Теоретические сведения. Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности

Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Имеющиеся в программе библиоте­ки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов. Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов (более подробно смотри в Приложении 2).

Параметры компонентов можно изменять в широком диапазоне значений. Простые компоненты описываются набором параметров, значения которых можно изменять непо­средственно с клавиатуры, активные элементы - моделью, представляющей собой сово­купность параметров и описывающей конкретный элемент или его идеальное представление. Модель выбирается из списка библиотек компонентов, параметры модели также могут быть изменены пользователем.

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных величин, зада­вать входные воздействия, строить графики. Все приборы изображаются в виде, макси­мально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно. Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки.

Элементы электрической цепи можно разделить на элементы, генерирующие энергию (источники питания, активные элементы), элементы, преобразующие электромагнитную энергию в другие формы энергии (резистивные элементы), и элементы, запасающие и отдающие энер­гию (реактивные элементы). Свойства первых двух групп элементов можно описывать зависи­мостями тока через них от напряжения (вольт-амперными характеристиками). Исследовать их свойства, можно применяя сигналы, не изменяющиеся во времени. Токи и напряжения в реак­тивных элементах связаны интегро-дифференциальными зависимостями, и для исследования их свойств необходимо генерировать изменяющиеся во времени сигналы.

 

2.1. Независимые идеальные источники питания

Простейшими источниками питания в электротехнике являются идеальные источники тока и напряжения. Они имеют бесконечно большую мощность. Свойства и обозначения основных типов идеальных источников (активных двухполюсников), использующихся в электротехнике и имеющихся в Electronics Workbench, приведены в табл.1.

 

2.2. Зависимые источники питания

Зависимые источни­ки питания представляются четырехполюсниками и являются идеальными источниками питания, управляемыми входным сигналом тока или напряжения. При этом величина выходного напряжения или тока в каждый момент времени определяется мгновенным значением входного управляющего сигнала и коэффициентом передачи четырехполюсника в соответствии с табл.2.

2.3. Резистор

Вольт-амперная характеристика линейного резистора выражается законом Ома, который и является для этого элемента компонентным уравнением (табл.3.).

 

2.4. Неидеальный источник напряжения

Этот источник напряжения представляет собой блок, который составляется из двух описанных элементов: идеального источника ЭДС и последовательно с ним включенного резистора (рис.1а).

Рис.1. Неидеальные источники

 

2.5. Неидеальный источник тока

Неидеальный источник тока представляет собой блок, который составляется из двух описанных элементов: идеального источника тока и параллельно с ним включенного резистора (рис.1б).

 

2.6. Конденсатор и катушка индуктивности

Интегро-дифференциальные соотношения, определяющие связь между токами и напряжениями и величину запасаемой энергии в реактивных элементах, приведены в табл.4.