1. Bevezető A Circuit Maker analog és digitális elektronikai éramkörök tervezésére és szimulálására használt szoftver alkalmazás. Használata nagymértékben megkönnyíti a tervezési feladatokat, hiszen nincs szükség tübb ízben probaáramköröket kivitelezni és tesztelni. A megtervezett áramkőr működését egyszerűen a számítógép segítségével szimulalják és csak a végső, már tesztelt áramkőrt kell gyakorlatilag kivitelezni. Az ilyen vagy hasonló szoftvereket (PSPICE, ORCAD, EAGLE, VISIO stb.) CAD (Computer Aided Design) tipusú alkalmazásoknak nevezzük. Elterjedésük jelentős nem csak az elektronikában. A Circuit Maker segítségével könyedén megtervezhetők és szimulálhatók mind az analóg, mind a digitális elektronikai áramkörök. 2. A Circuit Maker áramköri elemei Az áramköri elemek könyvtárakba szervezve vannak tárólva, hogy minnél könnnyebben elérhetők legyenek a felhasználók számára. Elérhetésük a Device menű, Browse…x almenüjéből lehetséges. Minden áramköri elem több osztályban megtalalható, pontosan a könnyebb elérhetőségért.
1. Ábra
Az 1. táblázatban vannak összefoglalva a Circuit Maker áramköri elemeinek osztályai, melyeket a 2. Ábra is szemléltet: Angol nyelvű elnevezés General Active components Amplifiers/Buffers Analog Capacitors
Magyar nyelvű elnevezés
Megjegyzések
Általános elektronikai eszközök Aktív áramköri elemek Erősítők/Bufferek Analóg áramköri elemek Kondenzátorok 1
Comparators Connectors Crystals Data converters Digital Digital animated Digtal basics Digtal by function
Komparátorok Csatlakozók Kvarc kristályok D/A és A/D konverterek Digitális eszközök Animácios digitális eszközök Alapvető digitális eszközök Digitális eszközök függvény szerint osztályozva
Digtal by number
Digitális eszközök szám szerint osztályozva
Diodes Displays Function blocks
Diodák Kijelzők Függvény blokkok
Fuses Inductors Instruments Linear Ics Math functions
Ólvadó biztosítékok Tekercsek Mérőeszközök Lineáris integrált áramkörök Matematikai függvények
Modulators MOSFETs Motors Multipliers OPAMPs Optical devices Original symbols Passive components Phase-locked loops Power supplies References Regulators Relays Resistors Schematic symbols SCRs Sources Spice controls Switches Timers Transducers Transformers Transistors Transmission lines
Modulátorok Térvezérlésű tranzisztorok Motorok Szorzó áramkörök Műveleti erősítők Optoelektronikai eszközök Eredeti szimbólumok Passzív áramköri elemek
Digitális áramköri elemek a megvalósított függvény alapján osztályozva Digitális áramköri elemek a az integrált áramkörök száma alapján osztályozva Külömböző függvényeket megvalósító áramkörök tömbvázlata
Külömböző matematikai függvényeket megvalósító áramkörök tömbvázlata
Feszültség és áram források Referencia feszültségek Feszültségstabilizátorok Relék Ellenállások Szimbólumok Tirisztorok Feszültség és áram források Kapcsolók Időzítők Érzékelők, átalakítók Transzformátorok Tranzisztorok Adatátviteli csatornák 2
Triacs Vacuum tubes VCOs
Triakok Elektroncsövek Oszcillátorok
Feszültséggel oszcillátorok
vezérelt
1. Táblázat - A Circuit Maker áramköri elemeinek osztályai
2. Ábra
Az alábbiakban bemutatásra kerűlnek a digitális elektronika gyakorlatokon leggyakrabban használt áramköri elemek. 2.1. Logic switch (logikai kapcsoló) Digitális áramkörökben bemeneti logikai változóként lehet használni. Logikai igaz (5V) és hamis (0V) értékeket lehet a segítségükkel előállítani. Áramköri jelölése: V1 5V
3. Ábra - Logikai kapcsoló
Elérhetőség: Digital → Power → Logic switch 2.2. Logic display (Logikai kijelző) Áramköri jelölése: L1
4. Ábra - Logikai kijelző
Elérhetőség: Displays → Digital → Logic display
3
2.3. Gates (Logikai kapuk) Megtalálható a valóságban létező összes logikai kapú: ÉS (AND), VAGY (OR), NEM (NOT), VAGY-NEM (NOR), ÉS-NEM (NAND) stb., két vagy többemenetes változata. AND
NOR
NAND
OR
XNOR
XOR
5. Ábra – Logikai kapuk
Elérhetőség: Digital basics → Gates A logikai NEM kapu a Digital basics → Buffers/Inverters → Inverter elnevezés alatt található. Áramköri jelölése: NOT
6. Ábra - Logikai NEM kapu
2.4. Pulser (Négyszögjel generátor) Digitális áramkörök órajelét szolgáltatja. Áramköri jelölése: V2 CP1 Q1 CP2 Q2
7. Ábra - Négyszögjel generátor
Elérhetőség: Digital → Instruments → Pulser 2.5. Digitális táp Digitális áramkörök táplálására szolgál. Áramköri jelölése: V3 10V +V
8. Ábra - Digitális táp
Elérhetőség: Power supplies → Digital → +V 2.6. Ground (Földelés) Áramköri jelölése: 9. Ábra – Földelés
Elérhetőség: Power supplies → Digital → Ground
4
Minden digitális áramkőrnek ahhoz, hogy szimulálni lehessen legalább egy földelési pontja kell legyen. 3. Az áramkörök szimulálása A Circuit Maker segítségével digitális és analóg elektronikai áramkörök is szimulálhatóak. Nagyon fontos, hogy a szimuláció elött kiválasszuk a szimuláció tipusát. Ezt kétféleképpen tehetjük meg: • A Simulation menű alatt kivalasztjuk a Digital Mode vagy az Analog Mode opciót (9 Ábra) • A menüsór alatti ikonok közűl rákattintunk a logikai kaput vagy tranzisztort ábrázoló ikonra. A tranzisztor az analóg szimulációt, a logikai kapu pedig a digitális szimulációt jelképezi. (10 Ábra)
10. Ábra
11. Ábra
A szimuláció paramétereit is beállíthatjuk ugyancsak a Simulation menű alatt: az analóg szimuláció paramétereit az Analyses Setup..., míg a digitális szimuláció paramétereit a Digital options... almenüből (9 Ábra). A szimuláció tipusának kiválasztása és a paraméterek beállítása után, elindíthatjuk a szimulációt a Simulation menü Run parancsával vagy az F10 funkcióbillentyűvel.
5
12. Ábra – A digitalis szimulációk beállításai
A digitalis szimuláció beállításait a 12. Ábra szemlélteti. Itt megválasztható a szimuláció sebessége (Simulation Speed), a lépések vagy órajelek (Cycles/Ticks) száma (Step Size). 4. Feladat Tervezzünk egy összehasonlító áramkőrt, amely 2 bitten ábrázolt számok esetén eldönti, hogy melyik a nagyobb. Ha n1>n2, akkor a kimenet legyen logikai 0, ha n2≥n1 akkor a kimenet legyen logikai 1. (Ha a két szám egyenlő, tekíntsük úgy mintha a az első szám lenne a kissebb). Fejlesszük tovább az áramkőrt úgy, hogy három külön kimeneten jelezzük az eredményt (az első jelentse hogy n1>n2, a második n1=n2 és a harmadik n1
6
