הדמיית מעגלים עם TINA Design Suite ו- TINACloud

מאת פרופ 'ד"ר דוגן איברהים

בחודש זה ספר אלקטרוני, מחבר אלקטור הנמכר ביותר, פרופ' ד"ר דוגן איברהים שואף ללמד תכנון וניתוח של מעגלים חשמליים ואלקטרוניים ולפתח לוחות PCB באמצעות TINA ו- TINACloud כאחד. הספר מיועד למהנדסי חשמל/אלקטרוניקה, סטודנטים לתואר ראשון בהנדסת אלקטרוניקה/חשמל במכללות טכניות ואוניברסיטאות, סטודנטים לתארים מתקדמים ומחקר, מורים וחובבים. דוגמאות רבות של סימולציות בדוקות ועובדות ניתנות המכסות את רוב התחומים של הנדסת חשמל/אלקטרוניקה אנלוגית ודיגיטלית. אלה כוללים מעגלי AC ו-DC, דיודות, דיודות זנר, מעגלי טרנזיסטורים, מגברים תפעוליים, דיאגרמות סולם, מעגלים תלת פאזיים, השראות הדדית, מעגלי מיישרים, מתנדים, מעגלי סינון אקטיביים ופסיביים, לוגיקה דיגיטלית, VHDL, MCUs, מצב מתג. ספקי כוח, עיצוב PCB, סדרת פורייה וספקטרום. הקוראים אינם צריכים להיות בעלי ניסיון בתכנות אלא אם כן הם רוצים לדמות מעגלי MCU מורכבים.

תוכן העניינים:

פרק 1 ● מבוא

1.1 ● למה סימולציה? 13
1.2 ● סימולציה אלקטרונית 14
1.3 ● SPICE מודלים של מעגלים אלקטרוניים 15
1.4 ● תוכנית TINA 16
1.4.1 ● לכידה סכמטית 17
1.4.2 ● תלת מימד חי Breadboard כלי 17
1.4.3 ● עיצוב PCB 17
1.4.4 ● בדיקת כללי חשמל (ERC) 17
1.4.5 ● עורך סמלים סכמטיים 18
1.4.6 ● מנהל הספרייה 18
1.4.7 ● תמיכה בדגם IBIS 18
1.4.8 ● פרמטר מחלץ 18
1.4.9 ● עורך טקסט ומשוואות 18
1.4.10 ● ניתוח DC 19
1.4.11 ● אנליזה חולפת 19
1.4.12 ● התכנסות אוטומטית 19
1.4.13 ● ניתוח רעש חולף 19
1.4.14 ● ניתוח פורייה 19
1.4.15 ● סימולציה דיגיטלית 20
1.4.16 ● הדמיית HDL 20
1.4.17 ● סימולציית מיקרו-בקר (MCU) 20
1.4.18 ● עורך תרשימי זרימה וניפוי באגים 20
1.4.19 ● ניתוח AC 21
1.4.20 ● ניתוח רשת 21
1.4.21 ● ניתוח רעשי AC ליניארי 21
1.4.22 ● ניתוח סמלי 21
1.4.23 ● מונטה-קרלו וניתוח המקרה הגרוע ביותר 21
1.4.24 ● כלי עיצוב 21
1.4.25 ● אופטימיזציה 22
1.4.26 ● מעבד לאחר 22
1.4.27 ● מצגת 22
1.4.28 ● מצב אינטראקטיבי 22
1.4.29 ● מכשירים וירטואליים 23
1.4.30 ● בדיקה ומדידות בזמן אמת 23
1.4.31 ● הדרכה ובחינה 23
1.4.32 ● Mechatronics Extension 23

פרק 2 ● גרסאות TINA

2.1 ● סקירה כללית 24
2.2 ● תכונות גרסה 24
2.3 ● אפשרויות 27
2.4 ● חומרה משלימה 27
2.4.1 ● LabXplorer: מכשיר רב תכליתי לחינוך והדרכה עם מקומי ו
יכולות מדידה מרחוק 27

פרק 3 ● נוהל התקנת TINA

3.1 ● דרישות חומרה ותוכנה 29
3.2 ● התקנה 29
3.3 ● התקנת גרסת מפתח החומרה (דונגל) של TINA 36
3.4 ● אישור לגרסה המוגנת בתוכנה של TINA 37

פרק 4 ● תחילת העבודה - הדמיית מעגלים פשוטים

4.1 ● העורך הסכמטי 38
4.2 ● סימולציה 1 – נגדים סדרתיים ומקבילים 39
4.3 ● סימולציה 2 – נגד – מעגל קבלים 49
4.4 ● סימולציה 3 – נגד – מעגל משרן-קבלים 61
4.5 ● סימולציה 4 – צריכת חשמל – באמצעות מד כוח 67
4.6 ● סימולציה 5 – מתח על פני רכיבים – באמצעות מדי מתח 69
4.7 ● סימולציה 6 - רכיבי זרם באמצעות אמפר מטר 70
4.8 ● סימולציה 7 - מדידת עכבה באמצעות מד העכבה 71
4.9 ● סימולציה 8 – מדידת התנגדות באמצעות מד אוהם 73
4.10 ● סימולציה 9 - שרטוט מתח על פני רכיבים באמצעות רכיב אוסילוסקופ 74
4.11 ● סימולציה 10 – מדידת תדר באמצעות מד תדר 78
4.12 ● סימולציה 11 – ניתוח מעגל AC I 79
4.13 ● סימולציה 12 – ניתוח מעגל AC II 82
4.14 ● סימולציה 13 – ניתוח מעגל AC III 84
4.15 ● סימולציה 14 – משפט Thevenin – ניתוח מעגל AC 86
4.16 ● סימולציה 15 – משפט נורטון – ניתוח מעגל AC 89
4.17 ● מעגלים תלת פאזיים 3
4.17.1 ● סימולציה 16 - 3 פאזי ניתוח מעגל מחובר עם עומס התנגדות 93
4.17.2 ● סימולציה 17 – ניתוח מעגל מחובר 3 פאזי עם התנגדות ו
עומס אינדוקטיבי 95
4.18 ● השראות הדדית 98
4.18.1 ● סימולציה 18 – השראות הדדית 99

פרק 5 ● עיצוב וסימולציה של מעגל דיודה

5.1 ● סימולציה 1 – מעגל דיודה פשוט 102
5.2 ● סימולציה 2 – מעגל מיישר חצי גל 103
5.3 ● סימולציה 3 – מעגל מיישר חצי גל עם שנאי 104
5.4 ● סימולציה 4 – מעגל מיישר גל מלא עם שנאי 105 עם הקשה מרכזית
5.5 ● סימולציה 5 – מעגל מיישר גשר בגל מלא עם שנאי 107
5.6 ● סימולציה 6 – מעגל מהדק דיודה 109
5.7 ● סימולציה 7 – מאפייני דיודה זנר 110
5.8 ● סימולציה 8 – וסת מתח דיודה זנר 112
5.9 ● סימולציה 9 – מגביל מתח סימטרי של דיודת זנר 113
5.10 ● סימולציה 10 – מעגל משולש מתח 114

פרק 6 ● עיצוב וסימולציה של מעגל טרנזיסטור

6.1 ● סימולציה 1 – מאפייני טרנזיסטור דו קוטבי 118
6.2 ● סימולציה 2 – מגבר טרנזיסטור פולט משותף – ניתוח 119
6.3 ● סימולציה 3 – מגבר טרנזיסטור פולט משותף – עיצוב 125
6.4 ● סימולציה 4 – מגבר טרנזיסטור פולט משותף רב-שלבי – שימוש במעגלי משנה ב-TINA 127
6.5 ● The Netlist 131
6.6 ● סימולציה 5 - טרנזיסטור BJT Colpitts מתנד 132
6.7 ● טרנזיסטור כרשת שתי יציאות 136
6.7.1 ● טרנזיסטור h פרמטרים 139
6.8 ● סימולציה 6 – מגבר מקור משותף של טרנזיסטור JFET 142
6.9 ● סימולציה 7 – עקומות מאפיין טרנזיסטור JFET 146
6.10 ● סימולציה 8 – מתג טרנזיסטור BJT 147
6.11 ● תיריסטורים וטריאקים 149
6.11.1 ● סימולציה 9 – בקרת פאזה של תיריסטור 149
6.11.2 ● סימולציה 10 – בקרת שלב טריאק 151
6.12 ● מגברי כוח שמע 153
6.12.1 ● סימולציה 11 – מגבר כוח שמע Class AB 154

פרק 7 ● עיצוב וסימולציה של מעגל מגבר תפעולי

7.1 ● מאפייני מפתח 161
7.2 ● מעגלי מגבר תפעולי 162
7.2.1 ● מגבר הפוך 163
7.2.1 ● מגבר הפוך 163
7.2.2 ● מגבר לא מתהפך 163
7.2.3 ● עוקב מתח 164
7.2.4 ● מגבר מוסיף מתח 165
7.2.5 ● מחסיר מתח 166
7.2.6 ● אינטגרטור מתח 167
7.2.7 ● מבדל מתח 168
7.2.8 ● ממיר זרם למתח 169
7.3 ● סימולציה 1 – מגבר הפוך 171
7.4 ● סימולציה 2 – מגבר סיכום 174
7.5 ● סימולציה 3 – מגבר שילוב מתח 175
7.6 ● סימולציה 4 – מעגל מיישר חצי גל 176
7.7 ● כלי העיצוב 178
7.7.1 ● סימולציה 5 – עיצוב לדוגמה 178
7.8 ● אופטימיזציה 180
7.8.1 ● סימולציה 6 – עיצוב דוגמה – מעגל AC 183
7.8.2 ● סימולציה 7 – עיצוב דוגמה – מעגל DC 185
7.9 ● מתנדים סינוסואידים . 187
7.9.1 ● סימולציה 8 – מתנד שינוי פאזה 187
7.9.2 ● סימולציה 9 – מתנד גשר וינה 189
7.9.3 ● סימולציה 10 – מתנד קולפיטס 192
7.10 ● מחוללי גלים מרובעים 194
7.10.1 ● סימולציה 11 – מחולל גל ריבועי מגבר תפעולי 194
7.10.2 ● סימולציה 12 – 555 מעגל משולב 196

פרק 8 ● עיצוב וסימולציה של מעגל מסנן

8.1 ● מסנני TINA 199
8.2 ● סימולציה 1 - תכנון מסנן פעיל במעבר נמוך מסדר 2 201
8.3 ● סימולציה 2 - תכנון מסנן פעיל במעבר נמוך מסדר גבוה 206
8.4 ● סימולציה 3 – תכנון מסנן פעיל במעבר גבוה 207
8.5 ● סימולציה 4 – תכנון מסנן פעיל בפס פס 209
8.6 ● סימולציה 5 – תכנון מסנן פסיבי במעבר נמוך 210

פרק 9 ● עיצוב וסימולציה של מעגלים לוגיים דיגיטליים

9.1 ● הדמיית לוגיקה דיגיטלית באמצעות TINA 212
9.2 ● סימולציה 1 – פשוט ושער 212
9.3 ● סימולציה 2 – חצי מוסיף באמצעות שערים 215
9.4 ● סימולציה 3 – מונה סינכרוני של 2 סיביות 216
9.5 ● סימולציה 4 – תצוגת LED בעלת 7 פלחים 217
9.6 ● סימולציה 5 – מונה בינארי של 4 סיביות עם מחוונים לוגיים 218
9.7 ● סימולציה 6 – מונה עשור של 4 סיביות עם תצוגה של 7 פלחים 219
9.8 ● סימולציה 7 - מונה עשור של 8 סיביות עם שני צגי 7 פלחים 220
9.9 ● סימולציה 8 - מונה עשור של 4 סיביות ותצוגת 7 מקטעים - שימוש במחולל נתונים של 4 סיביות 221
9.10 ● סימולציה 9 – יצירת מוסיף מלא – באמצעות MACRO 223
9.11 ● שימוש בשפות תיאור חומרה (HDL) 225
9.11.1 ● שימוש בסימולציית VHDL ב-TINA לניתוח מעגלים דיגיטליים 226
9.11.2 ● סימולציה 10 – חצי מעגל מוסיף – VHDL 226
9.11.3 ● סימולציה 11 – מעגל מונה – VHDL 230
9.11.4 ● Debugger VHDL 233
9.12 ● שימוש בהדמיית Verilog ב-TINA לניתוח מעגלים דיגיטליים 235

פרק 10 ● כלי עיצוב לוגי

פרק 11 ● הדמיית מיקרו-בקרים

11.1 ● סקירה כללית 246
11.2 ● שימוש בעורך תרשים הזרימה 246
11.2.1 ● סימולציה 1 - מהבהבת לסירוגין 2 נוריות - מיקרו-בקר מסדרת PIC 246
11.2.2 ● סימולציה 2 – מונה למעלה/למטה של ​​4 סיביות עם תצוגת hex – מיקרו-בקר מסדרת PIC 249
11.2.3 ● איתור באגים בתרשים זרימה 252
11.3 ● שימוש בתכנות הרכבה 253
11.3.1 ● סימולציה 3 – מונה – מיקרו-בקר מסדרת PIC 253
11.3.2 ● שינוי קוד asm 255
11.3.3 ● איתור באגים בקוד ASM 256
11.4 ● שימוש בתכנות C 257
11.4.1 ● סימולציה 4 – מונה – מיקרו-בקר ATTINY13 258
11.4.2 ● סימולציה 5 – רמזורים – מיקרו-בקר ATTINY13 261
11.4.3 ● סימולציה 6 – מונה LCD – Arduino Uno 263
11.4.4 ● סימולציה 7 – רצף רמזור – מיקרו בקר PIC 266
11.4.5 ● סימולציה 8 – אור מהבהב – מיקרו-בקר STM32 268
11.5 ● התקני זיכרון 272
11.5.1 ● סימולציה 9 – מכפיל דיגיטלי של 2 סיביות x 2 סיביות – זיכרון ROM . 272
11.5.2 ● סימולציה 10 – מונה בינארי של 4 סיביות עם שני צגי hex – זיכרון ROM . 275

פרק 12 ● מעגלי לוגיקה סולם

12.1 ● סקירה כללית . 278
12.2 ● סימולציה 1 – לוגיקה סולם עם אור ומנוע 278
12.3 ● רכיבי לוגיקה סולם כרכיבי לוגיקה דיגיטלית 279
12.4 ● מעגל נעילה 281
12.4.1 ● סימולציה 2 – מעגל מנוע בריח 281
12.4.2 ● סימולציה 3 – בקרת מנוע קדימה/אחורה 283
12.4.3 ● סימולציה 4 – בקר מסוע 284

פרק 13 ● מעגלי אספקת חשמל במצב מיתוג (SMPS)

13.1 ● סקירה כללית . 286
13.2 ● סימולציה 1 – TPS61031 מעגל SMPS 286

פרק 14 ● עיצוב לוח מודפס (PCB).

14.1 ● סקירה כללית 293
14.2 ● פרויקט מעגל מולטיוויברטור טרנזיסטור דו-קוטבי 293
14.2.1 ● העיצוב 294
14.2.2 ● סימולציה 294
14.2.3 ● בדוק את שמות טביעת הרגל 295
14.2.4 ● ניתוח מתח 297
14.2.5 ● שמור את הסכימה 297 שלך
14.2.6 ● הפעל את תוכנית TINA PCB. 298
14.2.7 ● קובץ גרבר 302
14.2.8 ● קובץ תרגיל NC GCode 302
14.2.9 ● מידע PCB 303
14.2.10 ● רשימת רכיבים 303
14.2.11 ● Netlist 304

פרק 15 ● טכניקות עיצוב PCB

15.1 ● סקירה כללית 307
15.2 ● יצירת אוטובוסים בעורך הסכמטי ובמעצב ה-PCB של TINA 307
15.3 ● מספר יחידות באותה חבילה 310
15.4 ● אספקת חשמל של רכיבים לוגיים 313
15.5 ● בלוקים חוזרים במעגל (באמצעות פונקציית העתקת מאקרו) 316
15.6 ● יצירת לוח טכנולוגיה דו-שכבתי, דו-צדדי, מותקן על פני השטח 320
15.7 ● יצירת רכיבי PCB 325

פרק 16 ● יצירת סמלים וטביעות רגליים סכמטיות

16.1 ● סקירה כללית 328
16.2 ● דוגמה 328
16.3 ● שימוש באשף ה-IC בעורך סמלים סכמטיים 332
16.4 ● שימוש בעורך Footprint 335
16.5 ● אשף IC בעורך Footprint 339
16.5.1 ● עיצוב לדוגמה 340
16.6 ● הוספת טביעות PCB ציבוריות ל-TINA 343
16.7 ● הוספת דגמי תלת מימד ציבוריים ל-TINA 3

פרק 17 ● שימוש ב- TINACloud

17.1 ● סקירה כללית 348
17.2 ● התחלת השימוש ב- TINACloud 349
17.3 ● סימולציה לדוגמה 350
17.4 ● עיצוב PCB לדוגמה 355
17.5 ● שיתוף סכימת TINA 357 שלך

פרק 18 ● כלים שימושיים אחרים

18.1 ● סקירה כללית 359
18.2 ● תלת מימד Breadboard 359
18.3 ● ניתוח מתח (עשן) 360
18.4 ● בדיקת חוקים חשמליים (ERC) 362
18.5 ● צג טורי 362
18.6 ● Component Explorer 362
18.7 ● מצא את רכיב 363
18.8 ● מעגל הגנה 364
18.9 ● ייצוא 365
18.10 ● ייבוא ​​365
18.11 ● פורייה סדרת 365
18.12 ● ספקטרום פורייה 367
18.13 ● ניתוח רעש 367
18.14 ● ניתוח פיזור הספק 369
18.15 ● מתורגמן 370
18.15.1 ● דוגמה 1 – מעגל RLC 371
18.15.2 ● דוגמה 2 – מעגל DC 373
18.15.3 ● דוגמה 3 – מעגל AC 374
18.15.4 ● הערכת אינטגרלים 375
18.15.5 ● פתרון מערכת משוואות לינארית 375
18.15.6 ● שרטוט דיאגרמות 376
18.15.7 ● דיאגרמות בודה 377
18.15.8 ● הגדרת אות 379
18.15.9 ● פונקציות נתמכות 381
18.16 ● DC ניתוח טמפרטורה 382
18.17 ● מחלץ הפרמטרים 382
18.18 ● Finite State Machine Editor 384

פרק 19 ● מנהל הספרייה

פרק 20 ● מערכי שער הניתנים לתכנות בשדה (FPGA)

20.1 ● סקירה כללית 391
20.2 ● תכנות לוחות FPGA עם הזנת עיצוב סכמטי באמצעות TINA – דוגמה 1
391
20.3 ● תכנות לוחות FPGA עם הזנת עיצוב סכמטי באמצעות TINA – דוגמה 2
400
20.4 ● תכנות לוחות FPGA ב-VHDL עם TINA 404
20.5 ● תכנות לוחות FPGA ב-Verilog עם TINACloud 407
20.6 ● אחסון התוכנית בזיכרון לא נדיף של לוח Basys 3 411
20.7 ● מונה שניות על לוח 7 ספרות Basys 4 FPGA בעל 3 פלחים באמצעות TINA עם
VHDL 415
20.8 ● מונה כפתורים על לוח 7 פלחים 4 ספרות Basys 3 FPGA באמצעות TINA עם
VHDL 428

פרק 21 ● מידע נוסף

21.1 ● אתר TINA 431
21.2 ● TINA-TI 434
21.3 ● קישורים שימושיים אחרים 434
21.4 ● קבצי עזרה של TINA 435
● אפילוג 436
● אינדקס 437