Выполнение моделирования в программном пакете MicroCAP-7 (стр. 2 из 2)

Numeric Output — при нажатии этой кнопки в текстовый выходной файл заносится таблица отсчетов функции, заданной в графе Y Expression. Запись производится в файл «<имя схемы.АМО». Таблица просматривается в окне Numeric Output (открывается нажатием клавиши F5). Количество отсчетов функции (число строк в таблице) задается параметром Number of Points в разделе Числовые параметры;

Plot Group — в графе Р числом от 1 до 9 указывается номер графического окна, в котором должна быть построена данная функция. Все функции, помеченные одним и тем же номером, выводятся в одном окне. Если это поле пусто, график функции не строится.

В ы р а ж е н и я:

X Expression — математическое выражение переменной, откладываемой по оси X.

Y Expression — математическое выражение переменной, откладываемой по оси Y.

X Range — максимальное и минимальное значение переменной Х на графике по формату High[,Low]. Если минимальное значение Low равно нулю, его можно не указывать. Для автоматического выбора диапазона переменных в этой графе указывается Auto. В этом случае сначала выполняется моделирование, в процессе которого графики строятся в стандартном масштабе и затем автоматически перестраиваются;

Y Range — максимальное и минимальное значение переменной Y на графике; если минимальное значение равно нулю, его можно не указывать. Для автоматического выбора диапазона переменных в этой графе указывается Auto.

1.2 Использование клавиши Р

После выполнения команды Run начинается расчет передаточных функций, и в процессе получения результатов на экран выводятся их графики. После нажатия клавиши Р в нижней части графического окна справа от обозначения каждой переменной выводятся их текущие численные значения. Этот способ удобен для контроля за длительными расчетами передаточных функций, диапазон изменения которых заранее не известен (так что текущие результаты могут быть не видны на экране). Однако моделирование при этом значительно замедляется, поэтому после просмотра наиболее интересного фрагмента данных следует выключить этот режим повторным нажатием клавиши Р.

1.3 Меню режимов расчета передаточных функций DC

После перехода в режим расчета передаточных функций в строке меню появляется новое меню DC, содержащее помимо стандартных пунктов RUN, Limits, Stepping, Exit, State Variables Editor и расширенные команды: OPTIMIZE, Watch, Breakpoints, 3D Windows, Reduce Data Points. Состав этих команд приблизительно одинаков для всех видов анализа, смысл их ясен из названия, а назначение и результат выполнения определяются самостоятельно при углубленном изучении программного пакета.

По команде Analysis/Dynamic DC производится расчет режима по постоянному току и его отображение на чертеже семы. Причем если на закладке Common команды Options/Preferences включен параметр Show Slider, то на схеме у изображений батарей и резисторов размещаются движковые регуляторы — при их перемещении движением курсора изменяются номинальные значения этих компонентов, и на схеме отображаются новые значения режима по постоянному току, как показано на рис. 2. Минимальные и максимальные значения номинальных значений определяются с помощью атрибутов SLIDER_MIN, SLIDER_MAX каждой батареи и каждого резистора, см. рис. 3.

Рис. 2. Отображение результатов расчета режима по постоянному току

Объем выводимой на схему информации определяется нажатием пиктограмм:

— номера узлов;

— напряжения аналоговых узлов или логические состояния цифровых узлов;

— токи ветвей;

— мощности, рассеиваемые в ветвях;

— состояния p-n переходов: LIN — линейный режим, ON — переход открыт, OFF— переход закрыт, SAT — находится в режиме насыщения, HOT — перегрев, превышена допустимая рассеиваемая мощность.

Рис. 3. Задание диапазона изменений номинальных значений для режима Dynamic DC.

При выполнении команды Analysis>Dynamic DC по умолчанию нажата пиктограмма

остальные пользователи включают по мере надобности.

Так в примере (см. рис. 2) дополнительно нажата кнопка

для отображения состояния транзистора.

Данный режим (Dynamic DC) может быть очень полезен, например, для настройки режима по постоянному току усилительного каскада (многокаскадных усилителей), т.е. для правильной установки рабочей точки. Транзистор должен при этом находиться в линейном режиме, а напряжение на выходе должно быть в диапазоне 1/3…2/3 от напряжения питания. Примеры использования режима DYNAMIC DC в схемных файлах US_BJT_ОЭ_настройка, US_NMOS_ОИ_настройка из каталога ANALYSIS\DYNAMIC DC.

В 1-ом примере каскад в исходном состоянии не обладает необходимыми усилительными свойствами, в чем можно убедиться, запустив режим анализа TRANSIENT — каскад будет искажать синусоидальный сигнал, ограничивая его с одной стороны. Настройка производится изменением величины резистора R2 движком в режиме DYNAMIC DC при включенной дополнительно кнопке

, до тех пор пока транзистор не окажется в усилительном режиме (LIN, HOT) и напряжение на коллекторе не будет приблизительно равно половине напряжения питания. После этого можно снова запустить TRANSIENT анализ, ответив «NO» на вопрос о восстановлении исходного состояния каскада по номиналам и убедиться в надлежащей работе усилительного каскада.

Во 2-м примере все делается аналогично, только настройка каскада выполняется изменением напряжения источника в цепи затвора V1.

Отметим, что при использовании перечисленных выше кнопок при анализе переходных процессов на схеме отображаются не значения режима по постоянному току, а значения переходных процессов в последний момент времени, если не выбрана опция Operation Point Only. После завершения расчетов по командам Analysis/AC, DC на схеме отображаются значения режима по постоянному току, рассчитанного последним.

По команде Analysis/Transfer Function выполняется расчет малосигнальных передаточных функций в режиме по постоянному току, которые рассчитываются после линеаризации схемы в окрестности рабочей точки. Задание на расчет составляется в диалоговом окне, показанном на рис. 4. На строке Output Expression указывается выражение для выходной переменной, на строке Input Source Name — имя входной переменной. В качестве выходной переменной может использоваться любая переменная или функция, имеющие смысл при анализе режима по постоянному току, например, напряжение V(A,B) или ток I(R1). В качестве входной переменной может быть использовано напряжение или ток источника напряжения или тока, например VIN. Расчет производится после нажатия на панель Calculate. Результаты расчета передаточной функции, например dV(A,B)/dVIN, указывается на строке Transfer Function. Кроме того, на строках Input(Output) Impedance указываются значения входного (выходного) сопротивлений. При выборе опции Place Text результаты расчета помещаются в виде текста непосредственно на схему (рис. 4).

Рис. 4. Диалоговое окно Transfer Function (а) и текстовая информация о результатах расчетов (б)

Чувствительность режима по постоянному току рассчитывается по команде Analysis/Sensitivity. Чувствительность рассчитывается после линеаризации схемы в окрестности рабочей точки. При этом рассчитывается чувствительность одной или нескольких выходных переменных к изменению выбранных параметров схемы. Диалоговое окно команды показано на рис. 5.

В графе Output указывается одно или несколько выражений для выходных переменных, каждое выражение на отдельной строке, например Iс(Q1). В окне Input Variable выбирается один входной параметр, например Ib (несколько параметров здесь выбирать не разрешается). Результаты расчета чувствительности, в приведенном выше примере это

, после нажатия на панель Calculate помещаются в графу Sensitivity. В графе Sensitivity %/% помещаются значение приращения выходной переменной в процентах, разделенное на изменение входного параметра в процентах. Тип входных переменных выбирается с помощью кнопок Component, Model и Symbolic. При выборе переменной типа Model можно в качестве входных выбрать несколько параметров математической модели указанного компонента (все параметры выбираются нажатием на кнопку Аll On, при этом результаты расчета чувствительностей заносятся в текстовый файл с расширением *.sen в виде таблиц.

Рис. 5. Диалоговое окно Sensitivity

Заключение

Все перечисленные выше режимы анализа являются разновидностями анализа по постоянному току и выполняются при исключении из схемы конденсаторов и закорачивании катушек индуктивности.

Перечисленные достоинства делают пакет программ MicroCAP-7 весьма привлекательным для моделирования электронных устройств средней степени сложности. Удобство в работе, нетребовательность к ресурсам компьютера и способность анализировать электронные устройства с достаточно большим количеством компонентов позволяют успешно использовать этот пакет в учебном процессе. В данной работе рассмотрены лишь основные сведения, необходимые для начала работы с пакетом и анализа большинства электронных схем, изучаемых в специальных дисциплинах и используемых при курсовом и дипломном проектировании. В случае необходимости дополнительные (и более подробные) сведения могут быть получены из встроенной подсказки системы (вызывается клавишей <F1> или через меню HELP/Contens).

Список литературы

1. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-CAP 7. — Горячая линия-Телеком, 368 с. 621.38 Р-17 /2003 – 9 аб, 2 чз

2. Разевиг В.Д. Система моделирования Micro-Cap 6. – М.: Горячая линия-Телеком, 2001. — 344 с., ил.

3. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. – Москва, «Солон», 1999. 004 Р-17 /2003 – 1 аб/ 2000 – 11 аб, 5 чз