Архангелский ПСпице и Десигн Центер Ч1 1996

между этими операторами, локальные. Там же пояснялось, как в подсхему можно передать глобальные имена узлов. В <список внешних узлов> заносятся имена узлов подсхемы, которые являются внешними.

Обращение к модели подсхемы производится оператором

<имя элемента> <список узлов> <имя модели подсхемы>

+[ PARAMS: <имя> = <значение>...] ,

где <имя элемента> - имя, начинающееся с X, а <список узлов> - перечисление узлов подключения подсхемы в том самом порядке, в котором вошли внешние узлы в <список внешних узлов> при описании модели подсхемы.

Приведем в качестве примера описание подсхемы рис. 2.4а и схемы на ее основе, представленной на рис. 2.4г.

.SUBCKT KEY 1 2 R1 1 4 10K

R2 $G_3 1K

Q1 2 1 0 MQ1

.ENDS

X1 1 2 KEY

X2 2 3 KEY

X3 3 1 KEY

R1 1 0 10K

C1 1 0 10p

U1 $G_3 0 5V

В пределах подсхемы действительны не только глобальные узлы, но и глобальные параметры, определенные оператором .PARAM (см. п. 2.3.7 и работу [3]). Однако в подсхему можно передать и локальные параметры, что позволяет описывать одной моделью несколько подсхем, тождественных по начертанию, но различающихся значениями каких-либо параметров. Для введения локальных параметров подсхемы используется указанный выше раздел “PARAMS:” в описании подсхемы. В нем перечесляются имена вводимых параметров и их значения по умолчанию. Например, если требуется в приведенном выше примере учесть различия в значениях сопротивлений R1 и R2 в разных подсхемах, то описание модели подсхемы может иметь вид :

.SUBCKT KEY 1 2 PARAMS: R1_NOM=10K R2_NOM=1K

Тогда, если операторы, описывающие элементы X1, X2, X3 имеют такой же вид, как и ранее, то значения R1 и R2 во всех подсхемах будут равны значениям по умолчанию. Но если, например, описать элементы X1, X2, X3 операторами

X1 1 2 KEY PARAMS: R1_NOM=9K

X2 2 3 KEY PARAMS: R1_NOM=11K R2_NOM=1.1K

X3 3 1 KEY ,

то в подсхеме X1 будет R1 = 9 кОм, R2=1 кОм, в подсхеме X2 - R1 = 11 кОм, R2=1.1 кОм, а в подсхеме X3 по умолчанию R1 = 10 кОм, R2=1 кОм.

Подсхемы могут быть вложены друг в друга, поскольку в описание модели подсхемы могут быть включены операторы вызова других подсхем X. При этом параметры могут передаваться с уровня на уровень так же, как это делается в алгоритмических языках.

Если желательно, чтобы в выходном файле PSpice с расширением .OUT подсхемы были распечатаны в развернутом виде (это, в частности, может потребоваться, если описания моделей подсхем взяты из библиотеки), то должна быть задана опция EXPAND (см. работу [3], оператор .OPTIONS).

2.5. БИБЛИОТЕКИ

Параметры моделей элементов и описания моделей подсхем могут храниться в библиотечных файлах. Это обычные текстовые файлы, для которых чаще всего (но не обязательно) используется расширение .LIB. Если требуется при расчете схемы обратиться к библиотеке, то во входной файл должен быть включен оператор

.LIB [<имя библиотечного файла>] ,

где <имя библиотечного файла> - полное имя библиотечного файла, т.е. с указанием полного пути и расширения. Если <имя библиотечного файла> в операторе не указывается, то подразумевается файл NOM.LIB.

Во входном файле может быть несколько операторов .LIB. Тогда поиск моделей осушествляется последовательно во всех указанных библиотеках.

Для того, чтобы исключить неприятную необходимость в каждом операторе .LIB указывать имя файла вместе с путем, можно перед обращением к PSpice выполнить команду

56Виды анализа в PSpice

3.1.ОПИСАНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ В ИНФОРМАЦИИ ОБ АНАЛИЗЕ

Прежде, чем рассматривать операторы различных видов анализа, остановимся на основных способах описания переменных (напряжений и токов), которые часто используются в этих операторах. Более подробные сведения об этом приведены в работе

[3].

Форматы описания переменных, являющихся результатом расчета по постоянному току или результатом расчета переходных процессов, представлены в табл. 3.1.

Форматы V(<имя>) и I(<имя>) применимы к двухполюсным элементам

C, D, E, F, G, H, I, L, R, V.

Форматы Vx(<имя>), Vxy(<имя>) и Ix(<имя>) применимы к трех- и четырех-полюсным элементам, для которых “x” и “y” в зависимости от вида элемента могут принимать следующие значения :

биполярный транзистор Q: C - коллектор, B - база, E - эмиттер, S - подложка;

МДП-транзистор M: D - сток, G - затвор, S - исток, B - подложка;

Если имя узла символьное и начинается не с цифры, то в форматах V(<узел>) и V(<узел+>,<узел->) оно заключается в квадратные скобки.

Например, V([OUT]).

Не все токи могут фигурировать в качестве выходных величин. Нельзя непосредственно печатать токи элементов F и G - зависимых источников тока. Если все же эти токи требуются, надо включить последовательно в интересующую цепь источник нулевого напряжения и печатать ток этого источника.

Для обозначения переменной, относящейся к внутреннему узлу или элементу подсхемы, перед узлом или элементом указывается имя подсхемы (или цепочка имен, если подсхемы вложенные), завершающееся символом "." . Например, V(X1.3) - напряжение узла 3 подсхемы X1. Или V(XEXT2.XINT1.R3) - напряжение резистора R3 подсхемы XINT1, входящей в подсхему XEXT2.

Переменные, соответствующие частотному анализу, являются комплексными величинами. Для их обозначения используются те же форматы, которые приведены в табл. 3.1. Но к ним добавляются суффиксы, приведенные в табл. 3.2.

3.2.РАСЧЕТ ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ

3.2.1.МЕТОД РАСЧЕТА, ЕГО ТОЧНОСТЬ И СХОДИМОСТЬ

Впроцессе расчета схемы по постоянному току все реактивности из схемы убираются; в частности, емкости и индуктивности считаются равными нулю, что эквивалентно разрыву емкостей и короткому замыканию индуктивностей.

Исходная система уравнений для расчета формируется методом узловых

потенциалов и сводится к системе уравнений Iy(U)=0, где Iy - вектор узловых токов (т.е. вектор сумм токов в узлах схемы), U - вектор узловых потенциалов. Система уравнений решается методом Ньютона-Рафсона. Это итерационный метод, начинающийся с некоторого начального приближения

U(0). Каждое следующее приближение U(k+1) рассчитывается из предыдущего U(k) по формуле U(k+1)=U(k)+t U, где U - поправка Ньютона, определяемая решением системы линейных уравнений Iy(U(k))+Y(U(k)) U=0, Y - матрица

узловых проводимостей, t≤1 - коэффициент Рафсона, обеспечивающий нерасходимость метода. Геометрическая интерпретация метода Ньютона в одномерном случае приведена на рис. 3.1. Как видно, метод сводится к тому, что в точке U(k), начальной для очередной итерации, проводится касательная к Iy(U) и в качестве очередного приближения U(k+1) берется точка, в которой касательная равна нулю.

Из рис. 3.1 видно, что последовательность U(k) сходится к корню, но никогда (за исключением линейного случая) его не достигает. Поэтому должен использоваться какой-нибудь критерий окончания работы алгоритма, прерывающий вычисления по достижении требуемой точности. Таких критериев используется два (см. рис. 3.1б):

-по напряжению - расчет может заканчиваться в случае, если норма вектора || U|| < εu, ε где εu - заданная погрешность по напряжению;

-по току - расчет может заканчиваться в случае, если норма вектора ||Iy||<εi, где εi - заданная погрешность по току.