книги / Моделирование аналоговых электронных схем

ББК 32.97

Г13

УДК 681324.

Рецензенты: доц.-к.т.н. М.Н. Лоди доц.-к.т.н. Ю.Е. Нитусов

Г13 Л.П. Гаврилов, Г И. Смирнова. Моделирование аналоговых электронных схем. Учебное пособие/ Московский государст­

венный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университетам., 1997 -48 с.

ISBN 5-7339-0104-7

Излагаются правила работы с системой PSP1CE. Правила состав­ ления задания на моделирование, реализации различных видов анализа и отображения результатов. Содержит ряд примеров моделирования и анализа аналоговых схем. Приведены разработанные авторами модели силового диода, однофазной и трехфазной мостовых диодных схем. Учебное пособие предназначается для студентов, изучающих дисципли­ ны “Основы автоматизированного проектирования ЭВС”, “САПР уст­ ройств промэлектроники”, “Теоретические основы электротехники”, “Теория цепей и сигналов”.

Табл. нет. Ил. 16. Библиогр.: 6 назв.

Печатается по решению редакционноиздательского совета Мос­ ковского государственного института радиотехники, электроники и ав­ томатики-(технический университет).

i . Описание приемов работы с системой PSPICE

1.1Структура файловой организации системы

Всистеме PSPICE принята файловая структура. Задание на модели­ рование записывается ао входной файл с оригинальным для конкретного

задания именем. Так для задания с именем FILTER входной файл следует записать как FILTER.CIR. где CIR — расшимние входного файла.

Выходной файл формируется системой с тем же именем, но с рас­ ширением OUT. Имеем выходной файл FILTER.QUT.

Полный каталог файлов, составляющих систему PSPICE, высвечива­ ется на экране монитора, если войти в директорию PSPICE. Среди этих файлов часть будет иметь расширение .CIR ( входные файлы ), другие с расширением .OUT ( выходные файлы }. Кроме того с таким же именем будут файлы с расширениями .cbk, .dat, .cfg, которые также создаются са­ мой системой.

Файлы с разными расширениями содержат каждый свою информа­

цию:

.cbk. - сохраняются копии входных файлов ;

.dat - помешаются результаты расчетов ;

.cfg - хранится информация о видах анализа, указанных в задании на моделирование;

jnod - находятся модели ряда типовых элементов схемы ;

.lib - помешаются параметры макромоделей типовых элементов схе­

мы;

Так в файлах biporai.lib, jfetlib. pwrmosiib домешены параметры макромоделей транзисторов;

burr_bm.lib, texjnsüib, lin_tech.lib - находятся параметры макромо­ дели операционных усилителей ;

linear.lib - параметры моделей операционных усилителей и компара­ торов;

diode.iib - параметры моделей диодов ;

magnetic.lib - параметры моделей нелинейных магнитных сердечни­

ков;

optû.lib - параметры моделей опгоэлектронных устройств; xtalllib - параметры моделей кварцевых кристаллов ;

С именем этих библиотек но с расширением .ind - помещаются ра­ бочие файлы.

Особо следует выделить файлы с расширениями .bat и лхе.

Вначале работы с программой PISPICE под управлением оболочки Shell необходимо определить текущий входной файл описания схемы. Для этого выбирается подпункт меню Current File, при помощи которого за­ гружается либо файл с новым заданием, либо один из уже существующих файлов с расширением *.cir.

Впервом случае в появившемся окне нужно задать имя входного файла и нажать <Entei>._________________________________________

------------------ — PSpice Control Shell - ver 4.03 -----------------------

Files Circuit StmEd Analysis Display Probe Quit

Edit

Browse Output

Current File...

Define Input File

Circuit File Name : *.cir

Если вместо ввода имени файла нажать клавишу <F4>,открывается новое окно, в котором указаны имена всех существующих файлов в теку­ щем каталоге с расширением *.cir.

Edit

Browse Output

Current File...

Define Innut File

Circuit File Name : radio.cir

filter.cir

Iradio.cir~| ^z2.cir transistor

Требуемый файл выбирается с помощью курсора и клавиши <Enter>. Выход из этого режима осуществляется клавишей <Esc>.

При помощи Edit осуществляется редактирование загруженного входного файла с помощью внутреннего редактора.

На экране появляется загруженный файл и мигающий курсор. Пере­ мещая курсор по тексту, можно отредактировать задание.

Browse Output - просмотр выходного файла после выполнения зада­

ния.

Save Fileосуществляется сохранение файла и копирование его в файл с расширением *.cbk.

X-Extemal Editor позволяет вызвать внешний редактор, например, текстовый редактор Multi-Edit или графический редактор принципиальных схем PC-CAPS из пакета P-CAD.

R-Extemal Browse • позволяет вызвать внешнюю программу про­ смотра результатов анализа, например, WPVIEW из пакета NC.

Circuitиспользуется для наблюдения топологии анализируемой це­ пи (указываются узлы подключения и номиналы параметров элементов), изменения номиналов элементов цепи, изменение параметров моделей, ис­ пользуемых в задании.

Данный режим также имеет ряд подпунктов:

Devices

Models

Parameters

Errors

Первые три подпункта позволяют осуществить просмотр и редакти­ рование соотвегственно

-параметров компонентов в текущем файле;

-параметров моделей компонентов в текущем файле;

-глобальных параметров;

Подпункт Errors вызов списка ошибок в описании схемы (аналогично нажатию клавиши F6 ).

При наличии в задании ошибок пункты главного меню Analysis и Display являются недоступными. В этом случае в пункте меню Circuit при нажатии <Enter> высвечивается только подпункт Errors.

При работе в режиме Models, нажав клавишу <Enter>, на экране по­ является перечисление используемых в задании моделей. Верхняя строка, как всегда выделена подсветкой. Перемещением курсора выделив одну из моделей из списка и нажав <Enter>, получаем на экране перечисление па­ раметров данной модели. Аналогично выделив любой параметр и нажав <Enter>, можно изменить его значение. При этом в нижней части экрана (после ширкой полосы) получаем сообщение New Value ? и далее высве­ чивается значение параметра. С помощью курсора указывается, что имен­ но нужно изменить. После коррекции или изменения данного параметра, нажав <Enter>, можно перейти к изменению другого параметра.

Возврат в главное меню выполняется клавишей <Esc>.

StmEd. Подпункт меню StmEd предназначен для вызова графи­ ческого редактора входных сигналов. Имеет подпункты Edit, Command File и Log to File.

При помощи подпункта Edit выполняется редактирование вход­ ных сигналов.

При выделенном подпункте Command File выполняется ре­ дактирование под управлением командного файла, который имеет расширение .CMD.

При выделенном подпункте Log to File выполняется занесение протокола редактирования в файл с расширением .CMD. Этот файл в дальнейшем может использоваться в качестве командного файла.

Analysis. Этот пункт меню используется для выполнения анализа и установки параметров различных типов анализа. Первым выделенным подпунктом этого пункта меню является Run Spice. Нажав <Enter> выпол­ няется тот тип анализа, который был записан в задании на моделирование. Анализ сопровождается фиксацией на экране монитора сообщений о вы­ полнении анализа. Остальные подпункты пункта Analysis позволяют вво­ дить и редактировать параметры директив тех типов анализа/которые ука­ заны в задании.

Так подпункт AC&Noice позволяет вводить и редактировать па­ раметры директив .АС и .Noice, DC Sweep (пределы изменения по по­ стоянному току) — параметры директивы .DC, Transientпараметры ди­ ректив .Tran и .Four, Parametricпараметров, варьируемых по директиве

.Step, Specify Temperatureзначений температур, назначаемых по директи­ ве .Temp, Monte Carloпараметров статистического анализа по методу Монте-Карло, выполняемого по директиве .МС, Change Optionsзадание параметров директивы .OPTIONS.

При введенном подпункте этого пункта меню и нажатии <Enter>, по­ является вопрос Enable? Y/N. Выбрав N этот вид анализа отвергается, при Y следует отвечать на вопросы, задаваемые системой.

Display. Этот пункт меню позволяет выводить результаты анализа на внешние устройства. Имеет единственный подпункт Print. Осуществляет вывод на принтер переменных по спецификации, указанной в директиве задания Print.

Probe. Используется для наблюдения результатов анализа. Первым выделенным подпунктом этого пункта является Run Probe. При этом выде­ ленном подпункте вызывается программа Probe. При этом на экране мони­ тора появляется начальное меню этой программы с подпунктами: Exit programm, DC Sweep, AC Sweep, Transient Analysis.

При выделенном подпункте Exit programm нажатие на <Enter> при­ водит к завершению работы с программой Probe.

При выделенном подпункте DC Sweep выполняется построение пе­ редаточной функции по постоянному току, при АС Sweep-построение гра­ фиков частотных характеристик, при Transient Analysis - строятся времен­ ные зависимости, рассчитанного переходного процесса. Выбрав один из подпунктов этого меню и нажав <Enter> на экране монитора получаем прямоугольную область, внутри которой указаны те переменные, построе­ ние графиков которых было предусмотрено заданием. Какие именно из них строить указывается при помогли меню, расположенного под прямо­ угольной областью. Для этого следует выбрать пункт*(он является первым выделенным подпунктом) Add Trace и нажать <Enter>. Появится сообще­ ние <Enter> variables or expression: после чего следует указать, какие именно переменные следует выводить на график.

Назначение других пунктов этого меню следующее: Exit - воз­ вращение в предыдущее меню; Add Trace - добавление новой кривой на графике; Remove Trace - удаление одного или всех графиков; X(Y) Axis - установка диапазона изменения переменных по осям X,Y с помощью под­ команд: Log - логарифмического масштаба по осям, Lin - линейного; Auto-Range - автоматическое масштабирование координатных осей; Set Range - вывод части графика в заданном диапазоне значений переменных,, задаваемого по формату <значение>, <значение> или (<значеняе>, <значение> ); Restrict data - установка диапазона переменных по оси X для вычисления преобразования Фурье и ряда других функций; X variable - изменение имени переменной, откладываемой по оси X (например, для по­ строения фазового портрета); Fourier - преобразование Фурье всех функ­ ций, графики которых выведены на экран. QuitJFourier - завершение рабо­ ты с преобразованием Фурье.

Plotcontrol - управление построением 1рафиков с помощью подко­ манд : AddJPlot - размещение на одном экране графиков в своих коорди­ натных сетках с одинаковым масштабом по оси X и разным по Y. Remove_Plot - удаление с экрана выбранной координатной сетки с постро­ енными графиками. Select_Plot - активизация одной из координатных се­ ток, в которой в данный момент строится график.

Use symbol (Do not use symbols) - разрешение (запрещение) нанесе­ ния на график специальных графических символов (кружок, ромбик и др.).

Display control - сохранение в файле атрибутов дисплея для после­ дующей автоматической установки при запуске программы PROBE. Под­ пунктами этого пункта являются:

Restore - считывание атрибутов из файла с указанием имени; Save - сохранение атрибутов в файле с указанием имени;

List display - вывод списка имён всех файлов, в которых сохранены атрибуты дисплея;

View display - просмотр атрибутов, хранящихся в файле с указанным именем;

One (All) delete - удаление одного (всех) файлов атрибутов.

При выходе из программы PROBE атрибуты экрана всегда сохраня­ ются в файле LAST...SESSION.

Macros - вызов макросов.

Если входной файл содержит задание на моделирование нескольких схем или одной схемы при нескольких значениях температуры или друго­ го параметра, то после указания вида расчёта выводится меню выбора:

Exit - возвращение в исходное меню;

А11...<тип анализа> - построение графиков всех вариантов расчёта; Select sections - выбор из выводимого на экран списка только тех

данных, график которых следует построить.

Пункт главного меню PROBE после подпункта Run Probe содержит следующие подпункты: Auto-run..; None/Some/AU..; Command File..; Log to File..; Format; Setup.

При помощи подпункта Auto-run программа Probe автоматически за­ пускается после успешного выполнения программы анализа. Для этого пе­ ред выполнением анализа выбирается пункт меню Probe и подпункт Autorun. Нажав на <Enter> следует ответить <Y> на вопрос, следует ли автома­ тически подключить программу PROBE после анализа.

Подпункт None/Some/All (ничего/частично/всб) используется для указания перечня данных, передаваемых в программу Probe.