Protel99SE02, Programowanie, Protel 99SE - Kurs projektowania

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Kurs Protela
Spotkania
z
Protelem
99
SE
Spotkanie 2
W poprzednim numerze przeszliśmy wspólnie
drogę od schematu na kartce do projektu płyt−
ki. Teraz zajmiemy się wątkiem bardzo waż−
nym, który wcześniej zupełnie pominęliśmy.
I już na początku mam dla Ciebie sporą nie−
spodziankę. Popatrz na
rysunek 1
. To odręcz−
ny schemat niecodziennego generatora „sinu−
sa”. Najzwyklejsze bramki NAND kostki 4011
tworzą generator przebiegu prostokątnego
o częstotliwości 1kHz. Jak wiadomo, przebieg
prostokątny jest złożeniem wielu przebiegów
sinusoidalnych o częstotliwościach równych
całkowitym wielokrotnościom częstotliwości
podstawowej. Skuteczny filtr dolnoprzepusto−
wy o częstotliwości granicznej ok. 1kHz
z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi odfil−
trowuje te wyższe harmoniczne i na wyjściu
drugiego filtru, oznaczonego F2, otrzymujemy
czyściutki przebieg sinusoidalny.
Schemat ten narysowałem w Protelu i wy−
gląda on jak na
rysunku 2
.
Podoba Ci się taki sposób narysowania?
Mam nadzieję, że tak, i bardzo mnie to
cieszy!
To co widzisz, przypomina w znacznym
stopniu schematy zamieszczane w EdW.
Schemat ma własny styl. Co najważniejsze,
jest zwarty i „mięsisty”, a nie rozwlekły i bla−
dy. Oczywiście stworzyłem własne elementy
biblioteczne. Dla porównania na
rysunku 3
możesz zobaczyć powyżej fragment schema−
tu rysowany za pomocą oryginalnych ele−
mentów dostarczanych z Protelem. Różnica
w „upakowaniu” schematu jest duża. Wiem,
że nie jestem odosobniony w swych upodo−
baniach – większość elektroników nie lubi
rozwlekłych schematów.
Czy jednak zachcianki i upodobania są wy−
starczającym powodem, żeby podejmować się
trudu przerabiania wszystkich bibliotek?
Jestem przekonany, że warto stworzyć
własne biblioteki tylko ze względów estetycz−
nych. Tym bardziej, że jest to w sumie bardzo
łatwe, a co najważniejsze, nie trzeba wszyst−
kiego robić na raz. Na początek wystarczą
podstawowe elementy. Potem, z czasem, przy
rysowaniu kolejnych schematów można stop−
niowo dodawać następne. Jak się przekonasz,
po nabraniu wprawy stworzenie niezbyt
skomplikowanego elementu bibliotecznego
zajmie tylko jedną do dwóch minut. Mam też
inną propozycję: możemy potrzebne bibliote−
ki stworzyć wspólnie, wymieniając się wzaje−
mnie za pośrednictwem Internetu.
Jeśli wygląd rysunku 2 to za mało, żeby
przekonać Cię do tworzenia własnych biblio−
tek, mam w zanadrzu znacznie mocniejszy
argument. Mianowicie schemat ten można
bezpośrednio wykorzystać do symulacji. Pa−
kiet Protel zawiera potężny symulator „mie−
szany”, to znaczy pozwalający symulować
zarówno układy analogowe, jak i cyfrowe
z wykorzystaniem jednej z wersji słynnego
programu SPICE. Zobacz, co on potrafi!
Mając w oknie roboczym otwarty sche−
mat z rysunku 2 wykonałem polecenie
S– R
(
Simulate, Run
). Zostały stworzone
dwa nowe dokumenty:
GenSin.sdf
oraz
GenSin.sim
. Po kliknięciu w głównym oknie
zakładki
GenSin.sdf
ukazał się obraz jak na
rysunku 4
, pokazujący przebiegi w poszcze−
gólnych punktach układu. Zauważ, że nazwy
przy przebiegach odpowiadają wyróżnionym
punktom schematu (G1, F1, F2). Co prawda
maleńkie przebiegi niosą niewiele informa−
cji, niemniej rzecz zapowiada się ciekawie.
Wszystkie trzy przebiegi możemy umie−
ścić na jednym dużym wykresie, jak pokazuje
Rys. 1
Rys. 2
Rys. 3
Rys. 4
Elektronika dla Wszystkich
Kwiecień 2002
39
Kurs Protela
rysunek 5
. Jasno widać, że układ pełni wspo−
mnianą rolę, bo przebiegi na wyjściach filtru
są sinusoidalne.
Jeszcze lepiej świadczy o tym zawartość
widmowa (spektralna) poszczególnych prze−
biegów. Włączyłem tu i odpowiednio ustawi−
łem kursory, dzięki czemu możemy zmierzyć
interesujące nas wielkości.
Rysunek 6
poka−
zuje skład widmowy przebiegu prostokątne−
go w punkcie G1. Odstęp składowej podsta−
wowej (1kHz) od trzeciej harmonicznej
(3kHz) wynoszący niecałe dziesięć decybeli
wskazuje, że całkowita zawartość harmo−
nicznych sięga kilkudziesięciu procent.
Znacznie lepiej jest z sygnałem na wyjściu
pierwszego filtru, w punkcie F1. Natomiast
przebieg na wyjściu drugiego filtru, w punk−
cie F2 ma parametry wręcz rewelacyjne.
Udowadnia to
rysunek 7
. Kursor A pokazu−
je, że poziom składowej podstawowej wyno−
si +7,7dB, natomiast trzeciej harmonicznej
–55,5dB. Okazuje się, że wszystkie harmo−
niczne leżą więcej niż 60dB poniżej poziomu
częstotliwości podstawowej, co wskazuje, że
zawartość harmonicznych jest rzędu 0,1%
lub mniej!
Plik tekstowy
GenSin0.sim
pokazuje po−
ziomy poszczególnych harmonicznych,
a także całkowitą ich zawartość w procen−
tach.
Rysunek 8
świadczy, że nasz generator
powinien mieć całkowitą za−
wartość harmonicznych (zawar−
tość zniekształceń nielinio−
wych), rzędu 0,08%. Osiem set−
nych procenta harmonicznych
to rezultat wręcz wyśmienity!
Podoba Ci się taka zabawa?
Czy teraz już przekonałem
Cię, jak ważne są porządne ele−
menty biblioteczne?
Domyślasz się, że aby prze−
prowadzić tego typu symulację,
niezbędne są specjalnie przygo−
towane biblioteki. Na poprze−
dnim spotkaniu rysowaliśmy
schemat korzystając z elemen−
tów zawartych w bibliotece
Mi−
scellaneous Devices.lib
. Nieste−
ty, nie pozwolą one na przepro−
wadzenie symulacji. Są w pew−
nym sensie zbyt „ubogie”.
Elementy biblioteczne Prote−
la mają lub przynajmniej mogą
mieć wiele ukrytych parame−
trów, na pozór niepotrzebnych,
w rzeczywistości niezmiernie
przydatnych. Na przykład
„schematowy” element biblio−
teczny może zawierać od razu
informację o obudowie (dla tran−
zystorów np.: TO−92, TO−220,
TO−3, dla układów scalonych np.: DIP−14,
DIP−16), co przyda się podczas automatycz−
nego umieszczana elementów na płytce.
Każdy element biblioteczny zawiera też in−
formacje o właściwościach poszczególnych
końcówek, co pozwala uniknąć najgrubszych
błędów na etapie rysowania schematu. Każ−
dy element biblioteczny może też zawierać
informacje o parametrach i innych cechach,
niezbędnych podczas ewentualnej symulacji.
I właśnie skądinąd dobre elementy z bi−
blioteki
Miscellaneous Devices.lib
nie zawie−
rają informacji potrzebnych dla symulatora.
Aby przeprowadzić symulację, należałoby
wykorzystywać specjalnie przygotowane ele−
menty z biblioteki schematowej
Sim.ddb
(
C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Li−
brary\Sch\Sim.dbb
). Jeśli chcesz, otwórz tę
bibliotekę i sprawdź jej zawartość. Elementy
z wyglądu są niemal identyczne, jak w biblio−
tece
Miscellaneous Devices.lib
, czyli jak na
mój gust zbyt rozwlekłe i nieładne.
Generalny wniosek jest prosty: jeśli
chcesz przeprowadzać symulacje, musisz al−
bo skorzystać z biblioteki
Sim.dbb
, albo stwo−
rzyć elementy biblioteczne o odpowiadają−
cym Ci wyglądzie, zawierające wszystkie in−
formacje, niezbędne do symulacji. Serdecznie
Cię namawiam do stworzenia własnych bi−
bliotek i to nie tylko ze względów estetycz−
nych. Tworząc biblioteki „wgryziesz się”
w Protela dużo głębiej, niż korzystając z „go−
towców”. Poznasz nie tylko Protela, ale
i ogólne zasady, wykorzystywane w innych
elektronicznych pakietach projektowych.
Omawiany schemat i inne pliki wykorzy−
stane podczas niniejszego spotkania możesz
ściągnąć z naszej strony internetowej:
(
www.edw.com.pl/
z działu FTP.
Otwórz w Protelu plik
GenSin.ddb
, a potem
z folderu
Documents
schemat
GenSin.sch
. Zo−
baczysz schemat jak na rysunku 2. W plikach
GenSin0.sdf
i
GenSin0.sim
znajdziesz efekty
symulacji, pokazane na rysunkach 4...8. Celo−
wo zmieniłem nazwy plików, dodając zero na
końcu, by pliki te nie zostały skasowane, gdy
w przyszłości spróbujesz generować własne ze
schematu
GenSin.sch
.
Oczywiście, żeby uzyskać
na ekranie przebiegi poka−
zane na rysunkach 4...7
musiałem co nieco „po−
majstrować”. Tego „maj−
strowania” jest sporo i zaj−
miemy się tym później.
Teraz tylko chciałem Ci
pokazać efekt finalny,
który mam nadzieję wy−
warł na Tobie odpowie−
dnie wrażenie i przekonał
do stworzenia własnych
bibliotek.
Rys. 5
Fot. 6
Fot. 7
Fot. 8
Piotr Górecki
40
Kwiecień 2002
Elektronika dla Wszystkich
  [ Pobierz całość w formacie PDF ]