მიკროსქემის სიმულაცია TINA Design Suite-ით და TINACloud-ით

By Prof. Dr. Dogan Ibrahim

ამ e-book, ყველაზე გაყიდვადი Elektor ავტორი, პროფესორი დოგან იბრაჰიმი მიზნად ისახავს ასწავლოს ელექტრული და ელექტრონული სქემების დიზაინი და ანალიზი და შექმნას PCB დაფები როგორც TINA, ასევე TINACloud-ის გამოყენებით. წიგნი განკუთვნილია ელექტრო/ელექტრონული ინჟინრების, ელექტრო/ელექტრონული ინჟინერიის ბაკალავრიატის სტუდენტებისთვის ტექნიკურ კოლეჯებსა და უნივერსიტეტებში, ასპირანტებსა და მკვლევარ სტუდენტებს, მასწავლებლებსა და ჰობისტებს. მრავალი გამოცდილი და სამუშაო სიმულაციური მაგალითი მოწოდებულია ანალოგური და ციფრული ელექტრო/ელექტრონული ინჟინერიის უმეტეს სფეროებში. ეს მოიცავს AC და DC სქემებს, დიოდებს, ზენერის დიოდებს, ტრანზისტორის სქემებს, ოპერაციულ გამაძლიერებლებს, კიბეების დიაგრამებს, 3-ფაზიან სქემებს, ურთიერთ ინდუქციურობას, რექტფიკატორის სქემებს, ოსცილატორებს, აქტიურ და პასიური ფილტრის სქემებს, ციფრულ ლოგიკას, VHDL, MCU, გადართვის რეჟიმში. კვების წყაროები, PCB დიზაინი, ფურიეს სერია და სპექტრი. მკითხველს არ სჭირდება რაიმე პროგრამირების გამოცდილება, თუ მათ არ სურთ რთული MCU სქემების სიმულაცია.

Სარჩევი:

თავი 1 ● შესავალი

1.1 ● Why simulation? 13
1.2 ● ელექტრონული სიმულაცია 14
1.3 ● SPICE modelling of electronic circuits 15
1.4 ● TINA პროგრამა 16
1.4.1 ● Schematic capture 17
1.4.2 ● ცოცხალი 3D Breadboard Tool 17
1.4.3 ● PCB დიზაინი 17
1.4.4 ● ელექტრული წესების შემოწმება (ERC) 17
1.4.5 ● სქემატური სიმბოლოების რედაქტორი 18
1.4.6 ● ბიბლიოთეკის მენეჯერი 18
1.4.7 ● IBIS model support 18
1.4.8 ● Parameter Extractor 18
1.4.9 ● ტექსტისა და განტოლების რედაქტორი 18
1.4.10 ● DC analysis 19
1.4.11 ● გარდამავალი ანალიზი 19
1.4.12 ● ავტომატური კონვერგენცია 19
1.4.13 ● გარდამავალი ხმაურის ანალიზი 19
1.4.14 ● Fourier analysis 19
1.4.15 ● Digital simulation 20
1.4.16 ● HDL სიმულაცია 20
1.4.17 ● მიკროკონტროლერის (MCU) სიმულაცია 20
1.4.18 ● Flowchart Editor და Debugger 20
1.4.19 ● AC analysis 21
1.4.20 ● Network analysis 21
1.4.21 ● Linear AC Noise analysis 21
1.4.22 ● სიმბოლური ანალიზი 21
1.4.23 ● მონტე-კარლო და უარესი შემთხვევის ანალიზი 21
1.4.24 ● დიზაინის ინსტრუმენტი 21
1.4.25 ● Optimisation 22
1.4.26 ● პოსტპროცესორი 22
1.4.27 ● პრეზენტაცია 22
1.4.28 ● ინტერაქტიული რეჟიმი 22
1.4.29 ● ვირტუალური ინსტრუმენტები 23
1.4.30 ● Real-time Test & Measurements 23
1.4.31 ● ტრენინგი და გამოცდა 23
1.4.32 ● Mechatronics Extension 23

თავი 2 ● TINA ვერსიები

2.1 ● Overview 24
2.2 ● ვერსიის მახასიათებლები 24
2.3 ● Options 27
2.4 ● Supplementary hardware 27
2.4.1 ● LabXplorer: მრავალფუნქციური ინსტრუმენტი განათლებისა და ტრენინგისთვის ადგილობრივი და
დისტანციური გაზომვის შესაძლებლობები 27

თავი 3 ● TINA ინსტალაციის პროცედურა

3.1 ● Hardware and software requirements 29
3.2 ● ინსტალაცია 29
3.3 ● TINA 36-ის აპარატურის გასაღების (dongle) ვერსიის დაყენება
3.4 ● TINA 37-ის პროგრამული უზრუნველყოფის დაცული ვერსიის ავტორიზაცია

თავი 4 ● დაწყება – მარტივი სქემების სიმულაცია

4.1 ● სქემატური რედაქტორი 38
4.2 ● სიმულაცია 1 – სერიები და პარალელური რეზისტორები 39
4.3 ● Simulation 2 – Resistor – capacitor circuit 49
4.4 ● სიმულაცია 3 – რეზისტორი – ინდუქტორ-კონდენსატორის წრე 61
4.5 ● Simulation 4 – Power consumption – using a power meter 67
4.6 ● სიმულაცია 5 – ძაბვა კომპონენტებზე – ვოლტმეტრების გამოყენებით 69
4.7 ● სიმულაცია 6 – დენი კომპონენტების მეშვეობით Ampere Meters 70-ის გამოყენებით
4.8 ● სიმულაცია 7 – წინაღობის გაზომვა წინაღობის მრიცხველის გამოყენებით 71
4.9 ● სიმულაცია 8 – წინააღმდეგობის გაზომვა ომმეტრი 73-ის გამოყენებით
4.10 ● სიმულაცია 9 – კომპონენტებზე ძაბვის დახატვა ოსცილოსკოპის კომპონენტის 74 გამოყენებით
4.11 ● Simulation 10 – Measuring frequency using a frequency meter 78
4.12 ● Simulation 11 – AC circuit analysis I 79
4.13 ● სიმულაცია 12 – AC წრედის ანალიზი II 82
4.14 ● სიმულაცია 13 – AC წრედის ანალიზი III 84
4.15 ● სიმულაცია 14 – თევენინის თეორემა – AC წრედის ანალიზი 86
4.16 ● Simulation 15 – Norton’s Theorem – AC circuit analysis 89
4.17 ● 3-ფაზიანი სქემები 92
4.17.1 ● სიმულაცია 16 – 3 ფაზური ვარსკვლავით დაკავშირებული მიკროსქემის ანალიზი რეზისტენტული დატვირთვით 93
4.17.2 ● სიმულაცია 17 – 3 ფაზიანი ვარსკვლავით დაკავშირებული მიკროსქემის ანალიზი რეზისტენტული და
ინდუქციური დატვირთვა 95
4.18 ● Mutual inductance 98
4.18.1 ● სიმულაცია 18 – ურთიერთ ინდუქციურობა 99

თავი 5 ● დიოდური წრედის დიზაინი და სიმულაცია

5.1 ● სიმულაცია 1 – მარტივი დიოდური წრე 102
5.2 ● სიმულაცია 2 – ნახევარტალღოვანი გამომსწორებელი წრე 103
5.3 ● სიმულაცია 3 – ნახევარტალღის გამომსწორებელი წრე ტრანსფორმატორით 104
5.4 ● სიმულაცია 4 – სრული ტალღის გამომსწორებელი წრე ცენტრალური დაჭერით ტრანსფორმატორი 105
5.5 ● სიმულაცია 5 – სრული ტალღის ხიდის გამსწორებელი წრე ტრანსფორმატორით 107
5.6 ● სიმულაცია 6 – დიოდური დამჭერის წრე 109
5.7 ● სიმულაცია 7 – ზენერის დიოდის მახასიათებლები 110
5.8 ● Simulation 8 – Zener diode voltage regulator 112
5.9 ● Simulation 9 – Zener diode symmetrical voltage limiter 113
5.10 ● სიმულაცია 10 – ძაბვის ტრილერი წრე 114

თავი 6 ● ტრანზისტორი მიკროსქემის დიზაინი და სიმულაცია

6.1 ● Simulation 1 – Bipolar transistor characteristics 118
6.2 ● Simulation 2 – Common emitter transistor amplifier – Analysis 119
6.3 ● Simulation 3 – Common emitter transistor amplifier – Design 125
6.4 ● სიმულაცია 4 – მრავალსაფეხურიანი საერთო ემიტერი ტრანზისტორი გამაძლიერებელი – ქვესქემების გამოყენება TINA 127-ში
6.5 ● The Netlist 131
6.6 ● სიმულაცია 5 – BJT ტრანზისტორი Colpitts oscillator 132
6.7 ● Transistor as a two port network 136
6.7.1 ● Transistor h parameters 139
6.8 ● სიმულაცია 6 – JFET ტრანზისტორი საერთო წყაროს გამაძლიერებელი 142
6.9 ● სიმულაცია 7 – JFET ტრანზისტორი დამახასიათებელი მრუდები 146
6.10 ● სიმულაცია 8 – BJT ტრანზისტორი გადამრთველი 147
6.11 ● ტირისტორები და ტრიაკები 149
6.11.1 ● სიმულაცია 9 – ტირისტორის ფაზის კონტროლი 149
6.11.2 ● სიმულაცია 10 – ტრიაკ ფაზის კონტროლი 151
6.12 ● აუდიო დენის გამაძლიერებლები 153
6.12.1 ● სიმულაცია 11 – AB კლასის აუდიო დენის გამაძლიერებელი 154

თავი 7 ● ოპერაციული გამაძლიერებლის მიკროსქემის დიზაინი და სიმულაცია

7.1 ● ძირითადი მახასიათებლები 161
7.2 ● ოპერაციული გამაძლიერებლის სქემები 162
7.2.1 ● ინვერსიული გამაძლიერებელი 163
7.2.1 ● Inverting amplifier 163
7.2.2 ● არაინვერსიული გამაძლიერებელი 163
7.2.3 ● ძაბვის მიმდევარი 164
7.2.4 ● ძაბვის დამამყარებელი გამაძლიერებელი 165
7.2.5 ● ძაბვის გამომკლებელი 166
7.2.6 ● ძაბვის ინტეგრატორი 167
7.2.7 ● ძაბვის დიფერენციატორი 168
7.2.8 ● Current to voltage converter 169
7.3 ● სიმულაცია 1 – ინვერსიული გამაძლიერებელი 171
7.4 ● Simulation 2 – Summing amplifier 174
7.5 ● სიმულაცია 3 – ძაბვის ინტეგრირების გამაძლიერებელი 175
7.6 ● Simulation 4 – Half-wave rectifier circuit 176
7.7 ● დიზაინის ინსტრუმენტი 178
7.7.1 ● სიმულაცია 5 – მაგალითი დიზაინი 178
7.8 ● ოპტიმიზაცია 180
7.8.1 ● სიმულაცია 6 – ნიმუშის დიზაინი – AC წრე 183
7.8.2 ● სიმულაცია 7 – ნიმუშის დიზაინი – DC ჩართვა 185
7.9 ● სინუსოიდური ოსცილატორები . 187
7.9.1 ● სიმულაცია 8 – ფაზის ცვლის ოსცილატორი 187
7.9.2 ● სიმულაცია 9 – Wien Bridge oscillator 189
7.9.3 ● სიმულაცია 10 – კოლპიტის ოსცილატორი 192
7.10 ● კვადრატული ტალღის გენერატორები 194
7.10.1 ● სიმულაცია 11 – ოპერატიული გამაძლიერებელი კვადრატული ტალღის გენერატორი 194
7.10.2 ● სიმულაცია 12 – 555 ინტეგრირებული წრე 196

თავი 8 ● ფილტრის მიკროსქემის დიზაინი და სიმულაცია

8.1 ● TINA ფილტრები 199
8.2 ● სიმულაცია 1 – მე-2 რიგის დაბალი გამტარი აქტიური ფილტრის 201 დიზაინი
8.3 ● სიმულაცია 2 – უფრო მაღალი დონის დაბალი გამტარი აქტიური ფილტრის 206 დიზაინი
8.4 ● Simulation 3 – Designing a high-pass active filter 207
8.5 ● სიმულაცია 4 – band-pass აქტიური ფილტრის დიზაინი 209
8.6 ● სიმულაცია 5 – დაბალგამტარი პასიური ფილტრის 210-ის დიზაინი

თავი 9 ● ციფრული ლოგიკური წრედის დიზაინი და სიმულაცია

9.1 ● ციფრული ლოგიკის სიმულაცია TINA 212-ის გამოყენებით
9.2 ● სიმულაცია 1 – მარტივი და კარიბჭე 212
9.3 ● სიმულაცია 2 – ნახევარი შემკრები კარიბჭის გამოყენებით 215
9.4 ● სიმულაცია 3 – 2-ბიტიანი სინქრონული მრიცხველი 216
9.5 ● სიმულაცია 4 – 7-სეგმენტიანი LED დისპლეი 217
9.6 ● სიმულაცია 5 – 4-ბიტიანი ორობითი მრიცხველი ლოგიკური მაჩვენებლებით 218
9.7 ● სიმულაცია 6 – 4-ბიტიანი ათწლეულის მრიცხველი 7 სეგმენტიანი დისპლეით 219
9.8 ● Simulation 7 – 8-bit decade counter with two 7-segment displays 220
9.9 ● სიმულაცია 8 – 4-ბიტიანი ათწლეულის მრიცხველი და 7 სეგმენტიანი ჩვენება – 4-ბიტიანი მონაცემთა გენერატორი 221-ის გამოყენებით
9.10 ● Simulation 9 – Creating a full adder – using a MACRO 223
9.11 ● აპარატურის აღწერის ენების (HDL) გამოყენება 225
9.11.1 ● VHDL სიმულაციის გამოყენება TINA-ში ციფრული სქემების ანალიზისთვის 226
9.11.2 ● სიმულაცია 10 – ნახევარი შემკრების წრე – VHDL 226
9.11.3 ● სიმულაცია 11 – მრიცხველის წრე – VHDL 230
9.11.4 ● The VHDL Debugger 233
9.12 ● Verilog სიმულაციის გამოყენება TINA-ში ციფრული სქემების ანალიზისთვის 235

თავი 10 ● Logic Design Tool

თავი 11 ● მიკროკონტროლერების სიმულაცია

11.1 ● მიმოხილვა 246
11.2 ● Flowchart 246 რედაქტორის გამოყენება
11.2.1 ● Simulation 1 – Alternately flashing 2 LEDs – PIC series microcontroller 246
11.2.2 ● Simulation 2 – 4-bit Up/Down counter with hex display – PIC series microcontroller 249
11.2.3 ● ფლოუჩარტის გამართვა 252
11.3 ● Using assembly programming 253
11.3.1 ● Simulation 3 – Counter – PIC series microcontroller 253
11.3.2 ● asm კოდის 255-ის შეცვლა
11.3.3 ● ASM კოდი 256-ის გამართვა
11.4 ● C პროგრამირების გამოყენება 257
11.4.1 ● სიმულაცია 4 – მრიცხველი – ATTINY13 მიკროკონტროლერი 258
11.4.2 ● სიმულაცია 5 – შუქნიშანი – ATTINY13 მიკროკონტროლერი 261
11.4.3 ● სიმულაცია 6 – LCD მრიცხველი – Arduino Uno 263
11.4.4 ● Simulation 7 – Traffic Light Sequencer– PIC მიკროკონტროლერი 266
11.4.5 ● სიმულაცია 8 – მოციმციმე შუქი – STM32 მიკროკონტროლერი 268
11.5 ● მეხსიერების მოწყობილობები 272
11.5.1 ● სიმულაცია 9 – 2 – ბიტი x 2 – ბიტიანი ციფრული მულტიპლიკატორი – ROM მეხსიერება . 272
11.5.2 ● სიმულაცია 10 – 4 ბიტიანი ორობითი მრიცხველი ორი თექვსმეტობითი დისპლეით – ROM მეხსიერება . 275

თავი 12 ● კიბის ლოგიკური სქემები

12.1 ● მიმოხილვა. 278
12.2 ● სიმულაცია 1 – კიბეების ლოგიკა შუქით და ძრავით 278
12.3 ● კიბეების ლოგიკური კომპონენტები, როგორც ციფრული ლოგიკური კომპონენტები 279
12.4 ● Latching circuit 281
12.4.1 ● სიმულაცია 2 – ჩამკეტი ძრავის წრე 281
12.4.2 ● სიმულაცია 3 – წინა/უკუ ძრავის კონტროლი 283
12.4.3 ● Simulation 4 – Conveyor belt controller 284

თავი 13 ● გადართვის რეჟიმის კვების სქემები (SMPS)

13.1 ● მიმოხილვა. 286
13.2 ● სიმულაცია 1 – TPS61031 SMPS წრე 286

თავი 14 ● ბეჭდური მიკროსქემის (PCB) დიზაინი

14.1 ● მიმოხილვა 293
14.2 ● ბიპოლარული ტრანზისტორი მულტივიბრატორის მიკროსქემის პროექტი 293
14.2.1 ● დიზაინი 294
14.2.2 ● სიმულაცია 294
14.2.3 ● შეამოწმეთ ნაკვალევი სახელები 295
14.2.4 ● სტრესის ანალიზი 297
14.2.5 ● შეინახეთ სქემატური 297
14.2.6 ● გაუშვით TINA PCB პროგრამა. 298
14.2.7 ● გერბერის ფაილი 302
14.2.8 ● GCode NC საბურღი ფაილი 302
14.2.9 ● PCB ინფორმაცია 303
14.2.10 ● კომპონენტთა სია 303
14.2.11 ● Netlist 304

თავი 15 ● PCB დიზაინის ტექნიკა

15.1 ● მიმოხილვა 307
15.2 ● ავტობუსების შექმნა სქემატურ რედაქტორში და TINA 307-ის PCB დიზაინერში
15.3 ● რამდენიმე ერთეული იმავე პაკეტში 310
15.4 ● ლოგიკური კომპონენტების ელექტრომომარაგება 313
15.5 ● მიკროსქემის ბლოკების განმეორება (Copy Macro ფუნქციის გამოყენებით) 316
15.6 ● ორფენიანი, ორმხრივი, ზედაპირული სამონტაჟო ტექნოლოგიური დაფის შექმნა 320
15.7 ● PCB კომპონენტების შექმნა 325

თავი 16 ● სქემატური სიმბოლოებისა და ნაკვალევის შექმნა

16.1 ● მიმოხილვა 328
16.2 ● მაგალითი 328
16.3 ● IC ოსტატის გამოყენება სქემატური სიმბოლოების რედაქტორში 332
16.4 ● Footprint 335 რედაქტორის გამოყენება
16.5 ● IC ოსტატი Footprint Editor 339-ში
16.5.1 ● ნიმუში დიზაინი 340
16.6 ● საჯარო PCB ნაკვალევის დამატება TINA 343-ში
16.7 ● საჯარო 3D ანაბეჭდის მოდელების დამატება TINA 346-ში

თავი 17 ● TINACloud-ის გამოყენება

17.1 ● მიმოხილვა 348
17.2 ● იწყება TINACloud 349-ის გამოყენება
17.3 ● მაგალითი სიმულაცია 350
17.4 ● PCB დიზაინის მაგალითი 355
17.5 ● გაზიარება თქვენი TINA სქემატური 357

თავი 18 ● სხვა სასარგებლო ინსტრუმენტები

18.1 ● მიმოხილვა 359
18.2 ● 3D Breadboard 359
18.3 ● სტრესის (კვამლის) ანალიზი 360
18.4 ● ელექტრული წესების შემოწმება (ERC) 362
18.5 ● სერიული მონიტორი 362
18.6 ● Component Explorer 362
18.7 ● იპოვეთ კომპონენტი 363
18.8 ● დაიცავით წრე 364
18.9 ● ექსპორტი 365
18.10 ● იმპორტი 365
18.11 ● ფურიეს სერია 365
18.12 ● ფურიეს სპექტრი 367
18.13 ● ხმაურის ანალიზი 367
18.14 ● დენის გაფრქვევის ანალიზი 369
18.15 ● თარჯიმანი 370
18.15.1 ● მაგალითი 1 – RLC ჩართვა 371
18.15.2 ● მაგალითი 2 – DC ჩართვა 373
18.15.3 ● მაგალითი 3 – AC წრე 374
18.15.4 ● ინტეგრალების შეფასება 375
18.15.5 ● განტოლებათა წრფივი სისტემის ამოხსნა 375
18.15.6 ● სქემების დახატვა 376
18.15.7 ● ბოდეს დიაგრამები 377
18.15.8 ● სიგნალის განმარტება 379
18.15.9 ● მხარდაჭერილი ფუნქციები 381
18.16 ● DC ტემპერატურის ანალიზი 382
18.17 ● პარამეტრის ექსტრაქტორი 382
18.18 ● სასრული მდგომარეობის მანქანების რედაქტორი 384

თავი 19 ● ბიბლიოთეკის მენეჯერი

თავი 20 ● ველით პროგრამირებადი კარიბჭის მასივები (FPGA)

20.1 ● მიმოხილვა 391
20.2 ● FPGA დაფების დაპროგრამება სქემატური დიზაინის ჩანაწერით TINA-ს გამოყენებით – მაგალითი 1
391
20.3 ● FPGA დაფების დაპროგრამება სქემატური დიზაინის ჩანაწერით TINA-ს გამოყენებით – მაგალითი 2
400
20.4 ● FPGA დაფების დაპროგრამება VHDL-ში TINA 404-ით
20.5 ● FPGA დაფების დაპროგრამება Verilog-ში TINACloud 407-ით
20.6 ● პროგრამის შენახვა Basys 3 დაფა 411-ის არასტაბილურ მეხსიერებაში
20.7 ● წამების მრიცხველი 7-სეგმენტიან 4-ციფრიან Basys 3 FPGA დაფაზე TINA-ს გამოყენებით
VHDL 415
20.8 ● ღილაკის მრიცხველი 7-სეგმენტიან 4-ციფრიან Basys 3 FPGA დაფაზე TINA-ს გამოყენებით
VHDL 428

თავი 21 ● დამატებითი ინფორმაცია

21.1 ● TINA ვებგვერდი 431
21.2 ● TINA-TI 434
21.3 ● სხვა სასარგებლო ბმულები 434
21.4 ● TINA დახმარების ფაილები 435
● ეპილოგი 436
● ინდექსი 437