Cdp 7 0 3 - IFAMC7M)ATA\AMPU>ET.Cmj

ll- £<» iaijjcneni yir,dow. OpUm Ап*ш Qosis, " □ is H aa " •

Hob -lal xl

Ш □ В P G

л p ж ei 61 ® F

VALUE=3k

lOOnF C1

R1 10mH Ll

5k 25пР

V2 9V

VT1 iKT315A

SIGNAL 10K

VALUE=3k R2

R3 -ГС4

IQOk R5

.MODEL aiS 3IN (A=10 0mV F=10k.Hl)

select mode

□rawing area

lnl.colt

Рис. 1.4. Экран программы МС с загруженной схемой усилителя и амплитудного детектора

Экран на рис. 1.4 разделен на две части выбором в меню Windows команды Split Horizontal, чтобы в нижнем окне просмотреть (и при необходимости отредактировать) тексты математических моделей компонентов схемы: в данном примере источника синусоидального сигнала.

Как рисовать и редактировать схемы, объясним позднее, а сейчас продемонстрируем основные возможности их моделирования.

Анализ переходных процессов. Вид анализа характеристик схемы указывается в меню Analysis:

Transient - анализ переходных процессов;

АС - анализ частотных характеристик;

DC - анализ передаточных функций по постоянному току;

Dynamic DC - расчет режима по постоянному току и отображение на схеме узловых потенциалов, токов ветвей и рассеиваемой мощности;

Transfer Function - расчет малосигнальных передаточных функций по постоянному току;

Sensitivity - расчет чувствительностей по постоянному току выходных переменных к изменению параметров схемы;

Probe Transient, AC, DC - оперативное построение графиков результатов расчетов.

За исключением режимов Dynamic DC и Probe этот перечень такой же, как и для известной программы PSpice [6, 8].

Выбрав команду Analysls>Transient, переходим в меню задания параметров моделирования переходных процессов (рис. 1.5).

Transient Analysis Limits

tme range maximum tme step number o( points

delete expand... stepping..J propeilie>... help,.,

дип options slale variables

0 005m

temperature jlist -25.27,£

I lineal

x expression

Г operating pomt only W auto scale ranges y expressiori

x range

auto

y range

jaulo

v(l,5)

auto

not i

jauto

Auto

Defines the method for stepping the temperature

Рис. 1.5. Окно задания параметров для анализа переходных процессов

(Transient Analysis)

В строке Time Range указывается длительность интервала времени, в графе Operating Point указывается на необходимость перед расчетом переходных процессов выполнить расчет режима по постоянному току, в нижней части окна указываются имена переменных, графики которых нужно построить. Имена аналоговых и цифровых переменных, откладываемых по оси y графиков, указываются в графе Y Expression, при этом допускается применение математических выражений и функций. Приведем ряд примеров:

V(5) - потенциал узла 5;

V(7,4) - разность потенциалов между узлами 7 и 4; VBE(\/T1) - напряжение база-змиттер транзистора VT1: l(V1) - ток через источник сигнала VI; l(V1)*V(V1) - мгновенная мощность источника сигнала Vl; CBC(QI) - емкость перехода база-коллектор транзистора 01; Q(C1) - заряд конденсатора С1;

FFT(V(7)) - спектр напряжения в узле 7 (при этом по оси X нужно откладывать частоту F);

D(QA) - логический уровень сигнала в цифровом узле QA. Моделирование начинается после нажатия на панель Run, на

пиктограмму

или нажатия F2, Моделирование может быть ос-

тановлено в любой момент нажатием на пиктограмму I.!?!:.J или кла-

вишу Esc. Пример изображения результатов моделирования приведен на рис. 1.6. Графики различаются цветом, который назнача-

ется в меню на рис, 1.5 после нажатия на пиктограмму 1И. В этом примере изображены два графика: на одном размещаются напряжения V(7) и V(7,4), на другом - ток через диод l(D1) (на одном графике их нельзя строить из-за различия в масштабах).

7 03 ITraisienlAiuliml

iLl Е*. i* WiJom ЦЦюга lianaert Scope МоИе Cario

- - a a

Jsliil

AWPLDET с R Tem atiirp z 27

eom 2..m

Scale Mode

Starts the optimizer

Рис. 1.6. Графики переходных процессов

Номера графиков отмечаются на рис. 1.5 для каждой переменной в графе Р. Масштаб графиков по осям X, Y указываются в явном виде в графах X Range, У Range или выбирается автоматически, если пометить курсором панель Auto Scale Ranges.

Щелчок на пиктограмме Eii или нажатие F8 активизирует электронный курсор для считывания координат графика, имя переменной которой подчеркнуто, например У(7) (см. рис. 1.7; выбор анализируемой переменной производится щелчком курсора). На рис. 1.7 показано, как с помощью двух курсоров измеряется амплитуда гармонического сигнала и его период повторения. Один маркер устанавливается щелчком левой кнопки мыши, второй - щелчком правой. Ниже графиков выводится таблица с графами:

Left - значение переменной, отмеченной щелчком левой кнопки мыши;

Right - значение переменной, отмеченной щелчком правой кнопки мыши;

Delta - разность двух отсчетов;

Slope - производная функции, рассчитанная по двум отсчетам.

10.00

1 34Sm6 959],

о OOm

2 40m

0.90m

i.eom

Delia

0 004m 2.000m

Рис. 1.7. Электронный курсор

Каждая строка этой таблицы соответствует одной функции, а последняя строка - независимой переменной, в данном примере - времени Т.

Возвращение в обычный режим отображения графиков осуществляется нажатием F2.

При моделировании нелинейных схем первоначально интересно определить режим по постоянному току. В меню на рис. 1.5 для этого предоставлены две панели:

Operating Point - расчет режима по постоянному току (включение источников питания) перед началом расчета переходных процессов, вызванных включением источников сигналов;

Operating Point Only - только расчет режима по постоянному току (расчет переходных процессов не производится).

Если выбран один из этих режимов, то нужно выполнить декларированные расчеты по команде Run и затем выполнить команду завершения Transient>Exit Analysis или просто нажать клавишу F3. После этого откроется окно схем и в режиме Options нужно выбрать команду View>Nocle Voltages/States для отображения в

узлах схемы потенциалов по постоянному току, как показано на

), Отсюда, напри-

рис. 1.8 (или просто нажать на пиктограмму мер, видно, что смещение база-эмиттер транзистора VT1 равно 2,44-1,75 = 0,69 6.

ll3U=218ml

R1 ж

3S36iJl

VI SINIOk

10тНЙ \

-7 1ра-Ум1

5/ СЗ 60nF

(С) шш\ .

Ik " iUil, 1

16 99m

R3 С4

KD220A pi:l=5l1E-03"Cl

I3,33E-02S

Rl 100k

pd=l.51F-Q44l

Рис. 1.8. Изображение потенциалов по постоянному току в узлах схемы, токов ветвей и рассеиваемой мощности

Расчет частотных характеристик. Выбрав в меню Analysis команду АС, переходим в режим расчета частотных характеристик. Задание на расчет формируется в окне, приведенном на рис. 1.9.

На строке Frequency Range указываются границы диапазона частот, на строке Frequency Step - тип шага по частоте (в данном примере используется Linear - линейный шаг), количество точек - на строке Number of Points. При необходимости расчета спектральной плотности внутреннего шума на строке Noise Input указывается имя источника входного сигнала, на строке Noise Output - номер выходного узла, для которого рассчитывается спектральная плотность напряжения шума.

Примечание. Для расчета частотных характеристик ко входу схемы должен быть подключен источник синусоидального, импульсного сигнала или источника пользователя (Sine source, Pulse source, User source). При расчете частотных характеристик амплитуда этого сигнала назначается программой равной 1 В, а частота меняться в заданных пределах. Поэтому если имеется один источник сигнала, то выходные напряжения будут совпадать с частотными характеристиками устройства. Если же источников сигнала несколько, то отклики от всех сигналов будут складываться с учетом фазовых соотношений.

ЛС Analysis Limits

j Stepping j Pioperties...j Help

Nase Output

rr rr rr

X Expression

Y Expression

pii)

(phMiF

X Range

115000,5000 115000.5000

YRange

0.-200

db(Vl1))

plOOO.lOOO 60,-40

Determines the method for calculating the spot of the next data point,

Рис. 1.9. Окно задания параметров для анализа частотных характеристик

(АС Analysis)

В графе Y expression указываются имена переменных для построения графиков частотных характеристик. Переменные при расчете частотных характеристик являются комплексными. Приведем несколько примеров их записи:

V(1) - модуль напряжения в узле 1;

db(V(1)) - модуль напряжения в узле 1 в децибелах;

re(V(1)) - действительная часть напряжения в узле 1;

im(V(1)) - мнимая часть напряжения в узле /;

ph(V(1)) - фаза напряжения в узле f в градусах;

gd(V(1)) - групповое время запаздывания напряжения в узле 1;

INOISE - корень квадратный из спектральной плотности напряжения шума, призедеиного ко входу;

ONOiSE - корень квадратный из спектральной плотности выходного напряжения шума (графики INOISE и ONOISE нельзя строить одновременно с фафиками других переменных).

Пример построения амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристики резонансного усилителя приведен на рис. 1.10.

Очень полезна возможность проведения многовариантного анализа при вариации любого параметра компонента схемы или его модели. Для этого в окне задания параметров (см. рис. 1.9) нажа-

лл. лл>

тием на панель Stepping или на пиктограмму LuiiJ открывают окно для задания от 1 до 10 варьируемых параметров, показанное на рис. 1.11. Сначала в графе Parameter Туре выбирают тип варьируемого параметра:

Component - значение параметра компонента схемы;

Model - параметр математической модели компонента;