TINA Design Suite 및 TINACloud를 사용한 회로 시뮬레이션

도안 이브라힘 교수

이번에 전자책, 베스트셀러 Elektor 저자인 Dr. Dogan Ibrahim 교수는 전기 및 전자 회로의 설계 및 분석을 가르치고 TINA와 TINACloud를 모두 사용하여 PCB 보드를 개발하는 것을 목표로 합니다. 이 책은 전기/전자 공학자, 기술 대학의 전자/전기 공학 학부생, 대학원생 및 연구생, 교사 및 취미 생활자를 대상으로 합니다. 대부분의 아날로그 및 디지털 전기/전자 공학 분야를 다루는 많은 테스트 및 작업 시뮬레이션 예제가 제공됩니다. 여기에는 AC 및 DC 회로, 다이오드, 제너 다이오드, 트랜지스터 회로, 연산 증폭기, 래더 다이어그램, 3상 회로, 상호 인덕턴스, 정류기 회로, 발진기, 능동 및 수동 필터 회로, 디지털 논리, VHDL, MCU, 스위치 모드가 포함됩니다. 전원 공급 장치, PCB 설계, 푸리에 시리즈 및 스펙트럼. 독자는 복잡한 MCU 회로를 시뮬레이션하려는 경우가 아니면 프로그래밍 경험이 필요하지 않습니다.

1.1 ● 왜 시뮬레이션인가? 13
1.2 ● 전자 시뮬레이션 14
1.3년 ● SPICE 전자 회로 모델링 15
1.4 ● TINA 프로그램 16
1.4.1 ● 도식 캡처 17
1.4.2 ● 라이브 3D Breadboard 도구 17
1.4.3 ● PCB 설계 17
1.4.4 ● 전기 규칙 점검(ERC) 17
1.4.5 ● 회로도 기호 편집기 18
1.4.6 ● 라이브러리 매니저 18
1.4.7 ● IBIS 모델 지원 18
1.4.8 ● 매개변수 추출기 18
1.4.9 ● 텍스트 및 수식 편집기 18
1.4.10 ● DC 분석 19
1.4.11 ● 과도 해석 19
1.4.12 ● 자동 수렴 19
1.4.13 ● 트랜션트 노이즈 분석 19
1.4.14 ● 푸리에 분석 19
1.4.15 ● 디지털 시뮬레이션 20
1.4.16 ● HDL 시뮬레이션 20
1.4.17 ● 마이크로컨트롤러(MCU) 시뮬레이션 20
1.4.18 ● 순서도 편집기 및 디버거 20
1.4.19 ● AC 분석 21
1.4.20 ● 네트워크 분석 21
1.4.21 ● 선형 AC 노이즈 분석 21
1.4.22 ● 상징적 분석 21
1.4.23 ● 몬테카를로와 최악의 경우 분석 21
1.4.24 ● 디자인 도구 21
1.4.25 ● 최적화 22
1.4.26 ● 포스트 프로세서 22
1.4.27 ● 프레젠테이션 22
1.4.28 ● 대화형 모드 22
1.4.29 ● 가상 기기 23
1.4.30 ● 실시간 테스트 및 측정 23
1.4.31 ● 교육 및 시험 23
1.4.32 ● 메카트로닉스 확장 23

2장 ● TINA 버전

2.1 ● 개요 24
2.2 ● 버전 특징 24
2.3 ● 옵션 27
2.4 ● 보조 하드웨어 27
2.4.1 ● LabXplorer: 교육 및 훈련용 다기능 기기
원격 측정 기능 27

제3장 ● TINA 설치 절차

3.1 ● 하드웨어 및 소프트웨어 요구 사항 29
3.2 ● 설치 29
3.3 ● TINA 36의 하드웨어 키(동글) 버전 설치
3.4 ● TINA 37의 소프트웨어 보호 버전 인증

4장 ● 시작하기 – 간단한 회로 시뮬레이션

4.1 ● 회로도 편집기 38
4.2 ● 시뮬레이션 1 – 직렬 및 병렬 저항기 39
4.3 ● 시뮬레이션 2 - 저항기 - 커패시터 회로 49
4.4 ● 시뮬레이션 3 – 저항기 – 인덕터-커패시터 회로 61
4.5 ● 시뮬레이션 4 – 소비 전력 – 전력계 사용 67
4.6 ● 시뮬레이션 5 – 부품 간 전압 – 전압계 사용 69
4.7 ● 시뮬레이션 6 – 전류계를 사용하는 구성요소를 통한 전류 70
4.8 ● 시뮬레이션 7 – 임피던스 미터를 이용한 임피던스 측정 71
4.9 ● 시뮬레이션 8 – 저항계를 이용한 저항 측정 73
4.10 ● 시뮬레이션 9 – 오실로스코프 구성 요소를 사용하여 구성 요소 간 전압 플로팅 74
4.11 ● 시뮬레이션 10 – 주파수계를 이용한 주파수 측정 78
4.12 ● 시뮬레이션 11 – 교류 회로 분석 I 79
4.13 ● 시뮬레이션 12 – 교류회로 해석 II 82
4.14 ● 시뮬레이션 13 – 교류 회로 분석 III 84
4.15 ● 시뮬레이션 14 – Thevenin의 정리 – AC 회로 해석 86
4.16 ● 시뮬레이션 15 – Norton의 정리 – AC 회로 분석 89
4.17 ● 3상 회로 92
4.17.1 ● 시뮬레이션 16 – 저항 부하가 있는 3상 스타 연결 회로 분석 93
4.17.2 ● 시뮬레이션 17 – 저항성 및 저항성이 있는 3상 스타 연결 회로 분석
유도 부하 95
4.18 ● 상호 인덕턴스 98
4.18.1 ● 시뮬레이션 18 – 상호 인덕턴스 99

제5장 ● 다이오드 회로 설계 및 시뮬레이션

5.1 ● 시뮬레이션 1 – 간단한 다이오드 회로 102
5.2 ● 시뮬레이션 2 - 반파정류회로 103
5.3 ● 시뮬레이션 3 – 변압기 104가 있는 반파 정류기 회로
5.4 ● 시뮬레이션 4 – 중앙 탭 변압기가 있는 전파 정류기 회로 105
5.5 ● 시뮬레이션 5 – 변압기가 있는 전파 브리지 정류기 회로 107
5.6 ● 시뮬레이션 6 – 다이오드 클램퍼 회로 109
5.7 ● 시뮬레이션 7 – 제너다이오드 특성 110
5.8 ● 시뮬레이션 8 – 제너 다이오드 전압 조정기 112
5.9 ● 시뮬레이션 9 – 제너 다이오드 대칭 전압 제한기 113
5.10 ● 시뮬레이션 10 – 삼중 전압 회로 114

제6장 ● 트랜지스터 회로 설계 및 시뮬레이션

6.1 ● 시뮬레이션 1 – 바이폴라 트랜지스터 특성 118
6.2 ● 시뮬레이션 2 – 공통 이미터 트랜지스터 증폭기 – 분석 119
6.3 ● 시뮬레이션 3 – 공통 이미터 트랜지스터 증폭기 – 설계 125
6.4 ● 시뮬레이션 4 – 다단 공통 이미터 트랜지스터 증폭기 – TINA 127의 서브 회로 사용
6.5 ● 넷리스트 131
6.6 ● 시뮬레이션 5 – BJT 트랜지스터 콜피츠 발진기 132
6.7 ● 136포트 네트워크로서의 트랜지스터 XNUMX
6.7.1 ● 트랜지스터 h 파라미터 139
6.8 ● 시뮬레이션 6 – JFET 트랜지스터 공통 소스 증폭기 142
6.9 ● 시뮬레이션 7 – JFET 트랜지스터 특성 곡선 146
6.10 ● 시뮬레이션 8 – BJT 트랜지스터 스위치 147
6.11 ● 사이리스터와 트라이악 149
6.11.1 ● 시뮬레이션 9 – 사이리스터 위상 제어 149
6.11.2 ● 시뮬레이션 10 – 트라이악 위상 제어 151
6.12 ● 오디오 전력 증폭기 153
6.12.1 ● 시뮬레이션 11 – 클래스 AB 오디오 전력 증폭기 154

제7장 ● 연산 증폭기 회로 설계 및 시뮬레이션

7.1 ● 주요 특징 161
7.2 ● 연산 증폭기 회로 162
7.2.1 ● 반전 증폭기 163
7.2.1 ● 반전 증폭기 163
7.2.2 ● 비반전 증폭기 163
7.2.3 ● 전압 팔로워 164
7.2.4 ● 전압가산기 증폭기 165
7.2.5 ● 전압 감산기 166
7.2.6 ● 전압 적분기 167
7.2.7 ● 전압 미분기 168
7.2.8 ● 전류-전압 변환기 169
7.3 ● 시뮬레이션 1 – 반전 증폭기 171
7.4 ● 시뮬레이션 2 – 합산 증폭기 174
7.5 ● 시뮬레이션 3 – 전압 적분 증폭기 175
7.6 ● 시뮬레이션 4 - 반파정류회로 176
7.7 ● 디자인 도구 178
7.7.1 ● 시뮬레이션 5 – 설계 예 178
7.8 ● 최적화 180
7.8.1 ● 시뮬레이션 6 – 설계 예 – AC 회로 183
7.8.2 ● 시뮬레이션 7 – 설계 예 – DC 회로 185
7.9 ● 정현파 발진기. 187
7.9.1 ● 시뮬레이션 8 – 위상 변이 발진기 187
7.9.2 ● 시뮬레이션 9 – 빈 브리지 발진기 189
7.9.3 ● 시뮬레이션 10 – Colpitts 발진기 192
7.10 ● 구형파 발생기 194
7.10.1 ● 시뮬레이션 11 – 연산 증폭기 구형파 발생기 194
7.10.2 ● 시뮬레이션 12 – 555 집적회로 196

8장 ● 필터 회로 설계 및 시뮬레이션

8.1 ● TINA 필터 199
8.2 ● 시뮬레이션 1 – 2차 저역 통과 능동 필터 설계 201
8.3 ● 시뮬레이션 2 – 고차 저역 통과 능동 필터 설계 206
8.4 ● 시뮬레이션 3 – 고역 통과 능동 필터 설계 207
8.5 ● 시뮬레이션 4 – 대역 통과 능동 필터 설계 209
8.6 ● 시뮬레이션 5 – 저역 통과 수동 필터 설계 210

제9장 ● 디지털 논리회로 설계 및 시뮬레이션

9.1 ● TINA를 이용한 디지털 로직 시뮬레이션 212
9.2 ● 시뮬레이션 1 – 단순 AND 게이트 212
9.3 ● 시뮬레이션 2 – 게이트를 이용한 반가산기 215
9.4 ● 시뮬레이션 3 – 2비트 동기 카운터 216
9.5 ● 시뮬레이션 4 – 7세그먼트 LED 디스플레이 217
9.6 ● 시뮬레이션 5 – 논리 표시기가 있는 4비트 이진 카운터 218
9.7 ● 시뮬레이션 6 – 4세그먼트 디스플레이가 있는 7비트 219진수 카운터 XNUMX
9.8 ● 시뮬레이션 7 – 두 개의 8 세그먼트 디스플레이가 있는 7비트 220진수 카운터 XNUMX
9.9 ● 시뮬레이션 8 – 4비트 디케이드 카운터 및 7세그먼트 디스플레이 – 4비트 데이터 생성기 사용 221
9.10 ● 시뮬레이션 9 – 전가산기 생성 – MACRO 사용 223
9.11 ● HDL(하드웨어 설명 언어) 사용 225
9.11.1 ● TINA에서 VHDL 시뮬레이션을 사용하여 디지털 회로 분석 226
9.11.2 ● 시뮬레이션 10 – 반가산기 회로 – VHDL 226
9.11.3 ● 시뮬레이션 11 – 카운터 회로 – VHDL 230
9.11.4 ● VHDL 디버거 233
9.12 ● TINA에서 Verilog 시뮬레이션을 사용하여 디지털 회로 분석 235

Chapter 10 ● 논리 설계 도구

11장 ● 마이크로컨트롤러 시뮬레이션

11.1 ● 개요 246
11.2 ● 순서도 편집기 사용하기 246
11.2.1 ● 시뮬레이션 1 – 번갈아 깜박이는 2개의 LED – PIC 시리즈 마이크로컨트롤러 246
11.2.2 ● 시뮬레이션 2 – 4진수 디스플레이가 있는 249비트 업/다운 카운터 – PIC 시리즈 마이크로컨트롤러 XNUMX
11.2.3 ● 순서도 디버깅 252
11.3 ● 어셈블리 프로그래밍 사용하기 253
11.3.1 ● 시뮬레이션 3 – 카운터 – PIC 시리즈 마이크로컨트롤러 253
11.3.2 ● asm 코드 수정 255
11.3.3 ● ASM 코드 디버깅 256
11.4 ● C 프로그래밍 사용하기 257
11.4.1 ● 시뮬레이션 4 – 카운터 – ATTINY13 마이크로컨트롤러 258
11.4.2 ● 시뮬레이션 5 – 신호등 – ATTINY13 마이크로컨트롤러 261
11.4.3 ● 시뮬레이션 6 – LCD 카운터 – Arduino Uno 263
11.4.4 ● 시뮬레이션 7 - 신호등 시퀀서 - PIC 마이크로컨트롤러 266
11.4.5 ● 시뮬레이션 8 – 점멸등 – STM32 마이크로컨트롤러 268
11.5 ● 메모리 장치 272
11.5.1 ● 시뮬레이션 9 – 2비트 x 2비트 디지털 체배기 – ROM 메모리 . 272
11.5.2 ● 시뮬레이션 10 – 4개의 275진수 디스플레이가 있는 XNUMX비트 이진 카운터 – ROM 메모리. XNUMX

12장 ● 래더 논리회로

12.1 ● 개요 . 278
12.2 ● 시뮬레이션 1 - 라이트와 모터가 있는 래더 로직 278
12.3 ● 디지털 로직 컴포넌트로서의 래더 로직 컴포넌트 279
12.4 ● 래칭 회로 281
12.4.1 ● 시뮬레이션 2 – 래칭 모터 회로 281
12.4.2 ● 시뮬레이션 3 – 정방향/역방향 모터 제어 283
12.4.3 ● 시뮬레이션 4 – 컨베이어 벨트 컨트롤러 284

Chapter 13 ● 스위칭 모드 전원 공급 회로(SMPS)

13.1 ● 개요 . 286
13.2 ● 시뮬레이션 1 – TPS61031 SMPS 회로 286

Chapter 14 ● 인쇄회로기판(PCB) 설계

14.1 ● 개요 293
14.2 ● 바이폴라 트랜지스터 멀티바이브레이터 회로 프로젝트 293
14.2.1 ● 디자인 294
14.2.2 ● 시뮬레이션 294
14.2.3 ● 발자국 이름 확인 295
14.2.4 ● 응력 해석 297
14.2.5 ● 회로도 저장 297
14.2.6 ● TINA PCB 프로그램 시작. 298
14.2.7 ● 거버 파일 302
14.2.8 ● GCode NC 드릴 파일 302
14.2.9 ● PCB 정보 303
14.2.10 ● 컴포넌트 목록 303
14.2.11 ● 넷리스트 304

제15장 ● PCB 설계 기법

15.1 ● 개요 307
15.2 ● TINA 307의 Schematic Editor와 PCB Designer에서 버스 생성
15.3 ● 동일한 패키지의 여러 장치 310
15.4 ● 로직 컴포넌트의 전원 공급 313
15.5 ● 회로 블록 반복(매크로 복사 기능 사용) 316
15.6 ● 320층, 양면, 표면 실장 기술 보드 만들기 XNUMX
15.7 ● PCB 컴포넌트 생성하기 325

Chapter 16 ● Schematic 기호 및 Footprint 만들기

16.1 ● 개요 328
16.2 ● 예시 328
16.3 ● 회로도 기호 편집기에서 IC 마법사 사용 332
16.4 ● Footprint 편집기 사용하기 335
16.5 ● Footprint Editor의 IC Wizard 339
16.5.1 ● 예제 디자인 340
16.6 ● TINA 343에 공용 PCB 풋프린트 추가
16.7 ● TINA 3에 공용 346D 발자국 모델 추가

17장 ● TINACloud 사용

17.1 ● 개요 348
17.2 ● TINACloud 사용 시작 349
17.3 ● 시뮬레이션 예 350
17.4 ● PCB 설계 예 355
17.5 ● TINA 회로도 공유 357

18장 ● 기타 유용한 도구

18.1 ● 개요 359
18.2 ● 3D Breadboard 359
18.3 ● 응력(연기) 분석 360
18.4 ● 전자 규칙 검사(ERC) 362
18.5 ● 시리얼 모니터 362
18.6 ● 구성 요소 탐색기 362
18.7 ● 구성 요소 찾기 363
18.8 ● 보호 회로 364
18.9 ● 내보내기 365
18.10 ● 수입 365
18.11 ● 푸리에 급수 365
18.12 ● 푸리에 스펙트럼 367
18.13 ● 노이즈 분석 367
18.14 ● 전력 소모 분석 369
18.15 ● 통역사 370
18.15.1 ● 예제 1 – RLC 회로 371
18.15.2 ● 예 2 – DC 회로 373
18.15.3 ● 예 3 - AC 회로 374
18.15.4 ● 적분 평가하기 375
18.15.5 ● 선형방정식 풀기 375
18.15.6 ● 도면 그리기 376
18.15.7 ● 보드 다이어그램 377
18.15.8 ● 신호 정의 379
18.15.9 ● 지원 기능 381
18.16 ● DC 온도 분석 382
18.17 ● 매개변수 추출기 382
18.18 ● 유한 상태 기계 편집기 384

19장 ● 라이브러리 관리자

20장 ● 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA)

20.1 ● 개요 391
20.2 ● TINA를 사용하여 회로도 설계 항목으로 FPGA 보드 프로그래밍 – 예제 1
391
20.3 ● TINA를 사용하여 회로도 설계 항목으로 FPGA 보드 프로그래밍 – 예제 2
400
20.4 ● TINA 404로 VHDL에서 FPGA 보드 프로그래밍
20.5 ● Verilog에서 TINACloud 407로 FPGA 보드 프로그래밍
20.6 ● Basys 3 보드의 비휘발성 메모리에 프로그램 저장하기 411
20.7 ● TINA를 사용하는 7세그먼트 4자리 Basys 3 FPGA 보드의 초 카운터
VHDL415
20.8 ● TINA를 사용하는 7세그먼트 4자리 Basys 3 FPGA 보드의 푸시버튼 카운터
VHDL428