1.5. Моделирование

Параметры моделирования для созданного проекта заносятся в файл *.sim, называемый профайлом моделирования. В него заносятся вид анализа и глобальные параметры моделирования. Новый профайл создается по команде PSpice / New Simulation Profile (значок команды ). В окне (рис. 13) записывается имя профайла и нажимается кнопка Create.

Открывается диалоговое окно профайла моделирования (рис. 14).

Рис. 14.

В поле Analysis type выбирается тип анализа: анализ переходных процессов (Transient), анализ амплитудно-частотных характеристик (АС Sweep) и др. В поле Options по умолчанию устанавливается выбранный вид анализа (General Settings) и в дополнение к основному виду анализа можно задать дополнительные (Monte Carlo, Parametric Sweep и др.). Заполнение окон с конкретными видами анализа приведено в [2]. При моделировании цифровых схем используется вид анализ Transient. Для этого режима в поле Run to time проставляется время моделирования. Если пометить галочкой строку [SKIPBP], то отменяется расчет схемы по постоянному току. Далее можно установить уровень аналого-цифрового интерфейса цифровых схем по умолчанию. Для этого в главном меню профайла моделирования нажимается кнопка Options, в списке Category выбирается Gate-level Simulation, в строке Initiale all flip-flop to установливается «0» или «1», и в строке Default I/O level for A/D interfaces (уровень интерфейса по умолчанию) устанавливается для аналого-цифровых схем цифра 2. Нажимается кнопка ОК. Уровень интерфейса для конкретных цифровых схем можно изменять в таблицах, открывающихся после двойного щелчка ЛКМ на выбранном компоненте.

Цифровые компоненты могут иметь три уровня аналого-цифрового интерфейса (преобразования входного аналогового сигнала в цифровой). Для совмещения аналоговой части с цифровыми микросхемами используется второй уровень интерфейса AtoD2. Третий уровень интерфейса AtoD3 применяется для схем, имеющих порог Шмитта. Для чисто цифровой части проекта используется первый уровень интерфейса AtoD1, имеющий в некотором диапазоне входных сигналов состояние «X» (неопределенное состояние). Поэтому третий уровень интерфейса нельзя применять для микросхем, подсоединяемым к аналоговым устройствам.

Редактирование профайла моделирования производится по команде PSpice / Edit Simulation Profile (значок команды ).

Запуск программы моделирования PSpice A/D выполняется по команде PSpice Run (значок команды ). После того, как закончится расчет схемы, выполняется команда Trace / Add Trace (значок команды ). В открывшемся окне приводится список узлов, в которых можно просмотреть как напряжения, так и токи в узлах схемы. (Обозначения токов можно удалить, убрав галочку в строке Current). Выделяются щелчком ЛКМ необходимые узлы, список которых появляется в строке Trace Expression и, нажимая ОК, на экран выводятся графики.

Билет №10

1. Общие сведения об объектах и задачах автоматического проектирования.

2. Анализ частотных характеристик.

3. Расчет электрических параметров печатных плат.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПП

Печатные проводники проходят на достаточно близком расстоянии друг от друга и имеютотносительно малые линейные размеры сечения. С увеличением быстродействия ЭВМ все большее значение приобретают вопросы учета параметров проводников и высокочастотных связей между ними.

Рассмотрим определение основных характеристик печатных проводников.

Сопротивление проводника

Сопротивление проводника определяется выражением

R=ρl/(bt),

где

ρ - удельное объемное электрическое сопротивление проводника;

l - длина проводника;

b - ширина проводника;

t - толщина проводника.

Величина ρ различается для проводников, изготовленных различными методами. Так, для медных проводников, полученных электрохимическим осаждением, ρ равно 0,02-0,03 мкОм/м, а для медных проводников, полученных методом химического травления ρ равно примерно 0,0175 мкОм/м.

Постоянный ток в проводниках

Величина тока в печатных проводниках определяется, в первую очередь, ограничением на максимально допустимую плотность тока для конкретного материала γ. Для медных проводников, полученных

электрохимическим осаждением γ равна около 20 А/мм2, и около 30 А/мм2 для проводников, полученных методом химического травления фольги.

Исходя из этого допустимый ток в печатных проводниках определяется как

I = 10-3 γbt,

а ширина должна отвечать следующему условию:

b ≥ 103 I/(γt)

Падение напряжения на печатных проводниках

Падение напряжения на печатных проводниках определяется как:

ΔU = ρ[l/(bt)]

Переменный ток в печатных проводниках

В отличие от постоянного тока распределение переменного тока в печатных проводниках происходит неравномерно. Это обусловлено наличием поверхностного эффекта, возникающего при протекании по

проводнику высокочастотного переменного тока. При этом внутри проводника образуется магнитное поле, приводящее к возникновению индукционного тока, взаимодействующего с основным. Вследствие этого происходит перераспределение тока по сечению проводника, и в результате его плотность в периферийных

областях сечения возрастает, а ближе к центру уменьшается. На высоких частотах ток во внутренних слоях проводника уменьшается практически до нуля.

Емкости

Емкость (пф) между двумя параллельными печатными проводниками одинаковой ширины b (мм), расположенными на одной стороне платы определяется как

0,12ε l

C= ,

lg[2a /(b + t )]

где l - длина участка, на котором проводники параллельны, мм ;

ε - диэлектрическая проницаемость среды;

a - расстояние между параллельными проводниками.

Емкость (пф) между двумя параллельными проводниками шириной b (мм), расположенными по обе стороны печатной платы с толщиной диэлектрика а (мм) определяется как

C = 0,008842 ε l b/a [1+a/(πb) (1+lg(2πb/a))]

Приведенные выражения позволяют произвести оценку емкости (пф) печатных проводников с точностью ±(20-30)%. На высоких частотах возникает необходимость оценивать индуктивность и взаимную индуктивность печатных проводников.