Simulasi litar dengan TINA Design Suite dan TINACloud

Oleh Prof Dr Dogan Ibrahim

Di dalam ini eBook, pengarang Elektor yang paling laris, Prof. Dr. Dogan Ibrahim bertujuan untuk mengajar reka bentuk dan analisis litar elektrik dan elektronik serta membangunkan papan PCB menggunakan kedua-dua TINA dan TINACloud. Buku ini ditujukan kepada jurutera elektrik/elektronik, pelajar sarjana muda kejuruteraan elektronik/elektrik di kolej dan universiti teknikal, pelajar pascasiswazah dan penyelidikan, guru, dan penggemar. Banyak contoh simulasi yang diuji dan berfungsi disediakan meliputi kebanyakan bidang kejuruteraan elektrik/elektronik analog dan digital. Ini termasuk litar AC dan DC, diod, diod zener, litar transistor, penguat kendalian, gambar rajah tangga, litar 3 fasa, kearuhan bersama, litar penerus, pengayun, litar penapis aktif dan pasif, logik digital, VHDL, MCU, mod suis bekalan kuasa, reka bentuk PCB, siri Fourier, dan spektrum. Pembaca tidak perlu mempunyai pengalaman pengaturcaraan melainkan mereka ingin mensimulasikan litar MCU yang kompleks.

Isi kandungan:

Bab 1 ● Pengenalan

1.1 ● Mengapa simulasi? 13
1.2 ● Simulasi elektronik 14
1.3 ● SPICE pemodelan litar elektronik 15
1.4 ● Program TINA 16
1.4.1 ● Tangkapan skematik 17
1.4.2 ● Live 3D Breadboard Alat 17
1.4.3 ● Reka bentuk PCB 17
1.4.4 ● Pemeriksaan Peraturan Elektrik (ERC) 17
1.4.5 ● Editor Simbol Skema 18
1.4.6 ● Pengurus Perpustakaan 18
1.4.7 ● Sokongan model IBIS 18
1.4.8 ● Pengekstrak Parameter 18
1.4.9 ● Editor Teks dan Persamaan 18
1.4.10 ● Analisis DC 19
1.4.11 ● Analisis sementara 19
1.4.12 ● Auto penumpuan 19
1.4.13 ● Analisis hingar sementara 19
1.4.14 ● Analisis Fourier 19
1.4.15 ● Simulasi digital 20
1.4.16 ● simulasi HDL 20
1.4.17 ● Simulasi Pengawal Mikro (MCU) 20
1.4.18 ● Editor Carta Aliran dan Penyahpepijat 20
1.4.19 ● Analisis AC 21
1.4.20 ● Analisis rangkaian 21
1.4.21 ● Analisis hingar AC Linear 21
1.4.22 ● Analisis simbolik 21
1.4.23 ● Monte-Carlo dan analisis kes terburuk 21
1.4.24 ● Alat Reka Bentuk 21
1.4.25 ● Pengoptimuman 22
1.4.26 ● Pasca pemproses 22
1.4.27 ● Pembentangan 22
1.4.28 ● Mod interaktif 22
1.4.29 ● Instrumen maya 23
1.4.30 ● Ujian & Pengukuran Masa Nyata 23
1.4.31 ● Latihan dan Peperiksaan 23
1.4.32 ● Sambungan Mekatronik 23

Bab 2 ● Versi TINA

2.1 ● Gambaran Keseluruhan 24
2.2 ● Ciri versi 24
2.3 ● Pilihan 27
2.4 ● Perkakasan tambahan 27
2.4.1 ● LabXplorer: Instrumen Pelbagai Fungsi untuk Pendidikan dan Latihan dengan tempatan dan
keupayaan pengukuran jauh 27

Bab 3 ● Prosedur Pemasangan TINA

3.1 ● Keperluan perkakasan dan perisian 29
3.2 ● Pemasangan 29
3.3 ● Memasang kekunci perkakasan (dongle) versi TINA 36
3.4 ● Keizinan versi dilindungi perisian TINA 37

Bab 4 ● Bermula – Mensimulasikan Litar Mudah

4.1 ● Editor Skema 38
4.2 ● Simulasi 1 – Perintang siri dan selari 39
4.3 ● Simulasi 2 – Perintang – litar kapasitor 49
4.4 ● Simulasi 3 – Perintang – litar induktor-kapasitor 61
4.5 ● Simulasi 4 – Penggunaan kuasa – menggunakan meter kuasa 67
4.6 ● Simulasi 5 – Voltan merentasi komponen – menggunakan voltmeter 69
4.7 ● Simulasi 6 – Arus melalui komponen menggunakan Ampere Meter 70
4.8 ● Simulasi 7 – Pengukuran impedans menggunakan Meter Impedans 71
4.9 ● Simulasi 8 – Pengukuran rintangan menggunakan Ohmmeter 73
4.10 ● Simulasi 9 – Memplot voltan merentasi komponen menggunakan komponen Osiloskop 74
4.11 ● Simulasi 10 – Mengukur kekerapan menggunakan meter frekuensi 78
4.12 ● Simulasi 11 – Analisis litar AC I 79
4.13 ● Simulasi 12 – Analisis litar AC II 82
4.14 ● Simulasi 13 – Analisis litar AC III 84
4.15 ● Simulasi 14 – Teorem Thevenin – Analisis litar AC 86
4.16 ● Simulasi 15 – Teorem Norton – Analisis litar AC 89
4.17 ● Litar 3-Fasa 92
4.17.1 ● Simulasi 16 – Analisis litar bersambung bintang 3 fasa dengan beban perintang 93
4.17.2 ● Simulasi 17 – analisis litar bersambung bintang 3 fasa dengan perintang dan
beban induktif 95
4.18 ● Kearuhan bersama 98
4.18.1 ● Simulasi 18 – Kearuhan bersama 99

Bab 5 ● Reka Bentuk dan Simulasi Litar Diod

5.1 ● Simulasi 1 – Litar diod mudah 102
5.2 ● Simulasi 2 – Litar penerus separuh gelombang 103
5.3 ● Simulasi 3 – Litar penerus separuh gelombang dengan pengubah 104
5.4 ● Simulasi 4 – Litar penerus gelombang penuh dengan pengubah diketuk tengah 105
5.5 ● Simulasi 5 – Litar penerus jambatan gelombang penuh dengan pengubah 107
5.6 ● Simulasi 6 – Litar pengapit diod 109
5.7 ● Simulasi 7 – Ciri-ciri diod Zener 110
5.8 ● Simulasi 8 – Pengatur voltan diod Zener 112
5.9 ● Simulasi 9 – Pengehad voltan simetri diod Zener 113
5.10 ● Simulasi 10 – Litar tiga kali voltan 114

Bab 6 ● Reka Bentuk dan Simulasi Litar Transistor

6.1 ● Simulasi 1 – Ciri transistor bipolar 118
6.2 ● Simulasi 2 – Penguat transistor pemancar sepunya – Analisis 119
6.3 ● Simulasi 3 – Penguat transistor pemancar sepunya – Reka bentuk 125
6.4 ● Simulasi 4 – Penguat transistor pemancar sepunya berbilang peringkat – Menggunakan litar kecil dalam TINA 127
6.5 ● Senarai Net 131
6.6 ● Simulasi 5 – transistor BJT Colpitts oscillator 132
6.7 ● Transistor sebagai rangkaian dua port 136
6.7.1 ● Parameter h transistor 139
6.8 ● Simulasi 6 – transistor JFET penguat sumber sepunya 142
6.9 ● Simulasi 7 – lengkung ciri transistor JFET 146
6.10 ● Simulasi 8 – Suis Transistor BJT 147
6.11 ● Thyristor dan triac 149
6.11.1 ● Simulasi 9 – Kawalan fasa Thyristor 149
6.11.2 ● Simulasi 10 – Kawalan fasa triac 151
6.12 ● Penguat kuasa audio 153
6.12.1 ● Simulasi 11 – Penguat kuasa audio Kelas AB 154

Bab 7 ● Reka Bentuk dan Simulasi Litar Penguat Operasi

7.1 ● Ciri-ciri utama 161
7.2 ● Litar penguat kendalian 162
7.2.1 ● Penguat penyongsangan 163
7.2.1 ● Penguat penyongsangan 163
7.2.2 ● Penguat bukan penyongsangan 163
7.2.3 ● Pengikut voltan 164
7.2.4 ● Penguat penambah voltan 165
7.2.5 ● Penolakan voltan 166
7.2.6 ● Penyepadu voltan 167
7.2.7 ● Pembeza voltan 168
7.2.8 ● Penukar arus kepada voltan 169
7.3 ● Simulasi 1 – Penguat penyongsangan 171
7.4 ● Simulasi 2 – Penguat penjumlahan 174
7.5 ● Simulasi 3 – Penguat penyepaduan voltan 175
7.6 ● Simulasi 4 – Litar penerus separuh gelombang 176
7.7 ● Alat Reka Bentuk 178
7.7.1 ● Simulasi 5 – Contoh reka bentuk 178
7.8 ● Pengoptimuman 180
7.8.1 ● Simulasi 6 – Contoh reka bentuk – Litar AC 183
7.8.2 ● Simulasi 7 – Contoh reka bentuk – Litar DC 185
7.9 ● Pengayun sinusoidal . 187
7.9.1 ● Simulasi 8 – Pengayun anjakan fasa 187
7.9.2 ● Simulasi 9 – Pengayun Jambatan Wien 189
7.9.3 ● Simulasi 10 – Pengayun Colpitts 192
7.10 ● Penjana gelombang persegi 194
7.10.1 ● Simulasi 11 – Penguat kendalian penjana gelombang persegi 194
7.10.2 ● Simulasi 12 – 555 litar bersepadu 196

Bab 8 ● Reka Bentuk dan Simulasi Litar Penapis

8.1 ● Penapis TINA 199
8.2 ● Simulasi 1 – Mereka bentuk penapis aktif laluan rendah tertib ke-2 201
8.3 ● Simulasi 2 – Mereka bentuk penapis aktif laluan rendah tertib lebih tinggi 206
8.4 ● Simulasi 3 – Mereka bentuk penapis aktif laluan tinggi 207
8.5 ● Simulasi 4 – Mereka bentuk penapis aktif laluan jalur 209
8.6 ● Simulasi 5 – Mereka bentuk penapis pasif pas rendah 210

Bab 9 ● Reka Bentuk dan Simulasi Litar Logik Digital

9.1 ● Simulasi logik digital menggunakan TINA 212
9.2 ● Simulasi 1 – Mudah DAN get 212
9.3 ● Simulasi 2 – Penambah separuh menggunakan get 215
9.4 ● Simulasi 3 – pembilang segerak 2-bit 216
9.5 ● Simulasi 4 – Paparan LED 7 segmen 217
9.6 ● Simulasi 5 – pembilang binari 4-bit dengan penunjuk logik 218
9.7 ● Simulasi 6 – pembilang dekad 4-bit dengan paparan 7-segmen 219
9.8 ● Simulasi 7 – pembilang dekad 8-bit dengan dua paparan 7-segmen 220
9.9 ● Simulasi 8 – pembilang dekad 4-bit dan paparan 7-segmen – Menggunakan Penjana Data 4-bit 221
9.10 ● Simulasi 9 – Mencipta penambah penuh – menggunakan MACRO 223
9.11 ● Menggunakan Bahasa Penerangan Perkakasan (HDL) 225
9.11.1 ● Menggunakan simulasi VHDL dalam TINA untuk menganalisis litar digital 226
9.11.2 ● Simulasi 10 – Litar separuh penambah – VHDL 226
9.11.3 ● Simulasi 11 – Litar pembilang – VHDL 230
9.11.4 ● Penyahpepijat VHDL 233
9.12 ● Menggunakan simulasi Verilog dalam TINA untuk menganalisis litar digital 235

Bab 10 ● Alat Reka Bentuk Logik

Bab 11 ● Mensimulasikan Pengawal Mikro

11.1 ● Gambaran Keseluruhan 246
11.2 ● Menggunakan editor Carta Aliran 246
11.2.1 ● Simulasi 1 – Berkelip 2 LED secara bergantian – Pengawal mikro siri PIC 246
11.2.2 ● Simulasi 2 – Kaunter Atas/Bawah 4-bit dengan paparan heks – Pengawal mikro siri PIC 249
11.2.3 ● Penyahpepijatan Carta Aliran 252
11.3 ● Menggunakan pengaturcaraan pemasangan 253
11.3.1 ● Simulasi 3 – Kaunter – Pengawal mikro siri PIC 253
11.3.2 ● Mengubah suai kod asm 255
11.3.3 ● Menyahpepijat kod ASM 256
11.4 ● Menggunakan pengaturcaraan C 257
11.4.1 ● Simulasi 4 – Kaunter – ATTINY13 mikropengawal 258
11.4.2 ● Simulasi 5 – Lampu isyarat – Mikropengawal ATTINY13 261
11.4.3 ● Simulasi 6 – pembilang LCD – Arduino Uno 263
11.4.4 ● Simulasi 7 – Penjujukan lampu isyarat– Pengawal mikro PIC 266
11.4.5 ● Simulasi 8 – Lampu berkelip– Pengawal mikro STM32 268
11.5 ● Peranti memori 272
11.5.1 ● Simulasi 9 – Pengganda digital 2-bit x 2-bit – Memori ROM . 272
11.5.2 ● Simulasi 10 – pembilang binari 4-bit dengan dua paparan heks – memori ROM . 275

Bab 12 ● Litar Logik Tangga

12.1 ● Gambaran Keseluruhan . 278
12.2 ● Simulasi 1 – Logik tangga dengan lampu dan motor 278
12.3 ● Komponen logik tangga sebagai komponen logik digital 279
12.4 ● Litar selak 281
12.4.1 ● Simulasi 2 – Litar motor selak 281
12.4.2 ● Simulasi 3 – Kawalan motor hadapan/undur 283
12.4.3 ● Simulasi 4 – Pengawal tali pinggang penghantar 284

Bab 13 ● Litar Bekalan Kuasa Mod Tukar (SMP)

13.1 ● Gambaran Keseluruhan . 286
13.2 ● Simulasi 1 – Litar SMPS TPS61031 286

Bab 14 ● Reka Bentuk Papan Litar Bercetak (PCB).

14.1 ● Gambaran Keseluruhan 293
14.2 ● Projek litar multivibrator transistor dwikutub 293
14.2.1 ● Reka bentuk 294
14.2.2 ● Simulasi 294
14.2.3 ● Semak nama jejak 295
14.2.4 ● Analisis tekanan 297
14.2.5 ● Simpan skematik anda 297
14.2.6 ● Mulakan program TINA PCB . 298
14.2.7 ● Fail Gerber 302
14.2.8 ● Fail gerudi GCode NC 302
14.2.9 ● Maklumat PCB 303
14.2.10 ● Senarai komponen 303
14.2.11 ● Netlist 304

Bab 15 ● Teknik Reka Bentuk PCB

15.1 ● Gambaran Keseluruhan 307
15.2 ● Mencipta Bas dalam Editor Skema dan Pereka PCB TINA 307
15.3 ● Berbilang unit dalam pakej yang sama 310
15.4 ● Bekalan kuasa komponen logik 313
15.5 ● Mengulang blok litar (menggunakan fungsi Makro Salin) 316
15.6 ● Mencipta Papan Teknologi Dua Lapisan, Dua Sisi, Pelekap Permukaan 320
15.7 ● Mencipta komponen PCB 325

Bab 16 ● Membuat Simbol dan Jejak Skema

16.1 ● Gambaran Keseluruhan 328
16.2 ● Contoh 328
16.3 ● Menggunakan wizard IC dalam editor Simbol Skema 332
16.4 ● Menggunakan editor Footprint 335
16.5 ● Wizard IC dalam Editor Jejak 339
16.5.1 ● Contoh reka bentuk 340
16.6 ● Menambah Jejak Kaki PCB Awam pada TINA 343
16.7 ● Menambah model Jejak 3D Awam pada TINA 346

Bab 17 ● Menggunakan TINACloud

17.1 ● Gambaran Keseluruhan 348
17.2 ● Mula menggunakan TINACloud 349
17.3 ● Contoh simulasi 350
17.4 ● Contoh reka bentuk PCB 355
17.5 ● Berkongsi skema TINA anda 357

Bab 18 ● Alat Berguna Lain

18.1 ● Gambaran Keseluruhan 359
18.2 ● 3D Breadboard 359
18.3 ● Analisis Tekanan (Asap) 360
18.4 ● Pemeriksaan Peraturan Elektrik (ERC) 362
18.5 ● Monitor bersiri 362
18.6 ● Penjelajah komponen 362
18.7 ● Cari komponen 363
18.8 ● Lindungi litar 364
18.9 ● Eksport 365
18.10 ● Import 365
18.11 ● Siri Fourier 365
18.12 ● Spektrum Fourier 367
18.13 ● Analisis hingar 367
18.14 ● Analisis pelesapan kuasa 369
18.15 ● Jurubahasa 370
18.15.1 ● Contoh 1 – Litar RLC 371
18.15.2 ● Contoh 2 – Litar DC 373
18.15.3 ● Contoh 3 – Litar AC 374
18.15.4 ● Menilai Kamiran 375
18.15.5 ● Menyelesaikan sistem persamaan linear 375
18.15.6 ● Melukis gambar rajah 376
18.15.7 ● Gambar rajah petanda 377
18.15.8 ● Takrif isyarat 379
18.15.9 ● Fungsi yang disokong 381
18.16 ● Analisis Suhu DC 382
18.17 ● Pengekstrak parameter 382
18.18 ● Editor Mesin Keadaan Terhad 384

Bab 19 ● Pengurus Perpustakaan

Bab 20 ● Tatasusunan Gerbang Boleh Program Medan (FPGA)

20.1 ● Gambaran Keseluruhan 391
20.2 ● Memprogram Papan FPGA dengan Kemasukan Reka Bentuk Skema menggunakan TINA – Contoh 1
391
20.3 ● Memprogram Papan FPGA dengan Kemasukan Reka Bentuk Skema menggunakan TINA – Contoh 2
400
20.4 ● Memprogramkan Papan FPGA dalam VHDL dengan TINA 404
20.5 ● Memprogramkan Papan FPGA dalam Verilog dengan TINACloud 407
20.6 ● Menyimpan program dalam memori tidak meruap papan Basys 3 411
20.7 ● Pembilang saat pada papan FPGA 7-segmen 4 digit Basys 3 menggunakan TINA dengan
VHDL 415
20.8 ● Kaunter butang tekan pada papan FPGA Basys 7 4-segmen 3 digit menggunakan TINA dengan
VHDL 428

Bab 21 ● Maklumat Tambahan

21.1 ● Laman web TINA 431
21.2 ● TINA-TI 434
21.3 ● Pautan lain yang berguna 434
21.4 ● Fail Bantuan TINA 435
● Epilog 436
● Indeks 437