Щеглова И.Ю., Печенов В.В. Виртуальный физический практикум

Подождите немного. Документ загружается.

Приложение.

111

ПРИЛОЖЕНИЕ.

1. Запись результатов моделирования в Electronics Workbench.

1.1. Сохранение данных, полученных при помощи осциллографа и измерителя АЧХ.

При использовании осциллографа и измерителя АЧХ и ФЧХ результаты

моделирования (осциллограммы, амплитудно-частотные или фазо-частотные

характеристики) можно сохранять в формате текстового файла типа *.scp или

*.bod, соответственно. Для этой цели на лицевой панели этих приборов преду-

смотрена кнопка

Save, при нажатии на которую появляется диалоговое окно со-

хранения данных. В нем необходимо указать имя файла (по умолчанию предла-

гается имя схемного файла) и его расположение (папку).

В полученном таким образом файле осциллограммы, АЧХ и ФЧХ пред-

ставляются в табличном виде

(т.е. в виде набора точек):

. для осциллографа:

Время (симуляции, не

реальное время!), с

Напряжение (канал

А), В Напряжение (канал В), В

2. для измерителя АЧХ-ФЧХ:

Частота,

Гц

Коэффициент передачи

(логарифмическая шкала), дБ

Напряжение на исследуемом

элементе, В (линейная шкала)

Фаза,

град

1.2. Сохранение результатов моделирования с помощью 8-разрядного устройства

записи результатов симуляции.

-разрядное устройство записи результатов имитации находится

в группе Miscellaneous (Смешанные элементы) и позволяет сохра-

нять данные также в формате текстового файла типа *.txt. Входными

данными (не более восьми – по количеству выводов устройства) яв-

ляются напряжения, снимаемые с различных точек цепи относи-

тельно общего (заземленного) вывода этой цепи.

Отсчет выводов ведется сверху вниз (в направлении стрелки на корпусе эле-

мента). Помимо напряжений записывается также и время (симуляции, не ре-

Приложение.

112

альное!). Имя файла имеет расширение .txt (Text only) и задается перед началом

имитации (т.е. перед включением питания) в окне свойств данного элемента,

которое вызывается двойным щелчком или, например, через контекстное меню.

В результате данные моделирования представляются в виде таблицы:

Время, с

Напряжение U

, В Напряжение U

, В

…

Напряжение U

, В

Этот способ записи является более универсальным, чем предыдущий, т.к.

может быть использован как в цепях переменного, так и постоянного тока, при-

чем даже в том случае, когда изменение напряжения или тока в цепи произво-

дится с помощью потенциометра или реостата (т.е. "вручную" - например, при

изучении вольт-амперной характеристики некоторого элемента методом ам-

перметр-вольтметр).

Впоследствии все эти результаты могут быть обработаны в MS Excel, од-

нако этот перенос требует преобразования формата данных.

1.3. Сохранение результатов в виде графиков.

Результаты выполнения команд моделирования меню Analysis (таких как

DC Operating Point, AC Frequency…, Transient…, Fourier…, Monte Carlo…) можно вывести

на экран в виде графиков в специальном окне

Analysis Graphs командой Analy-

sis/Display Graph или кнопкой , расположенной на панели инструментов.

Если в процессе моделирования было использовано несколько команд, то ре-

зультаты их выполнения будут представлены в этом окне на отдельных вклад-

Приложение.

113

ках. Если в схеме используется осциллограф или измеритель АЧХ и ФЧХ, то в

окне также появляются соответствующие вкладки, т.е. графическая информа-

ция будет выводиться одновременно как на приборы, так и в окне

Analysis Graphs.

Это позволяет оперативно рассматривать результаты моделирования без его

повторного выполнения.

Большинство кнопок, расположенных в верхней части окна

Analysis Graphs,

относятся к командам общего назначения (например, сохранение данных (в ви-

де файла типа *.gra) выполняется с помощью команды Сохранить - кнопка

), однако ряд кнопок выполняет специальные команды, позволяющие рабо-

тать с полученными графиками:

•

Кнопка (Properties) вызывает диалоговое окно оформления результатов

моделирования (заголовки графика и осей; масштаб по каждой из осей (их мо-

жет быть не более четырех – левая, правая, верхняя, нижняя) тип, размер, цвет

и начертание шрифта; количество меток и их расстановка; толщина и цвет ли-

ний графиков и т. д.).

•

Кнопка (Toggle Grid) включает сетку.

•

Кнопка (Toggle Legend) выводит дополнительное окно-ярлык с обозначе-

ниями контрольных точек или легендой (расшифровкой условных обозначений

– см. рисунок).

•

Кнопка (Toggle Cursor) включает визирные линии, перемещение которых

с помощью мыши позволяет получить точные значения параметров, индици-

руемых в окне-ярлыке (см. рисунок). Выбор графика (если их несколько на од-

ной вкладке) проводится щелчком мыши.

Примечание: последние три команды доступны также в диалоговом окне Graph Properties

на вкладке

General.

• Протаскиванием мыши в области диаграммы можно выводить только ин-

тересующие участки графика (т.е. в многократно увеличивать выбранное ме-

сто). Кнопка (Restore Graph) позволяет вернуться к первоначальному виду

диаграммы.

2. Преобразование результатов имитации в формат электронных таблиц

MS Excel.

Рассмотрим последовательность переноса данных и работы с ними в MS

Excel.

Запустить MS Excel.

Открыть файл данных Electronics Workbench (*.scp, *.bod, *.txt), для чего

в поле "Тип файла" окна Открытие документа выбрать маску "Все файлы

(*.*)".

Следовать указаниям Мастера текстов (импорт) – программы преоб-

разователя (конвертора) данных в формат MS Excel. Работа с Мастером прово-

дится в три этапа (шага). Переход к каждому следующему шагу проводится

Приложение.

114

кнопкой .

•

Шаг 1 из 3: На этом шаге не-

обходимо указать формат данных (с

разделителями или фиксированной

ширины) и номер строки, с которой

начинается импорт данных.

Формат "с разделителями"

выбирают в том случае, когда поля

данных в исходном текстовом фай-

ле разделены знаками пробела, та-

буляции, точкой с запятой, двоето-

чием и т.д.

В нашем же случае данные в одном и том же поле имеют одинаковое количест-

во символов (т.к. все измерительные приборы выдают результаты с определен-

ным количеством цифр), поэтому более подходящим является формат "фикси-

рованной ширины".

В начальных строках файла данных (см. поле "Предварительный про-

смотр файла") указывается источник и название файла, а также дается рас-

шифровка расположения данных в столбцах. В случае, когда источником дан-

ных является осциллограф, приводятся также время симуляции, положения пе-

реключателей В/дел (для каждого из каналов) и Время/дел. Если все эти данные

не нужны, в поле "Начать импорт со строки" устанавливается номер первой

строки импортируемых данных.

•

Шаг 2 из 3: На этом шаге за-

дается ширина столбцов. Она ус-

танавливается непосредственно по

числовым данным в поле "Образец

разбора данных" щелчком мыши

на линейке в верхней части этого

поля. Разделителем столбцов слу-

жит вертикальная линия со стрел-

кой, которую можно перемещать и

удалять (см. подсказку в окне

Мастера). В приведенном примере

отсутствует разделитель между

первым столбцом (

Frequency) и

вторым (

Gain (dB)).

•

Шаг 3 из 3: Появляющееся диалоговое окно позволяет выбрать только

нужные столбцы данных и указать их формат (по умолчанию предлагается

формат Общий, как наиболее универсальный).

Приложение.

115

Для этого необходимо щелчком вы-

делить столбец и выбрать наиболее

подходящий формат данных столбца

(общий, текстовый или даты). Таким

форматом для наших данных являет-

ся текстовый.

•

После нажатия на кнопку

данные переносятся в MS

Excel.

В данных полученной таблицы в качестве разделителя целой и дробной

части используется точка, в результате чего они не распознаются как числовые.

Для их преобразования необходимо вначале выделить таблицу и назначить

ячейкам формат Числовой или Экспоненциальный, а затем с помощью команды

Правка-Заменить… провести замену разделителя в виде точки (.) на запятую

(,). По полученным таким образом данным можно строить графики, проводить

расчеты и т.д.

116

ЛИТЕРАТУРА.

1. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Work-

bench и ее применение. - М.:"СОЛОН-Р", 2001.

Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. -

М.:Энергия,1967.

Ямпольский В.С. Основы автоматики и вычислительной техники. - М.: Просвеще-

ние,1991.

4. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. Т. 2. – М.: Наука, 1977.

Сивухин Д.В. Общий курс физики: В 3-х т. Т. 3. Электричество и магнетизм. – М.:

Наука, 1990.

Иродов И.Е. Основные законы электромагнетизма./Учеб. пособие для студентов

вузов. – 2-е, стереотип. – М.: Высшая школа, 1991.

7. Элементарный учебник физики: В 3-х т. Т. 2. Электричество и магнетизм/Под ред.

Г.С. Ландсберга. – М.: 1973.

Богуславский А.А., Лотфуллин Р.Ш., Щеглова И.Ю. Методические указания к лабо-

раторным работам по курсу "Квантовая физика": В 2-х ч. Ч.1. – Коломна: КГПИ, 1997.

Богуславский А.А., Печенов В.В., Щеглова И.Ю. Физическая электроника. Современ-

ные полупроводниковые структуры": В 2-х ч. Ч. 1./Методические указания – Коломна:

КГПИ, 2002 г.

10. Инструментальная программная система "Сборка" для изучения законов постоян-

ного тока в средней школе (Слинкин Д.А., Шадринский государственный педагогиче-

ский институт).

Щеглова Ирина Юрьевна

Печенов Владимир Владимирович

Виртуальный физический практикум.

Сборник лабораторных работ по компьютерному моделированию

для изучения законов постоянного и переменного тока.

Методическое пособие для студентов

физико-математического факультета

(физическое отделение)

Компьютерная верстка Щегловой И.Ю.

Технический секретарь Пономарева В.В.

Сдано в набор Подписано в печать

Формат 60х84х1/16 Бумага офсетная

Усл. печ. л. 7. Тираж 50.

Отпечатано с готового оригинал-макета

КГПИ, 140410, г. Коломна, ул. Зеленая, д. 30.