Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


»сследование переходных процессов в режиме Probe Transient Analysis

¬ведение

 

¬ насто€щее врем€ при проектировании электронных устройств широко примен€ютс€ различные системы моделировани€ электронных схем. ћоделирование схем позвол€ет на ранней стадии вы€вить ошибки, определить основные характеристики устройства, не прибега€ к дорогосто€щему макетированию. ѕри этом значительно сокращаетс€ врем€ и стоимость проектировани€ электронных устройств. —истемы схемотехнического проектировани€ с успехом могут использоватьс€ дл€ более глубокого изучени€ электронных приборов и устройств.

¬ методическом пособии рассматриваютс€ основные методы анализа аналоговых схем в системе схемотехнического проектировани€ MicroCAP. ѕриводитс€ методика анализа переходных процессов, расчет частотных характеристик, определение статических характеристик. ѕособие содержит индивидуальные задани€ и примеры их выполнеи€, позвол€ющие освоить методику анализа и проектировани€ аналоговых схем с использованием современных систем моделировани€. —истема MicroCAP работает под управлением операционной системы Windows 9x и более поздних версий.

Ѕолее полную информацию о системе моделировани€ MicroCAP можно получить в книге: –азевиг ¬. ƒ. —истема схемотехнического моделировани€ MicroCAP. ƒополнительную информацию о системе, ее новых верси€х, а также демонстрационную студенческую версию бесплатно можно получить на сайте разработчика Ц http://www.spectrum-soft.com..

»з меню Help можно вызвать демонстрационную программу Demo, котора€ в анимационном режиме показывает основные возможности системы моделировани€. ÷елесообразно перед изучением системы моделировани€ MicroCAP запустить программу Demo.

 

1. —оздание принципиальных схем

ѕроцесс моделировани€ аналоговых схем можно разбить на р€д этапов:

- ввод принципиальной схемы устройства;

- задание параметров источников сигнала;

- задание параметров моделировани€;

- моделирование и анализ полученных результатов.

ƒл€ работы с MicroCAP используетс€ интерактивный графический интерфейс.

 

1.1. »нтерфейс системы моделировани€ MicroCAP

 

—истема моделировани€ MicroCAP имеет удобный стандартный интерфейс, прин€тый в Windows, что облегчает ее использование. ќсновное окно (рис. 1.1) состоит из системного меню, кнопок меню схем, строк кнопок инструментов, рабочего окна, в котором рисуетс€ схема, вертикальна€ и горизонтальна€ линейки прокрутки рабочего пол€, линейки прокрутки листов схемы. ¬ правом нижнем углу расположены две кнопки: просмотр списка флагов и кнопка переключени€ окно схем Ц окно текста. –ассмотрим кнопки меню схем.

ћеню File содержит команды дл€ работы с файлами схем, текстовыми задани€ми в формате SPICE, вывода на печать.

 

ћеню Edit содержит команды редактировани€ стандартные дл€ операционной системы Windows и команды редактировани€ системы MicroCAP.

ћеню Component содержит библиотеки аналоговых и цифровых компонентов (элементов). Ѕиблиотеки имеют иерархическую структуру с ниспадающими окнами. Ѕиблиотеки аналоговых компонентов содержат пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы, индуктивности, диоды, стабилитроны), активные компоненты (транзисторы различных типов, операционные усилители), источники сигналов и питани€ и некоторые другие.

ћеню Windows содержит команды управлени€ окнами и команды вызовов программ редактировани€ библиотеки компонент, редактировани€ графических изображений компонентов, идентификации параметров моделей аналоговых компонентов.

ћеню Options содержит команды выборов режима редактировани€ схем, задани€ различных параметров системы MicroCAP и выбора панелей списков компонентов (Component Palette). Ќа панели списков компонентов размещают имена наиболее часто употребл€емых компонентов. ѕри использовании панели списков компонент нет необходимости обращатьс€ к сложному иерархическому меню Component. ѕри выборе одной из панелей в рабочем окне по€вл€етс€ список выбранных компонентов. —писок компонентов можно редактировать. ¬сего можно создать 9 различных панелей. —истема MicroCAP поставл€етс€ с четырьм€ готовыми панел€ми. —оздание и редактирование панелей списков компонент описано в приложении ¬. ѕанели раскрываютс€ нажатием клавиш Ctrl+<номер панели>.

ћеню Analysis содержит перечень различных видов моделировани€:

- Transient Analysis Ц анализ переходных процессов;

- AC Analysis Ц анализ частотных характеристик;

- DC Analysis Ц анализ передаточных функций по посто€нному току.

 аждый из видов моделировани€ может работать в режиме Probe. –ежим Probe дает удобное средство дл€ быстрого просмотра сигналов в различных узлах схемы.

 

1.2. —оздание принципиальных схем устройства

—оздание принципиальных схем устройства осуществл€етс€ в следующей последовательности:

- в рабочем окне в режиме добавлени€ компонентов в схему (Component mode) размещают все требуемые компоненты схемы;

- в режиме выбора объектов (Select mode) располагают и ориентируют компоненты согласно заданной схеме;

- в режиме ввода ортогональных проводников (Wire mode) соедин€ют выводы компонент;

- с помощью команды "Ќомера узлов" (Node numbers) вывод€т номера узлов схемы, необходимые дл€ формировани€ задани€ дл€ моделировани€.

–ежимы и команды редактора схем могут задаватьс€ с помощью кнопок, выведенных на панель инструментов. ¬ таблице 1 привод€тс€ изображени€ кнопок и действи€, совершаемые при их активизации.

ƒобавление компоненты в схему осуществл€етс€ в режиме выбора компоненты (Component mode) путем выбора нужной компоненты из иерархического меню Component. ќднако более просто выбрать необходимую компоненту из списка компонентов (Component Palette). Component Palette выводитс€ в окно схем из меню Options. ѕри выборе компоненты по€вл€етс€ окно, в котором дл€ пассивных компонентов необходимо задать их величину, а при выборе активных - задать модель или тип из предлагаемого списка справа. Ќапример, транзистора типа 2N3904 (–ис.1.2).

 

 

“аблица 1

 

–ежим Ќазначени€
Select mode (¬ыбор) ¬ыбор объектов дл€ выполнени€ следующих операций: редактирование, очистка (без копировани€ в буфер обмена), удаление (с копированием в буфер обмена), перемещение, вращение. ќтдельный объект выбираетс€ щелчком мыши.
Components mode( омпоненты) ƒобавление компонентов в схему
Wire mode(÷епи) ¬вод ортогональных проводников (цепей)
Node numbers(Ќомера узлов) ¬ывод номеров узлов схемы

 

 

„исловые значени€ параметров компонентов представл€ютс€ в виде:

- действительных чисел с фиксированным дес€тичным знаком (точкой). Ќапример, сопротивление 1,5 кќм, записываетс€ как 1500, а емкость 1 мк‘ как 0.000001;

- действительных чисел с плавающим дес€тичным знаком - научна€ нотаци€. Ќапример, емкость 1 мк‘ записываетс€ как 1≈-6;

- действительных чисел с плавающим дес€тичным знаком - инженерна€ нотаци€, согласно которой различные степени 10 обозначаютс€ следующими суффиксами:

F фемто 10 Ц15 K кило 10 3

P пико 10 Ц12 MEG мега 10 6

N нано 10 Ц9 G гига 10 9

U микро 10 Ц6 T тера 10 12

M милли 10 Ц3

 

ѕри этом большие и малые буквы не различаютс€. ƒл€ большей нагл€дности после стандартных суффиксов разрешаетс€ помещать любые символы, которые при интерпретации чисел не будут приниматьс€ во внимание. Ќапример, сопротивление 1,5 ћом может быть записано как 1.5MEG, 1.5meg или 1500 , емкость 1 мк‘ как 1U, 1u, 1uF или 1UF. ѕробелы между числом и буквенным суффиксом не допускаютс€.

ѕеремещение компоненты осуществл€етс€ в режиме ¬ыбор (Select mode)

с помощью манипул€тора "мышь" путем выбора ее и удержани€ левой кнопкой. ќриентаци€ компоненты производитс€ после ее выбора последовательным нажатием правой кнопки до тех пор, пока компонента не примет нужное положение.

—оединение компонентов между собой осуществл€етс€ в режиме ввода ортогональных проводников (Wire mode). ƒл€ этого указатель "мыши" устанавливаетс€ в точку, из которой будет выходить проводник. «атем, нажима€ и удержива€ левую кнопку, ведут линию в конечную точку соединени€ и там кнопку отпускают.

ѕри создании схем доступны еще некоторые полезные кнопки, приведенные в таблице 2.

 

“аблица 2

–ежим Ќазначени€
–едактирование и опрос
Text mode (“екст) Ќанесение на схему текстовых надписей:
Diagonal mode (ƒиагональные цепи) ¬вод цепей под определенным углом
Graphics mode (√рафика) –исование графических объектов: линий, пр€моугольников, ромбов, эллипсов, дуг, секторов круга
Info mode (»нформаци€) ¬вод информации о параметрах выбранного щелчком мыши компонента с возможностью редактировани€
Help mode (ѕомощь) ¬ызов текстовой информации о модели компонента, выбранного щелчком курсора. Ќажатие Alt+F1 выводит описание синтаксиса директивы, указанной в окне текста, в формате SPICE или схемного ввода
ќтображение информации
Grid text mode (“екст)   ¬ысвечивание всех текстовых надписей
Attribute text mode (ѕозиционные обозна- чени€) высвечивание позиционных обозначений всех компонентов
Node voltage/ states (”зловые потенциалы/ логические состо€ни€) ¬ывод узловых потенциалов аналоговых узлов и логических состо€ний цифровых узлов в режиме по посто€нному току
Pin connections (¬ыводы компонентов) ќбозначение выводов всех компонентов
Command text mode ( оманды) ¬ысвечивание всех команд, размещенных на схеме
Grid (—етка) ¬ысвечивание сетки
Border (–амка схемы) «аключение чертежа схемы в рамку
Title (”гловой штамп) Ќанесение изображени€ углового штампа (основной надписи)

 

1.3. «адание параметров компонентов

ѕри моделировании схем используютс€ различные тестовые сигналы. ƒл€ аналогового моделировани€ наиболее часто используютс€ источники синусоидального и импульсного сигнала. ƒл€ этого в MicroCAP есть компоненты двух типов источников тестового сигнала Sine source и Pulse source. ѕеред моделированием необходимо задать параметры этих источников. »сточник синусоидального сигнала воспроизводит кривую вида:

 

.

 

¬ таблице 3. приведены параметры источника синусоидального сигнала.

 

“аблица 3

ќбозначение параметра ѕараметр –азмерность «начение по умолчанию
F „астота √ц 106
A јмплитуда ¬  
DC ѕосто€нна€ составл€юща€ ¬  
PH Ќачальна€ фаза √рад.  
RS ¬нутреннее сопротивление ќм 0,001
RP ѕериод повторени€ затухающего сигнала с  
TAU ѕосто€нна€ времени изменени€ амплитуды сигнала по экспоненциальному закону с  

 

‘орма импульсного сигнала Pulse показана на рис.1.3, а его параметры приведены в таблице 4.


 

“аблица 4

 

ќбозначение параметра ѕараметр –азмерность «начение по умолчанию
VZERO Ќачальное значение ¬ 0
VONE ћаксимальное значение ¬  
P1 Ќачало переднего фронта с 10-7
P2 Ќачало плоской вершины импульса с 1.1×10-7
P3  онец плоской вершины импульса с 5×10-7
P4 ћомент достижени€ уровн€ VZERO с 5,1×10-7
P5 ѕериод повторени€ с 10-6

 

ѕараметры компонентов (в частности источников сигнала) задаютс€ в окне задани€ параметров. ќкно задани€ параметров по€вл€етс€ при помещении компоненты в окно редактора схем или после двойного нажати€ левой кнопки мыши на выбранной компоненте схемы в режиме выбора компоненты. ¬еличины параметров задаютс€ в пол€х ввода, при этом необходимо соблюдать прин€тые единицы измерени€ дл€ каждого параметра. ≈диницы измерени€ обычно можно пон€ть по параметрам заданных поумолчанию или из описани€ модели компоненты.

Ќапример дл€ синусоидального сигнала амплитудой 5 ¬, и частотой 1000√ц необходимо задать F = 1000, A = 5, DC = 0, PH = 0, RS =1M, RP = 0, TAY = 0.

ѕри моделировании аналоговых схем часто надо определ€ть переходную функцию на выходе схемы, т.е. реакцию схемы на единичный скачек напр€жени€. ¬ качестве входного сигнала используетс€ импульсный источник сигнала Pulse. ¬рем€ переднего фронта выбираетс€ на много меньше длительности переходного процесса в схеме, длительность импульса должна быть больше времени переходного процесса и времени моделировани€. Ќапример, дл€ RC цепочки с посто€нной времени t = 0,01с параметры модели импульсного элемента могут быть:

.MODEL IMPULSE PUL (VONE=1 P1=0 P2=1e-6 P3=1 P4=2 P5=4).

 

ѕример схемы усилител€ с общим эмиттером представлен на рис. 1.4.

 

 

2. ћоделирование во временной области (Transient Analysis)

 

2.1 –ежим моделировани€ во временной области (Transient Analysis)

 

ѕосле перехода в режим анализа во временной области и при отсутствии ошибок открываетс€ окно задани€ параметров моделировани€ Transient Analysis Limits рис. 2.1.

 

¬ окне задани€ параметров моделировани€ имеютс€ команды, числовые параметры, управл€ющие процессом моделировани€, параметры, управл€ющие выводом результатов моделировани€ и опции.

 

 оманды:

 

RUN или F2 - начало моделировани€;

 

Add Ц добавление еще одной спецификации вывода результатов после строки, отмеченной курсором;

 

Delete - удаление строки спецификации вывода результатов, отмеченной курсором;

 

Expand - открытие дополнительного окна дл€ ввода текста большого размера при расположении курсора в одной из граф, содержащих выражени€, например Y Expresion;

 

Stepping Ц открытие диалогового окна задани€ вариации параметров;

 

Help Ц вызов помощи.

 

„исловые параметры моделировани€:

Time Range - определ€ет конечное и начальное врем€ моделировани€ в формате Tmax[,Tmin]. ѕо умолчанию Tmin = 0. Ќапример, задание "1.2ms,0.4ms" задает интервал моделировани€ от 0,4 до 1,2 мс;

Maximum Time Step Ц максимальный шаг интегрировани€. –асчет переходных процессов ведетс€ с выбираемым автоматически переменным шагом, величина которого определ€етс€ допустимой относительной ошибкой RELTOL = 0.001, определ€ема€ в глобальных установках Global Settings. »змен€€ этот параметр можно повысить точность вычислений и улучшить качество кривой переходного процесса, выводимого на экран.

Number of Points Ц количество точек, выводимых в таблицы, по умолчанию принимаетс€ 51, минимальное значение 6.

Temperature Ц диапазон изменени€ температуры в градуса ÷ельси€. ‘ормат High[,Low[,Step]]. ѕри изменении температуры измен€ютс€ параметры компонентов, имеющие ненулевой температурный коэффициент “—, а также р€д параметров полупроводниковых приборов. ≈сли параметр Step (шаг) опущен, то анализ выполн€етс€ при двух значени€х температуры: Low (минимальный) и High (максимальный). ≈сли опущены оба параметра Low и Step, то расчет производитс€ при единственной температуре, равной High.

 

¬ывод результатов моделировани€:

 

”правление выводом результатов осуществл€етс€ с помощью пиктограмм и выражений.

Ќиже привод€тс€ пиктограммы в пор€дке их изображени€ в окне слева направо и действи€, выполн€емые при их выборе.

 

- переключение между логарифмической и линейной шкалой по оси ’;

- переключение между логарифмической и линейной шкалой по оси Y;

- выбор цвета графика;

- при нажатии этой кнопки в текстовый выходной файл заноситс€ таблица отсчетов функции, заданной в графе Y Expresion. «апись производитс€ в файл "<им€ схемы>.TNO". “аблица просматриваетс€ в окне Numeric Output (открываетс€ клавишей F5).  оличество отсчетов функции задаетс€ параметром Number of Points в разделе „исловые параметры дл€ моделировани€;

- при нажатии этой кнопки на диске создаетс€ файл, в который занос€тс€ отсчеты функции, заданной в графе Y Expresion. ¬ дальнейшем при анализе другой цепи эта функци€ может служить входным сигналом, если в разделе Waveform sourses выбрать тип сигнала User source. «апись производитс€ в файл "<им€ схемы>.USR".

- выбор функции, дл€ которой производитс€ статистический анализ по методу ћонте- орло. ¬ыбрана, может быть только одна функци€.

 

 

¬ыражени€:

Plot Group Ц в графе – числом от 1 до 9 указываетс€ номер графического окна, в котором должна быть построена данна€ функци€. ¬се функции, помеченные одним и тем же номером, вывод€тс€ в одном окне. ≈сли это поле пусто, график функции не строитс€.

X Expresion Ц им€ переменной, откладываемой по оси ’. “ Ц врем€ при анализе переходных процессов, F Ц частота при расчете спектра сигнала с помощью преобразовани€ ‘урье.

Y Expresion Ц математическое выражение дл€ переменной, откладываемой по оси Y. Ёто может быть напр€жение в узле V(5), падение напр€жени€ на двухполюсном компоненте V(L1), тока ветви I(2,3), I(L1), ток коллектора бипол€рного транзистора IC(Q1), напр€жение между базой и эмиттером бипол€рного транзистора VBE(VT1), или математическое выражение, например VCE(Q1)*IC(Q1). ¬ приложении Ѕ более подробно показано, как используютс€ переменные и выражени€.

X Range Ц максимальное и минимальное значение переменной ’ на графике в формате High[,Low]. ƒл€ автоматического выбора диапазона переменных в этой графе указываетс€ Auto.

Y Range Ц максимальное и минимальное значение переменной ’ на графике в формате High[,Low]. ƒл€ автоматического выбора диапазона переменных в этой графе указываетс€ Auto.

Fmt Ц формат представлени€ числовых данных при построении таблиц, при выводе текущего значени€ переменных X и Y.

 

 

ќпции:

Run Options Ц управление выдачей результатов расчетов:

Normal Ц результаты расчетов не сохран€ютс€;

Save Ц сохранение результатов расчетов в бинарном дисковом файле <им€ схемы >.TSA;

Retrive Ц считывание последних результатов расчета из дискового файла <им€ схемы >.TSA, созданного ранее. ѕри этом производитс€ построение графиков и таблиц переходных процессов, как после обычного расчета.

State Variables Ц установка начальных условий;

Operation Point Ц включение режима расчета по посто€нному току перед началом каждого расчета переходных процессов.

Operation Point Only - расчет только режима по посто€нному току (расчет переходных процессов не производитс€);

Auto Scale Ranges - автоматическое масштабирование по ос€м X и Y.

 

ѕосле задани€ режима моделировани€ по€вл€етс€ окно с графиками переменных, при этом мен€етс€ состав меню команд. ƒл€ нашего примера окно с результатами моделировани€ показано на рис. 2.2.

 

 

ƒл€ более подробного анализа полученных графиков переходных процессов можно перейти в режим детального просмотра, нажав клавишу рис. 2.3. ¬ этом режиме доступны два курсора, которые управл€ютс€ левой и правой кнопками "мыши".  урсоры дают временные срезы. ѕод каждым графиком по€вл€ютс€ окна со значени€ми переменных, соответствующие временным срезам.  роме того, вывод€тс€ разность значений (Delta) и наклон (крутизна) между двум€ точками кривой, отмеченными курсорами. ѕеремеща€ курсоры можно выполнить различные измерени€. Ќапример, определить амплитуду или период сигнала. “ак сигнал в узле 1 имеет размах 1,72 ¬, а амплитуду Ц 0,86 ¬. ѕериод сигналов в узлах 5 и 6 равен 1,003 м—.

«десь по€вл€ютс€ новые возможности по исследованию кривых, которые станов€тс€ доступными после нажати€ соответствующих кнопок на панели инструментов. Ќапример, можно определить локальный или абсолютный минимум и максимум функции, определить и вывести на график значени€ между двум€ точками функции, как по вертикальной, так и горизонтальной оси и некоторые другие.

 

 

ѕосле проведени€ моделировани€ в режиме рисовани€ схем можно посмотреть значени€ напр€жений в узлах по посто€нному току. ƒл€ этого нужно выйти из режима моделировани€, нажав клавишу F3 или через меню, затем выбрать икону (–ис. 2.4.).

 

»сследование переходных процессов в режиме Probe Transient Analysis

–ежим оперативного построени€ графиков Probe работает после проведени€ моделировани€. ¬ режиме Probe по€вл€ютс€ два окна. ¬ одном изображена схема устройства, а в другом будут по€вл€тьс€ графики сигналов в узле схемы, помеченного курсором после нажати€ левой кнопки "мыши". ≈сли же отметить курсором компонент схемы, будет построен график падени€ напр€жени€ на

 

двухполюсном компоненте или разность напр€жений между ближайшими выводами многополюсного компонента. ¬ывод графиков тока или напр€жени€ можно задать с помощью опции меню Vertical. –абота в режиме Probe показана на рис.2.5.

 

 

ћноговариантный режим моделировани€

 

¬ системе моделировани€ MicroCAP есть полезна€ возможность проведени€ многовариантного анализа при вариации любого параметра компонента схемы или его модели. ƒл€ этого в окне задани€ параметров нажатием на панель Stepping открывают окно дл€ задани€ варьируемых параметров. ¬ этом окне в строке Step What указывают им€ варьируемого параметра, в последующих строках задаютс€ пределы изменени€ параметра и шаг его изменени€. ¬ графе Status включают кнопку On. Ќа рис. 2.6. показано окно режима Stepping и результаты расчета напр€жени€ на коллекторе транзистора усилител€ с общим эмиттером при изменении коллекторного сопротивлени€ с 8 кќм до 11 кќм с шагом 1 кќм. јмплитуда входного сигнала при этом равна 0,2 ¬.

 

2.2. «адание по моделированию переходных процессов

 

ќпределить переходные процессы в электрической цепи, состо€щей из источника сигнала и последовательно включенных R, L и — элементов. ¬ качестве источника сигнала вз€ть импульсный источник PULSE. ќпределите как измен€ютс€ во времени ток и напр€жени€ на элементах цепи. ѕараметры электрической цепи вз€ть из таблицы вариантов 1. ѕараметры источника PULSE: VZERO =0, VONE=5, P1=0, P2=0.01u, P3=1, P4=2, P5=4. ќриентировочное врем€ моделировани€ (Time Range)100 мк— (100u).

 

 

 

 

“аблица вариантов 1
є вар R ќм L м√ C мк‘ є вар R ќм L м√ C мк‘ є вар R ќм L м√ C мк‘
      0.01       0.001       0.001
      0.02       0.002       0.002
      0.03       0.003       0.003
      0.04       0.004       0.004
      0.05       0.005       0.005
      0.01       0.001       0.001
      0.02       0.002       0.002
      0.03       0.003       0.003
      0.04       0.004       0.004
      0.05       0.005       0.005

 

3. ќпределение частотных характеристик (AC Analysis)

 

3.1. –ежим построени€ частотных характеристик (AC Fnalysis)

 

¬ режиме моделировани€ AC Analysis можно определить амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристику электронного устройства.  о входу схемы должен быть подключен источник синусоидального или импульсного сигнала. ѕри расчете частотных характеристик комплексна€ амплитуда этого источника сигнала полагаетс€ равной 1 ¬, начальна€ фаза нулева€, а частота мен€етс€ в пределах, задаваемых в меню AC Analysis Limits.

ѕосле перехода в режим анализа частотных характеристик по€вл€етс€ окно задани€ параметров моделировани€ AC Analysis Limits, очень похожее на окно в режиме Transient Analysis (рис. 3.1).

–ассмотрим задание числовых параметров:

Frequency Range Ц задает значение конечной и начальной частоты в формате Fmax,Fmin;

Namber of Points Ц количество точек по частоте, в которых производитс€ расчет частотных характеристик;

Temperature Ц диапазон изменени€ температуры в формате High[,Low[,Step]];

Maximum Change,% - максимально допустимое приращение графика первой функции на интервале шага по частоте (в процентах от полной шкалы);

Noise Input Ц им€ источника сигнала, подключенного к входным зажимам цепи. ѕри указании переменной INOISE в графе Y expression выводитс€ график квадратного корн€ спектральной плотности напр€жени€ или тока внутренних шумов цепи, пересчитанной к этим зажимам. ≈сли в качестве источника входного сигнала включаетс€ источник напр€жени€, то на пересчитываетс€ спектральна€ плотность напр€жени€, а если источник тока, то спектральна€ плотность тока;

Noise Output Ц номера узлов выходных зажимов цепи, в которых вычисл€етс€ спектральна€ плотность напр€жени€ выходного шума цепи. ‘ормат узел1[,узел2].

 

¬ыражени€:

X Expresion Ц им€ переменной, откладываемой по оси ’. ќбычно по этой оси откладываетс€ частота F;

Y Expresion Ц математическое выражение дл€ переменной, откладываемой по оси Y. Ёто может быть коэффициент усилени€ в линейном масштабе v(6) или в логарифмическом масштабе db(v(6)), фаза в градусах ph(v(6));

X Range Ц максимальное и минимальное значение переменной ’ на графике по формату High(,Low);

Y Range Ц максимальное и минимальное значение переменной Y на графике;

 

 

 

Fmt Ц формат представлени€ числовых данных при построении таблиц, при выводе текущего значени€ переменных X и Y при нажатии клавиши – и при работе в режиме детального просмотра графиков.

ѕример расчета амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристики усилител€ с общим эмиттером приведен на рис.3.2.  оэффициент усилени€ выводитс€ в логарифмическом и линейном масштабе. ƒл€ анализа полученных графиков можно использовать те же средства, что и в режиме исследовани€ переходных процессов.

ѕосле проведени€ расчета частотных характеристик становитс€ доступен режим Probe, в котором можно получить частотные характеристики в точках схемы или на двухполюсных компонентах путем выбора их "мышью". ¬ыбор вида частотной характеристики осуществл€етс€ с помощью меню Vertical.

ѕри определении частотных характеристик удобно использовать многовариантный расчет, варьиру€ величину одной из компонент. Ќа рис.3.3 показан расчет частотных характеристик усилител€ с общим эмиттером при изменении емкости —1.

 

 

3.2. «адание по определению частотных характеристик

 

ќпределить частотны характеристики электрической цепи, состо€щей из источника сигнала и последовательно включенных R, L и — элементов (см. задание в пп 2.2). ¬ качестве выхода возьмите напр€жение на емкости. ќриентировочные параметры моделировани€: диапазон частот (Frequncy Range, X Range) 1000k,10k; Y Range 20,-20 дл€ амплитудно-частотной характеристики и -180,0 дл€ фозо-частотной характеристики. ѕараметры элементов схемы вз€ть из таблицы вариантов 1.

 

4. ќпределение статических характеристик (DC Analysis)

 

4.1. –ежим исследовани€ статических характеристик

 

¬ режиме DC рассчитываютс€ передаточные характеристики по посто€нному току.   входам цепи подключаютс€ один или два независимых источников сигнала. ƒл€ этих источников задаютс€ пределы изменени€ сигналов. ¬ качестве выходного сигнала, например, может рассматриватьс€ напр€жение в узле, разность потенциалов между двум€ узлами ток через ветвь, в которую включен резистор, токи транзистора. ѕри расчете режима DC программа закорачивает индуктивности, исключает конденсаторы и затем рассчитывает режим по посто€нному току при нескольких значени€х входных сигналов. Ќапример, при подключении одного источника посто€нного напр€жени€ рассчитываетс€ передаточна€ функци€ усилител€, а при подключении двух источников Ц семейство статических выходных характеристик транзистора.

ѕосле вызова режима DC по€вл€етс€ окно задани€ параметров расчета передаточных характеристик рис 4.1.

 

 

„исловые параметры:

 

Input 2 range Ц пределы изменени€ второго варьируемого источника тока или напр€жени€; формат Final[,Initial[,Step]. ≈сли измен€етс€ только один источник, то можно оставить строку пустой.

Input 2 Ц им€ второго источника посто€нного напр€жени€ или тока. ≈сли источник один, то следует записать NONE/

Input 1 range Ц пределы изменени€ второго варьируемого источника тока или напр€жени€; формат Final[,Initial[,MaxStep]. »сточник Input 1 использует переменный шаг изменени€, а Input 2 Ц посто€нный.

Input 1 Ц им€ основного источника посто€нного напр€жени€ или тока.

Number of Points Ц количество точек, выводимых в таблицы.

Temperature Ц диапазон изменени€ температуры.

Maximum change, % - максимально допустимое приращение графика первой функции на интервале шага изменени€ первого источника Input 1 (в процентах от полной шкалы). ≈сли график функции измен€етс€ быстрее, то шаг приращени€ величины первого источника автоматически уменьшаетс€.

 

–ассмотрим пример определени€ передаточной характеристики и семейства выходных характеристик бипол€рного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером рис. 4.2. «десь используетс€ только один Ц основной источник сигнала V2, который измен€етс€ в пределах от 0 ¬ до 1¬ с максимальным шагом 0.1¬. ƒл€ улучшени€ качества кривой выводимой на экран в графе Maximum change задано максимальное допустимое приращение графика функции 1%. Ќа графике по оси ’ выводитс€ напр€жени€ источника V2 в диапазоне от 0 до 1¬, а по оси Y - ток коллектора транзистора IC(Q1) в диапазоне от 0 до 10 мј.

 

Ќа рис.4.3 показано окно задани€ параметров, а на рис.4.4 - результат расчета передаточной характеристики.

 

 

 

 

 

ƒл€ расчета семейства выходных характеристик транзистора (зависимость тока коллектора от напр€жени€ коллектор-эмиттер при различных значени€х тока базы) необходимо использовать два источника сигналов: источник тока, задающий ток базы, и источник напр€жени€, задающий напр€жение коллектор-эмиттер. ѕричем основным источником €вл€етс€ источник напр€жени€ коллектор-эмиттер, а источник тока Ц вторым варьируемым источником. —хема моделировани€ показана на рис.4.5.

Ќа рис.4.6 представлено окно задани€ параметров, а на рис. 4.7 Ц выходные характеристики транзистора. ќбратите внимание, что в строке Input 1 задаетс€ им€ основного источника сигнала V1, а в строке Input 2 Ц им€ второго варьируемого источника I1. Ќапр€жение коллектор-эмиттер измен€етс€ в пределах от 0 до 10 ¬ с шагом 1 ¬. ƒл€ улучшени€ качества выводимого графика в Maximum change задаетс€ равным 0,1%. ѕределы изменени€ тока базы (источник I1) от 0,01 мј до 0,1 мј с шагом 0.02 мј.

 

 

4.2. «адание по определению вольт-амперной характеристики диода

ѕостроить вольтмперную характеристику диода. “ип диода возьмите из таблицы вариантов 2.

 

“аблица вариантов 2
є вар “ип диода є вар “ип диода є вар “ип диода
  1N3016A   1N3026A   1N3036A
  1N3017A   1N3027A   1N3037A
  1N3018A   1N3028A   1N3038A
  1N3019A   1N3029A   1N3039A
  1N3020A   1N3030A   1N3040A
  1N3021A   1N3031A   1N3041A
  1N3022A   1N3032A   1N3042A
  1N3023A   1N3033A   1N3050A
  1N3024A   1N3034A   1N3051A
  1N3025A   1N3035A   1N3064

 

 

 

ѕриложение ј. Ќаименовани€ компонент

 

»м€ компонента “ип
Passive components (ѕассивные компоненты)
Resistor –езистор
Capacitor  онденсатор
Inductor »ндуктивность
Diode ƒиод
D45 ƒиод, повернутый на 45∞
Zener —табилитрон
Tline Ћини€ передачи
Transformer “рансформатор высокочастотный
K ¬заимна€ индуктивность
Active components (јктивные компоненты)
NPN Ѕипол€рный n-p-n транзистор
PNP Ѕипол€рный p-n-p транзистор
NPN4 Ѕипол€рный боковой n-p-n транзистор
PNP4 Ѕипол€рный боковой p-n-p транзистор
NMOS ћќѕ-транзистор со встроенным каналом n-типа
PMOS ћќѕ-транзистор со встроенным каналом p-типа
DNMOS ћќѕ-транзистор с наведенным каналом n-типа
DPMOS ћќѕ-транзистор с наведенным каналом p-типа
NJFET ѕолевой транзистор с управл€ющим p-n переходом и каналом n-типа
PJFET ѕолевой транзистор с управл€ющим p-n переходом и каналом p-типа
Opamp ќперационный усилитель
GaAsFET јрсенид-галиевый полевой транзистор с аналом n-типа
Waveform sources (»сточники сигналов)
Battery »сточник посто€нного напр€жени€ (батаре€)
Pulse sourse »сточник импульсного напр€жени€
Isource »сточник посто€нного тока
User sourse »сточник напр€жени€, задаваемый пользователем
Sine source »сточник синусоидального напр€жени€
V Ќезависимый источник переменного напр€жени€
I Ќезависимый источник переменного тока

 

ѕриложение Ѕ. ѕредставление математических выражений

 

ѕри создании принципиальных схем используютс€ математические выражени€. ¬ математических выражени€х могут использоватьс€ следующие переменные:

 

V(A) Ќапр€жение в узле ј (напр€жени€ измер€ютс€ относительно узла "земли")
V(A,B) –азность потенциалов между узлами ј и ¬
V(D1) Ќапр€жение между выводами устройства D1
I(D1) “ок через устройство D1
I(A,B) “ок через ветвь между узлами ј и ¬ (между узлами должна быть включена только одна ветвь)
IR(Q1) “ок, втекающий в вывод R
VRS(Q1) Ќапр€жение между выводами R и S устройства Q1
CRS(Q1) ≈мкость между выводами R и S устройства Q1
QRS(Q1) «ар€д емкости между выводами R и S устройства Q1
R(R1) —опротивление резистора R1
C(X1) ≈мкость конденсатора или диода ’1
Q(X1) «ар€д конденсатора или диода ’1
L(X1) »ндуктивность катушки индуктивности или сердечника ’1
X(X1) ћагнитный поток в катушке индуктивности или сердечнике ’1
B(L1) ћагнитна€ индукци€ сердечника L1
H(L1) Ќапр€женность магнитного пол€ в сердечнике L1
T ¬рем€
F „астота

 

¬ этом перечне символы ј и ¬ обозначают номера узлов схемы, D1 Ц им€ компоненты с двум€ выводами или управл€емого источника, Q1 Ц им€ любого активного устройства или линии передачи. —имволы R и S замен€ютс€ аббревиатурами выводов устройств согласно следующей таблице:

 

”стройство јббревиатура выводов Ќазвание выводов
ћќѕ-транзистор (MOSfets) D, G, S, B —ток, затвор, исток, подложка
ѕолевой транзистор (Jfets) D, G, S —ток, затвор, исток
јрсенид- галлиевый транзистор (GaAsfets) D, G, S —ток, затвор, исток
Ѕипол€рный транзистор B, E, C, S Ѕаза, эмиттер, коллектор, подложка

 

Ќапример, следующие выражени€ означают: I(R1) Ц ток через резистор R1; IC(VT1) Ц ток коллектора транзистора VT1; VBE(Q1) Ц напр€жение между базой и эмиттером бипол€рного транзистора Q1.

Ќиже приведен список обозначений переменных типа напр€жение и ток дл€ некоторых компонентов:

 

 омпонент Ќапр€жение “ок
–езистор V I
 онденсатор V I
»ндуктивность V I
ƒиод V I
Ѕипол€рный транзистор VBE, VBC, VEB VEC, VCB, VCE IB, IE, IC
ћќѕ Ц транзистор VGS, VGD, VGB VDS, VDG, VDB VSG, VSD, VSB VBG, VBD, VBS IG, IS, ID, IB
ѕолевой транзистор с управл€ющим p-n переходом VGS, VGD, VSG VSD, VDG, VDS IG, IS, ID
јрсенид-галлиевый транзистор VGS, VGD, VSG VSD, VDG, VDS IG, IS, ID
»сточники тока или напр€жени€ V I

 

 

ѕриложение ¬. —оздание палитры компонент

 

ѕри создании схем удобно пользоватьс€ специальными панел€ми со списками компонент (Component Palette). ¬сего можно создать 9 таких панелей. ѕрограмма MicroCAP поставл€етс€ с четырьм€ такими панел€ми, куда занесены имена наиболее употребл€емых аналоговых и цифровых компонентов. Ёти панели можно отредактировать или создать новые с помощью редактора компонентов Component Editor меню Windows, использу€ опцию User.

¬ окне User можно выбрать нужную панель из списка. ¬ правом окне приведены группы компонент (Component). ƒвойной щелчок "мыши" на выбранной группе раскрывает список компонентов этой группы. ≈сли выбрать из списка нужную компоненту, то в окне User по€витс€ None, если эта компонента не входит ни в одну панель, или им€ панели, в которой она содержитс€. ƒл€ внесени€ компонента в список соответствующей панели необходимо в окне User выбрать нужную панель. ѕри выходе из Component Editor не забудьте выполнить команду Save.

ѕриложение √. Ќазначение функциональных клавиш

 

F1 Ц вызов меню помощи;

F2 - начало моделировани€ после выбора одного из видов анализа в меню Analysis;

F3 Ц выход из режима AC, DC, или Transient Analysis и возвращение в окно схем;

F4 Ц отображение окна графиков результатов анализа (например, если было открыто окно текстового выходного файла);

Ctrl+F4 Ц закрытие активного окна;

F5 Ц отображение текстового выходного файла в окне Numeric Output;

F6 Ц возвращение к исходному масштабу в выбранном окне графиков;

Ctrl+F6 Ц циклическое переключение открытых окон;

F7 Ц переключение в режиме Scale масштабировани€ фрагмента графика на весь экран;

F8 Ц переключение в режим электронного курсора Cursor изменени€ координат графиков;

F9 Ц очистка окна графиков в режиме Probe и вызов окна задани€ параметров Analysis Limits в режиме анализа характеристик;

F11 Ц открытие окна варьировани€ параметров Parameter Stepping;

F12 Ц вызов редактора переменных состо€ни€ State Variables Editor.

 



<== предыдуща€ лекци€ | следующа€ лекци€ ==>
“ема 12. ћаркетинг страховой де€тельности. | ‘ормулировки де€тельности педагога и обучающихс€
ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-12-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2133 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—тремитесь не к успеху, а к ценност€м, которые он дает © јльберт Ёйнштейн
==> читать все изречени€...

488 - | 493 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.2 с.