ЭлТехн-МетУказV1_00

Отображение результатов и индикация

Прибор содержит единственный индикатор, расположенный справа от правой клавиши управления курсором. Это светодиод Charge, загорающийся во время зарядки аккумуляторов.

Текущее состояние режима работы, результаты измерений и собственно осциллограмма выводятся на ЖКИ – дисплей осциллографа в одном из вышеперечисленных в таблице 5 вариантов размещения информации на экране. Пример представления информации для 1-го варианта размещения, содержащий практически все элементы данных, показан на рисунке Б.28. В левой части экрана размещена вертикаль-

вую часть экрана, как показано на рисунке, либо ее верхнюю часть (варианты размещения 2-4). На этой области могут отображаться напоминающие координатную сетку точки, либо, как показано на рисунке, две вертикальные и две горизонтальные маркерные линии, либо две ортогональные оси X и Y.

В правом нижнем углу экрана находится надпись, показывающая либо тип варьируемых данных (11), которые можно изменять с помощью клавиш курсора. Если источник питания прибора разряжен, тип настраиваемых данных заменяется надписью «Low Bat», а в момент записи осциллограммы на этом месте мелькает надпись STORE. Другие возможные значения надписи: DISPLAY (вид отображаемых данных), MENU (основные установки), TRIGGER (режимы синхронизации, t-V/div (масштаб по осям X,Y), X/Y-pos (положение осциллограммы), MARKER 1(положение левой/верхней маркерной линии) , MARKER 2 (положение правой/нижней маркерной линии), METER

171

1… METER 4 (вид измеренных данных, отображаемой в одной из четырех позиций 5-8).

Масштаб развертки по оси времени и по оси амплитуды ото-

бражается, соответственно, в позициях (4), (10).

Режимы синхронизации и состояния входа показываются в по-

зиции (9) и состоят из трех элементов. Первым элементом идет значок, показывающий фронт сигнала, по которому запускается развертка. Это может быть либо положительный, либо отрицательный (показан на рисунке) фронт. Второй элемент – символ, обозначающий тип входа («=» – по постоянному току, «~» – по переменному току). Если задать режим работы с делителем на 10, под данным значком появится цифра «10». Третий элемент – надпись, указывающая на тип синхронизации и режим работы осциллографа. RUN означает режим автоматической (автоколебательной) развертки, NORM – нормальный режим внутренней синхронизации, ONCE – режим однократной развертки, и HOLD – режим, когда на экране отображается зафиксированное значение осциллограммы, полученное в результате запуска однократной развертки или нажатия клавиши Memory. Если на экране отображается не текущая осциллограмма, а осциллограмма, хранимая в памяти прибора, надпись HOLD заменяется на MEM. При временах развертки свыше 1с/дел и более может быть также задан режим ROLL, позволяющий автоматически прокручивать отображаемую на экране область подобно тому, как это делается в самописцах.

Измеренные значения - отображаются в четырех позициях (5-8) для режима отображения 1, либо в пяти позициях (еще один отсчет внизу экрана) – для режима 2. Используемые для пояснения типа отображаемого параметра обозначения будут приведены ниже. Если уровень сигнала слишком мал для измерения, либо его значение выходит за границы выбранного диапазона, вместо значений параметров выводятся знаки вопроса. При включенных маркерных линиях (как показано на рисунке) в трех из этих позиций отображается временной интервал между вертикальными линиями и соответствующая ему частота, а также величина напряжения между горизонтальными линиями. В четвертой позиции отображаются данные, заданные в настройке METER 1. Если маркерные линии отключены, то отображаются только четыре позиции, данные для которых устанавливаются настройками METER 1… METER 4.

172

Помимо рассмотренной экранной формы в приборе используется еще две: для основных установок дисплея и для выбора типа измеренных данных, отображаемых в одной из четырех позиций на экране.

Суть первой формы составляет следующая таблица:

В ней задается 3 группы настроек: режим (осциллограф – демонстрационный ролик – отображение версии ПО), таймер отключения (15 минут – 1 час – отключен) и выбор режима отображения (автоматический выбор одного из 5 вариантов размещения информации на экране – ручной выбор по кнопке Display)

Внешний вид другой формы показан на следующем рисунке Б.29.

METER-1

Рисунок Б.29 – Форма для измерения параметров регистрируемого сигнала и установки от 1 до 4 значений контролируемых параметров в основном окне.

С помощью данной формы можно как наблюдать все измеренные параметры регистрируемого сигнала, так и задать до четырех фиксированных параметров, из которых три верхних отображаются на основном окне, когда на нем отсутствуют маркерные линии, а четвертый

– при наличии под него позиции на экране. Надпись METER-1 соответствует самому нижнему параметру, который отображается в основном окне всегда. В данной форме (равно как и в основной форме) для

173

различия типа отображаемых параметров применены следующие обозначения:

V – напряжение;

W – мощность;

– максимальное значение параметра;

V – наименьшее значение напряжения;

V↕ – полный размах сигнала (от максимального до минимального значения), или напряжение «от пика до пика»;

= – постоянная составляющая напряжения регистрируемого сигнала;

~ – действующее значение напряжения (его среднеквадратичное значение), либо значение параметра, соответствующее переменной составляющей сигнала;

– значение, соответствующее полному сигналу, содержащему как переменную, так и постоянную составляющую;

dBV = 20*lg(U1/U2) – выраженное в дБ отношение двух напряжений, из которых одно имеет опорное, фиксированное значение, равное 1В. При этом показанию 0дБ соответствует полное напряжение сигнала (либо его постоянная или переменная составляющая), равное 1В;

dB = 10*lg(W1/W2) – выраженное в дБ отношение двух мощностей, из которых одна имеет опорное, фиксированное значение, равное мощности, выделяемой на резисторе 600Ом при подаче на него действующего напряжения 0.775В. В этом случае 0дБ соответствует действующему напряжению 0.775В на нагрузке 600Ом;

W – среднее значение мощности сигнала (полной W , либо только его переменной W~ составляющей), либо пиковой мощности W . При этом полагается, что напряжение сигнала снимается с нагрузки, равной 4Ома.

Работа с прибором.

Работа с данным осциллографом существенно отличается от работы с рассмотренным в предыдущем разделе аналоговым осциллографом OS 5030. В основном отличия касаются правильности применения расположенных на панели прибора клавиш, заменяющих органы управления нажимного и поворотного типа.

В следующей таблице приведено назначение клавиш осциллографа. Для наглядности клавиши, функциональное назначение которых зависит от продолжительности нажатия, представлены как отдельные

174

клавиши с добавлением в скобках цифр 1 – для краткого нажатия и 2 – для продолжительного.

Высвечивает режим DISPLAY. Горизонтальными стрелкаDisplay ми маркера можно выбрать 5 вариантов отображения дан-

(1)ных, а вертикальными – 4 варианта отображения координатной сетки (нет, маркерные линии, сетка, оси) Отображает таблицу настройки для задания времени авто-

175

жим может устанавливаться автоматически, о чем будет отмечено ниже. Если прибор находится в режиме HOLD, нажатие данной клавиши позволяет перейти от просмотра зафиксированного сигнала к сигналу, хранимому в памяти. При этом в позиции отображения режима синхронизации надпись HOLD будет заменяться надписью MEM и наоборот.

Позволяет перейти в режим изменения положения осциллограммы на экране по горизонтали и вертикали с помощью соответствующих клавиш управления курсором. Все-

X/Y-pos го в памяти хранится 256 отсчетов сигнала, тогда как на экране может быть отображено не более 128 отсчетов. Изменение положения осциллограммы позволяет вывести на экран все отсчеты.

Последовательное нажатие клавиши позволяет включить отображение двух пар маркерных линий, и передать на клавиши управления маркером сначала управление левой и

Marker верхней линиями (Маркер 1), затем положением нижней и 1-2 правой линиями (Маркер 2), а затем снова отключить обе пары. Включение маркерных линий переключает вид отображаемой информации на экране, что уже отмечалось ра-

нее.

Переводит прибор в режим отображения измеряемых параметров сигнала и выбора из них до четырех параметров, отображаемых в основном окне. Последовательное нажатие клавиши позволяет выбрать параметры, отображаемые с первой по четвертую позиции. Для отказа от настроек достаточно нажать любую другую клавишу задания режима настроек.

Нажатие кнопки фиксирует на экране текущую осциллограмму и переводит прибор в режим HOLD. Запись ее в память производится по нажатию и удержанию кнопки Trigger в режиме HOLD до кратковременного появления надписи STORE вместо HOLD. По этой же клавише проис-

Memory ходит переключение между режимами HOLD и режимом отображения текущего сигнала. Переключение между режимом HOLD и отображением сигнала, записанного в памяти (режим MEM), производится кнопкой t-V/div. При записи в память в ней сохраняются и все установки прибора, задающие масштаб времени и амплитуды.

176

делалось в осциллографе OS 5030. Для подключения к сигналу нужно открыть нижнюю крышку, как это показано на рисунке Б.30, где цифрой 3 помечены аккумуляторы, 4 место подключения, и 5 – заводской номер прибора.

2. Основным во время работы прибора является режим, соответствующий нажатию клавиши t-V/diV(выбор масштабов по X и Y / выбор запомненного сигнала). В этот режим прибор переходит автоматически через 10 с после прекращения нажатия клавиш, только если он не находился перед этим в режиме HOLD. Переход из режима установки одного типа настроек к другому типу производится путем нажатия соответствующей этому типу настроек клавиши.

178

ПРИЛОЖЕНИЕ В СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ И

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

Общее представление о SPICE - моделях

Математическое моделирование электронных схем с помощью персональных компьютеров является универсальным инструментом разработки и оценки качества проектных решений. Математическое моделирование имеет ряд преимуществ перед физическим макетированием, к числу которых относятся:

повторяемость эксперимента;

отсутствие возможности "сжечь" математический макет;

гибкость и быстрота получения результатов;

отсутствие монтажных работ и необходимых для этого инструментов и материалов (паяльника, припоя, флюса, монтажной платы, электрорадиоэлементов и др.);

ненужность дорогостоящих контрольно-измерительных приборов.

Кпоследним относятся осциллографы, вольтметры, амперметры, измерители частотных и переходных характеристик, измерители нелинейных искажений и др. Суммарная стоимость некоторых из этих приборов существенно превышает стоимость высокопроизводительного персонального компьютера. Не менее важным является фактор обучения студентов технике построения электронных схем (схемотехнике). С помощью компьютерного моделирования можно "проследить" любой ток и напряжение в схеме, оценить влияние температуры и технологического разброса параметров электрорадиоэлементов, рассчитать уровень собственных шумов и многое другое, что невозможно или требует значительных усилий при физическом макетировании.

Ядром большинства программных продуктов, используемых для моделирования электронных и электрических схем, является программный модуль, реализующий так называемые SPICE -алгоритмы

(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis – имитацион-

ная программа, ориентированная на интегральные схемы).

Первая программа семейства SPICE была создана в Калифорнийском университете Беркли в начале 70-х годов. Популярность различных версий SPICE привела к тому, что производители полупроводниковых приборов и интегральных схем прилагают к выпускаемой ими продукции параметры spice-моделей. Разработчики аналоговых и смешанных электронных устройств сопровождают свои разработки spiceмоделями для подтверждения качества проектирования.

179

SPICE-программа стала своеобразным эталоном программ схемотехнического проектирования. Многие разработчики программ, предназначенных для моделирования электронных схем, обеспечивают возможность экспорта проекта в программу PSpice. Списки соединений схемы в формате SPICE составляются большинством пакетов САПР (Micro-Cap фирмы Spectrum Software, MultiSIM фирмы National Instruments (http://www.ni.com) , Dr.Spice, OrCAD, P-CAD, ACCEL EDA, Viewlogic, COMPASS, Design Architect, B2 Spice v.5 фирмы Beige bag Software (http://www.beigebag.com) и др.). На платформе пер-

сональных компьютеров в настоящее время имеется единственная система, обеспечивающая сквозное проектирование аналого-цифровой аппаратуры – система OrCAD.

Воснове любой SPICE – программы лежит SPICE – модель. SPICE – модель – это текстовое описание компонента электрической цепи, используемое SPICE – симулятором для рассчета поведения электронного компонента при различных ситуациях. Размер SPICE – модели – от одной строчки при описании простейших компонентов типа постоянного резистора до текстов, содержащих сотни строк и описывающих отдельные функциональные блоки.

Не следует путать SPICE – модели с рSPICE – моделями. рSPICE

–модель – это составная часть системы OrCAD и нет никакой гарантии, что она будет совместима со SPICE – моделью. В отличие от нее SPICE – это открытый стандарт, широко используемый для моделирования электрических схем.

Вбольшинстве spice-симуляторов существует возможность подключать внешнюю модель, написанную пользователем самостоятельно. Модель пишется на C и компилируется в dll - библиотеку. Однако это подходит лишь для стандартных моделей вроде МОП – транзисторов. Если нужно написать модель для нестандартного устройства, можно либо составить макромодель на основе стандартных spiceпримитивов, либо использовать высокоуровневые языки типа Verilog- AMS/VHDL-AMS.

Макромодели совместимы со всеми spice-симуляторами (если конечно не используются какие-то специфичные для данного симулятора команды и примитивы), но ограничены по возможностям и для сложного устройства не всегда удобны. Verilog-A/VHDL-A более гибки, но могут возникнуть проблемы с их поддержкой симуляторами. HSPICE X-2005.09 поддерживает моделирование Verilog-A, а PSPICE и TSPICE

–нет. Подробная информация по макромоделям содержится на сайтах разработчиков в документации к соответствующим симуляторам. На

180