Спектроанализатор (Spectrum Analyzer).

Спетроанализатор (Spectrum Analyzer XSA1) предназначен для наблюдения и измерения спектров колебаний. Исследуемый сигнал подается на вход IN. Лицевая панель спектроанализатора состоит из экрана. Справа от экрана расположен блок управления Span Control (установка диапазонов измерения), состоящий из кнопок:

Set Span - установка частотного интервала измерения;

Zero Span - обнуление интервала;

Full Span – полный диапазон частот.

Установка частотного диапазона измерений осуществляется в поле Frequency (частота) с помощью окон состоящих из двух частей в первой части устанавливается численное значение; во второй размерность от Hz (Гц) до Gh (ГГц).

Окна:

Span – интервал частот в котором измеряется спектр. Устанавливается с помощью клавиатуры либо с помощью мыши кнопками вверх , вниз , а размерность частоты мышкой во второй части окна;

Start – начало интервала частот. Устанавливается аналогично окну Span;

Center – установка центральной частоты интервала аналогична;

End – установка конечного значения частоты диапазона аналогична окну Span.

После установки интервала частот необходимо нажать кнопку Enter (Ввод). После каждой установки нового частотного диапазона необходимо проводить обнуление нажатием кнопки Zero Span (обнуление интервала).

Размерности амплитудных значений спектральных составляющих устанавливаются в поле Amplitude (Амплитуда) с помощью кнопок , численные значения в окнах Range (диапазон), Ref (начало отсчета) и Resolution Freq (Разрешение по частоте).

Измерение амплитуды в логарифмическом масштабе осуществляется с помощью последовательного нажатия кнопок dB и dBm. При нажатии любой из этих кнопок в окнах Range (Диапазон) и Ref (Начало) во второй части появляются размерности измерения db/Div (децибел/на деление). Численные значения логарифмического масштаба устанавливаются в первой части окон с клавиатуры или с помощью мыши кнопками вверх/вниз . Разрешение по частоте (Resolution Freq), ее численные значения устанавливаются в первой части окна, а размерность во второй. Фиксация этих значений производится с помощью кнопками Show – Ref (Выставление частоты).

В правой нижней части лицевой панели находятся кнопки управления работой спектро анализатора:

Кнопка Start – запуск измерений;

Кнопка Stop – остановка измерений;

Кнопка Reverse – изменение фона экрана;

Кнопка Show–Ref – выставление частоты;

Кнопка Set – установка параметров.

При нажатии этой кнопки появляется установочное окно Settings:

Trigger Source – тип запуска источника;

Intemal – внутренний источник;

Extemal – внешний источник запуска;

Trigger Mode – установочный режим;

Continous – продолжительный;

Single – одноразовый;

Threshold Volt (V) – окно установки пороговой величины;

FFT Points – окно установки числа точек разложения быстрого преобразования Фурье (БПФ) (Fast Fourier Transform).

Кнопкой Accept фиксируется выбранные значения и режимы. Кнопка Cancel производит отмену установки.

Линейный режим (рекомендуемый) измерения спектральных составляющих осуществляется при нажатой кнопки . В этом случае в окне Range (диапазон) во второй его части появляется размерность V/Div, а численные значения устанавливаются с помощью мыши кнопками вверх/вниз от 0 до 50 В. Значение амплитуды и частоты спектральной составляющей определяется с помощью перемещения вертикального визира, расположенного на экране анализатора под цифрой 1. Перемещение визира осуществляется с помощью мыши кнопками вправо/влево или непосредственно курсором подведенным к линии визира, нажатием левой кнопки мыши и перемещением мыши. Численные значения частоты и амплитуды спектральной составляющей высвечивается внизу под экраном между кнопками влево-вправо.

Создание схем.

Создание чертежа принципиальной схемы программными средствами Multisim необходимо начинать с подготовки ее эскиза на листе бумаги, где указать примерное расположение ее компонентов и измерительных приборов.

В общем случае процесс формирования схемы начинается с размещения на рабочем поле Multisim компонентов из библиотеки программы в соответствии с рабочим эскизом. Библиотека компонентов программы состоит из шестнадцати разделов (каталогов), которые могут быть вызваны из меню Window или с помощью иконок расположенных горизонтально в третьем нижнем ряду. Для открытия каталогов нужной библиотеки необходимо подвести курсор мыши к соответствующей иконке и нажать один раз ее левую кнопку. На экране появится каталог «Select a component» (выбор компонента). «Select a component» состоит из трех колонок. Первая колонка «Database» (база данных) состоит из «Group» (групп) и «Family» (названия групп). Вторая колонка «Component» (компоненты). В этой колонке располагаются номиналы компонентов или их маркировка. Третья колонка «Symbol (ANS)» (символ или графическое обозначение) отображает графическое обозначение вызываемого компонента. Необходимый для создания принципиальной схемы символ компонента выносится из каталога на рабочее поле чертежа. Эта операция осуществляется двойным щелчком мыши по номиналу или маркировке компонента или щелчком мыши по кнопке «OK» каталога.

После размещения компонентов производится соединение их выводов проводниками. При этом надо учитывать, что к выводу компонента можно подключить только один проводник. Для выполнения подключения курсор мыши подводится к выводу компонента и после появления черной точки нажимается левая кнопка мыши и появившийся при этом проводник протягивается к другому выводу компонента до появления на нем такой же черной точки, производится щелчек мыши и соединение готово. Точно так же выполняется соединение вывода компонента с любым проводником схемы.

Если необходимо переместить отдельный сегмент проводника (по горизонтали или по вертикали) к нему подводится курсор, нажимается левая кнопка и после появления на проводнике прямоугольных площадок синего цвета производится перемещение проводника по окончании перемещения кнопка отпускается.

Подключение к схеме контрольно измерительной аппаратуры производится аналогично. Для таких приборов как осциллографы соединения целесообразно производить цветными проводниками, поскольку их цвет определяет и цвет соответствующей осциллограммы.

Перейдем к краткому обзору библиотечных групп (разделов).

Группа SOURCES

Группа SOURCES (источников электрической энергии) содержит:

- мощные источники (POWER SOURCES)

- источники напряжения (SIGNAL VOLTAGE SOURCES)

- источники тока (SIGNAL CURRENT SOURCES)

- источники напряжения контролируемые (управляемые) током, напряжением (CONTROLLED VOLTAGE SOURCES)

- источники тока контролируемые напряжением, током (CONTROLLED CURRENT SOURCES)

- аналоговые вычислительные устройства.

Для моделирования вторичных источников питания электрической энергии нам потребуются мощные источники (POWER SOURCES). В эту группу входят следующие компоненты:

AC POWER – мощный источник переменного тока

DC POWER – мощный источник постоянного тока

DGND – цифровая земля

GROUND – земля или общий провод

THREE PHASE DELTA – трехфазный генератор, соединение обмоток треугольником

THREE PHASE WYE – трехфазный генератор, соединение обмоток звезда

Vcc – источник любого постоянного напряжения, например +5В

Vss – нулевой провод

Меню раздела SOURCES для выбора типа источника показано на следующем рисунке:

Группа BASIC

Раздел BASIC содержит следующие базовые пассивные подгруппы:

- виртуальную базовую подгруппу

- номинальную виртуальную подгруппу

- модульные сборки резисторов

- переключатели

- трансформаторы

- нелинейные трансформаторы

- реле электромагнитное

- разъемы

- разъемы, панельки для ИС

- резистор

- конденсатор

- катушка индуктивности, дроссель

- электролитический конденсатор (емкость)

- переменная емкость

- переменная индуктивность

- переменный резистор

Из подгруппы Basic Virtualмогут потребоваться следующие компоненты:

NLT VIRTUAL и TS VIRTUAL трансформаторы

Из подгруппы RATED VIRTUAL - виртуальные транзисторы BJT NPN RATED, BJT PNP RATED, полярные конденсаторы CAPACITOR POL RATED, униполярные конденсаторы CAPACITOR RATED, виртуальные диоды DIODE RATED, виртуальные индуктивности INDUCTOR RATED, виртуальные светодиоды с различным цветом свечения LED (BLUE,GREEN,RED,YELLOW) RATED, виртуальный операционный усилитель OPAMP RATED, виртуальные резисторы RESISTOR RATED, трансформатор TRANSFORMER CT RATED, виртуальный трансформатор TRANSFORMER RATED.

Из подгруппы TRANSFORMER выбирают трансформаторы:

TS IDEAL

TS POWER

TSRF

TSRF2

TS XFMR1

TS XFMR2

TS XFM-TAP

Подгруппа RESISTOR (сопротивление) состоит из компонентов, имеющих номиналы от 1 милиома до 5 терраом.

Подгруппы CAPACITOR (конденсаторы) и CAP ELECTROLIT (электролитические). Номиналы компонентов имеют значения от 1 пФ до 950Ф.

Подгруппа POTENTIOMETR (потенциометр - переменное сопротивление) состоит из 18 компонентов с номиналами от 10 Ом до 5Мом.

Группа DIODES

Раздел DIODES содержит следующие подгруппы:

- виртуальные диоды

- диоды

- стабилитроны

- светодиоды, наборы светоизлучающих элементов

- выпрямительные мосты

- диоды Шоттки

- тиристор

- симметричный динистор

- симметричный тринистор

- варикап

В программу DIODES VIRTUAL входят два компонента: виртуальный диод (DIODE VIRTUAL) и виртуальный стабилитрон (ZENER VIRTUAL).

В остальных подгруппах содержатся реальные компоненты различных марок и типов.

Группа TRANSISTORS

Раздел TRANSISTORS содержит подгруппы:

- виртуальные транзисторы

- биполярные транзисторы

- составные транзисторы

- биполярные транзисторы с сопротивлениями

- транзисторные модули

- биполярные транзисторы с полевым транзистором на входе

- полевые транзисторы с индуцированным каналом (MOSFET), n-канальные и р-канальные с соединенными выводами подложки и исток

- полевые транзисторы с управляющим р-n переходом

- мощные MOSFET транзисторы с обратными диодами

- мощные MOSFET модули

Группа ANALOG

Раздел ANALOG содержит подразделы:

- виртуальные аналоговые операционные усилители и компараторы

- операционные усилители напряжения

- ОУ тока

- компараторы

- широкополосные усилители

- микросхемы специальных функций

Группа MISC

Группа MISC (вспомогательная) вспомогательных компонентов состоит из 14 подгрупп:

- виртуальные вспомогательные компоненты (кварц, предохранитель, электродвигатель, транзисторная оптопара, вакуумный триод)

- оптопары

- кварцы

- вакуумные лампы (триоды, диоды, пентоды, двойные триоды)

- модель импульсного стабилизатора понижающего типа

- модель импульсного стабилизатора повышающего типа

- модель универсального импульсного стабилизатора

- линия передачи с потерями

- линии передач без потерь 1-го и 2-го типов

- фильтры

- различные устройства управления силовыми полевыми транзисторами и транзисторными модулями MOSFET

- тип корпуса

- дополнительные вспомогательные компоненты

Группа POWER

Группа компонентов POWERпредназначена для моделирования источников питания. В неё входят девять подгрупп:

(Switch Mode Power Supply) виртуальный импульсный источник питания общего типа

импульсный источник питания

- предохранители с током срабатывания от 0,5А до 50А

- линейные интегральные стабилизаторы

- линейные прецизионные стабилизаторы (стабилитроны)

- микроконтроллеры для ИП

- силовые транзисторы конверторов ИП

- ШИМ - Контролеры

Группа TTL

В раздел TTL(транзисторно - транзисторная логика) входят девять подразделов. Эти подразделы включают в себя как обычную TTL - серию (74STD 1С, 74STD), так и усовершенствованную с использованием транзисторов с барьером Шотки (Schottky) - 74SIC, 74S. Серия 74LS 1С, 74LS

- серия с низкой потребляемой мощностью (Low power Schottky). Серия 74F

- быстродействующая. Серия 74ALS - усовершенствованная с низкой потребляемой мощностью. Серия 74AS - усовершенствованная.

В группу TTL входят логические элементы, дешифраторы, мультиплексоры, триггеры, счетчики, сумматоры, компараторы, регистры, АЛУ (арифметическое логическое устройство), шифраторы, демультиплексоры, селекторы, одно и двунаправленные коммутаторы, триггеры Шмита.

Группа CMOS

Группа цифровых микросхем CMOS(металл - окисел полупроводник) выполнена на комплементарных полевых транзисторах. В эту группу входит 14 подгрупп компонентов на различном напряжении питания (от 2В до 15В). По своему составу компоненты CMOS незначительно отличаются от компонентов TTL.

Группа MISC DIGITAL

В этом разделе (вспомогательные цифровые устройства) представлены 12 подразделов:

- быстродействующие виртуальные компоненты

- процессор цифровой обработки сигналов

- программируемая вентильная матрица

- программируемое логическое устройство

- устройство с ПЛУ

- микроконтроллеры

- микропроцессоры

- устройства со сверхвысоким быстродействием

- устройства памяти

- линейное согласующее устройство

- линейный приемник

- линейный приёмопередатчик

Группа ADVANCED PERIPHERALS

Группа ADVANCED PERIPHERALS(периферийные устройства) содержит:

- цифровая клавиатура

- жидкокристаллический экран

- терминал

Группа RF

Группа RF состоит из:

- высокочастотный конденсатор

- ВЧ индуктивность

- ВЧ транзисторы

- ВЧ полевой транзистор

- туннельный диод

- полозковые линии

- ферритовые шайбы, бусы

Группа ELECTRO MECHANICAL

Группа ELECTRO MECHANICAL(электромеханические устройства) содержит 8 подгрупп компонентов. Для ИП представляет интерес подгруппа LINE TRANSFORMER (линейные трансформаторы)

Группа MCU MODULE

Данная группа состоит из микроконтроллеров, DIC - контроллеров, оперативных и статических ЗУ.

Группа MIXED

В смешанной группе MIXED содержатся 6 подразделов, каждый подраздел состоит:

- смешанная виртуальная подгруппа (виртуальные: 555-ый таймер, аналоговый переключатель, делитель частоты, ждущий мультивибратор, устройство фазовой автоматической подстройки частоты)