Знакомство с программой Micro-Cap (стр. 2 из 2)
Главная задача, решаемая любой радиоэлектронной схемой, - обработка и преобразование сигналов, подаваемых на ее вход. Сигналы как некие физические процессы (ток, напряжение, напряженность электромагнитного поля и др.) можно наблюдать с помощью различных приборов и устройств. Однако эмпирический подход имеет существенные ограничения, и для того чтобы сделать сигналы объектом теоретического изучения и расчетов, следует указать способ их математического описания, т.е. создать математическую модель исследуемого сигнала. Математическая модель сигнала представляет собой функциональную зависимость, в которой аргументом является время. Программа МС8 содержит модели источников сигналов различного назначения (см. раздел 3.3 пособия [1]), позволяющих моделировать сигналы различной формы: импульсные и синусоидальные сигналы, сигналы с частотной модуляцией и др. Причем в качестве физической природы сигнала в МС8 используется напряжение U(t) или ток i(t).
На рис. 3 показан периодический импульсный сигнал U(t), который в МС8 можно получить с помощью источников PulseSource и VoltageSource. На графике отмечены характерные точки сигнала:
U1 и U2 – минимальное и максимальное значения сигнала;
Um – амплитуда сигнала;
T1 и Т2 – начало и конец переднего фронта импульса;
Т3 и Т4 - начало и конец заднего фронта импульса;
Т – период повторения импульсов;
τ1 и τ2 – длительность переднего и заднего фронта импульса;
τ – длительность вершины импульса.
 |
Иногда невозможно точно определить начало или конец фронта импульса (или самого импульса). Тогда длительность фронта импульса принято измерять по точкам графика, соответствующим уровням 0,1 и 0,9 от амплитуды сигнала Um , а длительность импульса – по уровню 0,5.
Следует заметить, что обозначения параметров импульсного сигнала, принятые в моделях источников сигнала PulseSource и VoltageSource, отличаются от вышеприведенных. Поэтому при выполнении п.п. 8…11 настоящей лабораторной работы необходимо руководствоваться описанием данных источников, приведенном в разделе 3.3 пособия [1].
 |
Математической моделью синусоидального сигнала может служить выражение U(t)= U0 + Um·sin(2πft+φ), где U0 - постоянная составляющая, Um – амплитуда сигнала, φ – начальная фаза, f – частота гармонического
колебания (период колебания T = 1/f). График функции U(t) показан на рис. 4. В программе МС8 синусоидальный сигнал U(t) моделируется с помощью источников SineSource и VoltageSource.
При исследовании математических моделей других сигналов следует руководствоваться сведениями, приведенными в разделе 3.3 учебного пособия [1]. Математическая модель сигнала, физической сущностью которого является ток i(t), может быть задана с помощью независимого источника тока CurrentSource, генерирующего импульсные, синусоидальные и другие сигналы.
Для измерения параметров исследуемых сигналов следует использовать команды, сгруппированные в разделе Options>Mode [1]:
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 на графике, имя переменной которого подчеркнуто; 
PointTag – нанесение на график значений координат X, Y выбранной точки; 
HorizontalTag – нанесение расстояния по горизонтали между двумя выбранными точками графика; 
VerticalTag - нанесение расстояния по вертикали между двумя выбранными точками графика.В режиме электронного курсора (
) в окне графиков появляются изображения двух вертикальных пунктирных линий, перемещаемых в определенные точки графиков буксировкой правой и левой кнопками мыши. Курсоры привязываются к графикам, имена которых выбраны щелчком курсора. 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, помеченной левым курсором;
- Right– значение переменной, помеченной правым курсором;
- Delta – разность значений координат курсора;
- Slope – тангенс угла наклона прямой, соединяющей два курсора.
Большинство команд управления электронным курсором и оформления графиков располагаются в меню Scope. В частности, при выполнении лабораторной работы рекомендуется применять команды:
Peak – перемещение курсора к следующему пику, расположенному слева или справа от текущего положения курсора; 
Valley – перемещение курсора к следующей впадине, расположенной слева или справа от текущего положения курсора; 
High – перемещение курсора к наиболее высокой точке графика; 
Low – перемещение курсора к наиболее низкой точке графика; 
Inflection – перемещение курсора к следующей точке перегиба.Перемещение курсоров влево или вправо при выполнении перечисленных выше команд выполняется нажатием клавиш ←‚ → (для левого курсора) или комбинацией клавиш Shift + ←‚ (→) для правого курсора. Не менее полезными при анализе графиков являются следующие (не имеющие пиктограмм) команды из меню Scoupe:
TagLeftCursor – нанесение на график координат левого курсора;
TagRightCursor – нанесение на график координат правого курсора;
TagHorizontal – нанесение на график размерных линий между точками графика, отмеченными левым и правым курсорами, и указание расстояния между ними по горизонтали;
TagVertical - нанесение на график размерных линий между точками графика, отмеченными левым и правым курсорами, и указание расстояния между ними по вертикали.
Заключение
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).
Библиографический список
1. Косс В.П. Схемотехническое проектирование и моделирование в среде Micro-Cap 8: учебн. пособие. Рязан. гос. радиотехн. ун-т – Рязань, 2007. 80 с.
2. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. 368 с.
3. Крылов В.В., Корсаков С.Я. Основы теории цепей для системотехников. – М.: Высш. школа. 1990. 224 с.