В основу этой системы также положен пакет программ PSPICE. Система ICAP отличается удобным оконным редактором, возможностью работы с измерительным оборудованием

миНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Омский государственный технический университет


УТВЕРЖДАЮ
Проректор по НР ОмГТУ
_____________ /А.В. Косых/
«___»_____________2009 г.
м.п.


РЕКЛАМНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Компьютерный лабораторный практикум по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» Часть 1 «Электроника»
.02068999.00286-01 99 01
Листов 9


Разработчики:
______________________/Тихонов А.И./
______________________/ Бубнов А.В./
______________________/ Лыченков А.И./

15.03.2009>

6582481. Функциональное назначение программы, область применения, ограничения
Приступая к изучению предмета "Информационно-измерительная техника и электроника", очень важно иметь простой и доступный инструмент для проведения экспериментальных исследований электронных схем и для проверки освоенных теоретических знаний на практике.
До недавнего времени таким инструментом была только учебная лаборатория с достаточно ограниченным набором схем и небольшим приборным парком. В ней приобретались первые практические навыки планирования и проведения экспериментов с электрическими и электронными схемами. Но сегодня мы являемся свидетелями стремительного развития других программных инструментов, использующих современное математическое моделирование для создания виртуальной лаборатории. Это привело к появлению новых подходов к изучению таких фундаментальных дисциплин, как "Информационно-измерительная техника и электроника".
Наличие лаборатории математического моделирования с развитой инструментальной поддержкой позволяет реализовать практически неограниченные возможности по планированию и проведению экспериментов с широким классом электрических и электронных схем.
Виртуальная лаборатория открывает для технических учебных заведений широчайшие возможности совершенствования учебного процесса, развития дистанционного обучения и новых методов экспериментального исследования.
Таким образом, целью дипломного проекта является разработка компьютерного лабораторного практикума по дисциплине "Информационно-измерительная техника и электроника".
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести обзор существующих средств схемотехнического моделирования;
выбрать наиболее подходящую среду схемотехнического моделирования;
создать компьютерные модели исследуемых электронных цепей;
выполнить моделирование разработанных цепей, в случае некорректной работы – произвести отладку.
Так же важным этапом при разработке лабораторного практикума является написание методических указаний к работам. Эта работа будет выполняться параллельно при решении третьей и четвертой задач.
При компьютерном моделировании в настоящее время используется достаточно много программных сред схемотехнического моделирования. Каждая из них позволяет в той или иной степени увидеть происходящие в анализируемой схеме процессы и, по полученным в процессе моделирования данным, сравнить их с аналитическими.
Системы схемотехнического моделирования аналоговых и цифровых устройств и проектирования печатных плат DesignCenter и DesignLab разработаны корпорацией MicroSim [1,2]. В основу этих систем положен известный пакет программ PSPICE, первые версии которого были разработаны в начале 70-х годов прошлого века в Калифорнийском университете. Возможности этих систем существенно зависят от варианта поставки и операционной системы. Они позволяют выполнять моделирование аналоговых, смешанных аналого-цифровых и просто цифровых радиоэлектронных устройств, синтез цифровых устройств на базе интегральных схем с программируемой логикой, а также моделирование с учетом паразитных емкостей и индуктивностей, присущих реальным печатным платам.
Системы DesignCenter и DesignLab оснащены графическим редактором принципиальных схем, который одновременно является управляющей оболочкой для запуска программных модулей на всех стадиях работы с системами. Системы позволяют выполнять расчет режимов радиоэлектронных устройств по постоянному и переменному току, спектральный анализ, моделирование переходных процессов, расчет уровней шума, статистический анализ с учетом вариации температуры при работе устройства. Моделирование аналого-цифровых и цифровых устройств выполняется на логическом уровне с подключением аналого-цифровых и цифро-аналоговых интерфейсов для обеспечения связи аналоговой и цифровой частей радиоэлектронных устройств.
В системах может выполняться параметрическая оптимизация аналого-цифровых устройств по заданным критериям при наличии нелинейных ограничений на параметры варьируемых компонентов.
Системы имеют графический редактор печатных плат, который в автономном режиме воспринимает информацию о соединениях в формате P-CAD, а в составе системы – от графического редактора принципиальных схем.
Возможна передача данных в систему AutoCAD для выпуска конструкторской документации. К системам DesignCenter и DesignLab прилагаются многочисленные библиотеки графических символов элементов и банки данных с более чем восемью тысячами математических моделей компонентов (диодов, тиристоров, биполярных и полевых транзисторов, оптопар, операционных усилителей, компараторов напряжения, кварцевых резонаторов, магнитных сердечников, цифровых и аналого-цифровых микросхем) производства различных фирм США, Западной Европы и Японии. Имеется возможность пополнения библиотек.
Примерно такими же возможностями с точки зрения схемотехнического проектирования обладает система ICAP, разработанная фирмой Intusoft. В основу этой системы также положен пакет программ PSPICE. Система ICAP отличается удобным оконным редактором, возможностью работы с измерительным оборудованием, совместимостью выходных файлов с пакетом P-CAD.
Для адекватной реализации моделей исследуемых схем желательно, чтобы система схемотехнического моделирования удовлетворяла следующим требованиям:
графическое представление исследуемой схемы на дисплее, а так же интерактивное изменение параметров элементов;
анализ процессов в исследуемой схеме во временной области (анализ переходных процессов);
анализ схемы в частотной области (анализ по переменному току);
анализ схемы по постоянному току;
представление моделей элементов и расчет режимов в формате SPICE/PSPICE (как проверенный временем и хорошо зарекомендовавший себя метод расчета цепей);
возможность работы системы на терминальных станциях и рабочих станциях с ограниченными правами доступа (работа в вычислительных классах).
Из проведенного обзора видно, что удовлетворяют практически все рассмотренные системы. Системы MicroCap и WorkBench работают с моделями элементов в своем уникальном формате и используют собственную реализацию алгоритма расчета режимов работы цепей. Система автоматического проектирования P-CAD предоставляет возможность моделирования электронных схем лишь как опцию, так как основное ее назначение – проектирование печатных плат и подготовка технической документации. Системы DesignLab, APLAC и OrCAD по сути аналогичны друг другу и полностью удовлетворяют поставленным требованиям.
Таким образом, создание моделей для лабораторного практикума возможно вести с применением любой из трех последних систем. Остановим свой выбор на системе OrCAD. На данный момент доступной является версия OrCAD 10.5.
На рис. 1 приведена модель для исследования интегрирующей цепи реализованная в среде OrCAD.

Рис. 1. Модель интегрирующей цепи

При моделировании использовались следующие параметры элементов модели представленной на рисунке 3.1: R2=1 кОм; C2=0,01 мкФ. Результаты моделирования приведены на рис. 2.


Рис. 2. Временные диаграммы напряжений на входе (верхний график)
и выходе (нижний график) интегрирующей цепи

Модель для исследования вольт-амперной характеристики диода приведена на рис. 3.



Рис. 3. Модель для исследования ВАХ полупроводникового диода

Источник напряжения V1 служит для создания входного постоянного напряжения. Диод D1 – исследуемый элемент.
При проведении измерений используется режим расчета по постоянному току Bias Point.
Результаты расчета отображаются в окне модели в виде маркеров, показывающих напряжения в узлах цепи и токи через элементы цепи.
Модель для исследования работы однотактного выпрямителя с активной нагрузкой приведена на рис. 4.
Здесь: источник синусоидального напряжения V1 создает питающее напряжение с амплитудой VAMPL=50 В и частотой FREQ=50 Гц; резистор R1 является нагрузкой выпрямителя. При симуляции используется режим расчета переходных процессов Time Domain (Transient).



Рис. 4. Модель однотактного выпрямителя
с активной нагрузкой

2. Используемые технические средства
Системные требования программы невелики:

· процессор Intel Pentium 166 или выше;

· 32 Mb оперативной памяти (рекомендуется 128 Mb);

· Видео карта с поддержкой разрешения не менее 800*600;

· Монитор с поддержкой разрешения не менее 800*600;

· Клавиатура, мышь;

· Операционная система MS Windows 98 или выше;

· Установленная программа просмотра файлов формата *.doc (желательно MS Word).

3. Специальные условия применения и требования
организационного, технического и технологического характера
Специальные условия применения и требования организационного, технического и технологического характера отсутствуют.

4. Условия передачи программной документации или её продажи
Электронный практикум не является коммерческим продуктом и может быть предоставлен всем желающим после получения некоторых сведений о них (заполнения предложенной анкеты).









13PAGE 15


13 PAGE 14215

.02068999.00286-01 99 01

13PAGE 15





Омск 2009

































































Заголовок 1 Заголовок 3 Заголовок 4 Заголовок 5 Заголовок 6 Заголовок 715

Приложенные файлы

  • doc 9243090
    Размер файла: 125 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий