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circuit_design:0_tools [2021/09/23 00:13] – tfischer | circuit_design:0_tools [2023/09/19 22:15] (aktuell) – mexleadmin | ||
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- | ====== 0. Tools ====== | + | ====== 0 Tools ====== |
- | Im Folgenden lernen Sie zwei Simulationswerkzeuge kennen. Mit diesen können Sie Schaltungen nachbauen und deren Spannungen und Ströme darstellen. Dies ist insbesondere wichtig, um Schaltungen mit Operationsverstärkern und Transitoren zu verstehen. | + | In the following, you will learn about two simulation tools. With these tools, you can reconstruct circuits and display their voltages and currents. This is particularly important for understanding circuits with operational amplifiers and transistors. |
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- | ==Warum zwei Simulationstools?== | + | ==Why two simulation tools?== |
- | * Zum Lernen und Verstehen ist es einerseits wichtig, dass Sie ein Gefühl erhalten, wie sich Ströme und Spannungen | + | * For learning and understanding, it is important on the one hand that you get a feeling for how currents and voltages are set in circuits. |
- | * Andererseits sollen Sie den Umgang mit professionellen Werkzeugen üben, die qualitativ hochwertige Simulationen ermöglichen. | + | * On the other hand, you should practice using professional tools that enable high-quality simulations. |
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- | Erstere Werkzeuge sollten eine einfache Visualisierung ermöglichen. Letztere Tools sind meist etwas schwerer zu handhaben, aber erlauben komplexere Schaltungen und ausführlichere Messungen. | + | The former tools should allow simple visualization. The latter tools are usually a bit more difficult to handle, but allow more complex circuits and more detailed measurements. |
- | Für die hochwertige Simulation werden Sie im Folgenden das kostenlose Programm | + | For high-quality simulation, you will use the free program |
- | ---- | + | ===== 0.1 First steps in TINA TI ===== |
- | ===== 0.1 Erste Schritte | + | |
- | TINA ist ein SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) | + | TINA is a SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) |
+ | With this program, you can simulate electronic circuits and display the time sequences. | ||
+ | This is very useful for learning and testing, but can also simulate more realistic setups. | ||
<WRAP info> | <WRAP info> | ||
- | --> | + | --> |
<WRAP group> | <WRAP group> | ||
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- | Bereits die freie Version des Programms ist sehr umfassend. Dieses können Sie wie folgt finden | + | The free version of the program is already very comprehensive. |
- | - [[mexle: | + | You can find it as follows |
- | - im [[https:// | + | - [[mexle: |
- | - Download (etwas umständlich) über die [[http:// | + | - in the [[https:// |
+ | - Download (a bit cumbersome) via the [[http:// | ||
\\ | \\ | ||
- | === deutsche Anleitung der Vollversion | + | === Manual |
- | Ein englisches Handbuch finden Sie {{https:// | + | An English manual can be found at {{https:// |
- | Ein Deutsches Handbuch ist nur von der [[http:// | + | A German manual is only available for the |
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<WRAP help> | <WRAP help> | ||
- | === Aufgaben | + | === Exercises |
- | Bitte installieren Sie TINA TI. \\ Folgende Tipps dazu: | + | |
- | * Für "User Name" | + | Please install |
- | * bei " | + | * For "User Name" |
- | * Alle Pfade sollten so wie empfohlen passen. | + | * Select '' |
+ | * All file paths should fit as recommended. | ||
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- | --> | + | \\ |
+ | The following introduction is based on videos in German. For the English introduction please refer to the first lecture available in [[https:// | ||
+ | |yoututbe from Professor Fiore]]. | ||
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+ | \\ | ||
+ | |||
+ | --> | ||
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- | === Ziele === | + | === Learning Objectives |
- | Nach dieser Lektion sollten Sie: | + | |
- | - in TINA TI die verschiedenen Komponentenleisten kennen, | + | By the end of this section, you will be able to: |
- | - Komponenten und deren Beschreibung einfügen und drehen können, | + | - be familiar with the various component bars in TINA TI, |
- | - Werte von Komponenten bearbeiten können, | + | - insert and rotate components and their descriptions, |
- | - Verbindungen ziehen können. | + | - edit component values, |
+ | - draw connections. | ||
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- | === Aufgaben | + | === Tasks === |
- | - Bauen Sie die Schaltung aus dem Video in TINA TI nach | + | - Rebuild the circuit from the video in TINA TI. |
- | - Ändern Sie zusätzlich folgende Werte: | + | - Change the following additional values: |
- | - Ausgabewert der Spannungsquelle: 10 V | + | - Output value of the voltage source: $10 V$ |
- | - Größe des Widerstands | + | - Size of resistor |
- | - Größe des Widerstands R1: 30k | + | - Size of resistor R2: $30k$ |
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- | --> | + | --> |
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<WRAP half column> | <WRAP half column> | ||
- | === Ziele === | + | === Learning Objectives |
- | Nach dieser Lektion sollten Sie: | + | |
- | - den " | + | |
- | - Ausgabewerte wie Spannungen und Ströme messen können, | + | |
- | - Multimeter in TINA TI nutzen können, um Spannungen und Ströme zu messen, | + | |
- | - Strommesspunkte korrekt einfügen können, | + | |
+ | By the end of this section, you will be able to: | ||
+ | - perform the " | ||
+ | - measure output values such as voltages and currents, | ||
+ | - use multimeters in TINA TI to measure voltages and currents, | ||
+ | - insert current measuring points correctly, | ||
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<WRAP help> | <WRAP help> | ||
- | === Aufgaben | + | === Tasks === |
<WRAP group> | <WRAP group> | ||
<WRAP column 70%> | <WRAP column 70%> | ||
- | - Bauen Sie die Schaltung aus dem Video in TINA TI nach | + | |
- | - Nutzen Sie statt dem Current Arrow das Amperemeter und statt dem Voltmeter | + | - Instead of the Current Arrow, use the Ammeter and instead of the Voltmeter, use the Voltage Pin. \\ Are there any differences when you use them? |
- | - Stellen Sie sich von, Sie wollen eine kleine Schaltung mit 3 Leuchtdioden aufbauen und fragen sich, wie stark die Spannung der zwei 1,5V Batterien einbricht. | + | - Imagine you want to build a small circuit with 3 light-emitting diodes and wonder how much the voltage of the two 1.5V batteries will drop. |
- | - Bauen Sie dazu die vereinfachte Parallelschaltung | + | - Build the simplified parallel circuit |
- | - Welche Spannung | + | - What voltage/current is measured? |
- | - Wie groß ist der Strom durch einen Strang? | + | - How large is the current through one strand? |
- | - **__Optional__**: | + | - **__Optional__**: |
- | - Welche Spannung | + | - What voltage/current is measured? |
- | - Wie groß ist der Strom durch einen Strang? | + | - What is the current through one strand? |
- | Lösung: <wrap spoiler>Spannung der Batterie | + | |
+ | Solution:<wrap spoiler>Battery voltage | ||
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- | < | + | < |
- | < | + | < |
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- | --> | + | --> |
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<WRAP half column> | <WRAP half column> | ||
- | === Ziele === | + | === Learning Objectives |
- | Nach dieser Lektion sollten Sie: | + | |
- | - die häufigsten Fehler in der Simulation selbst beheben können, | + | |
- | - Zeitverläufe von Signalen darstellen können, | + | |
- | - bei Diagrammen mit dem Cursor arbeiten, Kurven separieren und eine Legende einfügen können, | + | |
- | - Verläufe über Temperatur und über andere Größen erstellen und auswerten können, | + | |
- | - eine strukturierte Simulation mit Titel anlegen zu können. | + | |
- | Die Vorlage-Datei finden Sie unter <wrap tip> | + | By the end of this section, you will be able to: |
+ | | ||
+ | - display time sequences of signals, | ||
+ | - work with the cursor in diagrams, separate curves, and insert a legend, | ||
+ | - create and evaluate curves over temperature and other variables, | ||
+ | - create a structured simulation with a title. | ||
+ | |||
+ | You can find the template file under <wrap tip> | ||
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<WRAP half column> | <WRAP half column> | ||
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<WRAP help> | <WRAP help> | ||
- | === Aufgaben | + | === Tasks === |
- | - Übungsaufgaben zu diesem Video finden Sie im folgenden Kapitel | + | - You can find exercises for this video in the following chapter |
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<WRAP tip> | <WRAP tip> | ||
- | -->Tipps für TINA TI # | + | -->Tips for TINA TI # |
- | * Vermeiden Sie Knoten direkt an dem Ausgang einer Komponente. | + | * Avoid nodes directly on the output of a component. |
- | * Folgende Tastenkürzel erleichtern die Verwendung von Tina: | + | * The following keyboard shortcuts make Tina easier to use: |
- | * ''< | + | * ''< |
- | * ''< | + | * ''< |
- | * ''< | + | * ''< |
- | * ''< | + | * ''< |
- | * ''< | + | * ''< |
- | * Bitte nutzen Sie die Vorlage-Datei | + | * Please use the template file {{circuit_design:template_cd_v01.tsc}} |
- | * [[weiterführende Tipps für TINA TI]] | + | * [[even more tips for tina TI]] |
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- | -->Generelle Tipps # | + | -->General tips # |
- | * Nutzen Sie vor bei Simulationstools vorhandene Rule Checks, wie dem " | + | * Use rule checks available with simulation tools, such as the " |
- | * Vermeiden Sie unsaubere Bezeichner und Texte. D.h. versuchen Sie Text so zu schreiben, dass er von leserlich ist (nicht überlappend, gleich ausgerichtet). | + | * Avoid unclean identifiers and text. I.e. try to write the text so that it is directly legible |
- | * Geben Sie immer ein Bezugspotential | + | * Always specify a reference potential |
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===== 0.2 Online Circuit Simulator ===== | ===== 0.2 Online Circuit Simulator ===== | ||
<WRAP info> | <WRAP info> | ||
- | --> | + | --> |
<WRAP group> | <WRAP group> | ||
<WRAP third column> | <WRAP third column> | ||
- | Neben TINA TI wird in diesem Kurs ein weiteres Simulationswerkzeug genutzt: Der [[http:// | + | In addition to TINA TI, another simulation tool is used in this course: The [[http:// |
+ | |||
+ | There is an English | ||
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{{url> | {{url> | ||
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<WRAP help> | <WRAP help> | ||
- | === Aufgaben | + | === Tasks === |
- | Machen Sie sich mit dem Online Circuit Simulator | + | Familiarize yourself with the Online Circuit Simulator |
- | * zunächst mit dem eingebundenen Beispiel rechts | + | * first with the embedded example on the right |
- | * Falls die Schaltung zu klein ist, klicken Sie auf '' | + | * If the circuit is too small, click on '' |
- | * Die meisten Schaltungen im Wiki sind zunächst gestoppt. Die Simulation kann über einen Druck auf '' | + | * Most circuits on the wiki are initially stopped. The simulation can be started by pressing |
- | * Prüfen Sie welche Änderung sich im Stromfluss über verschiedene Schalterstellungen ergibt | + | * Check the change in the current flow results when different switches are activated. |
- | * Ändern Sie die Widerstandswerte über Doppelklick auf den jeweiligen Widerstand | + | * Change the resistor values by double-clicking on the respective resistor. |
- | * mit weiteren Beispielen zur Ersatzspannungsquelle | + | * further examples of an equivalent voltage source |
- | * Suchen Sie unter '' | + | * Search in '' |
- | * Unten links im Fenster Sehen Sie zwei laufende Diagramme der Ströme und Spannungen der beiden Schaltungen. \\ Klicken Sie mit der Rechten Maustaste auf eines der Diagramme und wählen Sie '' | + | * At the bottom left of the window, you will see two running graphs of the currents and voltages of the two circuits. \\ Click with the right mouse button on one of the diagrams and select |
- | * Fahren sie mit der Maus über eine der beiden Spannungsquellen. \\ Der jeweilige Spannungs-/Stromverlauf wird hervorgehoben. \\ Liegen beide Kurven übereinander? | + | * Move the mouse over one of the two voltage sources. \\ The respective voltage/current curve is highlighted. \\ Are both curves on top of each other? |
- | * Führen Sie das gleiche bei der Ersatzstromquelle | + | * Do the same for the equivalent current source |
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- | ===== 0.3 Weitere Simulationstools | + | ===== 0.3 Further Simulation Tools ===== |
+ | |||
+ | In addition to the tools explained so far, there are other simulation tools - which we do not use in the courses. Some of them are briefly summarized here with their limitations. | ||
- | Neben den bisher erklärten Werkzeugen gibt es weitere Simulationstools. Einige davon finden Sie hier mit ihren Limitierungen kurz zusammengefasst. | + | ^ Name ^ Focus ^ Limits |
+ | ^ [[http:// | ||
+ | ^ [[https:// | ||
+ | ^ [[https:// | ||
- | {{tablelayout? | ||
- | ^ Name ^ Fokus ^ Limitierungen | ||
- | ^ [[http:// | ||
- | ^ [[https:// | ||
- | ^ [[https:// | ||
- | ===== 0.4 Literaturempfehlungen | + | ===== 0.4 Literature recommendations |
- | Zum Selbststudium empfehle ich folgende Literatur. | + | For self-study, I recommend the following literature. |
- | ^ Titel ^ Autor | + | ^ Title ^ Author |
- | | Operationsverstärker | + | | Operationsverstärker |
- | | OP Amp Applications Handbook | + | | OP Amp Applications Handbook |
- | | Handbook of Operational Amplifiers Application | + | | Handbook of Operational Amplifiers Application |
- | | Halbleiter-Schaltungstechnik | + | | Electronic Circuits |