Otwarte Laboratorium Studenckie OPENLAB.pptx

Otwarte Laboratorium
Studenckie OPENLAB
Kontrolowana praca własna
Informacje podstawowe:
v Cel
v Organizacja i formalności
v Sposób realizacji celu
v Kryteria zaliczenia
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
1
Cel laboratorium
Praktyczne poznanie podstawowego
cyklu wytwarzania urządzenia
elektronicznego na poziomie
elementarnym
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
2
LTSpice
Założenia
(Wybór ukł.)
Wykonanie
Edycja
schematu
Symulacja
Powtórna
edycja
schematu
Projekt
PCB
EAGLE
Pomiary
Sprawozdanie
Edytor tekstu
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
3
Kryteria zaliczenia
q Działające urządzenie –
wykonanie
ü jakość lutów
ü położenie elementów
ü przebieg ścieżek
q Sprawozdanie
ü zawartość – następna strona
ü opis działania
ü język polski bez żargonu, błędów i ….i(y)zmów J
ü kompozycja – czytelne rysunki, podpisy i oznaczenia
ü umiejętne posługiwanie się zawartymi w dostępnym
oprogramowaniu narzędziami
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
4
Zawartość sprawozdania
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
Przeznaczenie i funkcje wykonywanego układu (urządzenia)
Schemat elektryczny – czytelny, racjonalny i schludny
(pożądane
etykiety obwodów dla których będą przedstawiane przebiegi
sygnałów symulowanych i mierzonych)
Opis działania realizowanego układu
JEST TO WARUNEK KONIECZNY ZALICZENIA!
Wyniki symulacji (najlepiej wykresy i/lub tabele, cyfry z jednostkami J )
Projekt płytki drukowanej: schemat, topologia ścieżek, położenie
elementów
Opis procesu technologicznego wykonywania układu
Wyniki pomiarów (np. oscylogramy)
Porównanie symulacji z pomiarami
Uwagi i wnioski
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
5
SPICE
Simulation
Program
with
Integrated
Cuicuits
Emphasis
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
6
1. „SPICE” jest przemysłowym standardem programu symulującego elektronikę.
2. Zarówno „SPICE” jak i „SwitcherCAD”, czy inne podobne uczyniły praktyczną
elektronikę prostą i przewidywalną.
3. W obliczeniach stosowane są matematyczne modele elementów (UWAGA!)
i rozliczne numeryczne algorytmy do przewidywania ich interakcji
w konkretnym układzie.
4. Wyniki mogą być wykresami napięć i prądów w funkcji także napięć czy
prądów w dziedzinie zarówno AC i DC, jak i czasu oraz częstotliwości
(w tym także FFT).
5.
Praktycznie wszyscy producenci na swoich stronach WWW zamieszczają
modele spice’owe wykonywanych elementów półprzewodnikowych
6. Przy zastosowaniu „SPICE’a” radykalnie skraca się etap opracowywania
elektronicznego wyrobu końcowego oraz bardzo poważnie zmniejsza się jego
koszt
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
7
Ze strony: http://www.linear.com/designtools/software/
można załadować program instalacyjny symulatora
LTspice/SwitcherCAD III
oraz instrukcje i materiały
pomocnicze
Na stronie: http://www.wemif.net/pp/MPanek/
znajduje się opracowana przeze mnie: ltspice_instr.pdf
(po polsku),
a w podkatalogu: spice_pol/ dodatkowe informacje
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
8
Podstawowe typy analiz:
v stałoprądowa
v zmiennoprądowa
v czasowa
(.DC - Direct Current)
(.AC - Alternating
Current)
(. TRAN - Transient)
Strategia obliczeń:
Ø ZAWSZE! - obliczenie punktu pracy
Ø {.AC i .DC} - linearyzacja (małosygnałowy liniowy
model )
Ø {.TRAN}
- pełny wielkosygnałowy nieliniowy model
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
9
Linearyzacja
zastąpienie elementu nieliniowego (np. diody czy tranzystora)
elementami liniowymi (najczęściej rezystorem i źródłem
napięciowym).
U0
Rs =
I0
I0
dU
Rd =
dI
Ed
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
U0
10
W punkcie pracy:
U0
Ed
I0
W otoczeniu punktu pracy:
Równanie stycznej:
U s ( I ) = α ⋅ I + Ed
dU
α=
= Rd
dI
U 0 = Rd ⋅ I 0 + Ed
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
11
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
12
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
13
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
14
* The parameters in this model library were derived from the data sheets for
* each part. Each part was characterize using the Parts option.
.model bc211-mz NPN(Is=14.34f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=74.03 Bf=65.62 Ne=1.208
+
Ise=19.48f Ikf=.2385 Xtb=1.5 Br=9.715 Nc=2 Isc=0 Ikr=0 Rc=1
+
Cjc=9.393p Mjc=.3416 Vjc=.75 Fc=.5 Cje=22.01p Mje=.377 Vje=.75
+
Tr=58.98n Tf=408.8p Itf=.6 Vtf=1.7 Xtf=3 Rb=10)
*
National
pid=19
case=TO5
*
88-09-07 bam creation
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
15
Podstawowe trzy przykazania
v musi istnieć węzeł „zero”, czyli masa
(„ziemia” – ang. ground – „GND”)
v każdy węzeł musi mieć galwaniczne połączenie
z węzłem „0”
v obciążeniem źródła napięciowego nie może być
indukcyjność, a prądowego pojemność
(nie wolno łączyć: szeregowo źr. prądowych, a równolegle napięciowych)
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
16
Demonstracja programu „LTSPICE
SwitcherCAD” na wybranych przykładach:
1. Charakterystyki wyjściowe tranzystora
2. Działanie multiwibratora
3. Obwód rezonansowy
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
17
WNIJSKI:
1. Należy zawsze wiedzieć co chce się zrobić (otrzymać)
(hint: integruj dotychczasową wiedzę)
2. W symulacji jesteśmy wszechmocni – możemy przy
zasilaniu np. 10V uzyskać kilka kV napięcia sygnału
wyjściowego (cecha linearyzacji)
3. Symulacja przeprowadzana jest na drodze
numerycznej, więc dokładność rezultatów będzie
zależeć od zadanych parametrów
2008-11-18
@ dr inż. Marek Panek WEMIF (W-12 K1)
18