Protel 99se +kurs (02).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

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

Kwiecień 2002

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: