Bir devre çiziminin ilk aşaması her anlamda devre şemasıyla başlıyor. Ters mühendislik yapılacak baskı devreyi de anlamak için şemasına bakmak gerekiyor. Basılacak devreyi de çizmeden önce elimizde şeması olması gerekiyor. 90'larda bu işi kurşun kalem ve kağıt yardımıyla yapabiliyorduk ama 90'ların sonundan itibaren bilgisayarlarla birlikte simülasyon kavramı geldi
Eskiden çizimle devre kartı arasında protoboard'da devreyi oluşturma adımı vardı. Şimdiyse önceden uygun bir programda şemayı çizip simülasyonla devrenin çalışıp çalışmadığını devre elemanlarını bile almadan görebiliyoruz (çoğunlukla). Simülasyon her derde deva olamasa sağdan soldan çizimi bulup ve elemanlarını alıp sonradan çalıştırılamayan devreleri biraz olsun üstesinden gelebiliyor. Evin içerisi, artık alınıp da sonradan şeması bile unutulmuş devre elemanlarıyla dolmayacak.
Hem devre şeması çizimi hem de simülasyonlar için yıllardır Electronics Workbench Pro'nun (EWB) 5.12 sürümünü kullanıyorum. Oldukça eski olmasına rağmen o kadar memnunum ki başka bir programa geçmeyi yada yeni sürümüne geçmeyi düşünmedim. Piyasada büyük olasılıkla buna benzeyen bir çok program vardır zaten ben de en iyisinin bu olduğunu iddia etmeyeceğim. Örneğin PCAD'in Schematic Editor adında şema çizimi için bir aracı var ancak bildiğim kadarıyla simülasyon yapmıyor.
Yukarıdaki EWB'nin ana ekranı. Ben fazladan akım/gerilim kaynakları listesini açtım. Devre şemasında kullanılacak kaynaklar buradan seçiliyor. Yanında buna benzer bir sürü liste var. Temel elemanlar arasında direnç/pot, kondansatörler, bobin gibi elemanlar var. Kalabalık bir diyot ve transistör kütüphanesi, analog - dijital entegreler, kapılar vb. listeler var. Bir de devrenin olmazsa olmazı ölçüm aletleri.
Burada bir parantez açmak gerek. Diyelim kullandığım entegre çok karışık (8255 I/O gibi) yada çok bilinmeyen bir model. Dolayısıyla entegre kütüphanesinde yok. Her iki durum için de eğer entegrenin içinde ne olduğunu bilirseniz bir altdevre (subcircuit) oluşturup bu alt devreyi entegre gibi kullanabilirsiniz. Elbette en basit bir PIC16F84A'nın bile iç yapısı açık değildir. Dolayısıyla bu gibi entegreleri simülasyonda kullanamıyorsunuz. Şema için çok daha zengin çip kütüphanesi olan PCAD'in çizim programı kullanılabilir. Benim bulduğum çözümse gerekirse bütün bacakları birbirine bağlı bir altdevre oluşturup çizimde bu devreyi kullanmak. Nasılsa simülasyon yapamayacaktım, en azından elimde çizim olur.
EWB'de devre hazırlamak tamamen sürükle bırak mantığında. Listeyi açıp bir devre elemanı tıklanarak boş alana sürükleniyor ve üzerine çift tıklanıp özellikleri değiştiriliyor. Örneğin açık olan listeden bir pil sürükledim ve üzerine çift tıklayınca aşağıdaki özellik penceresi geldi.
Bu pencerede pilin gerilimi ayarlanıyor. 'Label' sekmesinde pile bir ad verilebiliyor yada 'Reference ID' ile devre elemanına ad veriliyor. 'Label' herhangi bir ad olabilir ancak Reference ID ile kastedilen örneğin dirençler için R, kondansatörler için C gibi kısaltmaları kullanarak şema ve gerekirse baskı devre üzerindeki tanımlamaları girilebiliyor. Reference ID kısmı aslında Label gibi de kullanılabiliyor bir kısıtlama yok ama direnç için R yerine D gibi bir kısaltma kullanmak, şemaya bakacak başkaları için okuma zorluğu yaratır ve diyotlarla karıştırılabilir. Normalde verilen Ref. ID'ler görünmüyor ancak 'Display' sekmesinde neyin görünüp neyin görünmeyeceğine de karar verilebiliyor.
İki direnç, bir pil ve bir toprağı çalışma alanına sürükledim. Normalde topraklamayı ayrıca belirtmeye gerek yok yani devreyi topraklama olmadan da kurabilirim. EWB orta büyüklükteki devrelerin simülasyonunda bile 0 Volt alınacak bir referans noktası bulunsun diye topraklamanın belirtilmesini istiyor. Şemada sıkıntı olmaz ama simülasyon çalışmayabilir.
Devre elemanlarının yerlerini belirledikten sonra bağlantıları yapmak kalıyor. EWB'de yine sürükle bırak şeklinde devre elemanının ucunun üzerine gelince siyah büyükçe bir nokta çıkıyor bu noktayı sürükleyip bağlayacağınız diğer elemanın ucuna birleştiriliyor. Bu kadar basit.
Devrenin tamamını kurdum. Bir de 'Indicators' listesinden sabit ampermetre ekledim. Bu aslında benim en sevdiğim ampermetre değil. Daha güzeli 'Instruments' listesinde var. Burada EWB'nin sevdiğim özelliklerinden biri daha var. Ampermetreye çift tıkladıktan sonra gelen menüden ampermetrenin iç direnci bile ayarlanabiliyor. Bence gereksiz ama yine de çok iyi düşünülmüş bir özellik. Zaten çoğunlukla böyle gereksiz ayrıntıları olan programlar daha iyi oluyor. Bir devre elemanını döndürmek için devre elemanına bir kere tıklayıp Ctrl+R 'ye basmak gerekiyor. Masaüstü ikonları gibi devre elemanlarını fare ile seçerek gruplandırabilir, gruplandırdıktan sonra topluca bir yerden başka bir yere sürükleyebilir yada Ctrl+R ile topluca çevrilebiliyor. Bir güzel özellik daha; devreyi tamamladıktan sonra ampermetreyi eklemek aklıma geldi diyelim. Uygun şekilde döndürüp telin arasına ekleyince gerekli bağlantıları EWB'nin kendisi hallediyor. Ve herşey tamamlandıktan sonra resimde show tv anahaber bülteni vurgulamasıyla gösterilen düğmeye basınca simülasyon çalışıyor ve değerler gösteriliyor.
Demin de dediğim gibi bu ampermetre yerine benim en sevdiğim aletlerden biri olan 'Instruments' listesinde bulunan multimetreyi ekleyip artı ucunu 10K'nın sağına eksi ucunu da 20K'nın sağına bağlıyorum. Simülasyon devam ediyorsa birden bire ilk ampermetre garip bir biçimde sıfıra düşüyor, diğer taraftan son eklediğim multimetreye çift tıklayıp ampermetre moduna alıyorum ve değerine bakıyorum. İlk ampermetrenin gösterdiği değer yada çok yakın bir değer görünüyor.
