjnego

wystarczy wiÍc o³Ûwek i†kart-

ka papieru - choÊ co wygod-

niejsi mog¹ czasem siÍgn¹Ê po

prosty kalkulator.

Sytuacja komplikuje siÍ, gdy

zaczynamy analizowaÊ uk³ad

zawieraj¹cy elementy charakte-

ryzowane nieliniowymi zaleø-

noúciami pr¹dÛw i†napiÍÊ -

a†takimi elementami s¹ dioda

i†tranzystor. Do ìrÍcznegoî ob-

liczenia takiego uk³adu nie-

zbÍdne staj¹ siÍ tabele, nomo-

gramy, wykresy charakterystyk

i... wiÍksza kartka papieru.

Nic wiÍc dziwnego, øe od

dawna myúlano o†wspomaganiu

tego procesu przez komputer.

SzczegÛlnym impulsem by³o

rozpoczÍcie produkcji uk³adÛw

scalonych w†latach szeúÊdzie-

si¹tych. O†ile prototyp uk³adu

realizowanego technik¹ trady-

cyjn¹, z†pojedynczych tranzys-

torÛw, moøna stosunkowo pros-

to i†szybko modyfikowaÊ przez

wymianÍ elementÛw lub prze-

widziane zawczasu i†wprowa-

dzone do uk³adu elementy na-

stawne (np. potencjometry), dla

uk³adu scalonego jest to ope-

racja bardzo d³ugotrwa³a i†kosz-

towna, gdyø wymaga przepro-

jektowania i†powtÛrnego wyko-

nania masek.

Efektem d³ugoletnich prac

wielu oúrodkÛw by³ powsta³y

w†Berkeley w†pierwszej po³o-

wie lat siedemdziesi¹tych pro-

gram SPICE (Simulation Pro-

gram with Integrated Circuits

Emphasis - program symula-

cyjny dla uk³adÛw scalonych)

- nastÍpca kilku wczeúniejszych

(m.in. CANCER) - do dziú sta-

le udoskonalany i†rozwijany

oraz spe³niaj¹cy funkcjÍ nie-

formalnego, acz uznawanego

powszechnie standardu w†tej

dziedzinie.

Pomimo øe dedykowany pier-

wotnie uk³adom scalonym, SPI-

CE by³ z†czasem coraz szerzej

stosowany w†symulacji uk³adÛw

elektronicznych, a†wraz z†upo-

wszechnieniem siÍ komputerÛw

osobistych sta³ siÍ dostÍpny

dla szerokiego grona uøytkow-

nikÛw. Warto przy tym zazna-

czyÊ, øe najbardziej chyba zna-

na odmiana SPICE: PSpice 1 fir-

my MicroSim [1] (obecnie Or-

CAD) by³a pierwsz¹ (1984),

choÊ nie jedyn¹, implementa-

cj¹ tego symulatora na kom-

putery osobiste IBM. MnogoúÊ

rÛønych odmian SPICE wynika

z†faktu, øe w³aúciciel kodu

ürÛd³owego programu - Uni-

wersytet Kalifornijski w†Berke-

ley udostÍpnia go na zasadzie

licencji zainteresowanym fir-

mom, te zaú z†kolei wzbogaca-

j¹ j¹dro programu o†wygodny

interfejs uøytkownika i†sprze-

daj¹ jako w³asny produkt. Po-

cz¹tkowe wersje pracowa³y

w†oparciu o†przetwarzanie tek-

stowe. Wymaga³o to znajomoú-

ci formalizmu jÍzyka wejúcio-

wego, opisanego na przyk³ad

w†podrÍczniku [2], jednak z†po-

cz¹tkiem lat dziewiÍÊdziesi¹-

tych zaczÍ³y siÍ pojawiaÊ†wer-

sje zwalniaj¹ce uøytkownikÛw

z†koniecznoúci pamiÍtania za-

wi³ej niekiedy syntaktyki ko-

mend i†dyrektyw, pozwalaj¹ce

wprowadzaÊ analizowany uk³ad

za pomoc¹ rysowania schema-

tu, a†nie pisania listy po³¹-

czeÒ.

Dalszymi usprawnieniami by-

³y narzÍdzia do graficznej pre-

zentacji i†obrÛbki wynikÛw sy-

mulacji (oryginalny SPICE dru-

kowa³ jedynie tabele wartoúci

lub tworzy³ wykresy w†trybie

znakowym) i†biblioteki - nie-

kiedy bardzo rozbudowane -

zawieraj¹ce modele dostÍpnych

elementÛw dyskretnych rÛønych

wytwÛrcÛw. Program wzboga-

cono o†nowe moøliwoúci ana-

liz i†eksportowania/importowa-

nia danych z†innych progra-

mÛw uøytkowych - szczegÛl-

nie programÛw do rysowania

schematÛw i†projektowania ob-

wodÛw drukowanych.

Poniewaø oryginalny berke-

leyowski SPICE jest przewi-

dziany tylko do analizy uk³a-

dÛw analogowych, wiÍkszoúÊ

komercyjnych wersji SPICE jest

uzupe³niona o†symulator logicz-

ny pozwalaj¹cy analizowaÊ

uk³ady cyfrowe i†analogowo-

cyfrowe na poziomie funkcjo-

nalnym (oznacza to, øe np.

bramka NAND jest opisywana

za pomoc¹ tabeli stanÛw z†uw-

zglÍdnieniem czasÛw propaga-

cji, a†nie przez jej pe³ny sche-

mat elektryczny, co przyúpie-

sza, a†w†przypadku bardziej

z³oøonych uk³adÛw w†ogÛle

umoøliwia, dokonanie analizy).

Do bardziej znanych progra-

mÛw maj¹cych wymienione

w³aúciwoúci naleø¹ (obok wy-

mienionego juø PSpice): Is-Spi-

ce firmy Intusoft[3], Dr.Spice

firmy Deutsch Research[4] lub

Spice-It! firmy CAD-Migos Sof-

tware Tools [5].

ChoÊ nie wynika to z†nazwy

firmowej, znany program Mic-

ro-Cap-V firmy Spectrum Soft-

ware[6] jako j¹dra symulatora

(simulation engine) takøe uøy-

wa programu SPICE.

Electronics Workbench

DoúÊ ciekawym pomys³em na

przyjazny uøytkownikowi inter-

fejs SPICE jest interfejs gra-

ficzny w programie Electro-

nics Workbench (bÍdziemy da-

lej uøywaÊ skrÛtu EWB), ka-

nadyjskiej firmy Interactive

Image Technologies [7].

Najnowsza wersja EWB 5.12

jest rozprowadzana w†kilku wa-

riantach, doúÊ podobnych fun-

kcjonalnie, ale rÛøni¹cych siÍ

wielkoúci¹ moøliwego do ana-

lizy uk³adu, zestawem dostÍp-

nych analiz i†zasobnoúci¹ bib-

liotek modeli. Cztery zasadni-

cze wersje to: studencka, edu-

kacyjna, hobbystyczna i†profes-

jonalna. OprÛcz tego jest do-

stÍpna takøe wersja demons-

tracyjna rozpowszechniana za

darmo w†Internecie oraz do³¹-

czana do kilkunastu popular-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 3/99

P R O G R A M Y

nych podrÍcznikÛw akademic-

kich z†dziedziny elektrotechniki

i†elektroniki w†jÍzyku angielskim

(miÍdzy innymi do maj¹cej

swoich entuzjastÛw jak i†prze-

ciwnikÛw, ale bÍd¹cej swoist¹

ìbibli¹î elektroniki, ksi¹øki Mic-

roelectronic Circuits Sedry

i†Smitha [9]). Niniejszy artyku³

powsta³ w†wyniku testowania

wersji edukacyjnej, udostÍpnio-

nej przez krakowsk¹ firmÍ Op-

rogramowanie Naukowo-Tech-

niczne (www.ont.com.pl).

Projektanci EWB przypuszczal-

nie kierowali siÍ za³oøeniem,

øe przeciÍtny, a†tym bardziej

ìrasowyî elektronik, jeøeli na-

wet korzysta w†swej pracy

z†komputera, najlepiej czuje siÍ

trzymaj¹c w†rÍce sondÍ oscylo-

skopow¹ lub multimetr. Z†tego

teø wzglÍdu duøo uwagi po-

úwiÍcono warstwie prezentacyj-

nej programu, gdzie postarano

siÍ o†maksymalne upodobnienie

úrodowiska symulatora do

rzeczywistego laboratorium po-

miarowego, co zreszt¹ wyraünie

sugeruje nazwa produktu zawie-

raj¹ca s³owo workbench, ozna-

czaj¹ce warsztat b¹dü stÛ³ labo-

ratoryjny.

Pracuj¹c z†EWB uøytkownik

wprowadza analizowany uk³ad

w†postaci schematu ideowego,

zaú zasila go, pobudza i†doko-

nuje ìpomiarÛwî za pomoc¹

ìwirtualnych przyrz¹dÛwî jak

multimetr, oscyloskop, generator

przebiegÛw czy analizator sta-

nÛw logicznych. Sama zaú ak-

tywacja procesu analizy uk³adu

polega na za³¹czeniu wirtualne-

go przycisku sieciowego w†pra-

wym gÛrnym rogu okna robo-

czego.

EWB to jedna z†najdalej id¹-

cych realizacji ìwirtualizacjiî

úwiata przetwarzania sygna³Ûw

elektrycznych - jedyny znany

nam przyk³ad bardziej zaawan-

sowany w†tym kierunku, to pro-

gram EDISON, wÍgierskiej fir-

my Design Software [9], w†ktÛ-

rym elementy uk³adu s¹ repre-

zentowane przez trÛjwymiarowe

ikony, w³Ûkna øarÛwek zmie-

niaj¹ kolor w†zaleønoúci od na-

tÍøenia pr¹du itd. Jednakøe†EDI-

SON, podobnie jak oferowany

przez tÍ sam¹ firmÍ analogowo-

cyfrowy symulator TINA - ma-

j¹cy rÛwnieø ìwirtualne oprzy-

rz¹dowanieî, to produkty wy-

³¹cznie edukacyjne, nie preten-

duj¹ce, w†odrÛønieniu od EWB,

do zastosowaÒ praktycznych.

Pracuj¹c z†programem EWB,

elektronik czuje siÍ wiÍc jak

w†rzeczywistym laboratorium po-

miarowym. Przyk³adowo, chc¹c

zbadaÊ odpowiedü uk³adu na

pobudzenia czasowe, wystarczy

narysowaÊ jego schemat, po

czym wzi¹Ê z†ìpÛ³kiî przyrz¹-

dÛw generator i†oscyloskop.

W†generatorze mamy moøliwoúÊ

wyboru typu przebiegu (prosto-

k¹tny, trÛjk¹tny lub sinusoidal-

ny) oraz jego parametrÛw, jak

amplituda, wspÛ³czynnik wy-

pe³nienia czy czÍstotliwoúÊ.

Z†kolei, na dwukana³owym os-

cyloskopie naleøy wybraÊ pod-

stawÍ czasu, tryb pracy, sposÛb

pod³¹czenia torÛw (AC/GND/DC)

oraz czu³oúÊ poszczegÛlnych ka-

na³Ûw. Najwaøniejsz¹ zalet¹†tego

podejúcia jest przede wszystkim

interaktywnoúÊ pracy. Na szyb-

kim komputerze i†przy niewiel-

kiej z³oøonoúci uk³adu moøna

na bieø¹co, lub niemal na bie-

ø¹co, úledziÊ wp³yw zmian syg-

na³u†wymuszaj¹cego na kszta³t

odpowiedzi. Jest to zasadnicza

zaleta w†stosunku do pracy

z†postprocesorem graficznym,

gdzie zwykle trzeba poczekaÊ

na zakoÒczenie analizy, aby

mÛc wizualizowaÊ jej wyniki,

choÊ obecnie, przy pe³nym do-

stosowaniu komputerÛw osobis-

tych do pracy wielozadaniowej,

moøna czasem uruchamiaÊ post-

procesor i†ø¹daÊ autoaktualizacji

przebiegÛw†- jak to ma miejsce

np. w†przypadku najnowszych

wersji postprocesora Probe z†pa-

kietu Design Center firmy Mic-

roSim/OrCAD. Tym niemniej,

zasadnicz¹ zalet¹ ìwirtualnego

oscyloskopuî wydaje siÍ byÊ

brak autoskalowania wykonywa-

nego rutynowo przez wiÍkszoúÊ

postprocesorÛw - co moøe cza-

sami prowadziÊ do fa³szywych

wnioskÛw wyci¹ganych przez

mniej doúwiadczonych (i spo-

strzegawczych!) uøytkownikÛw.

Cieszy moøliwoúÊ prze³¹czania

oscyloskopu w†tryb XY (uøy-

teczna w†przypadku okreúlania

np. charakterystyk uk³adÛw

przerzutnikÛw z†histerez¹), choÊ

szkoda, øe nie moøna sumowaÊ

czy odejmowaÊ przebiegÛw jak

w†normalnym oscyloskopie.

Wprawdzie elementarne (bardzo

z³oøone teø!) operacje arytme-

tyczne na wartoúciach sygna³Ûw

mog¹ byÊ wykonywane za po-

moc¹ prostych uk³adÛw ze ürÛd-

³ami sterowanymi (w ten spo-

sÛb moøna teø ìskonstruowaÊî

np. sondÍ†pr¹dow¹), ale jest to

juø mniej ìwygodneî i†trochÍ

przeczy ogÛlnej filozofii produk-

tu. Pewnym ograniczeniem jest

teø moøliwoúÊ obserwacji tylko

dwÛch sygna³Ûw, ale - po pier-

wsze - jest to sytuacja w†koÒcu

doúÊ typowa (oscyloskopy czte-

ro- i†wiÍcej kana³owe s¹ jednak

raczej wyj¹tkowe), dotyczy za-

sadniczo sygna³Ûw analogowych

(dla cyfrowych jest do dyspo-

zycji 16-kana³owy analizator lo-

giczny), i wreszcie, w†przypad-

ku koniecznoúci jednoczesnej

prezentacji wiÍkszej liczby syg-

na³Ûw analogowych, mamy do

dyspozycji tradycyjn¹ metodÍ

z†procesorem graficznym, do

ktÛrego moøemy przekazywaÊ

Rys. 2.

dowoln¹ liczbÍ napiÍÊ wÍz³o-

wych. Trzeba tu jednak doúÊ

wyraünie powiedzieÊ, øe post-

procesor graficzny EBW jest

o†klasÍ gorszy od odpowiadaj¹-

cych mu programÛw innych

producentÛw. W†przypadku

wiÍkszych wymagaÒ estetycz-

nych nieodzownym moøe oka-

zaÊ siÍ uøycie zewnÍtrznych

programÛw do obrÛbki i†prezen-

tacji danych. Eksport wynikÛw

symulacji w†postaci liczbowej do

pliku tekstowego jest przewi-

dziany przez projektantÛw EWB.

Poza opisanymi przyrz¹dami,

na ìpÛ³ceî z†aparatur¹ pomiaro-

w¹ (oczywiúcie wirtualn¹...) zna-

jduj¹ siÍ jeszcze: wobuloskop

oraz generator s³Ûw 16-bitowych,

16-kana³owy analizator logiczny

oraz, nie maj¹cy raczej proste-

go odpowiednika w†rzeczywis-

tym úwiecie, konwerter logicz-

ny dokonuj¹cy zamiany rÛønych

reprezentacji funktorÛw logicz-

nych (tabela prawdy, wyraøenie

w postaci alternatywnej lub ko-

niunkcyjnej, symbol bramki, na-

zwa funktora) pomiÍdzy sob¹.

Po przegl¹dniÍciu ìszafyî z†op-

rzyrz¹dowaniem zobaczmy co

mamy w†szufladkach podrÍczne-

go magazynu czÍúci naszego

wirtualnego laboratorium. G³Ûw-

n¹ zalet¹ tej ìszafkiî jest ìnie-

wyczerpalnoúÊî zapasu poszcze-

gÛlnych podzespo³Ûw - bo przy-

rz¹dy (oscyloskop, multimetr

itd.) znikaj¹ jednak z†pÛ³ki po

ich pod³¹cze niu do uk³adu -

jak w†zwyk³ym laboratorium,

gdzie drog¹ aparaturÍ mamy za-

zwyczaj w†pojedynczych egzem-

plarzach, ale czÍúci i†elemen-

tÛw pod dostatkiem. Niezaleø-

nie od powyøszej zalety, na-

prawdÍ cieszy zasobnoúÊ dostar-

czonych modeli. Nie jest to

zapewne rzecz niezwyk³a dla

uøytkownikÛw†dobrze wyposaøo-

nego warsztatu, ale pamiÍtaÊ na-

leøy, øe w†pierwotnym SPICE

przewidziane s¹ ogÛlne (skalo-

walne) modele podstawowych

przyrz¹dÛw pÛ³przewodniko-

wych: diody, tranzystora bipo-

larnego, tranzystorÛw†polowych

z³¹czowych i†z†izolowan¹ bram-

k¹, elementÛw biernych (rezys-

tor, kondensator, cewka induk-

cyjna i†linia opÛüniaj¹ca) oraz

niezaleønych i†sterowanych ürÛ-

de³ napiÍcia oraz pr¹du.

Komercyjne wersje SPICE za-

opatrzone s¹ zwykle w†bibliote-

ki zawieraj¹ce parametry skalu-

j¹ce ogÛln¹ postaÊ rÛwnaÒ mo-

delu bazowego okreúlonej klasy

(np. tranzystora NPN) do rzeczy-

wistych charakterystyk produko-

wanego i†dostÍpnego w†handlu

elementu. OprÛcz tego, bibliote-

ki komercyjnych wersji SPICE

zawieraj¹ dodatkowo makromo-

dele 2 wzmacniaczy operacyjnych

i†komparatorÛw, a†takøe modele

funkcjonalne (behawioralne)

wiÍkszoúci popularnych rodzin

cyfrowych uk³adÛw scalonych,

czasami w³¹cznie z†uk³adami

programowalnymi PAL/GAL

(MicroSim/OrCAD).

Tych ostatnich nie ma co

prawda w†øadnej z†ìszufladî

EWB, ale brak ten, jakkolwiek

dla niektÛrych dotkliwy, jest

kompensowany opracowaniem

i†udostÍpnieniem modeli elemen-

tÛw, ktÛrych na prÛøno szukaÊ

w†innych symulatorach. Przyk³a-

dem mog¹ tu byÊ modele diod

elektroluminescencyjnych (nie

chodzi tu jednak o†efekty optycz-

ne, lecz o†charakterystyki pr¹do-

wo-napiÍciowe tych diod, odbie-

gaj¹ce nieco od charakterystyk

standardowej diody krzemowej),

czy pÛ³przewodnikowych pros-

townikÛw sterowanych (tyrysto-

ra, diaka, triaka - choÊ nie

uda³o nam siÍ znaleüÊ IGBT).

Proste, zdawa³oby siÍ elementy,

jak bezpiecznik czy klucz dwu-

po³oøeniowy, ze wzglÍdu na fakt

zmiany struktury analizowanego

uk³adu mog¹ wystÍpowaÊ tylko

w†interakcyjnych, jak EWB, wer-

sjach symulatorÛw, gdzie, jak na-

leøy przypuszczaÊ, symulator

Elektronika Praktyczna 3/99

P R O G R A M Y

SPICE jest uruchamiany w†tle

kilkakrotnie, a†dopiero w†wars-

twie prezentacyjnej wyniki s¹

³¹czone.

Nie sposÛb tu wymieniÊ

wszystkich elementÛw pogrupo-

wanych w†dwunastu ìszuflad-

kachî, z†ktÛrych szczegÛln¹

uwagÍ zwracaj¹ wskaüniki (In-

dicators), zawieraj¹ce woltomie-

rze i†amperomierze (tak wiÍc†tyl-

ko multimetr wystÍpuje w†poje-

dynczym egzemplarzu), ale tak-

øe øarÛwki, wskaüniki siedmio-

segmentowe czy zestawy diod

luminescencyjnych w†postaci ìli-

nijki úwietlnejî, a†nawet brzÍ-

czyk. Elementy te, pobudzone

odpowiednimi sygna³ami, ìúwie-

c¹î lub wydaj¹ düwiÍki z†g³oú-

nika systemowego. Drug¹ bar-

dzo interesuj¹c¹ (choÊ trochÍ

nieuporz¹dkowan¹ - co zdarza

siÍ jednak w†najlepszym warsz-

tacie...) jest szuflada ìrÛønoúciî

(Miscellaneous Parts), w†ktÛrej

znaleüÊ moøemy wspomniane

juø bezpieczniki topikowe, sil-

nik pr¹du sta³ego (z moøliwoú-

ci¹ szeregowego lub rÛwnoleg-

³ego ³¹czenia stojana z†wirni-

kiem; napiÍcie na umownej

koÒcÛwce odpowiada prÍdkoúci

obrotowej), a†takøe kilka rodza-

jÛw przetwornic pr¹du sta³ego

oraz lampy prÛøniowe.

ChoÊ wszystkie szuflady otwie-

raj¹ siÍ lekko, szybko i†bezsze-

lestnie (i nigdy nic siÍ z†nich

nie wysypuje...), dla usprawnie-

nia pracy moøna czÍúciej uøy-

wane elementy prze³oøyÊ do

podrÍcznej szuflady pod blatem

sto³u†laboratoryjnego (Favourites -

w†lewym, gÛrnym rogu).

OmÛwione na samym pocz¹t-

ku przyrz¹dy wirtualne s³uø¹

do przeprowadzania podstawo-

wych typÛw analiz - sta³opr¹-

dowej, ma³osygna³owej i†proce-

sÛw przejúciowych (.DC, .AC

i†.TRAN). OprÛcz tego, w†EWB

s¹ moøliwe wszystkie pozosta³e

analizy przewidziane przez stan-

dard Berkeley SPICE, a†wiÍc sta-

³opr¹dowa analiza punktu pra-

cy (.OP), analiza szumowa

(.NOISE), analizy zniekszta³ceÒ

(.DISTO i†.FOUR), analiza wraø-

liwoúciowa (.SENS), funkcji

przejúciowej (.TF) oraz biegu-

nÛw i†zer (.PZ). Jako rozszerze-

nie wystÍpuj¹ bardziej zaawan-

sowane typy analiz, jak para-

metryczna (.STEP), Monte Carlo

(.MC) czy statystyczna analiza

najgorszego przypadku (.WCA-

SE), w†postaciach odpowiada-

j¹cych z†grubsza rozszerzeniom

wprowadzonym przez firmÍ

MicroSim jeszcze w†okresie jej

samodzielnej dzia³alnoúci [2].

W†wyliczeniu powyøszym uøy-

to dla przypomnienia (w†nawia-

sach) mnemonikÛw SPICE/PSpi-

ce, odpowiadaj¹cych poszczegÛl-

nym analizom, ale uøytkownik

aktywuje je wy³¹cznie przez wy-

pe³nianie w³aúciwych formula-

rzy. Zasadniczo EWB nie prze-

widuje bezpoúredniego przetwa-

rzania plikÛw tekstowych z†opi-

sem zadania w†jÍzyku SPICE,

co jest trochÍ zaskakuj¹ce, zwa-

øywszy, øe j¹drem programu jest

32-bitowy kod SPICE 3F5, co

bardzo eksponuj¹ producenci

i†dystrybutorzy. Nie oznacza to

jednak braku moøliwoúci symu-

lowania netlist stworzonych

przez inne programy lub wpro-

wadzonych bezpoúrednio jako

pliki tekstowe. EWB moøe†w†ta-

kim wypadku zaimportowaÊ

miast informacja topologiczna,

nawet w†tak pogmatwanym

schemacie, jest wystarczaj¹ca dla

symulatora jak i†dowolnego pro-

gramu do projektowania p³ytek

drukowanych. EWB moøe eks-

portowaÊ schemat do progra-

mÛw OrCAD PCB, Tango, Pro-

tel, Layo1, Ultimate i†- co oczy-

wiste - do w³asnego programu

do projektowania p³ytek: Elect-

ronics Workbench Layout. Moø-

liwy jest takøe†eksport w†forma-

cie standardowego SPICE, choÊ

tu sprawa jest bardziej proble-

matyczna z†tego wzglÍdu, øe

kami. Uszkodzony element zmie-

nia swÛj kolor na czerwony.

Taka moøliwoúÊ bardzo u³atwia

diagnozowanie uszkodzeÒ uk³a-

du i†jest nies³ychanie wartoú-

ciowa pod wzglÍdem dydaktycz-

nym. Testowana przez nas wer-

sja edukacyjna ma zreszt¹ kilka

dodatkowych opcji, ktÛrych kon-

trolowanie wymaga has³a†znane-

go nauczycielowi. MiÍdzy inny-

mi moøliwe jest ukrywanie

wspomnianych uszkodzeÒ, wte-

dy uczeÒ czy student musi sa-

modzielnie zlokalizowaÊ uszko-

dzenie na podstawie znamion

zewnÍtrznych. Ponadto jest

moøliwa blokada zmian para-

metrÛw modelu, dezaktywowa-

nie niektÛrych analiz itp.

Wydaje siÍ, øe omawiany pro-

gram jest bardzo ciekawym na-

rzÍdziem, ktÛrego g³Ûwn¹ zalet¹

jest moøliwoúÊ bardzo szybkiego

opanowania go przez uøytkow-

nika dziÍki przejrzystemu i†bar-

dzo przyjaznemu interfejsowi.

Jedynym szybko zauwaøalnym

mankamentem jest ma³o wygod-

ny sposÛb cofania wprowadzo-

nych zmian i†poprawek - brak

tu klasycznych funkcji Undo/

Redo, a†ich namiastk¹ jest fun-

kcja Revert to Saved, ktÛrej

uøycie wymaga jednak doúÊ

czÍstego tworzenia kopii zapa-

sowych. Jednoczeúnie doúÊ wy-

soki stopieÒ skomplikowania in-

terfejsu uøytkownika powoduje,

øe wykonanie mniej standardo-

wych zadaÒ albo do³¹czenie

w³asnych, nowych modeli moøe

byÊ utrudnione. Jeøeli dodaÊ do

tego opisane wczeúniej niedo-

skona³oúci postprocesora graficz-

nego, to profesjonaliúci, ktÛrzy

znaj¹ dobrze jÍzyk wejúciowy

programu SPICE, potrzebuj¹

i†potrafi¹†tworzyÊ w³asne biblio-

teki modeli i†symboli oraz maj¹

wyøsze wymagania prezentacyj-

ne (rysunek przebiegu na wir-

tualnym oscyloskopie wygl¹da

niestety trochÍ amatorsko, a†po-

ziom tworzonych grafÛw teø nie

wszystkich satysfakcjonuje), mo-

g¹ optowaÊ za innymi produk-

tami, choÊ nawet wtedy

niezaprzeczalnym atutem EWB

jest stosunkowo niska cena (na-

wet wersji profesjonalnej). Pro-

gram zaú jest chyba idealny

dla uczniÛw, studentÛw†i†hob-

bystÛw. Naleøy jeszcze tylko na

zakoÒczenie przestrzec przed

zbyt d³ugim przebywaniem

w†wirtualnym warsztacie elekt-

ronicznym. Kaøda rzeczywistoúÊ

jest bowiem zawsze bogatsza niø

najbardziej rozwiniÍte jej mode-

le i†naleøy sobie zdawaÊ spra-

wÍ, øe istniej¹ klasy zjawisk

wystÍpuj¹ce w†uk³adach, a†nie

maj¹ce swojego odbicia w†ich

modelach - w†koÒcu wedle kla-

sycznej definicji model odzwier-

ciedla najwaøniejsze, a nie

wszystkie cechy obiektu. Wy-

Rys. 3.

zbiÛr z†netlist¹ i†stworzyÊ od-

powiadaj¹cy jej schemat. Uøy-

tecznoúÊ tego ostatniego jest

w†takim wypadku mocno ogra-

niczona, gdyø automatyczne roz-

mieszczanie i†³¹czenie rozpozna-

nych elementÛw†uk³adu prowa-

dzi zazwyczaj do bardzo za-

gmatwanego schematu - czÍsto

³ami¹cego wszystkie wskazÛwki

zawarte w†podrÍczniku Hilla

i†Horowitza [10]. Trudno jednak

wymagaÊ od algorytmu, øeby

ìdomyúla³î siÍ funkcji uk³adu

czy choÊby kierunku zasadni-

czego przep³ywu sygna³u. Nato-

w†standardowym SPICE nie ma

odpowiednikÛw wielu elemen-

tÛw zdefiniowanych i†uøywanych

przez EWB.

Kolejnym ciekawym mechaniz-

mem zaimplementowanym

w†EWB jest funkcja ìuszkodzeÒî

(faults). Dla kaødego elementu

wystÍpuj¹cego w†analizowanym

uk³adzie moøna zdefiniowaÊ wa-

runki krytyczne, po przekrocze-

niu ktÛrych element nie spe³-

nia juø swej funkcji tylko za-

chowuje siÍ jak zwarcie, roz-

warcie lub rezystancja (up³yw)

pomiÍdzy wybranymi koÒcÛw-

Rys. 4.

Elektronika Praktyczna 3/99

P R O G R A M Y

chodz¹c zaú z†wirtualnego war-

sztatu nie zapomnijmy ìzgasiÊ

úwiat³aî g³Ûwnym wy³¹cznikiem

- wyniki d³ugotrwa³ej symulacji

s¹ ci¹gle†zapisywane na dysk

i†mog¹ spowodowaÊ jego prze-

pe³nienie.

Witold Machowski

[8] A.S. Sedra, K.C. Smith,

Microelectronic Circuits,

wyd. 4†Oxford University

Press, 1998

[9] www.designsoftware.com

[10] P. Horowitz, W. Hill Sztuka

elektroniki, wyd. 3, WK£,

1996, dodatek E, str. 641

Nagrody konkursowe ufundo-

wa³a firma ONT tel. (0-12) 636-

25-52.

1 Patrz EP 2/97

2 Istot¹ modelowania jest re-

prezentowanie obiektu na po-

ø¹danym stopniu szczegÛ³o-

woúci i†dok³adnoúci. W†mak-

romodelu zazwyczaj d¹øymy

do wiernego opisania zacho-

waÒ z³oøonego uk³adu elekt-

ronicznego za pomoc¹ mniej-

szej liczby elementÛw. Na

przyk³ad, kilka tranzystorÛw

bipolarnych, tworz¹cych sto-

pieÒ wzmacniacza operacyj-

nego moøe byÊ zast¹pione

ürÛd³em sterowanym. Przy-

úpiesza to analizÍ, nie wp³y-

waj¹c przy tym znacz¹co na

jej dok³adnoúÊ.

Literatura:

[1] www.microsim.com,

www.orcad.com

[2] J. PorÍbski, P. Korohoda

SPICE - program

nieliniowej analizy uk³adÛw

elektronicznych, WNT,

Warszawa 1996, wyd. V

[3] www.intusoft.com,

europejski mirror

www.softsim.com

[4] www.deutsch.com

[5] www.cadmigos.com

[6]www.spectrum.co.uk

[7] www.interactiv.com

Elektronika Praktyczna 3/99

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: