Курс лекций по дисциплине Информационные технологии в профессиональной деятельности для специальности
 Скачать 1.28 Mb.
|
| Тема 2.3 MS Access – универсальная система управления БД. Создание БД, запросов, форм и отчётов. Содержание учебного материала Система управления базами данных. Построение БД в Microsoft Access. Разработка и изменение проекта приложения. Работа с данными. Анализ данных. Создание БД. Индексы. Создание индексов. Схема данных. Работа с данными при помощи запросов. Работа с данными при помощи запросов на выборку. Модификация данных с помощью запросов на изменение. Импорт, экспорт и связывание данных. Создание запросов с использованием SQL. Построение, настройка и использование форм. Разработка отчётов. Создание приложения. Основные сведения о формах и отчётах. Построение формы. Создание отчёта. Настройка. Разработка сложных форм и отчётов. Автоматизация приложения с помощью макросов. Компоненты MS Access. База данных в МS Access представляет собой совокупность средств для ввода, хранения, просмотра, выборки и управления информацией. К этим средствам относятся таблицы, формы, отчеты, запросы и модули. Для создания форм и отчетов используются конструкторы, поэтому эти компоненты часто называют конструкторами. Конструкторские объекты являются составными объектами, то есть состоят из более мелких объектов (таких как поля, кнопки, диаграммы, рамки и т.д.), которые называются элементами управления. К элементам управления относятся:
Таблица является основой вашей базы данных. В MS Access вся информация содержится в таблицах. Формы используются для ввода и просмотра таблиц в окне формы. Формы позволяют ограничить объем информации, отображаемой на экране и представить ее в требуемом виде. С помощью мастера вы сможете создать форму, поместив в нее поля исходной таблицы, расположенные в соответствие с одним из заранее созданных шаблонов. С помощью конструктора форм вы можете создавать формы любой степени сложности. Отчеты используются для отображения информации, содержащейся в базе данных. С помощью конструктора отчетов вы можете разработать собственный отчет, включающий группировку данных, групповые и вычисляемые поля, и оформить их соответствующим образом. Запрос является средством извлечения информации из базы данных, причем данные могут быть распределены среди нескольких таблиц. В MS Access для формирования запросов используется способ, получивший название запроса по образцу. Используя это средство, на основании визуальной информации вы можете извлечь нужные данные из одной или нескольких таблиц. Макросы предназначены для автоматизации часто выполняемых операций. Каждый макрос содержит одну или несколько макрокоманд, каждая из которых выполняет определенное действие, например, открывает форму или печатает отчет. Индексы. Одним из основных требований, предъявляемых к СУБД, является возможность быстрого поиска требуемых записей среди большого объема информации. Индексы представляют собой наиболее эффективное средство, которое позволяет значительно ускорить поиск данных в таблицах по сравнению с таблицами, не содержащими индексов. Индекс, иногда его называют указатель, представляет собой порядковый номер записи в таблице. Индекс строится по значениям одного поля или по значениям нескольких полей. В зависимости от количества полей, используемых в индексе, различают простые (индексы, построенные по значениям одного поля) и составные (или сложные) (индексы, построенные по значениям двух и более полей). Взаимосвязь между таблицами осуществляется по индексам, которые называют ключами. В MS Access допускается создание произвольного количества индексов. Индексы создаются при сохранении макета таблицы и автоматически обновляются при вводе и изменении записей. Вы можете в любое время добавить новые или удалить ненужные индексы в окне конструктора таблиц. Важной особенностью индексов является то, что вы можете использовать индексы для создания первичных ключей. Первичные ключи индексируются автоматически. В этом случае индексы должны быть уникальными. Это означает, что для таблицы, содержащей только одно индексное поле, уникальными должны быть значения этого поля. Для составных индексов величины в каждом из индексных полей могут иметь повторяющиеся значения. Однако индексное выражение должно быть уникальным. Как простой, так и сложный индекс имеют свой тип. Первичный (Primary) индекс (ключ) — это поле или группа полей, однозначно определяющих запись, то есть значения первичного индекса уникальны (не повторяются). В реляционной базе данных каждая таблица может иметь только один первичный ключ. Внешних ключей у таблицы может быть много, и они будут иметь один из типов:
Regular (регулярный) — не накладывает никаких ограничений на значения индексного поля и на вывод записей на экран. Индекс только управляет порядком отображения записей. Это наиболее популярный тип индекса. Типы данных. Наименование поля используется для ссылки на данные таблицы. Для определения типа хранимых данных используется тип данных. Тип данных поля вводится в поле столбца Тип данных. В MS Access допустимыми являются данные следующих типов, представленные ниже в таблице 2: Таблица 2 – Типы данных.
Схема данных. Как правило, на практике приходится иметь дело с многотабличными базами данных. Поэтому вопросы проектирования структуры данных создаваемого приложения и эффективного распределения данных между таблицами приобретают особое значение. Каждая запись в таблицах идентифицирует один объект группы (покупатель или сделанный заказ). Отношение между объектами определяет отношение между таблицами. Предполагается, что один и тот же покупатель может сделать несколько заказов. Таким образом, между покупателями и сделанными ими заказами существует отношение «один-ко-многим». Связь таблиц осуществляется на основании данных в совпадающих полях Код клиента. MS Access поддерживает четыре типа отношений между таблицами: «один-к-одному», «один-ко-многим», «много-к-одному», «много-ко-многим». Прежде чем перейти к вопросам проектирования реляционных баз данных, остановимся подробнее на каждом из типов отношений. Отношение «один-к-одному» означает, что каждая запись в одной таблице соответствует только одной записи в другой таблице. Например: каждый гражданин имеет только один паспорт (см. Схема. 1). С другой стороны, паспорт выписывается только на одно лицо.  Схема 1. Отношение «один-к-одному». Отношение «один-ко-многим», связь между таблицами осуществляется на основании значений совпадающих полей. Как правило, при иерархической организации данных тип отношения «один-ко-многим» является наиболее общим. Наиболее распространенная взаимосвязь при задании реляционных баз данных (см. Схема 2).  Схема 2. Отношение «один-ко-многим». Каждый клиент может купить несколько квартир, но каждая квартира принадлежит только одному человеку. Отношение «много-к-одному» аналогично рассмотренному ранее типу «один-ко-многим». Тип отношения между объектами зависит от вашей точки зрения. Например, если вы будете рассматривать отношение между сделанными заказами и клиентами (см. Схема 3), то получите отношение «много-к-одному».  Схема 3. Отношение «много-к-одному». Отношение «многие-ко-многим» возникает между двумя таблицами в тех случаях, когда:
То есть, нескольким записям в одной таблице соответствует несколько записей в другой таблице (см. Схема 4).  Схема 4. Отношение «многие-ко-многим». При взаимосвязи «многие-ко-многим» одна из таблиц обязательно будет избыточной (не оптимальной). Для удаления избыточной информации взаимосвязь между таблицами, например, «Клиент» и «Продавец» следует отобразить в виде таблицы перекрестных связей. Таблица перекрестных связей содержит только ключи. Значения ключей в таблице перекрестных связей будут повторяться, но записи в таблице «Продавец» будут уникальными. Определение связей между таблицами. В MS Access вы можете устанавливать постоянные связи между таблицами, которые будут поддерживаться при создании форм, отчетов и запросов. Устанавливая связи между двумя таблицами, вы выбираете поле, которое содержит одну и ту же информацию. Чаще всего вы будете связывать первичный ключ одной таблицы с совпадающими полями другой таблицы. Наиболее важным является тип «один-ко-многим». В отношении «один-ко-многим» главной таблицей является таблица, которая содержит первичный ключ и составляет часть «один» в отношении «один-ко-многим» Внешний ключ – это поле (или поля), содержащее такой же тип информации в таблице со стороны «много» в отношении «один-ко-многим», которую называют подчиненной таблицей. Запросы, формы и отчёты. Типы запросов (MDB). Запросы используются для просмотра, изменения и анализа данных различными способами. Запросы также можно использовать в качестве источников записей для форм, отчетов и страниц доступа к данным. В Microsoft Access есть несколько типов запросов. Запрос на выборку является наиболее часто используемым типом запроса. Запросы этого типа возвращают данные из одной или нескольких таблиц и отображают их в виде таблицы, записи в которой можно обновлять (с некоторыми ограничениями). Запросы на выборку можно также использовать для группировки записей и вычисления сумм, средних значений, подсчета записей и нахождения других типов итоговых значений. Запросы с параметрами — это запрос, при выполнении отображающий в собственном диалоговом окне приглашение ввести данные, например условие для возвращения записей или значение, которое требуется вставить в поле. Можно разработать запрос, выводящий приглашение на ввод нескольких единиц данных, например двух дат. Затем Microsoft Access может вернуть все записи, приходящиеся на интервал времени между этими датами. Запросы с параметрами также удобно использовать в качестве основы для форм, отчетов и страниц доступа к данным. Например, на основе запроса с параметрами можно создать месячный отчет о доходах. При печати данного отчета Microsoft Access выводит на экран приглашение ввести месяц, доходы за который должны быть приведены в отчете. После ввода месяца Microsoft Access выполняет печать соответствующего отчета. Перекрестные запросы используют для расчетов и представления данных в структуре, облегчающей их анализ. Перекрестный запрос подсчитывает сумму, среднее, число значений или выполняет другие статистические расчеты, после чего результаты группируются в виде таблицы по двум наборам данных, один из которых определяет заголовки столбцов, а другой заголовки строк. Запросом на изменение называют запрос, который за одну операцию изменяет или перемещает несколько записей. Существует четыре типа запросов на изменение:
Запросы SQL — это запрос, создаваемый при помощи инструкций SQL (выражение, определяющее команду SQL, например SELECT, UPDATE или DELETE, и включающее предложения, например WHERE или ORDER BY, обычно используются в запросах и в статистических функциях). Язык SQL (Structured Query Language) используется при создании запросов, а также для обновления и управления реляционными базами данных, такими как базы данных Microsoft Access. Формы. Создание и редактирование. Формы представляют собой прямоугольные окна с размещенными в них элементами управления. Формы – одно из основных средств для работы с базами данных в MS Access – используются для ввода новых записей (строк таблиц), просмотра и редактирования уже имеющихся данных, задания параметров запросов и вывода ответов на них и др. Существует возможность создания форм динамически при исполнении программы, однако естественным режимом их создания является режим визуального конструирования. Выбор команды Форма в меню Вставка выводит на экран окно Новая Форма, позволяющее задать таблицу или запрос, для которых создается новая форма, и указать режим ее создания. Кроме создания формы “вручную”, создание формы можно автоматизировать, используя Мастер форм. Кроме того, можно создать специальные формы, в том числе с листами данных, диаграммами и сводными таблицами в формате Excel. Элементами управления могут быть графические примитивы, надписи, рисунки и другие статические объекты, которые не изменяются при переходе между записями. Сюда же следует отнести текстовые поля, содержимое которых модифицируется при передвижении по записям. Элементы управления могут использоваться для ввода и отображения дат, а также для выполнения вычислений и вывода результата. Элементами управления являются кнопки команд, которые активизируют исполнение различных операций; объекты типа подчиненные формы (бланк таблицы, дочерней по отношению к форме); объекты, облегчающие восприятие данных, такие как календарь или счетчик; а также элементы пользователя. В большинстве случаев для создания элемента управления достаточно перетащить его на форму из панели инструментов. Каждый элемент помещается в определенный раздел формы. В зависимости от типа раздела (Заголовок формы, Область данных и др.) элемент управления будет появляться однажды, отображаться на каждой странице, в каждой группе записей или для каждой записи. Отчёты. Создание отчета. Отчет можно создать тремя различными способами: конструктор, мастер отчётов, автоотчёт. При помощи автоотчета на основе таблицы или запроса. Автоотчет служит для создания отчета, в котором выводятся все поля и записи базовой таблицы или запроса. Макросы и группы макросов. Макрос представляет набор макрокоманд, который создается для автоматизации часто выполняемых задач. Группа макросов позволяет выполнить несколько задач одновременно. Макросом называют набор из одной или более макрокоманд, выполняющих определенные операции, такие как открытие форм или печать отчетов. Макросы могут быть полезны для автоматизации часто выполняемых задач. Например, при нажатии пользователем кнопки можно запустить макрос, который распечатает отчет. Макрос может быть как собственно макросом, состоящим из последовательности макрокоманд, так и группой макросов (набор взаимосвязанных макросов, сохраняемых под общим именем, если макросов много, объединение родственных макросов в группы может упростить управление базой данных.). Тема 2.4 Изучение и работа с программой Electronics Workbench. Содержание учебного материала Введение. Интерфейс программы Electronics Workbench. Моделирование и анализ электрических схем в Electronics Workbench. Создание схемы. Контрольно-измерительные приборы. Анализ схем. Элементная база. Интерфейс программы Electronics Workbench. Программа EWB 5.хх имитирует рабочее место исследователя - лабораторию радиоэлектроники, оборудованную измерительными приборами, работающими в реальном масштабе времени. Эта программа позволяет создавать, моделировать и исследовать как простые, так и сложные аналоговые и цифровые радиоэлектронные устройства. Для работы программы требуется операционная система Windows 95/98/Me/NT/2000/XP. Программа имеет стандартный оконный интерфейс пользователя. Окно меню команд расположено в верхней части главного окна программы. Окно схемы занимает центральную основную область окна программы. В этом окне создают и редактируют электрические цепи, используя радиоэлементы и соединительные провода. В этом окне на рисунке 4 изображена схема электрического фильтра на операционном усилителе с подключенными к нему генератором, осциллографом и измерителем АЧХ и ФЧХ (здесь же приведены развернутые окна осциллографа и функционального генератора). Окно значков (иконок) располагается выше окна схемы. Оно включает две линейки. Верхняя линейка значков дублирует команды меню. Нижняя линейка иконок, которая располагается непосредственно над окном схемы, используется для выбора радиоэлементов и измерительных приборов, подключаемых к цепи. На рисунке 4 показаны окно выбора всех пассивных компонентов и коммутационных устройств (Basic) и окно выбора измерительных приборов (Instruments). Значок активизации и остановки расчета схемы (Activate/Stop), а также значок паузы (Resume) располагаются в правом верхнем углу окна программы. Иконка Activate/Stop изображена в виде выключателя с буквами "О" и "I". На рисунке 4 в окне используемого измерительного прибора - осциллографа (Oscilloscope) представлены входной и выходной сигналы электрического фильтра, полученные после активизации схемы и перехода затем в режим паузы (нажат значок Resume). Входной сигнал при этом имеет синусоидальную форму, частоту, равную 24 кГц, и амплитуду 100 микровольт. Необходимо заметить, что не рекомендуется держать схему во включенном (активизированном) состоянии длительное время. При этом в процессе интенсивной обработки данных и решения уравнений может накопиться большая ошибка в вычислениях, что в свою очередь может вызвать аварийное завершение работы программы моделирования. Особенностью программы EWB является то, что для построения и исследования цепи активно используется мышь компьютера. Клавиатура используется для набора текста, ввода чисел и для быстрого вызова команд. Программа EWB – сложный продукт с большим числом устанавливаемых параметров и режимов работы. После обычной инсталляции программы EWB большинство ее параметров и опций установлены по умолчанию так, что обеспечивается возможность исследования большинства типовых электронных устройств. В дальнейшем при анализе учебных схем будут описываться только основные шаги, изменяющие состояние программы. Не упомянутые параметры используются по умолчанию. Работа с программой EWB состоит из трех основных этапов:
Создание схемы При создании схемы большое число действий выполняется с использованием левой кнопки мыши. Правая кнопка используется для вызова контекстного меню свойств элементов или измерительных приборов. При создании цепи действия производятся в следующем порядке:
Поиск и выбор необходимых радиоэлементов производится с помощью мыши и нижней линейки значков. Во избежание ошибок при выборе радиоэлементов необходимо пользоваться контекстной помощью и кратким описанием элемента. В состав схемы обязательно включается корпус (заземление). Без этого элемента правильный расчет схемы не гарантируется. В программе EWB имеется большая элементная база данных. В базе данных содержатся часто используемые радиоэлементы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, источники тока и напряжения и т.д. Пассивные элементы используются без учета паразитных параметров. Только для резисторов вводится температурная зависимость. Таким образом, пассивные элементы в программе EWB являются идеальными элементами. Программа EWB допускает также возможность использования переменных резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Параметры этих элементов можно изменять, нажимая клавишу, соответствующую метке элемента. Изменение параметров возможно даже во время работы схемы. Правда, при этом точность вычислений не гарантируется и результаты нужно перепроверять, повторяя анализ цепи с фиксированным значением параметра элемента. Размещение элементов в окне схемы производится с помощью мыши. Необходимый для создания схемы значок (символ) элемента выделяется, например, в окне Basic подведением к этому элементу курсора и последующим нажатием левой кнопки мыши. Затем этот элемент переносится из окна Basic на рабочее поле программы движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается (для фиксирования символа). Для вращения элемента используются иконки на верхней линейке значков или соответствующие пункты контекстного меню или меню Circuit. Все элементы в окне схем должны быть размещены без пересечений и наложений. Если необходимо переместить элемент на новое место, к нему подводится курсор, нажимается левая кнопка мыши и после выделения элемента красным цветом движением мыши при нажатой левой кнопке производится перемещение элемента в нужное место рабочего пространства окна схемы. Соединение выводов всех элементов друг с другом осуществляется только с помощью проводов. Не допускается наложение выводов элементов друг на друга, поскольку соединение при этом не устанавливается. К выводу элемента можно подключить только один проводник. Для выполнения соединения курсор мыши подводится к выводу элемента, и после появления жирной черной точки нажимается левая кнопка и появляющийся при этом проводник протягивается к выводу другого элемента до появления на нем такой же жирной черной точки, после чего кнопка мыши отпускается, и соединение готово. При необходимости подключения к этим выводам других проводников в окне Basic выбирается точка (символ соединения) и переносится на ранее установленный проводник. Чтобы точка почернела (первоначально она имеет красный цвет), необходимо щелкнуть мышью по свободному месту рабочего поля. Если на точке виден след от пересекающего проводника, то электрического соединения нет и точку необходимо установить заново. К точке можно подключить только четыре проводника. Соединительные проводники можно, "захватывая" мышкой, переместить на новое место. Подведя к проводнику курсор мыши, щелкнув правой кнопкой, и выполнив команду Wire Properties..., а затем команду Set Node Color, можно установить новый цвет соединительного проводника. Таким же цветом будет нарисована кривая на экране измерительного прибора, при подключении прибора к схеме "окрашенным" проводом. Установка значений параметров элемента производится наведением курсора на элемент, нажатием правой кнопки мыши и выбором соответствующего пункта контекстного меню. Изменить параметры элемента можно также двойным нажатием левой кнопки мыши или использованием подменю Component Properties меню Circuit. В появившейся диалоговой панели устанавливаются параметры элемента. Для катушек индуктивности, резисторов и конденсаторов используется закладка Value. Чтобы установить параметры сложных и активных элементов (диодов, транзисторов, длинных линий и т.д.), выбирается закладка Models и пункты меню Default и Ideal или можно выбрать тип элемента из имеющейся библиотеки. Далее, нажатием кнопки Edit на диалоговой панели производится установка или изменение параметров элемента. Уничтожение элементов и проводов производится наведением на них курсора и нажатием правой кнопки мыши с последующим выбором пункта меню Delete. Выделение группы элементов производится выполнением операции "вытягивание прямоугольника" при помощи мыши. Операция эта выполняется при нажатой левой клавиши мыши. После выделения группу элементов можно переместить на новое место, скопировать в буфер или уничтожить. Увеличение или уменьшение изображения схемы осуществляется после выбора пунктов Zoom In или Zoom Out из меню Circuit или после использования соответствующих значков на верхней линейке иконок программы. Для того чтобы установить дополнительные параметры отображения схемы, используется меню Circuit, пункт Schematic Options (рисунок 5). Этот пункт меню часто используется для отображения номеров узлов схемы: выбирается закладка Show/Hide и отмечается пункт меню Show nodes (рисунок 5). Используя эту диалоговую панель можно также установить точечную сетку на изображении схемы, изменить шрифты, используемые в программе, показать на схеме метки радиоэлементов и т.д. Программа EWB позволяет участки большой схемы преобразовать в подсхему. Подсхема обозначается как небольшой прямоугольник с выводами. Для создания подсхемы необходимо выделить участок схемы, используя мышь и операцию "вытягивания прямоугольника", причем линии выделения должны пересекать те проводники, которые в дальнейшем станут выводами подсхемы. Далее нужно выбрать пункт Create Subcircuit меню Circuit. В результате появится диалоговое окно (рисунок 6), в строке Name которого вводится имя подсхемы, после чего возможны варианты: Copy from Circuit - подсхема копируется с указанным названием в библиотеку раздела Favorites без внесения изменений в исходную схему; Move from Circuit - выделенная часть вырезается из общей схемы и в виде подсхемы с присвоенным ей именем копируется в библиотеку Favorites; Replace in Circuit - выделенная часть заменяется в исходной схеме подсхемой с присвоенным ей именем с одновременным копированием ее в библиотеку Favorites. Значок раздела Favorites - крайний слева на нижней линейке иконок. В разделе Favorites программы EWB 5.хх размещаются подсхемы, если они имеются в данной схеме (в исходном состоянии раздел пуст), а также все библиотечные компоненты предыдущей версии EWB в случае импорта из этой версии схемных файлов. Заполнение раздела моделями компонентов или подсхем производится программой автоматически одновременно с загрузкой схемного файла и очищается после окончания работы с ним. Для просмотра или редактирования подсхемы нужно дважды щелкнуть мышью по ее значку. Редактирование подсхемы производится в соответствии с общими правилами редактирования схем. При создании дополнительного вывода подсхемы необходимо из соответствующей точки подсхемы курсором мыши протянуть проводник к краю окна подсхемы до появления не закрашенной прямоугольной контактной площадки, после чего отпустить левую кнопку мыши. Для удаления вывода необходимо курсором мыши ухватиться за его прямоугольную площадку у края окна подсхемы и вывести ее за пределы окна. Использование подсхем позволяет получить компактную схему сложного устройства. Контрольно-измерительные приборы Значок контрольно-измерительных приборов - крайний справа на нижней линейке иконок (рисунок 7). В схему можно включить семь приборов. Это такие приборы как цифровой мультиметр, функциональный генератор, двухканальный осциллограф, измеритель амплитудно-частотных и фаза-частотных характеристик, генератор слов (кодовый генератор), логический анализатор и логический преобразователь (перечисление ведется соответственно рис.4 слева направо). Общий порядок работы, с приборами следующий: иконка прибора курсором переносится на рабочее поле и подключается проводниками к исследуемой схеме. Чтобы привести прибор в рабочее (развернутое) состояние, необходимо дважды щелкнуть курсором по его иконке. Для изучения электроники достаточно использовать три прибора: мультиметр, функциональный генератор и осциллограф. Рассмотрим каждый прибор подробно. Мультиметр (Multimeter) предназначен для измерения постоянных и среднеквадратичных (действующих или эффективных) значений тока или напряжения, а также для измерения сопротивлений (рис.5). На лицевой панели (рис.5) расположен дисплей, где отображаются результаты измерений, клеммы подключения к схеме и кнопки управления:
Ammeter resistance - сопротивление амперметра; Voltmeter resistance - сопротивление вольтметра; Ohmmeter current - ток омметра (или ток через контролируемый объект при измерении сопротивления этого объекта); Decibel standard - установка эталонного напряжения VI при измерении ослабления или усиления в децибелах (по умолчанию Vl=l В). При этом на дисплее мультиметра будет отображаться коэффициент а, который рассчитывается по формуле: α[дB]=20-lg(V2/Vl). где V2 - напряжение в контролируемой точке схемы. Кроме мультиметра для измерений постоянных и синусоидальных токов и напряжений можно использовать вольтметр и амперметр (рис.7). Эти приборы можно вызвать, нажав на значок индикаторов (Indicators) в нижней линейке иконок. Функциональный генератор (Function Generator) предназначен для генерации синусоидального, треугольного и прямоугольного сигналов. На лицевой панели (рис.8) расположены клеммы для подключения к схеме и кнопки управления:
Рис.8. Лицевая панель функционального генератора - амплитуда выходного сигнала; - смещение (постоянная составляющая) выходного сигнала. При заземлении клеммы Common (общий) на клеммах и "+" получаются сигналы одинаковые по амплитуде, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 180 градусов. Осциллограф (Oscilloscope) позволяет наблюдать форму двух сигналов (рис.9), поступающих на два входа осциллографа: каналы А и В (Channel А, Channel В). Каналы А и В имеют раздельную регулировку чувствительности (V/Div) и раздельную регулировку смещения по вертикали (Y position). Выбор режима по входу осуществляется нажатием кнопок Режим АС используется для наблюдения только сигналов переменного тока. В режиме 0 входной зажим замыкается на "землю". Режим DC позволяет проводить осциллотрафические измерения сигналов как постоянного, так и переменного тока. С правой стороны от кнопки DC расположен входной зажим. Выбор режима развертки осуществляется кнопками. В режиме Y/T (обычный режим, включен по умолчанию) по вертикали откладывается напряжение сигнала, по горизонтали - время. В режиме В/А по вертикали откладывается напряжение сигнала канала В, по горизонтали откладывается напряжение сигнала канала А. В режиме А/В по вертикали откладывается напряжение сигнала канала А, по горизонтали - напряжение сигнала канала В. В режиме развертки Y/T длительность развертки (s/div) устанавливается в окне Time base с возможностью установки смещения в тех же единицах по горизонтали, т.е. по оси X (X position). В режиме развертки Y/T предусмотрен ждущий режим (Trigger) с запуском развертки (Edge) по переднему или заднему фронту запускающего сигнала (выбор осуществляется нажатием кнопок при регулируемом уровне (Level) запуска. В режиме Y/T предусмотрен также автоматический (Auto) запуск развертки (от канала А или В), запуск развертки от какала А, от канала В или от внешнего источника (Ext) подключаемого к зажиму в блоке управления Trigger. Перечисленные режимы запуска развертки выбираются кнопками. Заземлить осциллограф можно с помощью клеммы Ground, расположенной в правом верхнем углу прибора. Нажав кнопку Expand, получим увеличенный размер окна осциллографа (рис.10). В этом окне можно использовать полосу горизонтального прокручивания для наблюдения начала исследуемого процесса, и устанавливать две визирные линии (синего и красного цвета), которые можно перемещать с помощью курсора за треугольные ушки (они обозначены также цифрами 1 и 2). При этом в индикаторных окошках под экраном приводятся результаты измерения напряжения, временных интервалов и их приращений (между визирными линиями). Возврат к исходному состоянию осциллографа осуществляется нажатием кнопки Reduce. Изображение можно инвертировать нажатием кнопки Reverse и записать данные в файл нажатием кнопки Save. Анализ схем Составив схему и подключив к ней измерительные приборы, для начала анализа цепи достаточно нажать кнопку Activate/Stop. Рассчитанные значения напряжений, токов или сопротивлений показываются на экранах измерительных приборов. Подобный порядок действий имеет место в лаборатории с реальными измерительными приборами. На следующем этапе моделирования можно подключить приборы к другим контрольным точкам схемы, добавить или удалить радиоэлементы, изменить параметры элементов и т. п. После проведения таких изменений, как правило, требуется повторная активизация цепи нажатием кнопки Activate/Stop. При использовании переменных резисторов, переменных катушек индуктивности и переменных конденсаторов изменение процессов в цепи можно наблюдать, как правило, не прекращая моделирования. Однако в этом случае происходит увеличение погрешности получаемых результатов. Поэтому, чтобы получить надежные результаты, расчет рекомендуется повторить при фиксированных параметрах, заново нажимая кнопку Activate/Stop. Программа EWB проводит следующие основные виды анализа:
В программе EWB существует также другой (характерный для большинства других программ моделирования) порядок анализа схемы - выбор режимов анализа с помощью меню Analysis. Режимы анализа цепи, приведенные выше, можно получить, выбирая соответствующие команды меню Analysis. Настройка основных параметров в диалоговых окнах В программе EWB существует также другой (характерный для большинства других программ моделирования) порядок анализа схемы - выбор режимов анализа с помощью меню Analysis. Режимы анализа цепи, приведенные выше, можно получить, выбирая соответствующие команды меню Analysis. Настройка основных параметров в диалоговых окнах перечисленных выше видов анализа аналогична настройке параметров измерительных приборов. В программе EWB по умолчанию установлен слишком большой шаг численного интегрирования. Чтобы повысить точность и корректность результатов анализа переходных процессов сложных цепях (узкополосные цепи, цепи с нелинейными элементами и др.), рекомендуется выбрать пункт меню Analysis \ Analysis Options \ Transient и установить следующие значения параметров программы EWB: ITL4 = 100... 1000 и TRTOL = 1... 0,1. Кроме перечисленных выше основных видов анализа, используя меню Analysis, можно дополнительно провести другие, гораздо реже используемые виды анализа:
Рассмотрим кратко некоторые из перечисленных дополнительных видов анализа. Для проведения анализа спектров сигналов необходимо выбрать пункт меню Analysis \ Fourier.... Диалоговое окно установки опций Фурье-анализа показано на рис.11. Как видно из рисунка, это окно содержит два блока параметров: Analysis и Results. В окне Output node блока параметров Analysis устанавливается номер узла схемы, для которого проводится анализ. В окне Fundamental frequency устанавливается частота основной гармоники. В окне Number of harmonics устанавливается число рассчитываемых гармоник. В блоке Results в окне Vertical scale выбирается вид масштаба по вертикальной оси. Для отображения фазового спектра отмечается пункт Display phase (нужно навести курсор мыши на окошко слева от надписи Display phase и щелкнуть левой кнопкой мыши, при этом в окошке появится галочка). Для показа амплитудного спектра с помощью непрерывной линии точно также отмечается пункт Output as line graph. Для расчета спектра анализируемого сигнала применяются формулы ряда Фурье и численное интегрирование, т.е. быстрое преобразование Фурье (БПФ) не используется. Поэтому параметр Number of harmonics можно задавать много больше 10 (т.е. рассчитывать большое число гармоник). При этом, однако, высшие гармоники в спектре сигнала будут рассчитаны с увеличенной погрешностью. Анализ волътамперных характеристик (ВАХ) нелинейных элементов можно проводить с использованием вариации параметров (пункт меню Analysis \ Parameter Sweep). Например, варьируя ток через элемент и измеряя напряжение на нем, получим ВАХ нелинейного элемента. Диалоговое окно, где содержатся параметры такого режима анализа показано на рис.12. Верхний блок параметров содержит внутреннее имя элемента (идентификатор) и изменяемый параметр элемента. На рис.12 показано, что изменяется ток (Current) источника постоянного тока с именем И. Для того чтобы в окне схем было показано внутреннее имя элемента, надо предварительно отметить в окне параметров схемы пункт Show reference ID. Далее на рис.12 указаны следующие параметры: Start value, End value - параметры, задающие диапазон варьируемой величины (максимум / минимум); Sweep type - тип масштаба варьируемой величины; Increment step size - шаг изменения варьируемой величины; Output node - выходная контрольная точка (или номер узла) схемы, напряжение в котором будет рассчитываться при вариации параметров. В нижней части окна (в блоке Sweep for) перечислены режимы моделирования, для которых может быть проведен многовариантный анализ. В правом нижнем углу находятся кнопки для установки параметров этих режимов. В данном случае выбран анализ схемы в режиме постоянного тока. Элементная база Вся информация о параметрах какого-либо элемента (резистора, диода, транзистора и т.п.) находится в диалоговом окне установки параметров этого элемента. Для того чтобы открыть это окно, надо сначала разместить требуемый элемент в окне схемы. Размещение элементов в окне схемы производится с помощью мыши. Необходимый значок (символ) элемента выделяется, например, в окне Diodes подведением к этому элементу курсора и последующим нажатием левой кнопки мыши. Затем этот элемент переносится из окна Diodes на рабочее поле программы движением мыши при нажатой левой кнопке (рис.13), после чего кнопка отпускается (для фиксирования символа). Далее к размещенному в окне схемы элементу подводится курсор и производится двойной щелчок левой кнопкой мыши. В результате этих действий раскрывается меню Diode Properties, показанное на рис.14. В этом меню обозначено: Library - перечень библиотек, в которых находятся элементы выбранного типа; Model - перечень моделей элементов выбранной библиотеки; Edit - после нажатия этой кнопки на экране появляется диалоговое окно с параметрами выбранной модели, показанное на рис.15 для диода. Кнопки New Library, Copy, Paste, Delete, Rename предназначены для создания новых библиотек. В настоящем практикуме не предусмотрено создание новых библиотек в программе EWB, а поэтому использовать эти кнопки при выполнении практикума не рекомендуется. Не рекомендуется также проводить редактирование параметров, дабы не портить параметры библиотечных элементов. Диоды. Диалоговое окно для задания параметров диодов в EWB 5.0 состоит из двух одинаковых по внешнему виду закладок (Sheet 1 и Sheet 2). Первая закладка этого диалогового окна параметров показана на рис.15. С помощью диалогового окна можно задать следующие параметры: Saturation current (IS), А - обратный ток диода; Ohmic resistance (RS), Ом - объемное сопротивление; Zero-bias junction capacitance (CJO), Ф - барьерная емкость p-n-перехода при нулевом напряжении; Junction potential (VJ), В - контактная разность потенциалов; Transit time (IT), с - время переноса заряда; Grading coefficient (М) - конструктивный параметр p-n-перехода (см. формулу (1)); Reverse breakdown voltage (BV), В - максимальное обратное напряжение, для стабилитронов параметр не нормируется; Emission coefficient (N) - коэффициент инжекции; Activation energy (EG), eB - ширина запрещенной зоны; Temperature exponent for effect on IS (XTI) - температурный коэффициент тока насыщения; Flicker noise coefficient (KF) - коэффициент фликкер-шума; Flicker noise exponent (AF) - показатель степени в формуле для фликкер- шума; Coefficient for forward-bias depletion capacitance formula (FC) - коэффициент нелинейности барьерной емкости прямо смещенного перехода; Current at reverse breakdown voltage (IBV), A - начальный ток пробоя при напряжении BV, для стабилитронов вместо этого параметра используется параметр IZT - начальный ток стабилизации; Parameter measurement temperature (TNOM), °C - температура диода. Барьерная емкость р-и-перехода зависит от обратного напряжения следующим образом
где  – ёмкость перехода при обратном напряжении  ; – ёмкость при нулевом напряжении;Ut – температурный потенциал перехода (при комнатной температуре составляет 26 мВ); М = 0,5 - для резких (сплавных) и 0,333 - для плавных (диффузионных) переходов. Стабилитроны. В EWB 5.0 стабилитрон носит название Zener Diode. Диалоговое окно для задания параметров стабилитронов в EWB 5.0 так же как и у диодов состоит из двух одинаковых по внешнему виду закладок (Sheet 1 и Sheet 2). Первая закладка диалогового окна параметров стабилитрона показана на рис.16. Параметры, задаваемые с помощью диалогового окна, почти полностью совпадают с параметрами диодов (см. рис. 15 и рис. 16). Для стабилитронов в перечень параметров включаются: Zener test current (IZT), A - номинальный ток стабилизации; Zener test voltage at IZT (VZT), В - напряжение стабилизации при номинальном токе стабилизации. Транзисторы. Диалоговое окно для задания параметров транзисторов в EWB 5.0 состоит из пяти окон-закладок (Sheet 1 - Sheet 5). Первое окно- закладка показано на рис.17. Рис. 17. Диалоговое окно установки параметров транзисторов, Sheet 1 В состав параметров транзисторов включены следующие: Saturation current (IS), А - обратный ток коллекторного перехода; Forward current gain coefficient (F) - коэффициент p усиления тока в схеме с общим эмиттером; Reverse current gain coefficient (R) - коэффициент усиления тока в схеме с общим эмиттером при инверсном включении транзистора (эмиттер и коллектор меняются местами); Base ohmic resistance (RB) - объемное сопротивление базы; Emitter ohmic resistance (RE) - объемное сопротивление эмиттера; Collector ohmic resistance (RC) - объемное сопротивление коллектора; Substrate capacitance (CS), Ф - емкость коллектор-подложка; Zero-bias B-E junction capacitance (СЕ), Ф - емкость эмиттерного перехода при нулевом напряжении; Zero-bias B-C junction capacitance (CC), Ф - емкость коллекторного перехода при нулевом напряжении; В-Е junction potential (Е), В - контактная разность потенциалов перехода база-эмиттер; B-C junction potential (С), В - контактная разность потенциалов перехода база-коллектор; Forward transit time (τF), с - время переноса заряда через базу; Reverse transit time (τR), с - время переноса заряда через базу з инверсном включении; В-Е junction grading coefficient (ME) - коэффициент плавности эмиттерного перехода; B-C junction grading coefficient (МС) - коэффициент плавности коллекторного перехода; Early voltage (VA), В - напряжение Эрли, близкое к параметру  ;Base-emitter leakage saturation current (ISE), A - обратный ток эмиттерного перехода; Forward beta high-current knee-point (IKF), A - ток начала спада усиления по току, близкое к параметру  ;Base-emitter leakage emission coefficient (NE) - коэффициент неидеальности эмиттерного перехода; Forward current emission coefficient (NF) - коэффициент неидеальности в нормальном режиме; Reverse current emission coefficient (NR) - коэффициент неидеальности в инверсном режиме; Reverse early voltage (VAR), В - напряжение Эрли в инверсном включении; Reverse beta roll-of corner current (IKR), A - ток начала спада коэффициента усиления тока в инверсном режиме; B-C leakage saturation current (ISC), A - обратный ток коллекторного перехода; B-C leakage emission coefficient (NC) - коэффициент неидеальности коллекторного перехода; Current for base resistance equal to (rb+RBM)/2 (IRB), A - ток базы, при котором сопротивление базы уменьшается на 50% от суммы rb+RBM; Minimum base resistance at high currents (RBM) - минимальное сопротивление базы при больших токах; Coefficient for bias dependence of τF (XTF) - коэффициент, определяющий зависимость времени τF переноса заряда через базу от напряжения коллектор-база; Voltage describing VBC dependence of τF (VTF), В - напряжение коллектор- база, при котором начинает сказываться его влияние на τF; High-current dependence of τF (ITF), A - ток коллектора, при котором начинает сказываться его влияние на τF; Excess phase at frequency equal to l/(τF*2PI) Hz (PTF), град. - дополнительный фазовый сдвиг на граничной частоте транзистора FГР = 1/(2π τF); Fraction of B-C depletion capacitance connected to internal base node (XCJC) - коэффициент расщепления емкости база-коллектор; Substrate junction built-in potential (VJS), В - контактная разность потенциалов перехода коллектор-подложка; Substrate junction exponential factor (MJS) - коэффициент плавности перехода коллектор-подложка; Forward and reverse beta temperature exponent (XTB) - температурный коэффициент усиления тока в нормальном и инверсном режимах; Energy gap for temperature effect on IS (EG), эВ - ширина запрещенной зоны; Temperature exponent for effect on IS (XTI) - температурный коэффициент тока насыщения; Flicker noise coefficient (KF) - коэффициент фликкер – шума Flicker noise exponent (AF) - показатель степени в формуле для фликкер - шума; Coefficient for forward-bias depletion capacitance formula (FC) - коэффициент нелинейности барьерной емкости прямосмещенных переходов; Parameter measurement temperature (TNOM), °C - температура транзистора. |
