Содержание
Введение
1. Анализ переходных процессов (Transient Analysis)
1.1 Задание параметров моделирования(Transient Analysis Limits)
1.2 Меню режимов расчета переходныхпроцессов
2. Расчет частотных характеристик (AC Analysis)
2.1 Задание параметров моделирования(AC Analysis Limits)
3. Расчет передаточных функций попостоянному току (DC Analysis)
3.1 Задание параметров моделирования(DC Analysis Limits)
4. Многовариантный анализ (Stepping)
5. Расчет режима по постоянному току(Dynamic DC)
6. Расчет режима по переменному току(Dynamic AC)
7. Расчет малосигнальных передаточныхфункций (Transfer Fuction)
8. Расчет чувствительности попостоянному току (Sensitivity)
9. Расчет нелинейных искажений (Distortion)
10. Вывод графиков характеристик врежиме Probe
11. Просмотр и обработка результатовмоделирования
Заключение
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ
Согласно заданию напроект необходимо исследовать моделирование электрических схем при помощипрограммного пакета Micro-Cap 8.
MicroCAP-8— это универсальный пакет программ схемотехнического анализа, предназначенныйдля решения широкого круга задач. Характерной особенностью этого пакета,впрочем, как и всех программ семейства, является наличие удобного идружественного графического интерфейса, что делает его особенно привлекательнымдля непрофессиональной студенческой аудитории. Несмотря на достаточно скромныетребования к программно-аппаратным средствам ПК, его возможности достаточновелики. С его помощью можно анализировать не только аналоговые, но и цифровыеустройства. Возможно также и смешанное моделирования аналого-цифровыхэлектронных устройств, реализуемое в полной мере опытным пользователем пакета,способным в нестандартной ситуации создавать собственные макромодели,облегчающие имитационное моделирование без потери существенной информации оповедении системы.
Отмладших представителей своего семейства MicroCAP-8 отличается болеесовершенными моделями электронных компонентов разных уровней (LEVEL)сложности, а также наличием модели магнитного сердечника. Это приближает его повозможностям схемотехнического моделирования к интегрированным пакетам DESIGNLAB,ORCAD, PCAD2002— профессиональным средствам анализа и проектирования электронных устройств,требующим больших компьютерных ресурсов и достаточно сложных в использовании.
Пакеты программсхемотехнического моделирования и проектирования семейства Micro-Cap (Microcomputer CircuitAnalysis Program – «Программа анализа схем на микрокомпьютерах») фирмыSpectrum Software относятся к наиболее популярнымсистемам автоматизированного проектирования (САПР) электронных устройств.Последние версии Micro-Cap (далее МС), обладая большимисервисными возможностями, позволяют выполнять графический ввод и редактированиепроектируемой схемы, проводить анализ характеристик аналоговых, цифровых исмешаных аналого-цифровых устройств. С помощью МС можно осуществить анализэлектрических схем по постоянному току, рассчитать переходные процессы ичастотные характеристики проектируемых схем, провести оптимизацию параметровсхемы. Программы МС имеют средства синтеза пассивных и активных аналоговыхфильтров, средства моделирования функциональных схем аналоговых и цифровыхустройств, обладают возможностями построения 3-мерных графиков результатовмоделирования и многое другое.
программасхемотехнический моделирование частотный
1. Анализ переходныхпроцессов (Transient Analysis)
1.1 Задание параметровмоделирования (Transient Analysis Limits)
После перехода в режиманализа программа МС проверяет правильность составления схемы и при отсутствииошибок открывает окно задания параметров моделирования Transient Analysis Limits (рис. 1). В режиме анализа это окно можно открытьнажатием клавиши F9 или пиктограммы/> . Окно Transient Analysis Limits содержит следующие разделы.
Команды:
Run – начало моделирования (пиктограмма /> или клавиша F2). Моделирование может бытьостановлено (прекращено) в любой момент времени нажатием на пиктограмму /> или клавишу Esc. Последовательные нажатия напиктограмму /> прерываюти затем продолжают моделирование;
Add – добавление еще одной строкиспецификации вывода результатов моделирования. При наличии большого количествастрок, не умещающихся на экране, появляется линейка прокрутки;
/>
Рис. 1 Строкиспецификации вывода результатов
Delete – удаление выделенной строкиспецификации вывода результатов;
Expand – открытие дополнительного окна дляввода текста большого размера при расположении курсора в одной из граф,содержащих выражение (например, Y Expression);
Stepping – открытие диалогового окна заданиявариации параметров при моделировании. Properties – открытие диалогового окнаизменения параметров режима анализа, имеющего несколько закладок, в том числе:
- Plot – управление выводом графиков наэкран и на принтер;
- Scales and Formats – выбор масштабов по осям координат;
- Colors, Fonts and lines – выбор цвета объектов, параметров шрифта и типалиний;
- Save Curves – выбор одной или нескольких переменных длясохранения в *.usr файлахисточника User Source (раздел 3.3.4);
- Tool Bar – нанесение пиктограмм команд на панель инструментовокна Transient Analysis;
Help – вызов системы помощи в режиме Transient Analysis.
Числовые параметры:
Time Range – спецификация конечного и начального времени расчетапереходных процессов, определяемая форматом Tmax[, Tmin].Параметр [Tmin] можно не указывать, тогда поумолчанию Tmin=0;
Maximum Time Step – максимальный шаг интегрирования, определяющийточность расчетов переходных процессов. По умолчанию он определяется извыражения (Tmax – Tmin)/50;
Number of Points – количество отчетов вычисленной функции, выводимых ввиде таблицы в текстовый выходной файл *.tno (по умолчанию принимается равным 51);
Temperature – диапазон изменения температурыкомпонентов схемы в градусах Цельсия, заданный в режиме Linear или Log по формату High[,Low[,Step]]. Если параметр Step (шаг) опущен, то анализ выполняется при минимальном (Low) и максимальном (High) значениях температуры. Если неуказаны оба параметра Low и Step, то расчет схемы производится притемпературе компонентов, равной High.При выборе режима List указываетсясписок температур, разделяемых запятыми.
Вывод результатовмоделирования:
Слева от каждой строкиспецификации вывода результатов моделирования расположена группа кнопок />, определяющиххарактер вывода данных, задаваемых в той же строке. С помощью первых двухкнопок (Log/Linear Scale) осуществляется переключение между логарифмической илинейной шкалой по осям X и Y. Третья кнопка (Color) позволяет менять цвет графиков, апри нажатии четвертой кнопки (Numeric Output) втекстовый выходной файл с расширением .tno заносится таблица отчетов вычисленной функции.
В графе P (Plot Group) указывается номер графического окна, в которомдолжна быть построена функция моделирования. Функции, помеченные одним и тем женомером, выводятся в одном окне.
Выражения:
X Expression – имя переменной, откладываемой пооси X (T — время, F — частота, H — напряженность магнитного поля идр.);
Y Expression – имя переменной, откладываемой пооси Y. Это могут быть простые переменные [V(3) – напряжение в узле, V(R1)-падение напряжение на резисторе, I(2,1) – ток ветви, I(R1) – ток через резистори т.п.] или математические выражения, например, V(2)-V(3) –разность потенциалов между узлами 2 и 3 схемы;
X (Y) Range –максимальное и минимальное значения переменной X (Y) на графике по форматуHigh[,Low]. Если минимальное значение равно нулю, то его можноне указывать. Для автоматического выбора диапазона переменных X(Y) в соответствующей графе Range указывается Auto.
Щелчок курсором по однойиз панелей P, X (Y) Expression, X (Y) Range открывает всплывающие окна длявыбора параметров графиков. Если курсор установлен в одной из граф строкиспецификации, то после щелчка правой кнопки мыши так же открывается всплывающееменю выбора параметров построения графиков.
Опции:
Run Options – управление выдачей результатов расчета:
- Normal – результаты расчетов несохраняются,
- Save – сохранение результатов расчетов вбинарном файле .tsa,
- Retrieve – считывание последних результатоврасчета из файла .tsa, созданного ранее;
State Variables – установка начальных условий:
- Zero – установка нулевых начальныхусловий для потенциалов всех аналоговых узлов и токов через индуктивности, ацифровым узлам присваивается неопределенное логическое состояние «Х»;
- Read – чтение начальных условий из файла.top, созданного спомощью редактора State Variables Editor;
- Leave – установка начальных условий,полученных при окончании расчета предыдущего варианта;
- Retrace – установка начальных условий примногократном анализе переходных процессов в последовательности временныхинтервалов. При первом запуске рассчитывается переходной процесс в интервалевремени, заданном форматом спецификации Time Range. При последующих запусках режима Transient с помощью клавиши F2 или кнопки Run (/>) построение графиков начинается смомента времени, соответствующего окончанию предыдущего цикла анализа;
Operation Point – выполнение расчета по постоянному току перед началомкаждого расчета переходных процессов;
Operation Point Only – расчет только режима по постоянному току (расчетпереходных процессов не производится);
Auto Scale Ranges – включение автоматического масштабирования по осям X и Y для каждого нового варианта расчетов. Если эта опциявыключена, то принимаются во внимание установки, заданные в графах X (Y) Range.
В режиме Transient Analysis на панели инструментов программы MC8 становится доступной кнопка /> (команда Animate), которая позволяет замедлить выводграфиков. Режим анимации может быть полезен не только для демонстрации динамикипереходных процессов во времени, но и при построении зависимостей различныхвеличин между собой (годографов или «фазовых портретов» схемы).
1.2 Меню режимов расчетапереходных процессов
После задания параметровмоделирования и щелчка курсором по кнопке Run программа МС переходит в режим расчета переходныхпроцессов. Открывается окно анализа, а в строке заголовка появляется надпись “Transient Analysis”. Меняется и состав меню команд, а встроке инструментов появляются соответствующие им пиктограммы. В частности,появляется новый раздел меню Transient, команды которого приведены в табл. 1.
Таблица 1 Команда Назначение
/> Run (F2) Выполнение моделирования
/> Limits (F9) Задание параметров моделирования
/> Stepping (F11) Многовариантный анализ
/> Optimize (Ctrl+F11) Параметрическая оптимизация
/> Analysis Window (F4) Открытие графического окна результатов моделирования Watch (Ctrl+W) Одновременный просмотр схемы, результатов моделирования и текстовых выражений в трех окнах Breakpoint (Alt+F9) Введение точек останова моделирования 3D Windows Трехмерная графика Performance Windows Окно расширенного анализа (параметрическая зависимость)
/> Numeric Output (F5) Вывод на экран численных результатов моделирования в табличной форме
/> State Variables Editor (F12) Вызов редактора значений переменных FFT Windows Открытие окна спектрального анализа Reduce Data Points Открытие окна сокращения объема информации, выводимой на графиках E[it Analysis (F3) Завершение режима анализа
При выполнении анализа вокне Transient Analysis строятся графики переходныхпроцессов, заданных для анализа величин (напряжений в узлах схемы, паденийнапряжений на двухполюсных элементах, токов в ветвях схемы и т.п.). На рис. 2показан результат моделирования переходных процессов в пассивной линейной цепивторого порядка, электрическая схема которой приведена в правом окне.
/>
Рис. 2
В окно анализа выведеныследующие графики:
V(1) – импульсный сигнал,вырабатываемый генератором V1;
V(L1) – падение напряжения на индуктивности L1;
V(C1) – падение напряжения на конденсаторе C1.
Следует обратитьвнимание, что графики V(L1) и V(C1) построены длядвух значений сопротивления резистора R1 (0,5 кОм и 1 кОм), для чего использовался режим многовариантногоанализа (команда Stepping),рассмотренный в разделе.
На рис. 2 показаны дваоткрытых окна программы МС8, расположенных по горизонтали. Строка заголовкаактивного окна окрашивается в темно-синий цвет. Для активизации окна достаточнощелкнуть по нему мышью, а для того чтобы развернуть активное окно на весь экран(на рис. 2 это окно Transient Analysis), необходимо щелкнуть курсором попиктограмме />.Пиктограмма /> позволяетразместить на экране окно анализа поверх окна схем.
В случае большогоколичества графиков в окне анализа каждый из них можно выделить щелчком курсораи вывести в отдельное окно для детального просмотра, воспользовавшись кнопкой /> на панелиинструментов (команда Thumb Nail Plot в меню Scope). Признаком выделенного графика являетсяподчеркивание имени моделируемой функции. На рис. 2 в окне анализа выделенграфик функции V(1).
При включенной опции Auto Scale Ranges программа МС8 производит автоматическоемасштабирование графиков после полного завершения расчетов. Поэтому при анализемедленно протекающих процессов, диапазон изменения которых заранее не известен,текущие результаты могут быть не видны на экране. В этом случае для удобстваконтроля за процессом моделирования следует воспользоваться командой Print Values (пиктограмма />). При нажатой кнопке /> в нижней частиграфиков справа от обозначения каждой переменной выводятся их текущие численныезначения. Поскольку моделирование в режиме Print Values значительно замедляется, то после просмотра наиболееинтересного фрагмента данных этот режим можно отключить повторным нажатиемкнопки /> .Для ввода пиктограммы /> в строку инструментов необходимовоспользоваться закладкой Tool Bar в диалоговомокне Properties (см. раздел 1.1).
Если после завершениярасчета переходных процессов необходимо изменить параметры моделирования, то спомощью команды Limits (F9) вызывается окно Transient Analysis Limits, рассмотренное в предыдущем разделе, и повторнозапускается режим анализа.
Окно редактора State Variables Editor (F12)содержит три колонки, в которых располагаются значения узловых потенциалов (Node Voltages), токов через катушки индуктивности(Inductor Currents) и логических состояний цифровыхузлов (Node Levels). В начальный момент времени указанные переменныеполагаются равными нулю или состоянию неопределенности (Х) для логическихпеременных. После окончания моделирования в этом окне указываются конечныезначения переменных и момент времени, при котором эти значения рассчитаны. Принеобходимости значения переменных можно редактировать, обнулять (кнопка Clear), запоминать в файл .top (Write), в текстовый файл .svv (Print) или в виде директивы в текстовом окне (.IC), а также считать в окно переменныеиз файла .top (Read).
/>
Рис. 3
Команда FFT Windows вызывает диалоговое окно спектрального анализаполученных в результате моделирования периодических процессов (рис. 3). Впрограмме MC8 режим расчета спектров выгодноотличается от режима DSP (Digital Signal Processing) предыдущей версии программы MC7. Прежде всего, режим FFT позволяет рассчитать не толькоамплитудный (Mag), но и фазовый (Phase) спектр сигналов, а также получитьдействительную (Real) и мнимую (Imag) части спектра. Программа позволяетвывести в отдельное окно анализа одновременно несколько спектральных функций,определив для них отдельные графические окна (Plot Group) с соответствующим оформлением графиков (закладка Colors, Fonts and Lines).
На рис. 4 показаныодновременно выведенные на экран три рабочих окна: окно схем и два окна анализа(временной и спектральный анализ). Спектры сигналов V(1) и V(L1) представлены в виде наборагармоник, характерном для дискретного преобразования Фурье, а спектр сигнала V(C1) – в виде огибающей гармоник. В качестве модели сигнала V(1) используется меандр, поэтомучетные гармоники спектров равны нулю. В спектре сигнала V(L1) отсутствует постоянная составляющая, поскольку функция V(L1) симметрична относительно оси времени.
Закладка FFT окна Properties (рис. 3) позволяет определить границыинтервала времени, принимаемого для расчета спектра (Upper Time Limit, Lower Time Limit) и количество отсчетов сигнала (Number of Points), используемых в дискретном преобразовании Фурье.Причем в программе MC8 максимальноеколичество отсчетов увеличено до 220.
/>
Рис. 4
Параметрическаяоптимизация (команда Optimize) позволяет, изменяя значения компонентов схемы в процессе проведенияоптимизации, получить характеристики схемы с параметрами, максимально близкимик заданным значениям. Использование режима параметрической оптимизациирассмотрено в [1].
Для анализа полученных впроцессе моделирования графиков характеристик схемы можно воспользоватьсяразличными средствами (инструментами), имеющимися в программе МС. Включениеодного из имеющихся режимов измерения (управления электронным курсором)осуществляется нажатием на соответствующую пиктограмму в меню инструментов.Набор инструментов можно менять, если двойным щелчком курсора в поле графиковоткрыть диалоговое окно Properties и обратиться к закладке Tool Bar. Способыобработки результатов моделирования описаны в разделе 6.
2. Расчет частотныххарактеристик (AC Analysis)
Для проведения анализачастотных характеристик схемы необходимо к ее входу подключить источниксинусоидального (SIN), импульсного(PULSE) сигнала или сигнала USER, параметры которого задаютсяпользователем (раздел 3.3). В этом случае в режиме AC программа МС8 вместо указанных источников подключает на входсхемы гармоническое возмущение с переменной частотой. В процессе расчетачастотных характеристик комплексная амплитуда этого сигнала полагается равной 1В, начальная фаза – равной нулю, а частота меняется в пределах, заданных в менюAC Analysis Limits.
В режиме AC сначала рассчитывается режим схемыпо постоянному току, затем линеаризуются все нелинейные компоненты (пассивныекомпоненты с нелинейными параметрами, диоды, транзисторы, нелинейныеуправляемые источники) и выполняется расчет комплексных величин узловых потенциалови токов ветвей. Цифровые компоненты при линеаризации заменяются их входными ивыходными комплексными сопротивлениями, а передача сигналов через них нерассматривается.
Как правило, при расчетечастотных характеристик используется один источник, воздействие которогоприложено ко входу схемы. Если же источников несколько, то отклики от каждогосигнала будут складываться как комплексные величины.
2.1 Задание параметровмоделирования (AC Analysis Limits)
После проверкиправильности составления схемы и при отсутствии ошибок программа открывает окнозадания параметров моделирования AC Analysis Limits, которое по своей структуре аналогично окну Transient Analysis Limits (рис. 5). Тем не менее, имеются и отличия, связанныес особенностями моделирования в режиме AC Analysis.
/>
Рис. 5
Команды:
Состав команд (Run, Add, Delete,Expand, Stepping, Properties и Help) и их назначение аналогичны командам раздела 1.1.
Числовые параметры:
Frequency Rang – спецификация конечной и начальной частоты расчетачастотных характеристик, определяемая форматом Fmax, Fmin.Если частота Fmin не указана, то расчет непроизводится. Отрицательные значения частоты не допускаются. Значения частот,на которых производится расчет характеристик, зависит от параметров,установленных в соседнем разделе «Опции»: Auto, Linear,Log и List (на рис. 5 установлена опция Auto). В режимах Auto и Log значение Fmin должно быть больше нуля.
Number of Point – количество точек по частоте (Nf), в которых производится расчетчастотных характеристик. В режиме Auto количество точек определяется параметром Maximum Chang. При линейном законе изменения частоты (Linear) шаг приращения частоты ΔF равен
ΔF = Fk+1 – Fk = (Fmax — Fmin)/(Nf -1).
Если принятлогарифмический масштаб (Log),то отношение соседних частотных точек определяется выражением:
Fk+1/Fk=( Fmax / Fmin)/( Nf -1).
В режиме List (список) параметр Number of Point во внимание не принимается, а список частотных точекуказывается в спецификации Frequency Rang.
Temperature — диапазон изменения температуры вградусах Цельсия.Maximum Change, % — максимальнодопустимое приращение величины первой спектральной функции на интервале шага почастоте в процентах от полной шкалы значений функции. Данный параметриспользуется при расчете шага приращения частоты в режиме Auto. Если график функции в процессемоделирования изменяется быстрее, то шаг приращения частоты автоматическиуменьшается.Noise Input – имя источника,генерирующего шум.
Noise Output – имя узлов (формат [,]), относительно которых вычисляется спектральная плотностьвыходного шума схемы. Если имя второго узла не определено, то выходной шумвычисляется относительно нулевого узла («земли»).
Последние два параметраиспользуются при расчете уровня внутреннего шума схемы. В математическихмоделях компонентов, принятых в программе MC8, учитываются тепловые, дробовые и низкочастотныефликкер-шумы. При расчете выходного шума спектральные плотности шума от отдельныхисточников суммируются. Для построения графиков спектральной плотности шума навходе и выходе схемы достаточно ввести в графу Y Expression соответствующего графического окнаимя переменной в виде INOISEили ONOISE. При этом графики других переменных нельзяодновременно выводить на экран. Если переменные INOISE или ONOISEне указаны, то при проведении частотного анализа в режиме AC параметры Noise Input и Noise Outputигнорируются.
Вывод результатовмоделирования:
К группе из четырехкнопок />,определяющих характер вывода данных и рассмотренных в разделе 1.1, добавляетсяпятая кнопка, при нажатии на которую вызываются следующие команды:
/> Rectangular – вывод графиков в декартовойсистеме координат;
/>Polar – вывод графиков в полярной системекоординат;
/>Smith chart plot – вывод графиков на круговой диаграмме Смита.
В графе P (Plot Group) указывается номер графического окна, в котором должнабыть построена заданная функция.
Выражения:
Выражения X(Y) Expression и X(Y) Range имеют то женазначение, что и в режиме Transient Analysis. Вкачестве имени переменной по оси X вслучае анализа частотных характеристик определяют F (частота), а при расчете импульсной характеристики схемы спомощью преобразования Фурье (FFT)по оси X откладывается переменная T (время). Для переменной Y Expression это может быть простая переменная V(1) или V(OUT) (припостроении графика амплитудно-частотной характеристики), функция ph(V(1)) – при вычислении фазово-частотной характеристики идругие выражения.
Опции:
В окне AC Analysis Limits отсутствует опция Operation Point Only. В отличие от предыдущей версии в MC8 исключен раздел Frequency Step (шаг изменения частоты), а опции Auto, Linear, Log и List перенесены в раздел числовыхпараметров Frequency Rang.
На рис. 6 показанырезультаты расчета программой МС8 амплитудно-частотных (АЧХ) и фазово-частотныххарактеристик (ФЧХ) простейшей частотно-зависимой цепи. Выбрана логарифмическаяшкала по оси X и линейная шкала по оси Y обоих графиков. На графике АЧХ спомощью электронного курсора отмечены точки максимального подъема частотнойхарактеристики и спада АЧХ до уровня 0,707. Так же, как и при временном анализев режиме AC Analysis меняется состав меню и составпиктограмм (команд) в строке инструментов. Команды раздела меню AC ничем не отличаются (за исключением FFT Windows) от команд, рассмотренных в разделе 1.2 (табл. 2).Сохраняются и правила применения кнопок /> (Print Values), /> (Animate), /> (Thumb Nail Plot), /> (Stepping) и др. Команда FFT Windows используется для рассчета импульсной характеристикисхемы.
/>
Рис. 6
3. Расчет передаточныхфункций по постоянному току (DC Analysis)
В режиме DC рассчитываются передаточныехарактеристики схемы по постоянному току. Ко входам цепи программа МСподключает один или два независимых источника постоянного напряжения или тока. В качестве выходного сигнала может рассматриваться разность узловыхпотенциалов или ток через ветвь, в которую включен резистор. При расчетепередаточных функций программа МС “закорачивает” индуктивности и исключает изсхемы все конденсаторы. Далее рассчитывается режим по постоянному току принескольких значениях входных сигналов.
Возможность подключения врежиме DC к схеме двух источников позволяетрассчитать не только передаточную функцию анализируемого устройства, нопостроить и семейство характеристик (например, семейство статических выходныххарактеристик транзистора).
3.1 Задание параметровмоделирования (DC Analysis Limits)
После перехода в режим DC программа МС открывает окно заданияпараметров моделирования DC Analysis Limits (рис. 7), имеющее следующие разделы.
/>
Рис. 7
Команды:
Окно содержит те жекоманды (Run, Add, Deleteи др.), что и в режимах анализа временных и частотных характеристик.
Числовые параметры:
Строка Variable 1 предназначена для задания первойварьируемой переменной и содержит несколько граф.
В графе Method выбирается метод варьирования первойпеременной:
- Auto – автоматический;
- Linear – линейный (задается в графе Range по формату Final[,Initial[,Step]]). Если не указан шаг (Step) варьируемой переменной, то онустанавливается по умолчанию равным 1/50 диапазона задаваемой переменной. Еслине задавать начальное значение параметра, то по умолчанию ему будет присвоенонулевое значение;
- Log – логарифмический масштабпеременной;
- List – в виде списка значений переменной,разделяемых запятой.
В графе Name выбирается имя варьируемойпеременной, причем в качестве таковой могут быть заданы не только источникинапряжения и тока, но и температура или имя одного из компонентов, имеющихматематические модели (например, диода или транзистора). При выборе такогокомпонента в расположенном справа окне выбирается варьируемый параметр егоматематической модели (на рис. 6 это параметр BF – коэффициент усиления тока транзистора).
Строка Variable 2 позволяет задать вторуюварьируемую переменную. Если она отсутствует, то в графе Method выбирается None.
Temperature – диапазон изменения температуры вградусах Цельсия. Как и при других видах анализа, можно выбрать линейную (Linear) или логарифмическую (Log) шкалу изменения температуры, атакже указать список (List)температур. В случае использования температуры в качестве одной из варьируемойпеременной она обозначается как переменная TEMP при моделировании.
Number of Points – количество точек характеристики, выводимой втабличной форме.
Maximum change, % — максимально допустимое приращение графика первойфункции на одном шаге варьируемой переменной (в процентах от полной шкалы).Используется при автоматическом (Auto)варьировании первой переменной. Если график функции меняется быстрее заданногоприращения, то шаг приращения первой переменной автоматически уменьшается.
Опции:
Run Options – управление выдачей результатов расчетов:
- Normal – результаты расчетов несохраняются;
- Save – сохранение результатов расчета вбинарном файле .dsa;
- Retrieve – считывание последних результатоврасчета из созданного ранее файла .dsa.
Auto Scale Ranges – автоматическое масштабирование по осям X и Y для каждого нового варианта расчетов.
Остальные разделы окна DC Analysis Limits аналогичны разделам рассмотренных выше окон заданияпараметров в режимах анализа Transient и AC. На рис. 8 в окне анализа показанпример расчета семейства выходных статических характеристик транзистора –зависимости тока коллектора (Ic[Q1]) от приложенного к транзисторунапряжения (Vce[Q1]) при варьировании тока базы (I1). В окне схем изображена схема подключения независимыхисточников напряжения и тока к транзистору Q1 при моделировании передаточных функций. В соответствии срис. 7 напряжение питания V1 (V1=Vce[Q1])меняется при моделировании от 0 до 5 В, а базовый ток I1 при построении графиков варьируется с шагом 0,5 мА вдиапазоне 0…5 мА. Моделирование проведено при температуре транзистора 27 С0.
/>
Рис. 8
Для наглядности на этомже рисунке приведен фрагмент окна задания параметров моделирования, значениякоторых и определяют вид семейства выходных характеристик транзистора.
4. Многовариантный анализ(Stepping)
Во всех трех видаханализа Transient, AC и DCпредусмотрена возможность многовариантного анализа характеристик схем.Диалоговое окно Stepping, имеющее20 закладок и позволяющее задать вариации от одного до двадцати параметровсхемы, можно вызвать или из окна задания параметров моделирования, или щелкнувкурсором по пиктограмме />. Окно Stepping (рис. 9) содержит следующие разделы.
Step What – строка выбора имени компонента и его варьируемогопараметра. Содержание строки зависит от выбранного на панели Parameter Type типа параметра: Component, Model или Symbolic.
/>
Рис. 9
Parameter Type – тип варьируемого параметра:
Component – в качестве варьируемого компонентасхемы указывается его имя, выбираемое из списка, открываемого кнопкой /> в первойстроке Step What (например, R1, R2, C1, L1, D1, Q1, V1 ит.п.). Если в этом списке выбрать простой компонент, имеющий единственныйпараметр (резистор, конденсатор и т.д.), то справа на первой строке появляетсястандартное имя Value (величина).Если же выбранный компонент имеет модель или макромодель (транзистор,операционный усилитель и др.), то справа на первой строке нужно выбрать имя еепараметра из списка, открываемого кнопкой /> ;
Model – в качестве варьируемой величиныуказывается параметр модели компонента. Имя модели и соответствующий параметрвыбираются из списков, открываемых кнопкой /> . Следует иметь в виду, что поданному способу варьируются параметры всех компонентов, имеющих выбраннуюмодель;
Symbolic – изменяемый параметр выбирается изсписка параметров, определенных по директиве .define.
Следующие три строкиопределяют:
From – начальное значение выбранногопараметра. При использовании логарифмической шкалы оно должно быть больше нуля;
To – конечное значение параметра. Привыборе логарифмической шкалы оно также должно быть больше нуля;
Step value – величина шага параметра. При линейной шкале онаприбавляется к текущему значению, а при логарифмической шкале умножается натекущее значение параметра.
Последние две строкинедоступны, если используется списочный (List) способ задания значений параметров.
Method – характер изменения варьируемогопараметра:
- Linear – линейная шкала;
- Log – логарифмическая шкала;
- List – список значений.
Step It – включение (Yes)или выключение (No) режимавариации параметров.
Change – метод изменения несколькихпараметров:
- Step all variables — одновременное изменение всехварьируемых параметров (количества вариаций всех параметров должны быть равнымежду собой);
- Step variables in nested loops — поочередное (вложенное) изменение варьируемыхпараметров (во внешнем цикле изменяется переменная, указанная на 1-й закладке).
Перед выполнениемвариации параметров схемы рекомендуется убедиться, что моделированиевыполняется без ошибок при номинальном значении параметров, т.е. схема заданаправильно. Далее, вызвав окно Stepping, необходимо задать требуемые параметры варьирования, включить режим Stepping и, щелкнув по кнопке «OK», перейти в окно выбранного режимаанализа. Для построения графиков исследуемых характеристик достаточно сновазапустить режим анализа с помощью клавиши F2 или кнопки Run.
Пример многовариантногорасчета частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ) резонансного контура при вариацииемкости конденсатора приведен на рис. 10. Варьируемые значения емкостиконденсатора С1, соответствующие различным кривым семейства характеристик,введены в первое графическое окно анализа (АЧХ) с помощью команды Label Branches из меню режима электронной лупы Scope. При последующем детальном анализеодной из кривых семейства можно воспользоваться диалоговым окном Go to Branch, вызываемым пиктограммой />. Например, для измерениярезонансной частоты параллельного контура при значениях емкости конденсатораС1, соответствующих 25 пф и 100 пф, для левого курсора величина С1 принятаравной 2,5Е-11 (25 пф), а для правого курсора – 1Е-10 (100 пф). Далее,используя пиктограмму /> (Peak), находим максимумы исследуемых графиков. Врезультате измерений (рис. 10) определены значения резонансной частоты контура:2,28 МГц (С1=100 пф) и 4,459 МГц (С1=25 пф).
/>
Рис. 10
В программе MC8 имеются некоторые ограничения виспользовании режима многовариантного анализа. В частности, недоступенстатистический анализ по методу Монте-Карло при вариации параметров в режиме Stepping. Полный список ограничений вариациипараметров приведен в HELP.
5. Расчет режима попостоянному току (DynamicDC)
Режим Dynamic DC позволяет произвести анализ электрической схемы попостоянному току и отобразить результаты расчетов на чертеже схемы. Еслипредварительно на закладке Optionsкоманды Options>Preferences включен параметр Circuit Show Slider, то на схеме у изображений батарей и простыхкомпонентов (резисторы, конденсаторы и индуктивности) размещаются движковыерегуляторы. При их перемещении с помощью курсора изменяются и номинальныезначения данных компонентов с отображением новых значений на схеме. Очевидно,что при изменении сопротивлений резисторов будут меняться и параметры схемы.Минимальные и максимальные значения величин компонентов определяются с помощьюатрибутов SLIDER_MIN и SLIDER_MAX в окне задания параметровкомпонентов (см. разд. 3.1).
На рис. 11, а приведена схематранзисторного усилителя. После исполнения команды Analysis>Dynamic DC на чертеже схемы появляются изображения движковыхрегуляторов (рис. 11, б), а в окно схем вводится диалоговое окно для заданияпараметров моделирования.
/>
Рис. 11
Программа МС8 производитрасчет узловых потенциалов, токов ветвей и мощности. Объем выводимой на схемуинформации определяется нажатием в диалоговом окне соответствующих пиктограмм,назначение которых приводится ниже.
/> - номер узла;
/> - напряжение аналоговыхузлов или логические состояния цифровых узлов — Voltages;
/> - токи ветвей — Currents;
/> - мощности, рассеиваемые вветвях — Power Temps;
/> - состояние p-n переходов (LIN –линейный режим, ON- переход открыт,OFF – переход закрыт, SAT – переход в режиме насыщения) — Condition.
При выборе опции Place Text в окне схем появляется надпись, содержащая названиявыведенных параметров схемы.
Следует отметить, что прииспользовании этих пиктограмм в режиме анализа переходных процессов (если невыбрана опция Operation Point Only) на схеме отображаются не значения режима попостоянному току, а значения переходных процессов в последний момент времени.Если же проводился анализ схемы в режимах AC или DC, топри использовании данных пиктограмм на схеме отображаются значения режима попостоянному току, рассчитанного последним.
6. Расчет режима по переменномутоку (Dynamic AC)
В отличие от более раннихверсий в программе MC8 предусмотрен режим Dynamic AC, при котором производится расчет схемы по переменному току,т.е. вычисляются комплексные амплитуды напряжений в узлах и токов в ветвяхсхемы, а также рассчитывается не только активная, но и реактивная составляющаямощности.
/>
Рис. 12
На рис. 12 показано окносхем после исполнения команды Analysis> Dynamic AC. Как видно из рисунка, при нажатой пиктограмме /> указываютсяамплитуды (Magnitude) и фазы (Phase) гармонического колебания в различных узлах схемы всоответствии с форматом First Value, Second Value. Используя опции Magnitude, Magnitude in dB или Real Part для первойвеличины (First Value), а также опции Phase in Degrees или Phase in Radians для второй величины (Second Value), можно менять размерность значений выводимыхпараметров. Для отмены отображения на схеме одной из величин достаточно выбратьопцию None. Частота гармонического колебания,при которой проводится анализ схемы в режиме Dynamic AC, указывается в окне Frequency List. На рис. 12 Frequency List=1E6, т.е. расчет схемы по переменномутоку производился на частоте 1 МГц.
7. Расчет малосигнальныхпередаточных функций (Transfer Fuction)
Режим Transfer Fuction выполняет расчет малосигнальных передаточных функцийв режиме по постоянному току, которые рассчитываются после линеаризации схемы вокрестностях рабочей точки. В качестве выходного выражения (Output Expression) может использоваться любаяпеременная или функция, имеющая смысл при анализе схемы по постоянному току.Например, это разность потенциалов между узлами A и B – V(A,B), падениенапряжения на резисторе R – V(R) или ток, протекающий через резистор, — I(R) и др. Входное воздействие может вырабатывать источник (Sourse) напряжения или тока. Еслиобозначить выходную и входную переменные как Vout и Vin,то результатом расчета является передаточная функция (Transfer Function), равная dVout/dVin.
/>
Рис. 13
В качестве примера нарис. 13 показано окно схем программы MC8 в режиме TransferFuction. Диалоговое окно позволяет задатьвыходную переменную из списка, открываемого кнопкой /> , выбрать имя источника входнойпеременной (Input Source Name) и, нажав на панель Calculate, произвести расчет схемы. Помиморасчета передаточной функции (Transfer Function)программа MC8 вычисляет и выводит на строках Input (Output) Impedance значения входного и выходного сопротивлений схемы. При выборе опции Place Text результаты расчета помещаются в виде текстанепосредственно в окно схем (рис. 13).
8. Расчетчувствительности по постоянному току (Sensitivity)
Расчет чувствительностипроизводится после линеаризации схемы в окрестностях рабочей точки. При этомрассчитывается чувствительность одной или нескольких выходных переменных кизменению выбранного параметра схемы. После выбора команды Analysis>Sensinivity в окне схем появляется диалоговоеокно для задания параметров моделирования (рис. 14).
/>
Рис. 14
В графе Output указываются одно или нескольковыражений для выходных переменных. В примере (рис. 14) в качестве выходнойпеременной определен ток, протекающий через нагрузочный резистор R2 – I(R2). Тип входных переменныхопределяется кнопками Component, Model и Symbolic. При выборе опции Component в окне Input Variable предлагается выбрать один компонентиз списка используемых в схеме компонентов, влияющих на результаты расчета.Если выбирается простой компонент (например, резистор), то в окне справапоявляется надпись Value (величина).Т.е. в качестве входного параметра будет использована величина выбранногокомпонента. Если же выбирается компонент, имеющий сложную математическуюмодель, то в правом окне появляется список параметров модели компонента,которые и могут быть использованы в качестве входного параметра. При анализесхемы усилителя (рис. 14) входным параметром определен коэффициент усилениятока (BF) транзистора Q1.
При выборе переменнойтипа Model в окне Input Variable появляется список моделейкомпонентов, используемых в схеме, а справа – список параметров, присущихвыбранной модели. Причем, если в схеме использованы однотипные компоненты,имеющие одинаковые модели (например, несколько однотипных транзисторов в схемедифференциального усилителя, приведенного на рис. 13), то выбранный параметрбудет определен как входной для всех этих компонентов. В режиме Model можно выбрать один входной параметр(опция One) или несколько (опция Multiple). Для задания всех параметров моделив качестве входных используется кнопка All On.
Расчет чувствительностипроизводится после нажатия на панель Calculate всоответствии с выражением dVout/dVin, где Vout – выходная переменная, а Vin – входной параметр. Результаты расчета (значениявычисленной чувствительности для каждой выходной переменной) помещаются в графуSensinivity. В графе Sensinivity %/% размещается отношение приращениявыходной переменной в процентах к изменению входного параметра в процентах.
9. Расчет нелинейныхискажений (Distortion)
В программе MC8 имеется режим расчета нелинейныхискажений. Для проведения моделирования ко входу схемы необходимо подключитьисточник синусоидального напряжения или тока (например, Sine Source). При выполнении команды Analysis> Distortion открывается диалоговое окно,показанное на рис. 15. Структура окна аналогична рассмотренным ранее окнамзадания параметров моделирования и отличается в первую очередь перечнемчисловых параметров:
Fundamental Frequency – основная (опорная) частотагармонического колебания, генерируемого входным источником;
Input Source Name – имя входного источника сигнала;
Input Source Amplitude – амплитуда входного гармоническогоколебания;
Output Expression – выходное выражение, для которогопроизводится расчет нелинейных искажений;
Simulation Cycles – количество периодов гармонического колебания,которое используется при расчете нелинейных искажений;
Maximum Time Step – максимальный шаг времени, определяющий точностьрасчета.
Назначение остальныхпараметров и опций диалогового окна были рассмотрены в предыдущих разделах (см. разд. 1 … 3).
В процессе анализа врежиме Distortion программа MC8 выполняет расчет и построение выходной функции Output Expression, а затем переходит к вычислению ианализу спектра этой функции. На рис. 15 в первом графическом окне задановыражение HARM[V(1)], которое является оператором расчета гармоник сигнала V(1), т.е. спектра S, который для периодического сигналаимеет линейчатую структуру [1].
/>
Рис. 15
Далее следуют операторы:
IHD(HARM[V(1)],10000)– коэффициент нелинейных искажений отдельных составляющих спектра S в процентах относительно уровнясоставляющей на частоте F.Задается по формату IHD(S,F), где S –спектр сигнала, а F – частота,указанная в графе Fundamental Frequency диалогового окна;
THD(HARM[V(1)],10000)– коэффициент нелинейных искажений спектра S, в процентах относительно уровня составляющей на частоте F. Формат задания оператора – THD(S,F).
В последней строкевыражений, задаваемых по оси Y (Y Expression), указана анализируемая функция,определенная в графе Output Expression.Приведенные выше выражения являются предопределенными и недоступными дляредактирования в режиме Distortion и пользователю предлагается лишь указать номер графического окна (вграфе P) для вывода указанных графиков.
На рис. 16 показан примеррасчета нелинейных искажений сигнала на выходе транзисторного усилителя. Вкачестве входного сигнала (генератор V1) задано гармоническое колебание с частотой 10 кГц и амплидудой 1 мВ. Напервом графике окна моделирования представлен спектр выходного периодическогосигнала, снимаемого с коллектора транзистора Q1. Второй график показывает распределение амплитуд гармониквыходного сигнала, возникающих из-за нелинейных искажений, присущих данномуусилителю. На третьем графике изображен один период выходного сигнала усилителяV(1), снимаемого с коллекторатранзистора Q1.
/>
Рис. 16
Следует помнить, чтопрограмма MC8 позволяет вычислить коэффициентнелинейных искажений, а анализ этих искажений (так же, как и анализ другихрезультатов моделирования, полученных с помощью MC8) пользователю необходимо провести самостоятельно сиспользованием имеющихся в MC8инструментов.
10. Вывод графиковхарактеристик в режиме Probe
Программа МС8 производитпостроение графиков в режимах Transient, AC и DC непосредственно в процессе моделирования. При решениипростых задач построение и отображение на экране дисплея графиков происходитпрактически мгновенно. При анализе достаточно сложных схем процесс построенияграфиков может занимать продолжительное время. В случае изменения задания намоделирование, т.е. для построения графиков других переменных, необходимо доначала расчетов перечислить имена этих переменных и задать их масштабы. Далеепрограмма MC8 по команде Run повторит моделирование, затрачивая на этоопределенное время.
Режим Probe позволяет не только упроститьпроцесс моделирования, но и придать ему определенную динамику. В режиме Probe программа МС8 создает файл данных, вкоторый заносятся потенциалы всех узлов схемы, что и позволяет по завершениюмоделирования оперативно построить график любой переменной. Схемотехническоемоделирование в режиме Probeпроизводится в следующем порядке.
После построения (иливызова в рабочее окно) схемы в меню Analysis выбирается один из видов анализа (Transient, AC или DC) изаполняются все графы окна Analysis Limits. Далее вменю Analysis выбирается режим Probe с тем же видом анализа: Probe Transient, Probe AC или Probe DC. При этом экранделится на две части – окно схемы и окно графиков (рис. 17). Меняется исодержание меню команд, появляются новые разделы меню: Probe, Vertical и Horizontal.
Для выполнениямоделирования в меню команды Probeвыбирается строка New run (или пиктограмма /> в строке инструментов). Затем вразделах Vertical и Horizontal необходимо выбрать тип переменных(напряжение, ток, заряд, время и т.д.), откладываемых по осям Y и X, а на схеме щелчком курсора указать узел схемы, выводкомпонента или сам компонент. В результате в графическом окне немедленновычерчивается график соответствующей характеристики. Для очистки окна графикови выполнения нового моделирования достаточно щелкнуть курсором по пиктограмме />.
/>
Рис. 17
На рис. 17 показаныполученные в режиме Probe Transient графики изменения падения напряженияна резисторе V(R1), индуктивности V(L1) и конденсаторе V(C1), а также график входного воздействия, вырабатываемогогенератором импульсного сигнала V1.При построении этих графиков (в одном графическом окне) в исследуемой схеме(рис. 17) с помощью курсора последовательно были выбраны следующие компоненты: R1, L1, C1 и V1.
Программа МС в режиме Probe позволяет построить графики и другихзависимостей, нехарактерных для выбранного режима анализа. Тип переменных,откладываемых при моделировании по оси Y и X,можно предварительно указать в разделах меню Vertical и Horizontal. Если,например, при исследовании схемы (рис. 17) в режиме Probe Transient по оси Y будем откладывать напряжение, а по оси X – ток, то при выборе на схемекомпонента L1 можно получить диаграмму(годограф), показывающую взаимосвязь между током I(L1) и напряжением.
/>
Рис. 18
V(L1) во время переходного процесса. Годограф (рис. 18) построенна интервале времени 0…1 мкс, заданном для анализа переходных процессов врежиме Transient.
Если в режиме Probe нужная часть схемы не видна, то окносхемы можно открыть полностью. После выбора нужного компонента или узла окносхемы минимизируется и вновь появляется окно графиков с нанесенной новойхарактеристикой.
11. Просмотр и обработкарезультатов моделирования
После завершениямоделирования полученные графики характеристик схемы могут быть подвергнутыдальнейшей обработке. Дополнительная обработка заключается в изменениихарактера оформления графиков и нанесении необходимой текстовой информации, визмерении параметров полученных сигналов и определении координат особых точекграфиков и т.д. Средства отображения, просмотра, обработки сигналов и нанесениянадписей на графики сгруппированы в виде команд в отдельные разделы меню.Большинство команд доступны для пользователя в виде пиктограмм, которые можноввести в окно результатов моделирования, воспользовавшись закладкой Tool Bar в диалоговом окне Properties. Ниже рассматриваются некоторыережимы обработки графиков.
Графики функций строятсяв графических окнах, и активным является то окно, в котором щелчком курсоравыбрано имя одного из графиков (помечается подчеркиванием). Масштаб выделенныхграфиков можно менять с помощью команд Windows>Zoom-In (Zoom-Out) (пиктограммы/> ) или произвестиавтоматическое масштабирование графиков так, чтобы они заняли все окно (командаScope>Auto Scale или клавиша F6). Выделенные графики можно панорамировать, т.е. перемещать окно графикабез изменения масштаба изображения с помощью клавиатуры (Ctrl+) или спомощью мыши (щелчок и буксировка правой кнопкой мыши). Восстановление всехграфиков в масштабе, указанном в окне Analysis Limits,осуществляется выбором команды Scope>Restore Limit Scales или комбинацией клавиш Ctrl+Home.
Окно Properties вызывается двойным щелчком курсора вполе графиков, а также с помощью пиктограммы /> или клавиши F10. Окно содержит разделы (закладки)редактирования и оформления графиков (цвет и толщина линий, размер и стильшрифта и др.).
Команды, сгруппированныев разделе Options>Mode, позволяют реализовать следующие операции:
/> Scale (F7) –вывод в графическое окно части графика, заключенного курсором мыши в рамку;
/> Cursor (F8) –режим электронного курсора для считывания координат одной или двух точек награфике, имя переменной которого подчеркнуто;
/> Point Tag – нанесение на график значений координат X, Y выбранной точки;
/> Horizontal Tag – нанесение расстояния по горизонтали между двумявыбранными точками графика;
/> Vertical Tag — нанесение расстояния по вертикали между двумявыбранными точками графика;
/> Text – ввод текста с привязкой к графикам в абсолютных иотносительных координатах.
В режиме электронногокурсора (/>) в окне графиков появляются изображения двух вертикальных пунктирныхлиний, перемещаемых в определенные точки графиков буксировкой правой и левойкнопками мыши. Курсоры привязываются к графикам, имена которых выбраны щелчкомкурсора. Ниже каждого графического окна размещается таблица значений переменных(включая независимую переменную, откладываемую по оси X). В колонках таблицы располагается информация:
- имя переменной;
- Left – значение переменной, помеченнойлевым курсором;
- Right – значение переменной, помеченнойправым курсором;
- Delta – разность значений координаткурсора;
- Slope – тангенс угла наклона прямой,соединяющей два курсора.
Перемещение левогокурсора между несколькими графиками в режиме Stepping выполняется нажатием клавиш ↑‚↓, а правого курсора – комбинацией клавиш Shift +↑‚ (↓).
Большинство командуправления электронным курсором и оформления графиков располагаются в меню Scope. Команды группы View меняют характер отображенияинформации в графических окнах:
/> Data Point – отображение на графиках расчетных точек;
/> Tokens – нанесение на графики специальных знаков дляоблегчения их распознавания;
/>Ruler – нанесениеразметки координатных осей вместо изображения сетки;
/> Plus Mark – заменаизображения сетки знаками «+»;
/> Horizontal Axis Grids – нанесение сетки по горизонтальной оси;
/> Vertical Axis Grids – нанесение сетки по вертикальной оси;
/> Minor Log Grids – нанесение мелкой логарифмической сетки на всех осяхкоординат, размеченных в логарифмическом масштабе;
/> Baseline – нанесениенулевой сетки на выбранный график;
/> Horizontal Cursor – проведение горизонтальной линии через точкупересечения электронного курсора с графиком.
Команды группы Trackers управляют изображением координат награфиках в режиме электронного курсора (Cursor Mode):
Cursor (Ctrl+Shift+C) –включение/выключение координат точки пересечения вертикальных курсоров сграфиком;
Cursor: Branch Info – к координатам точки пересечения курсора с графикомдобавляется значение параметров, при которых этот график получен (в режимеStepping);
Intercept (Ctrl+I) –включение/выключение индикации координат точек пересечения вертикальныхкурсоров с графиком на осях координат;
Mouse (Ctrl+M) –включение/выключение координат курсора мыши.
Команды из раздела Cursor Functions перемещают курсор к характернымточкам выбранного графика в режиме Cursor Mode:
/> Next Simulation Data Point – перемещениекурсора к следующей расчетной точке графика (при нажатии на пиктограмму);
/> Next Interpolation Data Point – перемещениекурсора к следующей интерполированной точке графика;
/> Peak – перемещениекурсора к следующему пику, расположенному слева или справа от текущегоположения курсора;
/> Valley – перемещение курсора к следующей впадине,расположенной слева или справа от текущего положения курсора;
/> High – перемещение курсора к наиболее высокой точкеграфика;
/> Low – перемещение курсора к наиболее низкой точкеграфика;
/> Inflection – перемещение курсора к следующейточке перегиба;
/> Global High – перемещение курсора к наиболее высокой точкесемейства графиков (например, в режиме Stepping);
/> Global Low – перемещение курсора к наиболее низкой точкесемейства графиков;
/> Top (Alt+Home) – активизация графика,расположенного сверху;
/> Bottom (Alt+End) – активизация графика,расположенного снизу.
Перемещение курсороввлево или вправо при выполнении перечисленных выше команд выполняется нажатиемклавиш ←‚ → (для левого курсора) или комбинацией клавиш Shift+←‚ (→) для правогокурсора.
Остальные команды меню Scope не имеют четкого деления на разделы,но не менее полезны при анализе графиков:
Label Branches – выводпараметров графиков в графическое окно при многовариантном анализе;
Label Time (Frequency) Point – вывод на график функции метки сзаданным временем (частотой) в режиме Transient (AC);
/> Animate Options – открытие диалогового окна для задания параметрованимации;
Normalize at Cursor (Minimum or Maximum) – нормирование выбранного графикапутем деления всех его ординат Y назначение ординаты Y точки графика,отмеченного курсором или деление ординат Y на минимальное (максимальное) значение функции;
/> Go to X (Shift+Ctrl+X) – перемещение выбранного электронного курсора в точку сзаданной координатой по оси X;
/> Go to Y (Shift+Ctrl+Y) – перемещение выбранного электронного курсора в ближайшуюточку с заданной координатой по оси Y;
/> Go to Performance – открытие диалогового окна длявыбора специальных функций, которые используются для указания и измерениянекоторых характеристик построенных графиков;
/> Go to Branch – переход к указанной реализации многовариантногоанализа;
Tag Left Cursor – нанесение награфик координат левого курсора;
Tag Right Cursor – нанесение на график координат правого курсора;
Tag Horizontal – нанесение награфик размерных линий между точками графика, отмеченными левым и правымкурсорами и указания расстояния между ними по горизонтали;
Tag Vertical — нанесение на график размерныхлиний между точками графика, отмеченными левым и правым курсорами и указаниярасстояния между ними по вертикали;
Align Cursors – синхронное перемещение курсора и считываниекоординат всех графиков, расположенных во всех графических окнах;
Keep Cursors on Same Branch – перемещение левого и правого курсоров по одному итому же графику результатов многовариантного анализа;
Same Y Scales – построение всех графиков в одном графическом окне собщей осью Y для этих графиков;
/> Thumb Nail Plot – вывод изображения выбранных графиков в отдельномокне в мелком масштабе.
Среди приведенных выше команд особыйинтерес представляет команда Go to Performance (/>), при вызове которойоткрывается диалоговое окно, показанное на рис. 19.
/>
Рис. 19
На закладке Performance имеется группа специальных функций (Function), перечень которых (более двадцатинаименований) открывается левой кнопкой /> . Правая кнопка /> открывает списоквыражений (Expression), заданных при моделировании схемы водном из режимов анализа. На рис. 19 в качестве такого выражения выбранонапряжение на конденсаторе V(C1), заданное при анализе переходныхпроцессов в схеме рис. 2. Анализирующей функцией в рассматриваемом примереявляется функция Rise_Time, позволяющая измерить длительность (DX) положительного фронта импульса поуровням Low и High. Уровни можно задать вручную или выбрать стандартные(при подобных измерениях), воспользовавшись клавишей Default Parameters. После нажатия на кнопку Go To результат измерений появляется в окне (см. рис. 19). Функциираздела Performance позволяют достаточно простоосуществить и другие измерения (определить точки максимума или минимума,вычислить разности координат по осям X и Y между двумя точками графика и т.д.).Причем каждая функция измерения характеристик графиков снабжена диаграммой,поясняющей процесс измерения, и поэтому не требует дополнительных коментариев.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Программа Micro-Cap 8поставляется с большим количеством примеров, размещенных в меню Help и в каталоге MC8\DATA. Эти примеры, доступные и в демонстрационной версии MC8 DEMO, полезно просмотреть в процессе освоения программы ииспользовать в качестве справочного материала при составлении собственных схем.
Рассмотренные выше методысхемотехнического проектирования и моделирования в основном касаются вопросованализа аналоговых электронных схем. Программа MC8 (как и предыдущие версии) позволяет моделировать не толькоаналоговые, но и цифровые устройства (включая смешенные аналого-цифровыесхемы). Некоторые рассмотренные выше режимы анализа (например, расчетпереходных процессов или передаточных функций по постоянному току) вполнеприменимы к цифровым устройствам. Однако схемотехническое моделированиецифровых устройств имеет определенную специфику и требует специальногорассмотрения.
Перечисленныедостоинства делают пакет программ MicroCAP-7 весьма привлекательным длямоделирования электронных устройств средней степени сложности. Удобство вработе, нетребовательность к ресурсам компьютера и способность анализироватьэлектронные устройства с достаточно большим количеством компонентов позволяютуспешно использовать этот пакет в учебном процессе. В данной работе рассмотренылишь основные сведения, необходимые для начала работы с пакетом и анализабольшинства электронных схем, изучаемых в специальных дисциплинах ииспользуемых при курсовом и дипломном проектировании. В случае необходимостидополнительные (и более подробные) сведения могут быть получены из встроеннойподсказки системы (вызывается клавишей или через меню HELP/Contens).
Другие возможности программы MC8 (построение трехмерных графиков,анимация, подготовка файлов для переноса схемы на печатную плату) так жеполезны не только для инженерной практики, но и при использовании пакета вучебном процессе.
Библиографический список
1. Разевиг В.Д.Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7.- М.: Горячая линия-Телеком, 2003. 368 с.
2. Кардашев Г.А.Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств. – М.:Горячая линия-Телеком, 2002. 260 с.
3. Кардашев Г.А.Цифровая электроника на персональном компьютере. — М.: Горячая линия-Телеком,2003. 311 с.
4. РазевигВ.Д. Система моделирования Micro-Cap 6. – М.: Горячая линия-Телеком, 2001. —344 с., ил.
5. РазевигВ.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. –Москва, «Солон», 1999. 004 Р-17 /2003 – 1 аб/ 2000 – 11 аб, 5 чз
6. Micro-Cap 7.0 Electronic CircuitAnalysis Program Reference Manual Copyright 1982-2001 by Spectrum Software 1021South Wolfe Road Sunnyvale, CA 94086