TINA Design Suite және TINACloud көмегімен тізбекті модельдеу

Проф., Доктор Доган Ибрахим

Бұл е-кітап, ең көп сатылатын Elektor авторы, профессор Доган Ибрагим TINA және TINACloud көмегімен электрлік және электронды схемаларды жобалау мен талдауды үйрету және ПХД тақталарын әзірлеуді мақсат етеді. Кітап электр/электрондық инженерлерге, техникалық колледждер мен университеттердегі электронды/электротехника мамандығы бойынша бакалавриат студенттеріне, аспиранттар мен зерттеушілерге, оқытушыларға және әуесқойларға арналған. Аналогтық және сандық электрлік/электрондық техниканың көптеген салаларын қамтитын көптеген сынақтан өткен және жұмыс істейтін модельдеу мысалдары берілген. Оларға айнымалы және тұрақты ток тізбектері, диодтар, стабилдік диодтар, транзисторлық тізбектер, операциялық күшейткіштер, баспалдақ диаграммалары, 3 фазалы тізбектер, өзара индуктивтілік, түзеткіш тізбектер, осцилляторлар, белсенді және пассивті сүзгі схемалары, цифрлық логика, VHDL, MCU, коммутаторлар жатады. қуат көздері, ПХД дизайны, Фурье сериясы және спектр. Оқырмандар күрделі MCU схемаларын модельдеуді қаламайынша, бағдарламалау тәжірибесіне ие болудың қажеті жоқ.

Мазмұны:

тарау 1 ● Кіріспе

1.1 ● Неліктен модельдеу керек? 13
1.2 ● Электрондық модельдеу 14
1.3 ● SPICE электрондық схемаларды модельдеу 15
1.4 ● TINA бағдарламасы 16
1.4.1 ● Схемалық түсіру 17
1.4.2 ● Live 3D Breadboard 17-құрал
1.4.3 ● ПХД дизайны 17
1.4.4 ● Электр ережелерін тексеру (ERC) 17
1.4.5 ● Схематикалық символдық редактор 18
1.4.6 ● Кітапхана менеджері 18
1.4.7 ● IBIS үлгісін қолдау 18
1.4.8 ● Параметр шығарушы 18
1.4.9 ● Мәтін және теңдеу редакторы 18
1.4.10 ● Тұрақты токты талдау 19
1.4.11 ● Өтпелі талдау 19
1.4.12 ● Автоматты жинақтау 19
1.4.13 ● Өтпелі шуды талдау 19
1.4.14 ● Фурье талдауы 19
1.4.15 ● Сандық модельдеу 20
1.4.16 ● HDL симуляциясы 20
1.4.17 ● Микроконтроллерді (MCU) модельдеу 20
1.4.18 ● Блок-схема өңдегіші және жөндеуші 20
1.4.19 ● Айнымалы токты талдау 21
1.4.20 ● Желіні талдау 21
1.4.21 ● Сызықтық айнымалы ток шуды талдау 21
1.4.22 ● Символдық талдау 21
1.4.23 ● Монте-Карло және ең нашар жағдайды талдау 21
1.4.24 ● Дизайн құралы 21
1.4.25 ● Оңтайландыру 22
1.4.26 ● Пост-процессор 22
1.4.27 ● Презентация 22
1.4.28 ● Интерактивті режим 22
1.4.29 ● Виртуалды құралдар 23
1.4.30 ● Нақты уақыттағы сынақ және өлшеулер 23
1.4.31 ● Оқыту және емтихан 23
1.4.32 ● Мехатроника кеңейтімі 23

2-тарау ● TINA нұсқалары

2.1 ● Шолу 24
2.2 ● Нұсқа мүмкіндіктері 24
2.3 ● Параметрлер 27
2.4 ● Қосымша аппараттық құрал 27
2.4.1 ● LabXplorer: білім беру мен оқытуға арналған жергілікті және
қашықтан өлшеу мүмкіндіктері 27

3-тарау ● TINA орнату процедурасы

3.1 ● Аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету талаптары 29
3.2 ● Орнату 29
3.3 ● TINA 36 аппараттық кілт (қосқыш) нұсқасын орнату
3.4 ● TINA 37 бағдарламалық құралымен қорғалған нұсқасын авторизациялау

4-тарау ● Жұмысты бастау – Қарапайым схемаларды имитациялау

4.1 ● Схемалық редактор 38
4.2 ● Модельдеу 1 – Сериялық және параллель резисторлар 39
4.3 ● Модельдеу 2 – Резистор – конденсатор тізбегі 49
4.4 ● Модельдеу 3 – Резистор – индуктор-конденсатор тізбегі 61
4.5 ● Модельдеу 4 – Қуатты тұтыну – қуат өлшегішті пайдалану 67
4.6 ● Модельдеу 5 – Құрамдас бөліктер арасындағы кернеу – вольтметрлерді пайдалану 69
4.7 ● Модельдеу 6 – Ампер метрлері 70 арқылы құрамдас бөліктер арқылы өтетін ток
4.8 ● Модельдеу 7 – Кедергі өлшегіш 71 көмегімен кедергіні өлшеу
4.9 ● Модельдеу 8 – Омметр 73 көмегімен кедергіні өлшеу
4.10 ● Модельдеу 9 – Осциллограф құрамдас бөлігі арқылы құрамдас бөліктер арасындағы кернеу графигі 74
4.11 ● Модельдеу 10 – Жиілік өлшегіш 78 көмегімен жиілікті өлшеу
4.12 ● Модельдеу 11 – Айнымалы ток тізбегін талдау I 79
4.13 ● Модельдеу 12 – Айнымалы ток тізбегін талдау II 82
4.14 ● Модельдеу 13 – айнымалы ток тізбегін талдау III 84
4.15 ● Модельдеу 14 – Тевенин теоремасы – Айнымалы ток тізбегін талдау 86
4.16 ● Модельдеу 15 – Нортон теоремасы – айнымалы ток тізбегін талдау 89
4.17 ● 3-фазалы тізбектер 92
4.17.1 ● Модельдеу 16 – 3 резистивті жүктемесі бар 93 фазалы жұлдызша қосылған тізбекті талдау
4.17.2 ● Модельдеу 17 – резистивті және 3 фазалы жұлдызша қосылған тізбекті талдау
индуктивті жүктеме 95
4.18 ● Өзара индуктивтілік 98
4.18.1 ● Модельдеу 18 – Өзара индуктивтілік 99

5-тарау ● Диод тізбегін жобалау және модельдеу

5.1 ● Модельдеу 1 – Қарапайым диод тізбегі 102
5.2 ● Модельдеу 2 – Жарты толқынды түзеткіш тізбегі 103
5.3 ● Модельдеу 3 – 104 трансформаторы бар жарты толқынды түзеткіш схемасы
5.4 ● Модельдеу 4 – 105 центрлі трансформаторы бар толық толқынды түзеткіш тізбегі
5.5 ● Модельдеу 5 – 107 трансформаторы бар толық толқынды көпір түзеткіш схемасы
5.6 ● Модельдеу 6 – Диод қысқышының тізбегі 109
5.7 ● Модельдеу 7 – стабилдік диодтың сипаттамалары 110
5.8 ● Модельдеу 8 – стабилдік диодтың кернеу реттегіші 112
5.9 ● Модельдеу 9 – стабилдік диодтың симметриялық кернеу шектегіші 113
5.10 ● Модельдеу 10 – Кернеу үштік тізбегі 114

6-тарау ● Транзисторлық тізбекті жобалау және модельдеу

6.1 ● Модельдеу 1 – Биполярлы транзистордың сипаттамалары 118
6.2 ● Модельдеу 2 – Жалпы эмитенттік транзисторлық күшейткіш – Талдау 119
6.3 ● Модельдеу 3 – Жалпы эмиттерлік транзисторлық күшейткіш – Дизайн 125
6.4 ● Модельдеу 4 – Көп сатылы ортақ эмитенттік транзисторлы күшейткіш – TINA 127 ішіндегі қосалқы схемаларды пайдалану
6.5 ● Netlist 131
6.6 ● Модельдеу 5 – BJT транзисторы Colpitts осцилляторы 132
6.7 ● Екі портты желі ретінде транзистор 136
6.7.1 ● Транзистордың h параметрлері 139
6.8 ● Модельдеу 6 – JFET транзисторының жалпы көз күшейткіші 142
6.9 ● Модельдеу 7 – JFET транзисторының сипаттамалық қисықтары 146
6.10 ● Модельдеу 8 – BJT транзисторлық қосқыш 147
6.11 ● Тиристорлар мен триактар ​​149
6.11.1 ● Модельдеу 9 – Тиристорлық фазаны басқару 149
6.11.2 ● Модельдеу 10 – Триак фазасын басқару 151
6.12 ● Аудио қуат күшейткіштері 153
6.12.1 ● Модельдеу 11 – AB класы дыбыс күшейткіші 154

7-тарау ● Операциялық күшейткіш схемасын жобалау және модельдеу

7.1 ● Негізгі сипаттамалар 161
7.2 ● Операциялық күшейткіш схемалары 162
7.2.1 ● Инвертивті күшейткіш 163
7.2.1 ● Инвертивті күшейткіш 163
7.2.2 ● Инвертивті емес күшейткіш 163
7.2.3 ● Кернеу көрсеткіші 164
7.2.4 ● Кернеу күшейткіші 165
7.2.5 ● Кернеу азайтқыш 166
7.2.6 ● Кернеу интеграторы 167
7.2.7 ● Кернеу дифференциаторы 168
7.2.8 ● Токты кернеуге түрлендіргіш 169
7.3 ● Модельдеу 1 – Инвертивті күшейткіш 171
7.4 ● Модельдеу 2 – Жиынтық күшейткіш 174
7.5 ● Модельдеу 3 – Кернеуді біріктіретін күшейткіш 175
7.6 ● Модельдеу 4 – Жарты толқынды түзеткіш тізбегі 176
7.7 ● Дизайн құралы 178
7.7.1 ● Модельдеу 5 – Үлгі дизайн 178
7.8 ● Оңтайландыру 180
7.8.1 ● Модельдеу 6 – Үлгі дизайн – Айнымалы ток тізбегі 183
7.8.2 ● Модельдеу 7 – Үлгі дизайн – Тұрақты ток тізбегі 185
7.9 ● Синусоидалы осцилляторлар. 187
7.9.1 ● Модельдеу 8 – Фазалық ауысу осцилляторы 187
7.9.2 ● Модельдеу 9 – Wien Bridge осцилляторы 189
7.9.3 ● Модельдеу 10 – Colpitts осцилляторы 192
7.10 ● Шаршы толқын генераторлары 194
7.10.1 ● Модельдеу 11 – Жұмыс күшейткіші шаршы толқын генераторы 194
7.10.2 ● Модельдеу 12 – 555 интегралдық схема 196

8-тарау ● Сүзгі сұлбасын жобалау және модельдеу

8.1 ● TINA сүзгілері 199
8.2 ● Модельдеу 1 – 2-ші ретті төмен жиілікті белсенді сүзгіні жобалау 201
8.3 ● Модельдеу 2 – Жоғары ретті төмен жиілікті белсенді сүзгіні жобалау 206
8.4 ● Модельдеу 3 – Жоғары жиілікті белсенді сүзгіні жобалау 207
8.5 ● Модельдеу 4 – Жолақтық белсенді сүзгіні жобалау 209
8.6 ● Модельдеу 5 – Төмен жиілікті пассивті сүзгіні жобалау 210

9-тарау ● Сандық логикалық схеманы жобалау және модельдеу

9.1 ● TINA 212 көмегімен сандық логикалық модельдеу
9.2 ● Модельдеу 1 – Қарапайым ЖӘНЕ қақпа 212
9.3 ● Модельдеу 2 – 215 қақпаларын пайдаланатын жарты қосқыш
9.4 ● Модельдеу 3 – 2-разрядты синхронды санауыш 216
9.5 ● Модельдеу 4 – 7 сегментті LED дисплей 217
9.6 ● Модельдеу 5 – логикалық индикаторлары 4 бар 218-разрядты екілік санауыш
9.7 ● Модельдеу 6 – 4 сегментті дисплейі бар 7 биттік онкүндік есептегіш 219
9.8 ● Модельдеу 7 – екі 8 сегментті дисплейі бар 7 биттік онкүндік есептегіш 220
9.9 ● Модельдеу 8 – 4 биттік онкүндік санауыш және 7 сегментті дисплей – 4 биттік деректер генераторын пайдалану 221
9.10 ● Модельдеу 9 – Толық қосқышты жасау – MACRO 223 көмегімен
9.11 ● Аппараттық құралды сипаттау тілдерін (HDLs) пайдалану 225
9.11.1 ● Сандық тізбектерді талдау үшін TINA жүйесінде VHDL симуляциясын пайдалану 226
9.11.2 ● Модельдеу 10 – Жартылай қосқыш схема – VHDL 226
9.11.3 ● Модельдеу 11 – Есептегіш схема – VHDL 230
9.11.4 ● VHDL жөндеу құралы 233
9.12 ● TINA жүйесінде Verilog симуляциясын цифрлық тізбектерді талдау үшін пайдалану 235

10-тарау ● Логикалық дизайн құралы

11-тарау ● Микроконтроллерлерді модельдеу

11.1 ● Шолу 246
11.2 ● Блок-схема өңдегішін пайдалану 246
11.2.1 ● Модельдеу 1 – 2 жарық диоды кезекпен жыпылықтайды – PIC сериялы микроконтроллер 246
11.2.2 ● Модельдеу 2 – алты қырлы дисплейі бар 4-биттік жоғары/төмен есептегіш – PIC сериялы микроконтроллер 249
11.2.3 ● Блок-схеманы жөндеу 252
11.3 ● Құрастыруды бағдарламалауды пайдалану 253
11.3.1 ● Модельдеу 3 – Есептегіш – PIC сериялы микроконтроллер 253
11.3.2 ● 255 asm кодын өзгерту
11.3.3 ● ASM кодын 256 жөндеу
11.4 ● C бағдарламалауды пайдалану 257
11.4.1 ● Модельдеу 4 – Есептегіш – ATTINY13 микроконтроллері 258
11.4.2 ● Модельдеу 5 – Бағдаршам – ATTINY13 микроконтроллері 261
11.4.3 ● Модельдеу 6 – СКД есептегіші – Arduino Uno 263
11.4.4 ● Модельдеу 7 – Бағдаршам секвенсері – PIC микроконтроллері 266
11.4.5 ● Модельдеу 8 – Жыпылықтайтын шам – STM32 микроконтроллері 268
11.5 ● Жад құрылғылары 272
11.5.1 ● Модельдеу 9 – 2-бит x 2-биттік сандық мультипликатор – ROM жады . 272
11.5.2 ● Модельдеу 10 – екі он алтылық дисплейі бар 4-биттік екілік санауыш – ROM жады. 275

12-тарау ● Баспалдақтың логикалық схемалары

12.1 ● Шолу. 278
12.2 ● Модельдеу 1 – Жарық және қозғалтқыш 278 бар баспалдақ логикасы
12.3 ● Ladder логикалық құрамдастары сандық логикалық құрамдас бөліктер ретінде 279
12.4 ● Бекіту тізбегі 281
12.4.1 ● Модельдеу 2 – Қозғалтқыш тізбегі 281 ысырма
12.4.2 ● Модельдеу 3 – Алға/кері қозғалтқышты басқару 283
12.4.3 ● Модельдеу 4 – Конвейер лентасының реттегіші 284

13-тарау ● Ауыстыру режиміндегі қуат көзінің тізбектері (SMPS)

13.1 ● Шолу. 286
13.2 ● Модельдеу 1 – TPS61031 SMPS тізбегі 286

14-тарау ● Баспа схемасы (ПХД) дизайны

14.1 ● Шолу 293
14.2 ● Биполярлы транзисторлы мультивибратор схемасының жобасы 293
14.2.1 ● Дизайн 294
14.2.2 ● Модельдеу 294
14.2.3 ● Аяқ ізінің атауларын тексеру 295
14.2.4 ● Стресс талдауы 297
14.2.5 ● Схеманы сақтаңыз 297
14.2.6 ● TINA PCB бағдарламасын іске қосыңыз. 298
14.2.7 ● Gerber файлы 302
14.2.8 ● GCode NC бұрғылау файлы 302
14.2.9 ● ПХД ақпараты 303
14.2.10 ● Құрамдас бөліктер тізімі 303
14.2.11 ● Netlist 304

15-тарау ● ПХД жобалау әдістері

15.1 ● Шолу 307
15.2 ● TINA 307 схемалық редакторында және PCB конструкторында автобустарды жасау
15.3 ● Бір бумадағы бірнеше бірлік 310
15.4 ● Логикалық компоненттерді қоректендіру 313
15.5 ● Қайталанатын тізбек блоктары (макросты көшіру функциясын пайдалану) 316
15.6 ● Екі қабатты, екі жақты, беткейге орнату технологиялық тақтасын жасау 320
15.7 ● ПХД құрамдастарын жасау 325

16-тарау ● Сұлбалық белгілер мен іздерді жасау

16.1 ● Шолу 328
16.2 ● 328-мысал
16.3 ● Schematic Symbol 332 редакторында IC шеберін пайдалану
16.4 ● Footprint редакторын пайдалану 335
16.5 ● Footprint 339 редакторындағы IC шебері
16.5.1 ● Дизайн 340 үлгісі
16.6 ● TINA 343 жүйесіне ортақ ПХД іздерін қосу
16.7 ● TINA 3 жүйесіне жалпыға қолжетімді 346D ізі үлгілерін қосу

17-тарау ● TINACloud пайдалану

17.1 ● Шолу 348
17.2 ● TINACloud 349 қолданбасын пайдалануды бастау
17.3 ● 350 модельдеу мысалы
17.4 ● ПХД дизайнының мысалы 355
17.5 ● TINA схемасын ортақ пайдалану 357

18-тарау ● Басқа пайдалы құралдар

18.1 ● Шолу 359
18.2 ● 3D Breadboard 359
18.3 ● Стресс (түтін) талдауы 360
18.4 ● Электр ережелерін тексеру (ERC) 362
18.5 ● Сериялық монитор 362
18.6 ● Component Explorer 362
18.7 ● 363 компонентті табыңыз
18.8 ● Қорғау тізбегі 364
18.9 ● Экспорттау 365
18.10 ● 365 импорттау
18.11 ● Фурье сериясы 365
18.12 ● Фурье спектрі 367
18.13 ● Шуды талдау 367
18.14 ● Қуат шығынын талдау 369
18.15 ● Аудармашы 370
18.15.1 ● 1-мысал – RLC тізбегі 371
18.15.2 ● 2-мысал – тұрақты ток тізбегі 373
18.15.3 ● 3-мысал – айнымалы ток тізбегі 374
18.15.4 ● Интегралды бағалау 375
18.15.5 ● 375 теңдеулердің сызықтық жүйесін шешу
18.15.6 ● Диаграммаларды салу 376
18.15.7 ● Негізгі диаграммалар 377
18.15.8 ● Сигнал анықтамасы 379
18.15.9 ● Қолдау көрсетілетін функциялар 381
18.16 ● Тұрақты ток температурасын талдау 382
18.17 ● Параметр шығарушы 382
18.18 ● Ақырлы күй машинасының өңдегіші 384

19-тарау ● Кітапхана менеджері

20-тарау ● Өрісте бағдарламаланатын қақпа массивтері (FPGA)

20.1 ● Шолу 391
20.2 ● TINA көмегімен схемалық дизайн жазбасы бар FPGA тақталарын бағдарламалау – 1-мысал
391
20.3 ● TINA көмегімен схемалық дизайн жазбасы бар FPGA тақталарын бағдарламалау – 2-мысал
400
20.4 ● TINA 404 көмегімен VHDL форматында FPGA тақталарын бағдарламалау
20.5 ● TINACloud 407 көмегімен Verilog жүйесінде FPGA тақталарын бағдарламалау
20.6 ● Бағдарламаны Basys 3 411 тақтасының тұрақты жадында сақтау
20.7 ● TINA көмегімен 7 сегментті 4 таңбалы Basys 3 FPGA тақтасындағы секунд санауышы
VHDL 415
20.8 ● TINA көмегімен 7-сегменттік 4-таңбалы Basys 3 FPGA тақтасындағы түймелер есептегіші
VHDL 428

21-тарау ● Қосымша ақпарат

21.1 ● TINA веб-сайты 431
21.2 ● TINA-TI 434
21.3 ● Басқа пайдалы сілтемелер 434
21.4 ● TINA анықтамалық файлдары 435
● Эпилог 436
● Индекс 437