Zirkuitu simulazioa TINA Design Suite eta TINACloud-ekin

Dogan Ibrahim irakaslearen eskutik

Honetan E-bookDogan Ibrahim doktoreak, Elektor-en egilerik salduena, zirkuitu elektriko eta elektronikoen diseinua eta analisia irakastea eta TINA eta TINACloud erabiliz PCB plakak garatzea du helburu. Liburua ingeniari elektriko/elektronikoei, institutu eta unibertsitate teknikoetako ingeniaritza elektroniko/elektrikoko graduko ikasleei, graduondoko eta ikertzaileei, irakasleei eta zaletuei zuzenduta dago. Probatu eta funtzionatzen duten simulazio-adibide asko eskaintzen dira ingeniaritza elektriko/elektroniko analogikoaren eta digitalaren arlo gehienak hartzen dituztenak. Besteak beste, AC eta DC zirkuituak, diodoak, zener diodoak, transistore zirkuituak, eragiketa-anplifikadoreak, eskailera-diagramak, 3 faseko zirkuituak, elkarrekiko induktantzia, zuzentzaile-zirkuituak, osziladoreak, iragazki-zirkuitu aktibo eta pasiboak, logika digitala, VHDL, MCUak, etengailu-modua. elikadura-hornidurak, PCB diseinua, Fourier seriea eta espektroa. Irakurleek ez dute programazio esperientziarik izan behar MCU zirkuitu konplexuak simulatu nahi ez badira.

Edukien taula:

Kapitulua 1 ● Sarrera

1.1 ● Zergatik simulazioa? 13
1.2 ● Simulazio elektronikoa 14
1.3 ● SPICE Zirkuitu elektronikoen modelizazioa 15
1.4 ● TINA programa 16
1.4.1 ● Harrapaketa eskematikoa 17
1.4.2 ● Zuzeneko 3D Breadboard 17 tresna
1.4.3 ● PCB diseinua 17
1.4.4 ● Arau Elektrikoen Egiaztapena (ERC) 17
1.4.5 ● Ikur eskematikoen editorea 18
1.4.6 ● Liburutegi-kudeatzailea 18
1.4.7 ● IBIS ereduaren euskarria 18
1.4.8 ● Parametro-erauzketa 18
1.4.9 ● Testu eta ekuazioen editorea 18
1.4.10 ● DC analisia 19
1.4.11 ● Iragankorren azterketa 19
1.4.12 ● Konbergentzia automatikoa 19
1.4.13 ● Zarata iragankorren analisia 19
1.4.14 ● Fourierren analisia 19
1.4.15 ● Simulazio digitala 20
1.4.16 ● HDL simulazioa 20
1.4.17 ● Mikrokontrolagailuaren (MCU) simulazioa 20
1.4.18 ● Fluxu-diagrama-editorea eta arazketa 20
1.4.19 ● AC analisia 21
1.4.20 ● Sarearen azterketa 21
1.4.21 ● AC Zarataren analisi lineala 21
1.4.22 ● Analisi sinbolikoa 21
1.4.23 ● Monte-Carlo eta kasurik okerrenaren analisia 21
1.4.24 ● Diseinu tresna 21
1.4.25 ● Optimizazioa 22
1.4.26 ● Postprozesadorea 22
1.4.27 ● Aurkezpena 22
1.4.28 ● Modu interaktiboa 22
1.4.29 ● Tresna birtualak 23
1.4.30 ● Denbora errealeko proba eta neurketak 23
1.4.31 ● Prestakuntza eta Azterketa 23
1.4.32 ● Mekatronika Hedapena 23

2. kapitulua ● TINA bertsioak

2.1 ● Ikuspegi orokorra 24
2.2 ● Bertsioaren ezaugarriak 24
2.3 ● Aukerak 27
2.4 ● Hardware osagarria 27
2.4.1 ● LabXplorer: Hezkuntza eta Prestakuntzarako Funtzio Anitzeko Tresna lokalarekin eta
urruneko neurtzeko gaitasunak 27

3. kapitulua ● TINA Instalazio Prozedura

3.1 ● Hardware- eta software-eskakizunak 29
3.2 ● Instalazioa 29
3.3 ● TINA 36ren hardware-gakoaren (dongle) bertsioa instalatzea
3.4 ● TINA 37-ren software babestutako bertsioaren baimena

4. kapitulua ● Hasteko – Zirkuitu sinpleak simulatzea

4.1 ● Editore eskematikoa 38
4.2 ● 1. simulazioa – Erresistentzia serieak eta paraleloak 39
4.3 ● 2. simulazioa – Erresistentzia – kondentsadorearen zirkuitua 49
4.4 ● 3. simulazioa – Erresistentzia – induktore-kondentsadorearen zirkuitua 61
4.5 ● Simulazioa 4 – Energia-kontsumoa – potentzia-neurgailu bat erabiliz 67
4.6 ● Simulazioa 5 – Osagaien arteko tentsioa – voltmetroak erabiliz 69
4.7 ● Simulazioa 6 – Amperemetroak erabiliz osagaien bidezko korrontea 70
4.8 ● 7. simulazioa – Inpedantzia neurtzea 71 inpedantzia-neurgailua erabiliz
4.9 ● 8. simulazioa – Erresistentzia neurtzea Ohmmetroa erabiliz 73
4.10 ● Simulazioa 9 – Osziloskopioko osagai bat erabiliz osagaien tentsioa irudikatzea 74
4.11 ● Simulazioa 10 – Maiztasuna neurtzea frekuentzia-neurgailua erabiliz 78
4.12 ● Simulazioa 11 – AC zirkuituaren analisia I 79
4.13 ● Simulazioa 12 – AC zirkuituaren analisia II 82
4.14 ● Simulazioa 13 – AC zirkuituaren analisia III 84
4.15 ● Simulazioa 14 – Thevenin-en teorema – AC zirkuituaren analisia 86
4.16 ● Simulazioa 15 – Norton-en teorema – AC zirkuituaren analisia 89
4.17 ● Zirkuitu trifasikoak 3
4.17.1 ● Simulazioa 16 – 3 faseko izar konektatutako zirkuituaren analisia karga erresistentearekin 93
4.17.2 ● Simulazioa 17 – 3 faseko izar konektatutako zirkuituaren analisia eta erresistiboarekin
karga induktiboa 95
4.18 ● Elkarrekiko induktantzia 98
4.18.1 ● Simulazioa 18 – Elkarrekiko induktantzia 99

5. kapitulua ● Diodoen zirkuituaren diseinua eta simulazioa

5.1 ● 1. simulazioa – 102 diodo soila zirkuitua
5.2 ● 2. simulazioa – Uhin erdiko 103 zirkuitu zuzentzailea
5.3 ● 3. simulazioa – Uhin erdiko zuzengailuaren zirkuitua 104 transformadorearekin
5.4 ● 4. simulazioa - Uhin osoko zuzengailu-zirkuitua erdi-harridura duen transformadorearekin 105
5.5 ● 5. simulazioa – Uhin osoko zubi zuzentzailearen zirkuitua 107 transformadorearekin
5.6 ● 6. simulazioa – Diodoaren clamper zirkuitua 109
5.7 ● 7. simulazioa – Zener diodoaren ezaugarriak 110
5.8 ● 8. simulazioa – Zener diodoaren tentsio erregulatzailea 112
5.9 ● 9. simulazioa – Zener diodoaren tentsio-mugatzaile simetrikoa 113
5.10 ● 10. simulazioa – Tentsio-zirkuitu hirukoizteko 114

6. kapitulua ● Transistoreen zirkuituaren diseinua eta simulazioa

6.1 ● 1. simulazioa – Transistore bipolarren ezaugarriak 118
6.2 ● 2. simulazioa – Igorle arrunteko transistore-anplifikadorea – Analisia 119
6.3 ● 3. simulazioa – Igorle arrunteko transistore-anplifikadorea – Diseinua 125
6.4 ● 4. simulazioa – Etapa anitzeko igorle komuneko transistore-anplifikadorea – TINA 127-n azpizirkuitu batzuk erabiltzea
6.5 ● Sareko zerrenda 131
6.6 ● 5. simulazioa – BJT transistorea Colpitts osziladorea 132
6.7 ● Transistorea bi ataken sare gisa 136
6.7.1 ● Transistorearen h parametroak 139
6.8 ● 6. simulazioa – JFET transistorearen iturri komun anplifikadorea 142
6.9 ● 7. simulazioa – JFET transistorearen ezaugarri-kurbak 146
6.10 ● 8. simulazioa – BJT Transistore etengailua 147
6.11 ● Tiristoreak eta triakoak 149
6.11.1 ● 9. simulazioa – Tiristorearen fasearen kontrola 149
6.11.2 ● Simulazioa 10 – Triak fasearen kontrola 151
6.12 ● Audio-potentzia-anplifikadoreak 153
6.12.1 ● 11. simulazioa – AB klaseko audio potentzia-anplifikadorea 154

7. kapitulua ● Eragiketa-anplifikadorearen zirkuituaren diseinua eta simulazioa

7.1 ● Funtsezko ezaugarriak 161
7.2 ● Eragiketa-anplifikadoreen zirkuituak 162
7.2.1 ● Alderantzizko anplifikadorea 163
7.2.1 ● Alderantzizko anplifikadorea 163
7.2.2 ● Inbertsiorik gabeko anplifikadorea 163
7.2.3 ● Tentsio-jarraitzailea 164
7.2.4 ● Tentsio gehigarriaren anplifikadorea 165
7.2.5 ● Tentsio kentzailea 166
7.2.6 ● Tentsio-integratzailea 167
7.2.7 ● Tentsio-diferentziatzailea 168
7.2.8 ● Korronte-tentsio bihurgailua 169
7.3 ● 1. simulazioa – Alderantzizko anplifikadorea 171
7.4 ● 2. simulazioa – Anplifikadorea batutzailea 174
7.5 ● 3. simulazioa – Tentsio integratzailea 175
7.6 ● 4. simulazioa – Uhin erdiko 176 zirkuitu zuzentzailea
7.7 ● Diseinu tresna 178
7.7.1 ● 5. simulazioa – Diseinuaren adibidea 178
7.8 ● Optimizazioa 180
7.8.1 ● Simulazioa 6 – Diseinuaren adibidea – AC zirkuitua 183
7.8.2 ● Simulazioa 7 – Diseinuaren adibidea – DC zirkuitua 185
7.9 ● Osziladore sinusoidalak . 187
7.9.1 ● 8. simulazioa – Fase-aldaketaren osziladorea 187
7.9.2 ● 9. simulazioa – Wien zubiaren osziladorea 189
7.9.3 ● 10. simulazioa – Colpitts osziladorea 192
7.10 ● Uhin karratuen sorgailuak 194
7.10.1 ● Simulazioa 11 – Eragiketa-anplifikadorea uhin karratu-sorgailua 194
7.10.2 ● Simulazioa 12 – 555 zirkuitu integratua 196

8. kapitulua ● Iragazkien zirkuituaren diseinua eta simulazioa

8.1 ● TINA iragazkiak 199
8.2 ● 1. simulazioa – 2. mailako pasabide-iragazki aktibo bat diseinatzea 201
8.3 ● 2. simulazioa – Behe-maila handiko iragazki aktibo bat diseinatzea 206
8.4 ● 3. simulazioa – Pasa handiko iragazki aktibo bat diseinatzea 207
8.5 ● 4. simulazioa – Band-pass iragazki aktibo bat diseinatzea 209
8.6 ● 5. simulazioa – Pasabide-iragazki pasibo bat diseinatzea 210

9. kapitulua ● Zirkuitu logiko digitalaren diseinua eta simulazioa

9.1 ● Simulazio logiko digitala TINA 212 erabiliz
9.2 ● 1. simulazioa – 212 ETA ate sinplea
9.3 ● 2. simulazioa – Batagailu erdia 215 ateak erabiliz
9.4 ● 3. simulazioa – 2 biteko kontagailu sinkronoa 216
9.5 ● Simulazioa 4 – 7 segmentuko LED pantaila 217
9.6 ● Simulazioa 5 – 4 biteko kontagailu bitarra adierazle logikoekin 218
9.7 ● Simulazioa 6 - 4 biteko hamarkadako kontagailua 7 segmentuko pantailarekin 219
9.8 ● Simulazioa 7 - 8 biteko hamarkadako kontagailua 7 segmentuko bi pantailarekin 220
9.9 ● Simulazioa 8 – 4 biteko hamarkadako kontagailua eta 7 segmentuko pantaila – 4 biteko datu-sorgailu bat erabiliz 221
9.10 ● 9. simulazioa – Gehitzaile osoa sortzea – MACRO 223 erabiliz
9.11 ● Hardwarearen deskribapen lengoaiak (HDL) erabiltzea 225
9.11.1 ● TINAn VHDL simulazioa erabiltzea zirkuitu digitalak aztertzeko 226
9.11.2 ● 10. simulazioa – Erdi gehigarriaren zirkuitua – VHDL 226
9.11.3 ● Simulazioa 11 – Kontagailu-zirkuitua – VHDL 230
9.11.4 ● VHDL araztailea 233
9.12 ● TINAn Verilog simulazioa erabiltzea zirkuitu digitalak aztertzeko 235

10. kapitulua ● Diseinu logikorako tresna

11. kapitulua ● Mikrokontrolagailuak simulatzea

11.1 ● Ikuspegi orokorra 246
11.2 ● Fluxu-diagrama-editorea erabiltzea 246
11.2.1 ● 1. simulazioa - 2 LED txandaka keinuka - PIC serieko mikrokontroladorea 246
11.2.2 ● Simulazioa 2 – 4 biteko gora/behera kontagailua pantaila hexagonalarekin – PIC serieko mikrokontroladorea 249
11.2.3 ● Fluxu-diagrama arazketa 252
11.3 ● Muntaien programazioa erabiltzea 253
11.3.1 ● Simulazioa 3 – Kontadorea – PIC serieko mikrokontroladorea 253
11.3.2 ● 255 asm kodea aldatzea
11.3.3 ● ASM kodea 256 araztea
11.4 ● C programazioa erabiltzea 257
11.4.1 ● Simulazioa 4 – Kontadorea – ATTINY13 mikrokontroladorea 258
11.4.2 ● Simulazioa 5 – Semaforoak – ATTINY13 mikrokontroladorea 261
11.4.3 ● Simulazioa 6 – LCD kontadorea – Arduino Uno 263
11.4.4 ● 7. simulazioa – Semaforoaren sekuentziatzailea– PIC mikrokontrolagailua 266
11.4.5 ● Simulazioa 8 – Argi keinukaria– STM32 mikrokontroladorea 268
11.5 ● Memoria gailuak 272
11.5.1 ● Simulazioa 9 – 2 biteko x 2 biteko biderkatzaile digitala – ROM memoria . 272
11.5.2 ● Simulazioa 10 – 4 biteko kontagailu bitarra bi pantaila hexadegikoekin – ROM memoria. 275

12. kapitulua ● Eskailera-zirkuitu logikoak

12.1 ● Ikuspegi orokorra . 278
12.2 ● 1. simulazioa – Argi eta motordun eskaileraren logika 278
12.3 ● Eskaileraren osagai logikoak osagai logiko digital gisa 279
12.4 ● Lotura-zirkuitua 281
12.4.1 ● 2. simulazioa – Lotura-motorren zirkuitua 281
12.4.2 ● 3. simulazioa – Aurrera/atzerako motorraren kontrola 283
12.4.3 ● 4. simulazioa – Uhal garraiatzailearen kontrolagailua 284

13. kapitulua ● Kommutazio-moduko elikatze-zirkuituak (SMPS)

13.1 ● Ikuspegi orokorra . 286
13.2 ● 1. simulazioa – TPS61031 SMPS zirkuitua 286

14. kapitulua ● Zirkuitu Inprimatuko Plaka (PCB) Diseinua

14.1 ● Ikuspegi orokorra 293
14.2 ● Transistore bipolarrak bibragailu anitzeko zirkuitu proiektua 293
14.2.1 ● Diseinua 294
14.2.2 ● Simulazioa 294
14.2.3 ● Egiaztatu aztarnaren izenak 295
14.2.4 ● Estresaren analisia 297
14.2.5 ● Gorde zure eskema 297
14.2.6 ● Hasi TINA PCB programa . 298
14.2.7 ● Gerber fitxategia 302
14.2.8 ● GCode NC zulagailu fitxategia 302
14.2.9 ● PCB informazioa 303
14.2.10 ● Osagaien zerrenda 303
14.2.11 ● Sareko zerrenda 304

15. kapitulua ● PCB Diseinu Teknikak

15.1 ● Ikuspegi orokorra 307
15.2 ● Busak sortzea TINA 307-ren Editore eskematikoan eta PCB Diseinatzailean
15.3 ● Hainbat unitate pakete berean 310
15.4 ● Osagai logikoen elikadura-hornidura 313
15.5 ● Zirkuitu blokeak errepikatzea (Kopiatu makroa funtzioa erabiliz) 316
15.6 ● Bi geruza, alde bikoitzeko eta gainazaleko teknologia-plaka bat sortzea 320
15.7 ● PCB osagaiak sortzea 325

16. kapitulua ● Ikur eskematikoak eta aztarnak egitea

16.1 ● Ikuspegi orokorra 328
16.2 ● 328. adibidea
16.3 ● IC morroia erabiltzea Sinbolo eskematikoen editorean 332
16.4 ● Footprint editorea erabiltzea 335
16.5 ● IC morroia Footprint editorean 339
16.5.1 ● Adibidearen diseinua 340
16.6 ● TINA 343-ri PCB aztarna publikoak gehitzea
16.7 ● TINA 3-ri 346D aztarna publikoaren ereduak gehitzea

17. kapitulua ● TINACloud erabiltzea

17.1 ● Ikuspegi orokorra 348
17.2 ● TINACloud 349 erabiltzen hastea
17.3 ● Simulazio adibidea 350
17.4 ● PCB diseinuaren adibidea 355
17.5 ● Zure TINA eskema partekatzea 357

18. kapitulua ● Beste tresna erabilgarriak

18.1 ● Ikuspegi orokorra 359
18.2 ● 3D Breadboard 359
18.3 ● Estresa (Kea) analisia 360
18.4 ● Arau Elektrikoen Egiaztapena (ERC) 362
18.5 ● Serieko monitorea 362
18.6 ● Osagaien esploratzailea 362
18.7 ● Bilatu 363. osagaia
18.8 ● Babestu zirkuitua 364
18.9 ● Esportatu 365
18.10 ● Inportatu 365
18.11 ● Fourier seriea 365
18.12 ● Fourier espektroa 367
18.13 ● Zarataren analisia 367
18.14 ● Potentzia xahutzearen analisia 369
18.15 ● Interprete 370
18.15.1 ● 1. adibidea – RLC zirkuitua 371
18.15.2 ● 2. adibidea – DC zirkuitua 373
18.15.3 ● 3. adibidea – AC zirkuitua 374
18.15.4 ● Integralak ebaluatzea 375
18.15.5 ● Ekuazio-sistema lineala ebaztea 375
18.15.6 ● Diagramak marraztea 376
18.15.7 ● Bode diagramak 377
18.15.8 ● Seinalearen definizioa 379
18.15.9 ● Onartutako funtzioak 381
18.16 ● DC Tenperaturaren analisia 382
18.17 ● 382 parametro-erauzketa
18.18 ● Egoera finituko makinen editorea 384

19. kapitulua ● Liburutegiko kudeatzailea

20. kapitulua ● Field-Programmable Gate Arrays (FPGA)

20.1 ● Ikuspegi orokorra 391
20.2 ● FPGA plakak programatzea diseinu eskematikoko sarrerarekin TINA erabiliz – 1. adibidea
391
20.3 ● FPGA plakak programatzea diseinu eskematikoko sarrerarekin TINA erabiliz – 2. adibidea
400
20.4 ● FPGA plakak VHDL-n programatzea TINA 404-rekin
20.5 ● FPGA plakak programatzea Verilog-en TINACloud 407-rekin
20.6 ● Programa Basys 3 411 plakaren memoria ez lurrunkorrean gordetzea
20.7 ● Segundo-kontagailua 7 segmentuko 4 digituko Basys 3 FPGA plakan TINA erabiliz.
VHDL 415
20.8 ● 7 segmentuko 4 digituko Basys 3 FPGA plakan sakatu-botoien kontagailua TINA erabiliz.
VHDL 428

21. kapitulua ● Informazio gehigarria

21.1 ● TINAren webgunea 431
21.2 ● TINA-TI 434
21.3 ● Beste esteka erabilgarriak 434
21.4 ● TINA laguntza fitxategiak 435
● 436. epilogoa
● 437. aurkibidea