Логические элементы на транзисторах

Программы для конструирования домов

Рассказывать пользователям FORUMHOUSE о том, насколько огромное значение при строительстве частного дома имеет рабочий проект (с соответствующими чертежами и расчетами) нет необходимости. Его значимость понятна всем. Но не каждый понимает, что для стройки нужно делать архитектурный дизайн-проект дома.

Осваивая 3d проектирование домов, создавая в онлайн конструкторе виртуальную 3D-модель будущего индивидуального жилья, вы решаетесь от начала и до конца строить дом своими руками. Причем все этапы строительства вы прорабатываете не в реальности, а в компьютерной программе, учитывая все размеры строительного объекта с точностью до миллиметра. Программы для постройки домов позволяют на этапе проектирования выявить все нестыковки. Вы сможете сконструировать проект и вовремя понять, что где-то необходимо увеличить лестничный пролет на 100 мм или просто немного сместить в сторону оконный проем в соседней комнате. На практике все будет создаваться несколько иначе, чем было задумано изначально. Но современное программное обеспечение, способное учесть толщину каждой дощечки, заранее смоделирует объект таким образом, чтобы после строительства вам не пришлось исправлять ошибки, переделывая часть выполненной работы.

Сегодня мы представим вашему вниманию описание нескольких бесплатных программ для моделирования домов, которые позволяют создавать готовые 3D-модели домов и участков, вести количественный расчет строительных материалов и даже составлять строительные сметы.

Для начала позволим себе дать несколько советов, которые помогут при выборе бесплатного ПО:

  1. Отсутствие русcкой версии у выбранного ПО сильно затрудняет изучение его функционала и дальнейшую работу с программой. Поэтому, если вы не знакомы с зарубежной терминологией, то заведомо выбирайте программу на русском языке;
  2. Перед тем как загрузить программу, ознакомьтесь с уровнем ее сложности и с тем, насколько удобен в работе ее интерфейс. Старайтесь использовать отзывы людей, имеющих опыт работы с выбранным программным обеспечением;
  3. Сразу определите свои потребности и необходимость в получении 3D-изображений. Если вы желаете все видеть в объеме, то выбирайте ПО с соответствующим функционалом.

Наличие подробной несложной инструкции и видеороликов по работе с выбранным софтом значительно сэкономит время на его изучение. В идеале справочные материалы должны поставляться с загружаемой версией ПО.

ArchiCAD – профессиональный программный пакет для создания виртуальных моделей

Свое повествование мы начнем с описания условно-бесплатной русифицированной программы для создания 3D-моделей ArchiCAD, которая успела завоевать несколько премий в номинации – «Лучший BIM софт для строительства». Именно с нее, потому что очень непросто найти программу для вирутального построения домов со столь совершенным функционалом, позволяющую не только проектировать и конструировать, но и производить подсчет строительных материалов, составляя простейшие сметы online.

Понятие «условно-бесплатная» не предвещает для пользователя ничего хорошего. Но в случае с ArchiCAD это определение выглядит не так уж и безнадежно. Ведь любой желающий может установить полнофункциональную версию этого ПО на свой компьютер и программа по строительству дома с обширными возможностями окажется в его бесплатном пользовании на протяжении 30-ти дней. Студенты и преподаватели профильных проектных учебных заведений могут получить бесплатную лицензию сроком на один год, а за это время можно спроектировать целый город.

Pan9877Пользователь FORUMHOUSE

Скачал Архикад, зарегистрировался на сайте производителя и получил 30-тидневный код к pro-версии. Зарегистрировавшись, вы сможете получать доступные видеоуроки бесплатно. Каждый день поэтапно присылают ссылку на очередной видеоурок онлайн.

Есть еще одно ограничение, наложенное на ознакомительную программу строительства дома, но для демо-версии оно несущественно: сохранять и открывать сохраненные файлы можно только на одном и том же компьютере. После покупки лицензии это ограничение с сохраненных проектов можно снять (хотя, за месяц из программы можно «выжать» все, что вам необходимо).

Учитывая, что ArchiCAD – программа профессиональная, функционал у нее соответствующий:

  • Возможность создания архитектурных и строительных решений в области ландшафтного дизайна, а также в сферах строительства домов и проектирования интерьера дома или квартиры своими руками;
  • Наличие встроенной технологии трехмерного проектирования;
  • Создание 2D-чертежей и 3D-моделей;
  • Возможность определять объемы строительных конструкций и рассчитывать расход материалов для составления строительных смет;
  • Создание анимации и видеороликов, позволяющих оценить, как выглядит проектировка дома и ее детали с различных точек зрения;
  • Ко всему прочему, программа позволяет не только спроектировать и «построить», но и совершать виртуальные экскурсии по жилым помещениям будущего дома.

NergedoПользователь FORUMHOUSE

Архикад – довольно мощная программа для создания домов, ориентированная, в первую очередь, на составление архитектурной интерактивной модели. Есть инструменты для составления каталогов и таблиц, учитывающих количество, объем или любой другой заданный параметр элементов. Реализована технология, позволяющая проектировать реконструкцию здания. Можно делать рассчеты теплотехники и инсоляцию (правда, не в соответствии с нашими нормами). Расчет конструкций невозможен, как и составление полноценных смет со стоимостью и объемами работ.

Работая с этим рнлайн конструктором, проектировщик создает совершенную 3D-модель здания. Он имеет возможность «построить» дом на экране компьютера, начиная с основания и заканчивая крышей и элементами окружающего ландшафта. Для вирутального возведения здания используются инструменты, которые являются точным воплощением реальных объектов: стены, окна, приборы наружного освещения, перекрытия постройки, лестницы и т. д. С помощью этой программы нельзя рассчитать нагрузку на элементы строительных конструкций. Но программ, которые бы объединяли в себе столь обширный функционал, по сути, не существует.

Leo060147 Пользователь FORUMHOUSE

О желании найти программу, которая все для вас сделает: проектировку придумает и рассчитает все конструкции, начертит и составит смету – это пока несбыточное желание.

К вопросу о программном обеспечении для расчета нагрузок мы еще вернемся.

Google SketchUp – бесплатная программа для разработки 3D-моделей

Программа Google SketchUp относится к профессиональному ПО, предназначенному для моделирования, создания трехмерных моделей строительных объектов, мебели и интерьера.

Ее основное преимущество перед ArchiCAD состоит в наличии абсолютно бесплатной версии, адаптированной под потребности начинающих дизайнеров, архитекторов и проектировщиков. Это приложение имеет встроенный русификатор, поэтому русскоязычные пользователи смогут быстро разобраться в особенностях ее интерфейса. Удобное приложение. Конструирование и стройка дома с ним упрощаются.

ПросветПользователь FORUMHOUSE

SketchUp – простая, интуитивно понятная и удобная программа, которую за короткое время работы под силу освоить и новичку.

Возможности программы:

  • Создание и редактирование 3D-проектов (речь идет о проектах домов, интерьеров, окружающего ландшафта и всевозможных архитектурных объектов, проектирование бани или проектирование гаража). Программа интуитивно понятна, допускается проектирование для начинающих.
  • Наличие в конструкторе простых инструментов, которые могут быть знакомы пользователям по интерфейсу простейших графических редакторов: «карандаш», «ластик» и т. д..
  • Возможность конвертировать графические файлы и созданные дома 3D в большинство распространенных графических форматов: PNG, JPG и т. д..
  • Обилие подробной справочной информации и обучающих пособий по работе с программой.
  • Ко всему прочему, программа способна формировать статистику по расходу строительных материалов, практически – составлять план покупок стройматериалов, нужных, чтобы построить дом.

К недостаткам Google SketchUp можно отнести отсутствие функционала для оформления планов 2D. Основное ее предназначение – это 3D-моделирование и конструирование домов. Для создания чертежей существуют другие программы.

Leo060147 Пользователь FORUMHOUSE

Если для себя, то я бы порекомендовал бесплатную программу Скетчап 8. В ней вы можете создавать с большой точностью (миллиметры) любые конструкции и с любой детализацией. Все это можно создавать в 3D. Если же захочется вычертить плоские чертежи, то это можно сделать в бесплатной версии программы НАНОКАД.

Раз уж речь зашла о программе nanoCAD, кратко расскажем о ее возможностях.

Специализированная программа для проектирования интерьеров – Sweet home 3D

Узконаправленный функционал программы Sweet home 3D ориентирован на пользователей, стремящихся смоделировать интерьер помещения в соответствии со своими потребностями, но не желающих изучать сложный профессиональный софт. Программа имеет русскоязычную версию и специальный сервис для проектирования онлайн. Она отличается удобным интерфейсом и гибкими настройками.

ELITE83Пользователь FORUMHOUSE

Вот попалась такая замечательная дизайнерская программка, как sweet home 3D. Да, это программа для дизайна, а не для проектирования, но 90% планировки в ней сделать можно за считанные часы, и она имеет вполне полноценный проектировочный функционал!

Ключевые особенности и функции программы:

  • Наличие подробной документации и обучающих материалов на русском языке;
  • Возможность одновременной работы с двухмерной и трехмерной моделью помещения;
  • Огромный перечень предметов для конструирования обстановки (мебель, бытовая техника, двери и т д.) и широкий перечень настроек (по своему усмотрению можно менять размеры, цвета, текстуры и т. д.);
  • Программа позволяет просматривать проектировки в различных режимах: «вид сверху», «виртуальный визит», «просмотр из любой точки помещения» и т. д.

Бесплатная программа для расчета нагрузки – «ЛИРА-САПР 2013»

Раз уж тема нашей статьи посвящена проектированию частного дома, то скажем и о программе, с помощью которой можно осуществлять расчет нагрузки на строительные конструкции. Расчет нагрузки – это задача для профессионалов, чей опыт и квалификация выходят за рамки начинающего домашнего проектировщика. Для ее реализации необходимо знать теории сопротивления материалов и строительных расчетов. Бесплатные программы для расчета нагрузок существуют, но не каждому под силу их освоить.

Rufus86Пользователь FORUMHOUSE

Самые понятные расчетные комплексы с большим количеством мануалов и справочной литературы – это, всё-таки, SCAD и LIRA. Они основаны на методе конечных элементов, но знания теории в размере – «более или менее» недостаточно для их освоения.

Свободно распространяемая версия программы «ЛИРА-САПР 2013» позволяет решать множество задач, связанных расчетом и проектированием зданий:

  • Рассчитывать объекты с различным количеством нагружений.
  • Создавать и просматривать расчетные схемы и модели.
  • Получать доступ к справочной системе проектировщика.
  • Получать доступ к справочной информации по программе и к обучающим материалам.
  • Создавать рабочие чертежи в автоматическом режиме (стадии КМ, КЖ и т. д.)

Расчет материалов

Если проектирование вас не интересует, или все, что вам нужно – это посчитать количество материалов, которые понадобятся для строительства дома, гаража или другой постройки, тогда осваивать работу со сложным программным обеспечением вовсе не обязательно. Для решения подобных задач существует множество бесплатных интерактивных сервисов (строительных калькуляторов), которые можно найти через любую поисковую систему. Они помогут спланировать покупку необходимых материалов.

Узнать больше о возможностях простого программного обеспечения для проектирования строительных конструкций вы можете, познакомившись с мнением пользователей FORUMHOUSE в специальном разделе нашего сайта. Прочитав уроки по проектированию домов с помощью компьютерного приложения Google SketchUp 8, вы легко научитесь работать в одной из популярнейших программ для 3D-моделирования домов, участков и интерьера. А тематическое видео от FORUMHOUSE поможет вам понять – почему правильно спроектированный дом позволяет будущему владельцу получить массу преимуществ во время строительства.

1.Google SketchUp: идеален для обывателя

Что дает эта программа? Возможность создания 3D-моделей и рисунков, эскизов и разверток, планов и другое. Как для новичка в проектировании, так и для опытного дизайнера хороший помощник в работе. Доступны опции импорта и экспорта. Считайте вместе с ним площадь, создавайте наброски, задавайте конкретные параметры — Google SketchUp справится. Можно и проработать текстуры, стили контура.

Чем может похвастаться? Понятным и простым интерфейсом, материалом для обучения новичков и возможностью быстро освоить азы программного обеспечения (до нескольких часов при желании). Чуть больше привлекательных опций открывается в профессиональной версии Google SketchUp. Таким образом, данная программа проста и удобна в работе, освоить которую можно в максимально короткие сроки.

Каковы возможности Google SketchUp? Во-первых, моделирование эскизов архитектурных сооружений, создание интерьера дизайна, работа с макетами наружной рекламы и использование в области инженерии.

Существует две версии: бесплатная, с некоторыми ограничениями и платная.

3.AutoCad как простейшее 3D-проектирование

Скачать: https://mega.nz/#!qkIiVCiZ!_QejgooCg-9i3K2TDxL9-zCOQxH1AKhuBT8VngzBgOM1

Эта программа вошла в список одних из самых адаптированных как для профессиональных дизайнеров и архитекторов, так и для любителей. Пожалуй, это то, что нужно для самостоятельного простейшего проектирования частного дома.

Доступны две версии данного ПО – AutoCad (3D) и AutoCad LT (2D). Компания предлагает своим клиентам выгодную акцию, суть которой заключается в 50-процентной скидке текущей стоимости относительно предыдущей.
Какие возможности у АвтоКад? В первую очередь это архитектура и визуализация. При этом он считается главным и самым важным инструментом для окончательных работ по созданию проекта. Доступен пользователям на 18 языках. В русскоязычной версии сделано все для удобства клиентов: документация и интерфейс командной строки не должны вызывать затруднений.

В работе доступны как простые и элементарные средства проектирования, так и более расширенные возможности. Имеется возможность использования параметрического черчения в фомате 2D. Самые важные плюсы АвтоКад – высокое качество визуализированных моделей в данной программе, универсальность и адаптированность.

5.FloorPlan 3D – приложение для проектирования

Скачать: https://drive.google.com/open?id=0BwFWhconSKDOdG1kS0xrbmhQWXc

FloorPlan 3D – еще одно ПО для работы с проектами квартир, планированием дизайна.

Какой бы ни была ваша задумка – с этой программой она станет реальностью. Для этого «трудятся» удобный интерфейс, большое количество полезных функций в автоматическом режиме.

Вне зависимости от сложности постройки и ее типа, FloorPlan 3D открывает все свои самые лучшие возможности. Например, составить эскиз в короткие сроки. Удобства добавляет автоматическая оптимизация размеров в процессе создания 3D-модели. FloorPlan 3D поддерживает опцию базы данных, то есть, любая информация о том, какие материалы вы использовали, для чего, как выглядел предыдущий проект, перемещается в специальный раздел «Ведомость материалов».

Что можно сделать в FloorPlan 3D?

  • Самостоятельно составлять проект частного дома;
  • Конструировать план нескольких этажей;
  • Добавлять дверные проемы, окна и лестницы;
  • Разбавлять интерьер шкафами, мебелью и бытовой техникой;
  • Декорировать дизайнерскими элементами;
  • Подписывать, добавлять текстовые файлы, комментировать план и многое другое.

В целом, FloorPlan 3D идеален для разработки жилых домов, зданий и других архитектурных строений.

6.ArchiCAD: программа для архитекторов

В данной программе реализованы все полезные функции, необходимые для полноценного проектирования архитектурных сооружений профессионалами своего дела. Элементы ландшафта и мебели также доступны для работы с планированием зданий.

Одна из особенностей – принцип Виртуального Здания, суть которого заключается в представлении модели реального здания, изображение которого занесено в компьютер. Работу в данном ПО можно сравнить с настоящим строительством: пользователь пускает в ход все доступные инструменты. Например, стены и лестницы, окна и другие объекты.

По завершению, проектировщик имеет доступ к извлечению всей необходимой информации при подготовке документации. Например, планы этажей, визуализации и фасады. Пользователь может включить в процесс создания своего виртуального здания балки и колонны, стены и перекрытия, крыши и перегородки, оболочки и сетки. Очень удобно, что можно добавлять источники света и их элементы: световые люки, яркость, выключатели и разные цветовые режимы.

Какие преимущества у ArchiCAD? В первую очередь, это неразрывная связь между элементами и частями проекта здания. Изменения в одной части дома обязательно отразятся на других, то есть, программа автоматически перерассчитывает и перестраивает определенные конструкции. К тому же ArchiCAD спокойно переносит все «капризы» и требования своих пользователей и подстраивается под их пожелания.

Недостатком признаны сложности в работе с нестандартными проектами и ограниченные возможности. А еще высокая стоимость программы. Правда, и тут есть альтернатива: компания-разработчик предлагает как полноценную платную версию программы, так и демо-вариант в виде учебного обучающего пособия.

Однокаскадный усилитель ЗЧ

Это простейшая конструкция, которая позволяет продемонстрировать усилительные способности транзистора Правда, коэффициент усиления по напряжению невелик — он не превышает 6, поэтому сфера применения такого устройства ограничена.

Тем не менее его можно подключить, скажем, к детекторному радиоприемнику (он должен быть нагружен на резистор 10 кОм) и с помощью головного телефона BF1 прослушивать передачи местной радиостанции.

Усиливаемый сигнал поступает на входные гнезда X1, Х2, а напряжение питания (как и во всех остальных конструкциях этого автора, оно составляет 6 В — четыре гальванических элемента напряжением по 1,5 В, соединенных последовательно) подается на гнезда ХЗ, Х4.

Делитель R1R2 задает напряжение смещения на базе транзистора, а резистор R3 обеспечивает обратную связь по току, что способствует температурной стабилизации работы усили теля.

Рис. 1. Схема однокаскадного усилителя ЗЧ на транзисторе.

Как происходит стабилизация? Предположим, что под воздействием температуры увеличился ток коллекто ра транзистора Соответственно увеличится падение напряжения на резисто ре R3. В итоге уменьшится ток эмитте ра, а значит, и ток коллектора — он достигнет первоначального значения.

Нагрузка усилительного каскада — головной телефон сопротивлением 60.. 100 Ом. Проверить работу усилителя несложно, нужно коснуться входного гнезда Х1 например, пинцетом в телефоне должно прослушиваться слабое жужжание, как результат наводки пере менного тока. Ток коллектора транзис тора составляет около 3 мА.

Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах одинаковой структуры

Здесь также использована непосредственная связь между каскадами, но стабилизация режима работы несколько отличается от предыдущих конструкций.

Допустим, что ток коллектора транзистора VТ1 уменьшился Падение напряжения на этом транзисторе увеличится что приведет к увеличению напряжения на резисторе R3, включенном в цепи эмиттера транзис тора VТ2.

Благодаря связи транзисторов через резистор R2, увеличится ток базы входного транзистора, что приведет к увеличению его тока коллектора. В итоге первоначальное изменение тока коллектора этого транзистора будет скомпенсировано.

Рис. 3. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры.

Чувствительность усилителя весьма высока — коэффициент усиления достигает 100. Усиление в сильной степени зависит от емкости конденсатора С2 — если его отключить, усиление снизится. Входное напряжение должно быть не более 2 мВ.

Усилитель хорошо работает с детекторным приемником, с электретным микрофоном и другими источниками слабого сигнала. Ток, потребляемый усилителем — около 2 мА.

Двухтактный усилитель мощности ЗЧ на транзисторах

Он выполнен на транзисторах разной структуры и обладает усилением по напряжению около 10. Наибольшее входное напряжение может быть 0,1 В.

Усилитель двухкаскадный первый собран на транзисторе VТ1 второй — на VТ2 и VТЗ разной структуры. Первый ка скад усиливает сигнал 34 по напряжению причем обе полуволны одинаково. Второй — усиливает сигнал по току но каскад на транзисторе VТ2 “работает” при положительных полуволнах, а на транзисторе VТЗ — при отрицательных.

Рис. 4. Двухтактный усилитель мощности ЗЧ на транзисторах.

Режим по постоянному току выбран таким что напряжение в точке соединения эмиттеров транзисторов второго каскада равно примерно половине напряжения источника питания.

Это достигается включением резистора R2 обратной связи Ток коллектора входного транзистора, протекая через диод VD1, приводит к падению на нем напряжения. которое является напряжением смещения на базах выходных транзисторов (относительно их эмиттеров), — оно позволяет уменьшить искажения усиливаемого сигнала.

Нагрузка (несколько параллельно включенных головных телефонов либо динамическая головка) подключена к усилителю через оксидный конденсатор С2.

Если усилитель будет работать на динамическую головку (сопротивлением 8 -.10 Ом), емкость этого конденсатора должна бы ь минимум вдвое больше Обратите внимание на подключение нагрузки первого каскада — резистора R4 Его верхний по схеме вывод соединен не с плюсом питания, как это обычно делается, а с нижним выводом нагрузки.

Это так называемая цепь вольтодобавки, при которой в базовую цепь выходных транзисторов поступает небольшое на пряжение ЗЧ положительной обратной связи, выравнивающее условия работы транзисторов.

Двухуровневый индикатор напряжения

Такое устройство можно использовать. например, для индикации “истощения” батареи питания либо индикации уровня воспроизводимого сигнала в бытовом магнитофоне. Макет индикатора позволит продемонстрировать принцип его работы.

Рис. 5. Схема двухуровневого индикатора напряжения.

В нижнем по схеме положении движка переменного резистора R1 оба транзистора закрыты, светодиоды HL1, HL2 погашены. При перемещении движкарезистора вверх, напряжение на нем увеличивается. Когда оно достигнет напряжения открывания транзистора VТ1 вспыхнет светодиод HL1

Если продолжать перемещать движок. наступит момент, когда вслед за диодом VD1 откроется транзистор VТ2. Вспыхнет и светодиод HL2. Иными словами, малое напряжение на входе индикатора вызывает свечение только светодиода HL1 а большее обоих светодиодов.

Плавно уменьшая входное напряжение переменным резистором, заметим что вначале гаснет светодиод HL2, а затем — HL1. Яркость светодиодов зависит от ограничительных резисторов R3 и R6 при увеличении их сопротивлений яркость падает.

Чтобы подключить индикатор к реальному устройству, нужно отсоединить верхний по схеме вывод переменного резистора от плюсового провода источника питания и подать контролируемое напряжение на крайние выводы этого резистора. Перемещением его движка подбирают порог срабатывания индикатора.

При контроле только напряжения источника питания допустимо установить на месте HL2 светодиод зеленого свечения АЛ307Г.

Ждущий мультивибратор

Такое устройство обладает одним устойчивым состоянием и переходит в другое только при подаче входного сигнала При этом мультивибратор формирует импульс своей длительности независимо от длительности входного. Убедимся в этом проведя эксперимент с макетом предлагаемого устройства.

Рис. 8. Принципиальная схема ждущего мультивибратора.

В исходном состоянии транзистор VТ2 открыт, светодиод HL1 светится. Достаточно теперь кратковременно замкнуть гнезда Х1 и Х2 чтобы импульс тока через конденсатор С1 открыл транзистор VТ1. Напряжение на его коллекторе снизится и конденсатор С2 окажется подключенным к базе транзистора VТ2 в такой полярности, что тот закроется. Светодиод погаснет.

Конденсатор начнет разряжаться ток разрядки потечет через резистор R5, удерживая транзистор VТ2 в закрытом состоянии Как только конденсатор разрядится, транзистор VТ2 вновь откроется и мультивибратор перейдет снова в режим ожидания.

Длительность формируемого мультивибратором импульса (продолжительность нахождения в неустойчивом состоянии) не зависит от длительности запускающего, а определяется сопротивлением резистора R5 и емкостью конденсатора С2.

Если подключить параллельно С2 конденсатор такой же емкости, светодиод вдвое дольше будет оставаться в погашенном состоянии.

И. Бокомчев. Р-06-2000.

ПОРОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Многопороговое устройство.Для формирования сдвину­тых во времени сигналов применяется устройство (рис. 13.24) с десятью пороговыми уровнями. Уровни открывания устанавлива­ются диодной цепочкой. Дискретность уровней равна 1 В. На вхо­де существует переменный сигнал. Форма сигнала должна быть на­растающей (синусоидальная, треугольной формы). С увеличением входного сигнала вначале открывается транзистором VT10, затем VT9 и т. д.

Устройство с малой петлей гистерезиса. В схеме сравнения двух напряжений (рис. 13.25) применяется запаздывающая ОС. Эта связь позволяет уменьшить гистерезис передаточной характеристики ре­лаксационной схемы. На входе устройства стоит дифференциаль­ный усилитель, выходной сигнал которого подается на формирователь, построенный на транзисторах с разными типами проводимости и охваченным ПОС через цепоч­ку R2C1. Кроме того, с коллекто­ра транзистора VT2 подается ООС через цепочку R3, С2. Отрицатель­ная обратная связь через время r=RiCz компенсирует действие ПОС. При полной конденсации получается безгистерезисное уст­ройство сравнения. Если ООС опе­режает действие ПОС, то в схеме возникают колебания. Для ука­занных на схеме номиналов эле­ментов устройство имеет время срабатывания 30 — 40 не, время от­пускания 80 — 100 не, диапазон сравниваемых напряжений от — 3 до +4,5 В, ширина гистерезисной петли менее 0,4 мВ. Порог срабатывания схемы можно регулировать резистором R1 в пределах от — 15 до +15 мВ. Стабильность уров­ня срабатывания не хуже 40 — 50 мкВ/град.

Рис. 13.24

Преобразователь гармонического сигнала в прямоугольный. Преобразование сигнала (рис. 13.26) осуществляется за счет насы­щения транзисторов. Положительная полуволна входного сигнала шунтируется диодои VD1. Отрицательная полуволна открывает транзистор VT1. Коллекторный ток этого транзистора открывает транзистор VT2. Отрицательное напряжение 5 В проходит через диоды VD2 и VD3 и подается на выход. Когда на входе будет по­ложительная полуволна, транзистор VT2 закрыт. Положительное напряжение на коллекторе откроет транзистор VT3. В эмиттерной цепи этого транзистора появляется положительное напряжение.

Рис. 13.25

Выходное сопротивление устройства для однополярного сигнала менее 500 Ом, а для двухполярного — 20 кОм; частота входного сигнала 1 кГц, амплитуда 5 В.

Ограничитель-дискриминатор. Устройство (рис. 13.27) имеет регулируемый порог ограничения. Входной сигнал с амплитудой 1 В может быть разделен на две составляющие. При установке на входе 10 напряжения 1 В на выход проходит сигнал положитель­ной полярности. Установкой на входе 10 напряжения — 1 В на вы­ходе формируется сигнал отрицательной полярности.

Рис. 13.26

Рис. 13.27

Рис. 13.28

Рис. 13.29

Разделитель сигна­лов. Устройство (рис. 13.28) позволяет разде­лить положительные и отрицательные полувол­ны сигнала при сохране­нии уровня постоянной составляющей. Отрица­тельная полярность вход­ного сигнала открывает транзистор VT1 и тем самым эта полуволна срезается на выходе. На­против, положительная полярность сигнала закрывает транзистор VT1, она проходит на выход схемы. Вторая половина схемы рабо­тает аналогичным образом и пропускает отрицательную полуволну. Чтобы избежать падения напряжения на резисторах R1 и R2, со­противление нагрузки должно иметь большое значение. Резистор R8 является коллектерной нагрузкой для обоих транзисторов. Гра­ничная частота определяется емкостью конденсаторов С1 и С2. Для указанных номиналов частота равняется 5 кГц.

Пороговое устройство. В пороговом устройстве (рис. 13.29) ис­пользуются элементы ИЛИ/ИЛИ — НЕ. Через резистор R2 в схему вводится ПОС, а резистор R1 развязывает источник сигнала от входа схемы. В зависимости от отношения сопротивлений резисто­ров R1/R2 схема обладает различной шириной тистерезисной петли. Кроме указанной микросхемы, в схеме могут применяться инте­гральные микросхемы серии К137 и К138.

Сравнивающее устройство.Сравнивающее yqTpoflcTBO (рис. 13.30) вырабатывает выходной сигнал, длительность которого равна дли­тельности превышения одного входного сигнала над другим. Диф­ференциальные усилители включены последовательно один за дру­гим и работают в режиме ограничения сигнала, рассогласования. Количество включенных последовательных усилителей определяет ширину зоны нечувствительности устройства.

Рис. 13.30

Рис 13.31

При изменении напряжения питания на ±10 % ширина зоны нечувствительности не более 1 мВ Дрейф порога срабатывания не более 15 мкВ/град в диапазоне температур 20 — 70°С Максималь­ная амплитуда входного сигнала ±2 В, диапазон рабочих частот О — 500 кГц Выходной сигнат более 4 В

Компараторы на микросхемах К133ЛАЗ.Компаратор (рис 13.31, а) построен на одном элементе 2И — НЕ интегральной микросхемы К133ЛАЗ Порог срабатывания микросхемы зависит от отрицательного напряжения на выводе 7 Схема одного элемен­та 2И — НЕ, входящего в К133ЛАЗ, и передаточная характеристи­ка схемы рис 13.31, с при различных пороговых напряжениях по­казана на рис 13.31, в При нулевом напряжении на входе компа­ратор переключается с уровня Е= — 1,25 В Напряжение срабаты­вания компаратора менее 100 мВ Время включения компаратора 40 не, а выключения — 60 не Поскольку в микросхеме имеются че­тыре логических элемента, то ток, протекающий через контакт 7, будет являться суммарным Для всех четырех логических элемен­тов уровень срабатывания одинаков

Компаратор на рис 13.31, б построен на четырех логических элементах Все элементы находятся в режиме, близком к линейно­му Это достигнуто введением резисторов R3 — R6 Передаточная характеристика элемента 2И — НЕ в зависимости от сопротивления на его входе показана на рис 1331, г Регулировкой входного со­противления можно управлять напряжением на выходе элемента.

Рис 13.32

Входной сигнал подается в точку, где напряжение равно нулю Этот уровень устанавливается резистором R2 Время включения и выключения компаратора определяется временем переключения одного элемента Один элемент имеет время задержки включения не более 18 не, а время задержки выключения не более 36 не Чув­ствительность схемы составляет 1 — 2 мВ

Компаратор на логических элементах. Компаратор напряжения построен на двух логических элементах микросхемы К133ЛАЗ На рис 1332, а изображена схема, в которой сравниваются два напря­жения На Вход 1 подается эталонное напряжение, а на Вход 2 — исследуемое Чувствительность схемы равна 5 мВ Если сигнал в точке соединения резисторов R1 — R3 меньше 3 мВ, то на выходе су­ществует постоян шй уровень 2 В При сигнале с напряжением 4 мВ формируется отрицатечьный импучьс (рис 1332, в), а сигнал с напряжением 5 мВ вызывает появление положительного им­пульса

Для управления порогом срабатывания компаратора (рис 1332, б) на вход 2 элемента DD1 подается напряжение Это напряжение определяет порог срабатывания схемы как для по­ложительных, так и лля отрицательных попярностей входного сиг­нала Двухполяоныи выходной сигнал формируется от гармониче­ского входного сигнала с амплитудой 4 мВ Точная настройка схе­мы позволяет увеличить чувствительность до 1 мВ Однако в этом случае выходной сигнал меняется от +2 до 0 В

Дифференциальная схема компаратора.Компаратор (рис 1333) построен по дифференциальной схеме Чувствительность схемы со­ставляет 1 мВ при времени переключения менее 50 не Высокое бы­стродействие и большая чувствительность схемы достигнуты за счет того, что все интегральные микросхемы находятся в режиме, близком к линейному, что обеспечивается правильным выбором со­противлении резисторов Порог срабатывания можно регулировать в пределах ±100 мВ при подаче напряжения на один из входов Кроме того, управлять порогом срабатывания можно и с помощью потенциометра R6 В этом случае пределы регулировки расширя­ются до 0,5 В Можно и дальше увеличивать порог срабатывания схемы, если уменьшать сопротив­ление резистора R2. Предельным уровнем является напряжение 1,4 В выводах 2, 4 (при дальней шем повышении напряжения чувствительность схемы резко падает). Интегральные микросхемы компараторов. Микросхемы К521СА1 и К521СА2 являются компараторами напряжения (рис. 13.34, а, б). Микросхема К521СА1 — сдвоенный компаратор. Стробирование по каждому каналу позволяет поочередно опрашивать оба компарато­ра. Амплитуда стробнрующего импульса 6 В. По электрическим па­раметрам компараторы подобны. Коэффициент усиления компара­торов меняется от температуры (рис. 13.34, в) Изменение входного тока от температуры показано на рис. 13.34, г. Быстродействие ком­параторов зависит от амплитуды входного сигнала. Эпюры сигналов включения и выключения компаратора показаны на рис. 13.34, д, е. Электрические схемы включения приведены на рис. 13.34, ж, з. Максимальная чувствительность компаратора дости­гается, когда напряжение на резисторе R2(R3) равно 100 мВ. Вы­сокий логический уровень на выходе соответствует напряжению 2,5 — 5 В, а низкий — напряжению 0,3 В

Рис 13.33 Рис. 13.34

Logisim

Программное обеспечение для разработки и симулирования цифровых логических схем.

Программа Logisim имеет простой графический интерфейс и в первую очередь применяется в качестве образовательного инструмента. Приложение включает в себя: панель инструментов, строку меню, панель проводника (со списком схем и инструментов загруженных библиотек), таблицу атрибутов выделенного компонента или инструмента и рабочее окно с компонентами схемы.

Программа Logisim имеет обширную библиотеку. Среди основных элементов можно отметить: блок логических элементов (управляемый инвертор и буфер, НЕ, ИЛИ, И, четность и нечетность и т.д.), элементы проводки (разветвитель, датчик, контакт, согласующий резистор, передаточный вентиль, тоннель и т.д.), элементы ввода/вывода (кнопка, клавиатура, джойстик, светодиод, семисегментный индикатор, терминал, светодиодная матрица и т.д.), набор мультиплексоров, блок арифметических операций (сумматор, множитель, вычитатель, делитель, компаратор, отрицатель и т.д.), элементы памяти (триггеры, регистры, ОЗУ и ПЗУ, счетчики, генераторы случайных чисел и т.д.). Приложение также позволяет рисовать вертикальные/горизонтальные проводники и осуществляет их автоматическое подключение к элементам схем.

Программа Logisim дает возможность не только рисовать цифровые схемы, но и симулировать их поведение. При этом просчет процессов происходит прямо в ходе редактирования схемы – изменяются значения на входах/выходах, элементы вывода отображают соответствующую информацию, обновляется состояние устройств памяти, а провода в зависимости от значений меняют свой цвет. Для схем с тактовыми генераторами моделирование можно осуществлять либо потактово, либо путем установки максимальной тактовой частоты.

Одной из важнейших возможностей программы Logisim является создание подсхем с целью повторного применения уже спроектированных частей, а также для упрощения процесса отладки. Приложение включает небольшой редактор векторной графики, способный менять внешний вид и расположение контактов подсхем при их добавлении в другие схемы. Еще один модуль – «Комбинационный анализ» – позволяет преобразовывать данные между логическими выражениями, логическими схемами и таблицами истинности, давая возможность конвертировать информацию во всех направлениях. Все провода в программе Logisim имеют один из семи цветов, несущих информацию об их назначении. Провода можно собирать в пучки с назначением порядка входа в пучок. Кроме того поддерживается: создание на языке Java пользовательских библиотек компонентов, привязка любого инструмента к определённой комбинации клавиш, вывод полной статистики по количеству и типам компонентов, содержащихся в схеме. Необходимо отметить, что программа Logisim не дает возможности работать с аналоговыми элементами.

Программа Logisim была разработана преподавателем Hendrix College, профессором Карлом Берчем (США, штат Арканзас, город Конуэй). Перевод на русский язык был выполнен Ильей Лиловым. Данный инструмент моделирования логических схем впервые появился в 2001 году, и с тех пор регулярно обновляется и дополняется.

Приложение Logisim является свободным программным обеспечением (лицензия GNU GPL). Софт включает в себя: справку по элементам библиотеки, полное руководство пользователя и краткое пособие для начинающих.

Программа Logisim представлена на русском (включая полную документацию), английском, немецком, испанском, португальском и греческом языках.

Для работы рассматриваемого конструктора схем необходимо наличие пакета Java Runtime Environment (5 версии или более поздней). Программа Logisim является кроссплатформенным программным обеспечением и работоспособна на операционных системах: Microsoft Windows (поддерживаются все последние версии), MacOS, Linux и Solaris. Дистрибутив приложения содержит один исполняемый файл, не требующий установки.

Распространение программы: бесплатная.

Официальный сайт Logisim: http://cburch.com

Форматы файлов Logisim: CIRC

Обсуждение программы на форуме

Logisim — Разработка и моделирование цифровых схем

Инструмент для разработки и моделирования цифровых электрических схем. Умеет моделировать логические схемы, таких как процессоры, используя предварительно настроенные элементы, такие как И, ИЛИ, НЕ. Logisim достаточно простой для использования в качестве учебного пособия для обучения основам логических схем, но он также может имитировать сложные пути обработки. Его можно использовать для создания простых схем, и использовать их для создания более сложных схем. Переведен на русский язык.

Его код написан полностью в Java, с применением библиотеки графического интерфейса пользователя Swing. Основной разработчик, Карл Берч, работает над Logisim с 2001 года (с момента её создания).
Программа используется наиболее часто студентами на информатике для разработки цифровых схем. Схемы создаются в Logisim при помощи графического интерфейса, который напоминает обычную программу для рисования, и также напоминает другие средства моделирования.
В то время как пользователи могут создавать полные реализации процессора в Logisim, программа имеет основное назначение в использовании в образовательных целях. Профессионалы, как правило, проектируют подобного рода масштабные цифровые схемы, при помощи языков описания аппаратных средств, таких как Verilog или VHDL. Logisim не в состоянии разместить аналоговые компоненты.

Язык: Русский
Лицензия: GNU GPL v2

Протестировано на ОС: Windows 7 x64, Windows 10 x64

Официальный сайт: www.cburch.com

Внимание, резервная копия обновляется очень редко, так как нужна на случай удаления дистрибутива с официального сайта.

Резервная копия на Google Drive, версия 2.7.1