Շղթայի մոդելավորում TINA Design Suite-ի և TINACloud-ի հետ

Պրոֆեսոր դոկտոր Դողան Իբրահիմի կողմից

Այս e-գրքույկElector-ի ամենավաճառվող հեղինակ, պրոֆեսոր դոկտոր Դողան Իբրահիմը նպատակ ունի սովորեցնել էլեկտրական և էլեկտրոնային սխեմաների նախագծում և վերլուծություն և մշակել PCB տախտակներ՝ օգտագործելով և՛ TINA, և՛ TINACloud: Գիրքը ուղղված է էլեկտրիկ/էլեկտրոնային ինժեներներին, տեխնիկական քոլեջների և բուհերի էլեկտրոնային/էլեկտրատեխնիկայի բակալավրիատի ուսանողներին, ասպիրանտներին և գիտաշխատողներին, ուսուցիչներին և հոբբիստներին: Տրվում են բազմաթիվ փորձարկված և աշխատանքային սիմուլյացիաների օրինակներ, որոնք ընդգրկում են անալոգային և թվային էլեկտրական/էլեկտրոնային տեխնիկայի ոլորտների մեծ մասը: Դրանք ներառում են AC և DC սխեմաներ, դիոդներ, zener դիոդներ, տրանզիստորային սխեմաներ, գործառնական ուժեղացուցիչներ, սանդուղքի դիագրամներ, 3 փուլային սխեմաներ, փոխադարձ ինդուկտիվություն, ուղղիչ սխեմաներ, տատանվողներ, ակտիվ և պասիվ ֆիլտրի սխեմաներ, թվային տրամաբանություն, VHDL, MCU, անջատիչ ռեժիմ: սնուցման աղբյուրներ, PCB դիզայն, Fourier շարք և սպեկտր: Ընթերցողները կարիք չունեն ծրագրավորման որևէ փորձ ունենալու, քանի դեռ չեն ցանկանում նմանակել բարդ MCU սխեմաները:

Բովանդակություն:

Գլուխ 1 ● Ներածություն

1.1 ● Ինչու՞ մոդելավորում: 13
1.2 ● Էլեկտրոնային մոդելավորում 14
1.3 ● SPICE էլեկտրոնային սխեմաների մոդելավորում 15
1.4 ● TINA ծրագիրը 16
1.4.1 ● Սխեմատիկ նկարում 17
1.4.2 ● Ուղիղ 3D Breadboard Գործիք 17
1.4.3 ● PCB դիզայն 17
1.4.4 ● Էլեկտրական կանոնների ստուգում (ERC) 17
1.4.5 ● Սխեմատիկ Սիմվոլի Խմբագիր 18
1.4.6 ● Գրադարանի կառավարիչ 18
1.4.7 ● IBIS մոդելի աջակցություն 18
1.4.8 ● Պարամետրի արդյունահանող 18
1.4.9 ● Տեքստի և հավասարումների խմբագիր 18
1.4.10 ● DC վերլուծություն 19
1.4.11 ● Անցումային վերլուծություն 19
1.4.12 ● Ավտոկոնվերգենցիա 19
1.4.13 ● Անցումային աղմուկի վերլուծություն 19
1.4.14 ● Ֆուրիեի վերլուծություն 19
1.4.15 ● Թվային սիմուլյացիա 20
1.4.16 ● HDL մոդելավորում 20
1.4.17 ● Microcontroller (MCU) մոդելավորում 20
1.4.18 ● Flowchart Editor and Debugger 20
1.4.19 ● AC վերլուծություն 21
1.4.20 ● Ցանցային վերլուծություն 21
1.4.21 ● Գծային AC աղմուկի վերլուծություն 21
1.4.22 ● Խորհրդանշական վերլուծություն 21
1.4.23 ● Մոնտե-Կառլոն և ամենավատ դեպքերի վերլուծությունը 21
1.4.24 ● Դիզայնի գործիք 21
1.4.25 ● Օպտիմալացում 22
1.4.26 ● Հետպրոցեսոր 22
1.4.27 ● Ներկայացում 22
1.4.28 ● Ինտերակտիվ ռեժիմ 22
1.4.29 ● Վիրտուալ գործիքներ 23
1.4.30 ● Իրական ժամանակի թեստ և չափումներ 23
1.4.31 ● Ուսուցում և քննություն 23
1.4.32 ● Mechatronics Extension 23

Գլուխ 2 ● TINA տարբերակները

2.1 ● Ընդհանուր ակնարկ 24
2.2 ● Տարբերակի առանձնահատկությունները 24
2.3 ● Ընտրանքներ 27
2.4 ● Լրացուցիչ սարքավորումներ 27
2.4.1 ● LabXplorer. Կրթության և ուսուցման բազմաֆունկցիոնալ գործիք տեղական և
հեռահար չափման հնարավորություններ 27

Գլուխ 3 ● TINA-ի տեղադրման կարգը

3.1 ● Սարքավորումների և ծրագրային ապահովման պահանջներ 29
3.2 ● Տեղադրում 29
3.3 ● TINA 36-ի ապարատային բանալի (dongle) տարբերակի տեղադրում
3.4 ● TINA 37-ի ծրագրային ապահովման պաշտպանված տարբերակի թույլտվություն

Գլուխ 4 ● Սկսել – Պարզ սխեմաների մոդելավորում

4.1 ● Սխեմատիկ խմբագիր 38
4.2 ● Մոդելավորում 1 – Սերիա և զուգահեռ ռեզիստորներ 39
4.3 ● Սիմուլյացիա 2 – Ռեզիստոր – կոնդենսատորի միացում 49
4.4 ● Սիմուլյացիա 3 – Ռեզիստոր – ինդուկտոր-կոնդենսատոր շղթա 61
4.5 ● Սիմուլյացիա 4 – Էլեկտրաէներգիայի սպառում – էլեկտրաէներգիայի հաշվիչի միջոցով 67
4.6 ● Մոդելավորում 5 – Լարումը բաղադրիչների վրայով – վոլտմետրերի միջոցով 69
4.7 ● Սիմուլյացիա 6 – Հոսանք բաղադրիչների միջոցով՝ օգտագործելով Ampere Meters 70
4.8 ● Սիմուլյացիա 7 – Իմպեդանսի չափում դիմադրողականության հաշվիչի միջոցով 71
4.9 ● Սիմուլյացիա 8 – Դիմադրության չափում Օմմետր 73-ի միջոցով
4.10 ● Սիմուլյացիա 9 – Օսցիլոսկոպ բաղադրիչի միջոցով 74 լարման գծագրում բաղադրիչների վրա
4.11 ● Սիմուլյացիա 10 – Հաճախականության չափում հաճախականության հաշվիչի միջոցով 78
4.12 ● Սիմուլյացիա 11 – AC շղթայի վերլուծություն I 79
4.13 ● Սիմուլյացիա 12 – AC շղթայի վերլուծություն II 82
4.14 ● Սիմուլյացիա 13 – AC շղթայի վերլուծություն III 84
4.15 ● Մոդելավորում 14 – Թեվենինի թեորեմ – AC շղթայի վերլուծություն 86
4.16 ● Մոդելավորում 15 – Նորտոնի թեորեմ – AC շղթայի վերլուծություն 89
4.17 ● 3-փուլային շղթաներ 92
4.17.1 ● Մոդելավորում 16 – 3 փուլ աստղով միացված շղթայի վերլուծություն դիմադրողական բեռով 93
4.17.2 ● սիմուլյացիա 17 – 3 փուլ աստղով միացված շղթայի վերլուծություն դիմադրողական և
ինդուկտիվ բեռ 95
4.18 ● Փոխադարձ ինդուկտիվություն 98
4.18.1 ● Սիմուլյացիա 18 – Փոխադարձ ինդուկտիվություն 99

Գլուխ 5 ● Դիոդային սխեմայի ձևավորում և մոդելավորում

5.1 ● Մոդելավորում 1 – Պարզ դիոդային միացում 102
5.2 ● Սիմուլյացիա 2 – Կիսալիքային ուղղիչ շղթա 103
5.3 ● Սիմուլյացիա 3 – Կիսալիքային ուղղիչ շղթա 104 տրանսֆորմատորով
5.4 ● Սիմուլյացիա 4 – Ամբողջական ալիքային ուղղիչ շղթա կենտրոնական թակած տրանսֆորմատորով 105
5.5 ● Սիմուլյացիա 5 – Ամբողջական ալիքային կամուրջի ուղղիչ շղթա 107 տրանսֆորմատորով
5.6 ● Սիմուլյացիա 6 – Դիոդային սեղմիչի միացում 109
5.7 ● Սիմուլյացիա 7 – Zener diode բնութագրերը 110
5.8 ● Սիմուլյացիա 8 – Zener diode լարման կարգավորիչ 112
5.9 ● Simulation 9 – Zener diode սիմետրիկ լարման սահմանափակիչ 113
5.10 ● Սիմուլյացիա 10 – Լարման եռակի շղթա 114

Գլուխ 6 ● Տրանզիստորի սխեմայի ձևավորում և մոդելավորում

6.1 ● Մոդելավորում 1 – Երկբևեռ տրանզիստորի բնութագրերը 118
6.2 ● Սիմուլյացիա 2 – Ընդհանուր թողարկիչ տրանզիստորային ուժեղացուցիչ – Վերլուծություն 119
6.3 ● Սիմուլյացիա 3 – Ընդհանուր թողարկիչ տրանզիստորային ուժեղացուցիչ – Դիզայն 125
6.4 ● Սիմուլյացիա 4 – Բազմաստիճան ընդհանուր թողարկող տրանզիստորային ուժեղացուցիչ – TINA 127-ում ենթաշղթաների օգտագործում
6.5 ● Netlist 131
6.6 ● Սիմուլյացիա 5 – BJT տրանզիստոր Colpitts oscillator 132
6.7 ● Տրանզիստորը որպես երկպորտային ցանց 136
6.7.1 ● Տրանզիստորի h պարամետրեր 139
6.8 ● Սիմուլյացիա 6 – JFET տրանզիստորի ընդհանուր աղբյուրի ուժեղացուցիչ 142
6.9 ● Սիմուլյացիա 7 – JFET տրանզիստորի բնորոշ կորեր 146
6.10 ● Simulation 8 – BJT Transistor switch 147
6.11 ● Թիրիստորներ և տրիակներ 149
6.11.1 ● Սիմուլյացիա 9 – Տիրիստորի փուլային կառավարում 149
6.11.2 ● Սիմուլյացիա 10 – Triac փուլային կառավարում 151
6.12 ● Ձայնային հզորության ուժեղացուցիչներ 153
6.12.1 ● Սիմուլյացիա 11 – AB դասի աուդիո հզորության ուժեղացուցիչ 154

Գլուխ 7 ● Գործառնական ուժեղացուցիչի սխեմայի ձևավորում և մոդելավորում

7.1 ● Հիմնական բնութագրերը 161
7.2 ● Օպերացիոն ուժեղացուցիչի սխեմաներ 162
7.2.1 ● Շրջող ուժեղացուցիչ 163
7.2.1 ● Շրջող ուժեղացուցիչ 163
7.2.2 ● Ոչ հակադարձող ուժեղացուցիչ 163
7.2.3 ● Լարման հետևորդ 164
7.2.4 ● Լարման ավելացնող ուժեղացուցիչ 165
7.2.5 ● Լարման հանիչ 166
7.2.6 ● Լարման ինտեգրատոր 167
7.2.7 ● Լարման տարբերակիչ 168
7.2.8 ● Հոսանք դեպի լարման փոխարկիչ 169
7.3 ● Simulation 1 – Inverting amplifier 171
7.4 ● Սիմուլյացիա 2 – Ամփոփիչ ուժեղացուցիչ 174
7.5 ● Սիմուլյացիա 3 – Լարման ինտեգրող ուժեղացուցիչ 175
7.6 ● Սիմուլյացիա 4 – Կիսալիքային ուղղիչ շղթա 176
7.7 ● Դիզայնի գործիք 178
7.7.1 ● Մոդելավորում 5 – Օրինակ նախագծում 178
7.8 ● Օպտիմալացում 180
7.8.1 ● Մոդելավորում 6 – Դիզայնի օրինակ – AC շղթա 183
7.8.2 ● Մոդելավորում 7 – Օրինակի ձևավորում – DC շղթա 185
7.9 ● Սինուսոիդային տատանվողներ: 187
7.9.1 ● Սիմուլյացիա 8 – Phase shift oscillator 187
7.9.2 ● Simulation 9 – The Wien Bridge oscillator 189
7.9.3 ● Սիմուլյացիա 10 – Կոլպիտսի օսլիլատոր 192
7.10 ● Քառակուսի ալիքների գեներատորներ 194
7.10.1 ● Սիմուլյացիա 11 – Օպերացիոն ուժեղացուցիչ քառակուսի ալիքի գեներատոր 194
7.10.2 ● Սիմուլյացիա 12 – 555 ինտեգրալ շղթա 196

Գլուխ 8 ● Ֆիլտրի սխեմայի ձևավորում և մոդելավորում

8.1 ● TINA զտիչներ 199
8.2 ● Սիմուլյացիա 1 – 2-րդ կարգի ցածր անցումային ակտիվ ֆիլտրի նախագծում 201
8.3 ● Սիմուլյացիա 2 – Ավելի բարձր կարգի ցածր անցումային ակտիվ ֆիլտրի նախագծում 206
8.4 ● Մոդելավորում 3 – Բարձր անցումային ակտիվ ֆիլտրի նախագծում 207
8.5 ● Սիմուլյացիա 4 – Շերտանցումային ակտիվ ֆիլտրի նախագծում 209
8.6 ● Մոդելավորում 5 – Ցածրանցիկ պասիվ ֆիլտրի նախագծում 210

Գլուխ 9 ● Թվային տրամաբանական սխեմայի ձևավորում և մոդելավորում

9.1 ● Թվային տրամաբանության մոդելավորում՝ օգտագործելով TINA 212
9.2 ● Մոդելավորում 1 – Պարզ ԵՎ դարպաս 212
9.3 ● Սիմուլյացիա 2 – Կիսավողիչ՝ օգտագործելով 215 դարպասները
9.4 ● Սիմուլյացիա 3 – 2-բիթանոց համաժամանակյա հաշվիչ 216
9.5 ● Սիմուլյացիա 4 – 7 հատվածի LED էկրան 217
9.6 ● սիմուլյացիա 5 – 4-բիթանոց երկուական հաշվիչ տրամաբանական ցուցիչներով 218
9.7 ● Սիմուլյացիա 6 – 4-բիթանոց տասնամյակի հաշվիչ 7 հատվածի էկրանով 219
9.8 ● սիմուլյացիա 7 – 8-բիթանոց տասնամյակի հաշվիչ երկու 7 հատվածի էկրանով 220
9.9 ● սիմուլյացիա 8 – 4-բիթանոց տասնամյակի հաշվիչ և 7 հատվածի ցուցադրում – 4-բիթանոց տվյալների գեներատոր 221-ի օգտագործմամբ
9.10 ● Սիմուլյացիա 9 – Ամբողջական գումարողի ստեղծում՝ օգտագործելով MACRO 223
9.11 ● Սարքավորումների նկարագրության լեզուների (HDL) օգտագործում 225
9.11.1 ● VHDL մոդելավորման օգտագործում TINA-ում՝ թվային սխեմաները վերլուծելու համար 226
9.11.2 ● Սիմուլյացիա 10 – Կիսավողիչ միացում – VHDL 226
9.11.3 ● Սիմուլյացիա 11 – Հաշվիչ միացում – VHDL 230
9.11.4 ● VHDL Debugger 233
9.12 ● TINA-ում Verilog մոդելավորման օգտագործումը թվային սխեմաները վերլուծելու համար 235

Գլուխ 10 ● Տրամաբանական դիզայնի գործիք

Գլուխ 11 ● Միկրոկառավարիչների մոդելավորում

11.1 ● Ընդհանուր ակնարկ 246
11.2 ● Օգտագործելով Flowchart խմբագիր 246
11.2.1 ● Սիմուլյացիա 1 – Հերթականորեն թարթում են 2 LED – PIC սերիայի միկրոկառավարիչ 246
11.2.2 ● Սիմուլյացիա 2 – 4-բիթանոց վեր/ներքև հաշվիչ վեցանկյուն էկրանով – PIC սերիայի միկրոկառավարիչ 249
11.2.3 ● Հոսքերի գծապատկերի վրիպազերծում 252
11.3 ● Հավաքման ծրագրավորման օգտագործում 253
11.3.1 ● Սիմուլյացիա 3 – Հաշվիչ – PIC սերիայի միկրոկառավարիչ 253
11.3.2 ● Asm կոդը 255-ի փոփոխում
11.3.3 ● ASM կոդ 256-ի վրիպազերծում
11.4 ● C ծրագրավորման օգտագործում 257
11.4.1 ● Սիմուլյացիա 4 – Հաշվիչ – ATTINY13 միկրոկառավարիչ 258
11.4.2 ● Սիմուլյացիա 5 – լուսացույցներ – ATTINY13 միկրոկառավարիչ 261
11.4.3 ● Սիմուլյացիա 6 – LCD հաշվիչ – Arduino Uno 263
11.4.4 ● Սիմուլյացիա 7 – Երթևեկության լույսերի հաջորդականություն – PIC միկրոկոնտրոլեր 266
11.4.5 ● Սիմուլյացիա 8 – Թարթող լույս – STM32 միկրոկառավարիչ 268
11.5 ● Հիշողության սարքեր 272
11.5.1 ● Մոդելավորում 9 – 2-bit x 2-bit թվային բազմապատկիչ – ROM հիշողություն . 272
11.5.2 ● Սիմուլյացիա 10 – 4-բիթանոց երկուական հաշվիչ երկու վեցանկյուն էկրանով – ROM հիշողություն: 275

Գլուխ 12 ● Սանդուղքի տրամաբանական սխեմաներ

12.1 ● Ընդհանուր ակնարկ. 278
12.2 ● Սիմուլյացիա 1 – Սանդուղքի տրամաբանություն լույսով և շարժիչով 278
12.3 ● Սանդուղքի տրամաբանական բաղադրիչները որպես թվային տրամաբանական բաղադրիչներ 279
12.4 ● Սողնակային շղթա 281
12.4.1 ● Սիմուլյացիա 2 – Սողնակային շարժիչի միացում 281
12.4.2 ● Սիմուլյացիա 3 – Առաջ/հետադարձ շարժիչի կառավարում 283
12.4.3 ● Սիմուլյացիա 4 – Փոխակրիչ գոտի կարգավորիչ 284

Գլուխ 13 ● Միացման ռեժիմի սնուցման սխեմաներ (SMPS)

13.1 ● Ընդհանուր ակնարկ. 286
13.2 ● Մոդելավորում 1 – TPS61031 SMPS միացում 286

Գլուխ 14 ● Տպագիր տպատախտակի (PCB) նախագծում

14.1 ● Ընդհանուր ակնարկ 293
14.2 ● Երկբևեռ տրանզիստորի մուլտիվիբրատորի շղթայի նախագիծ 293
14.2.1 ● Դիզայնը 294
14.2.2 ● Մոդելավորում 294
14.2.3 ● Ստուգեք ոտնահետքերի անունները 295
14.2.4 ● Սթրեսի վերլուծություն 297
14.2.5 ● Պահպանեք ձեր սխեմատիկ 297-ը
14.2.6 ● Սկսեք TINA PCB ծրագիրը: 298
14.2.7 ● Gerber ֆայլ 302
14.2.8 ● GCode NC փորված ֆայլ 302
14.2.9 ● PCB տեղեկատվություն 303
14.2.10 ● Բաղադրիչների ցանկ 303
14.2.11 ● Netlist 304

Գլուխ 15 ● PCB նախագծման տեխնիկա

15.1 ● Ընդհանուր ակնարկ 307
15.2 ● Ավտոբուսների ստեղծում սխեմատիկ խմբագրում և TINA 307-ի PCB դիզայներ
15.3 ● Մի քանի միավոր նույն փաթեթում 310
15.4 ● Տրամաբանական բաղադրիչների էլեկտրամատակարարում 313
15.5 ● Կրկնվող միացումային բլոկներ (օգտագործելով Copy Macro ֆունկցիան) 316
15.6 ● Երկշերտ, երկկողմանի, մակերեսային տեղադրման տեխնոլոգիական տախտակի ստեղծում 320
15.7 ● PCB բաղադրիչների ստեղծում 325

Գլուխ 16 ● Սխեմատիկ նշանների և հետքերի ստեղծում

16.1 ● Ընդհանուր ակնարկ 328
16.2 ● Օրինակ 328
16.3 ● IC-ի հրաշագործի օգտագործումը Schematic Symbol editor 332-ում
16.4 ● Օգտագործելով Footprint 335 խմբագրիչը
16.5 ● IC Wizard-ը Footprint Editor 339-ում
16.5.1 ● Դիզայնի օրինակ 340
16.6 ● Հանրային PCB ոտնահետքերի ավելացում TINA 343-ում
16.7 ● Հանրային 3D Footprint մոդելների ավելացում TINA 346-ում

Գլուխ 17 ● TINACloud-ի օգտագործումը

17.1 ● Ընդհանուր ակնարկ 348
17.2 ● Սկսում է օգտագործել TINACloud 349-ը
17.3 ● Օրինակ մոդելավորում 350
17.4 ● Օրինակ PCB դիզայն 355
17.5 ● Կիսելով ձեր TINA սխեմատիկ 357

Գլուխ 18 ● Այլ օգտակար գործիքներ

18.1 ● Ընդհանուր ակնարկ 359
18.2 ● 3D Breadboard 359
18.3 ● Սթրեսի (ծխի) վերլուծություն 360
18.4 ● Էլեկտրական կանոնների ստուգում (ERC) 362
18.5 ● Սերիական մոնիտոր 362
18.6 ● Component Explorer 362
18.7 ● Գտեք բաղադրիչ 363
18.8 ● Պաշտպանեք միացում 364
18.9 ● Արտահանել 365
18.10 ● Ներմուծում 365
18.11 ● Fourier series 365
18.12 ● Ֆուրիեի սպեկտր 367
18.13 ● Աղմուկի վերլուծություն 367
18.14 ● Էլեկտրաէներգիայի սպառման վերլուծություն 369
18.15 ● Թարգմանիչ 370
18.15.1 ● Օրինակ 1 – RLC շղթա 371
18.15.2 ● Օրինակ 2 – DC շղթա 373
18.15.3 ● Օրինակ 3 – AC շղթա 374
18.15.4 ● Ինտեգրալների գնահատում 375
18.15.5 ● 375 հավասարումների գծային համակարգի լուծում
18.15.6 ● Դիագրամների գծում 376
18.15.7 ● Բոդե դիագրամներ 377
18.15.8 ● Ազդանշանի սահմանում 379
18.15.9 ● Աջակցվող գործառույթներ 381
18.16 ● DC Ջերմաստիճանի վերլուծություն 382
18.17 ● Պարամետր արդյունահանող 382
18.18 ● Վերջավոր վիճակի մեքենայի խմբագիր 384

Գլուխ 19 ● Գրադարանի կառավարիչ

Գլուխ 20 ● Դաշտային ծրագրավորվող դարպասների զանգվածներ (FPGA)

20.1 ● Ընդհանուր ակնարկ 391
20.2 ● FPGA տախտակների ծրագրավորում սխեմատիկ դիզայնի մուտքով՝ օգտագործելով TINA – Օրինակ 1
391
20.3 ● FPGA տախտակների ծրագրավորում սխեմատիկ դիզայնի մուտքով՝ օգտագործելով TINA – Օրինակ 2
400
20.4 ● FPGA տախտակների ծրագրավորում VHDL-ով TINA 404-ով
20.5 ● FPGA տախտակների ծրագրավորում Verilog-ում TINACloud 407-ով
20.6 ● Ծրագրի պահպանում Basys 3 տախտակի 411-ի ոչ անկայուն հիշողության մեջ
20.7 ● Վայրկյանների հաշվիչ 7 հատվածանոց 4-նիշ Basys 3 FPGA տախտակի վրա՝ օգտագործելով TINA-ն
VHDL 415
20.8 ● 7-հատվածանոց 4-նիշ Basys 3 FPGA տախտակի վրա սեղմող հաշվիչը՝ օգտագործելով TINA-ն
VHDL 428

Գլուխ 21 ● Լրացուցիչ տեղեկություններ

21.1 ● TINA կայք 431
21.2 ● TINA-TI 434
21.3 ● Այլ օգտակար հղումներ 434
21.4 ● TINA Օգնության ֆայլեր 435
● Վերջաբան 436
● Ինդեքս 437