Особенности работы в программном пакете MicroCAP-7

Содержание

Введение

1 Смесь (Miscellaneous)

1.1 Ключ (Switch)

1.2 Ключ, управляемый напряжением (S)

1.3 Ключ, управляемый током (W)

1.4 Устройство выборки-хранения Sample and Hold

1.5 Стрелки (Arrow) и контакты (Bubble)

2 Многовариантный анализ

3 Параметрическая оптимизация

4 Статистический анализ по методу Монте-Карло

5 Анимация и трехмерные графики

Заключение

Список литературы

Введение

MicroCAP-7 -- это универсальный пакет программ схемотехнического анализа, предназначенный для решения широкого круга задач. Характерной особенностью этого пакета, впрочем, как и всех программ семейства MicroCAP (MicroCAP-3… MicroCAP-8) [1, 2], является наличие удобного и дружественного графического интерфейса, что делает его особенно привлекательным для непрофессиональной студенческой аудитории. Несмотря на достаточно скромные требования к программно-аппаратным средствам ПК (процессор не ниже Pentium II, ОС Windows 95/98/ME или Windows NT 4/2000/XP, память не менее 64 Мб, монитор не хуже SVGA), его возможности достаточно велики. С его помощью можно анализировать не только аналоговые, но и цифровые устройства. Возможно также и смешанное моделирования аналого-цифровых электронных устройств, реализуемое в полной мере опытным пользователем пакета, способным в нестандартной ситуации создавать собственные макромодели, облегчающие имитационное моделирование без потери существенной информации о поведении системы.

От младших представителей своего семейства MicroCAP-7 отличается более совершенными моделями электронных компонентов разных уровней (LEVEL) сложности, а также наличием модели магнитного сердечника. Это приближает его по возможностям схемотехнического моделирования к интегрированным пакетам DESIGNLAB, ORCAD, PCAD2002 -- профессиональным средствам анализа и проектирования электронных устройств, требующим больших компьютерных ресурсов и достаточно сложных в использовании.

1 Смесь (Miscellaneous)

В раздел Miscellaneous (Смесь) помещены ключи, стрелки и контакты.

1.1 Ключ (Switch)

Формат схем МС7:

Атрибут PART: <имя>

Атрибут VALUE: <[V | Т | I] <n1, n2>[,Ron>[,<Roff>]]

При расчете переходных процессов используются ключи, управляемые разностью потенциалов, током (через индуктивность) и коммутируемые в определенные моменты времени. Это наиболее старый вид ключей, применяемых в ранних версиях программы МС. В последней версии используются также ключи типа S и W (см. ниже), имеющие более плавный переход между состояниями "включено" и "выключено". В ключах SWITCH приняты обозначения:

V -- управление разностью потенциалов;

I -- управление током;

Т -- переключение в определенные моменты времени;

n1, n2-- значения управляющей величины, при которых происходят переключения;

Ron, Roff -- сопротивления ключа в замкнутом и разомкнутом состояниях.

Если n1<n2, то ключ замкнут (находится в состоянии ON) при управляющем сигнале n1<Х<n2 и разомкнут (находится в состоянии OFF), когда Х<n1 или Х>n2.

Если же n1>n2, то ключ разомкнут (OFF) при управляющем сигнале n1>Х>n2 и замкнут (OFF), когда Х>n1 или Х<n2.

Для ключей типа V управляющий сигнал X представляет собой разность потенциалов между управляющими выводами ключа.

Для ключей типа I управляющий сигнал X представляет собой ток через индуктивность, включенную между управляющими выводами ключа.

Для ключей типа Т управляющий сигнал X представляет время, при этом управляющие выводы ключа должны быть заземлены.

При выполнении расчетов частотных характеристик или режима по постоянному току ключ заменяется постоянным сопротивлением.

Приведем примеры спецификации ключей: V,2,3 l,2ma,3ma,0.01,1MEG Т, 5us, 6us.

Примеры всех указанных видов ключей Switch и графики переходных процессов с их участием в схемном файле SWITCH_01 из каталога COMPONENTS\MISC.

1.2 Ключ, управляемый напряжением (S)

Формат схем МС:

Атрибут PART: <имя>

Атрибут MODEL: <имя модели>

Параметры ключа задаются по директиве

.MODEL <имя модели> VSWITCH (VON=<значение> VOFF=<значение> RON=<значение> ROFF=<значение>)

Параметры модели ключа, управляемого напряжением, приведены в табл. 1.

Если VON>VOFF, то ключ замкнут при управляющем напряжении Vynp>VON и разомкнут при Vyпp<VOFF. На интервале VOFF<Vynp <VON сопротивление ключа плавно изменяется от значения ROFF до RON.

Если VON<VOFF, то ключ замкнут при Vyпp <VON и разомкнут при Vупр>VOFF.

Таблица 1. Параметры модели ключа

1.3

Ключ, управляемый током (W)

Формат схем МС:

Атрибут PART: <имя>

Атрибут REF: <имя источника тока, управляющего ключом>

Атрибут MODEL: <имя модели>

Параметры ключа задаются по директиве

.MODEL <имя модели> ISWITCH (ON=<значение> IOFF=<значение> RON=<значение> ROFF=<значение>)

Смысл этих параметров такой же, как для ключа, управляемого напряжением, только параметр ION по умолчанию равен 1 мА.

Примеры моделирования ключей, управляемых напряжением (S) и током (W) приведены в схемном файле SWITCH_02 из каталога COMPONENTS\MISC.

1.4 Устройство выборки-хранения Sample and Hold

Атрибут PART: <имя>

Атрибут INPUT EXPRESSION: <функция>

Атрибут SAMPLE EXPRESSION: [<логическое выражение>]

Атрибут PERIOD: <значение>

Устройство выборки хранения представляет собой аналоговое запоминающее устройство, которое запоминает аналоговый сигнал в заданные моменты времени и хранит это значение в течение определенного времени, равного периоду дискретизации.

В поле атрибута INPUT EXPRESSION вносится функция напряжений, токов и (возможно) времени, которая будет обрабатываться устройством выборки-хранения.

В поле атрибута SAMPLE EXPRESSION вносится логическое выражение, при выполнении которого (истинности значения), устройство осуществляет отслеживание входной функции (повторяет во времени функцию, заданную в поле INPUT EXPRESSION). При невыполнении этого логического выражения, на выходе устройства -- значение, запомненное в момент времени перехода логического выражения из истинного в ложное состояние. Таким образом, при задании поля SAMPLE EXPRESSION момент перехода логического выражения из ложного в истинное -- это поступление команды на выборку (слежение) за входной функцией; а момент перехода из истинного в ложное -- это поступление команды на хранение. В этом случае значение, указанное в поле PERIOD игнорируется.

В поле атрибута PERIOD указывается интервал времени, через который будут производиться выборки сигнала. На это же время происходит и запоминание выборки. Значение этого атрибута принимается во внимание при анализе, если поле атрибута SAMPLE EXPRESSION не заполнено. Примеры работы устройства выборки-хранения см. в схемных файлах SAMPLE AND HOLD_01… SAMPLE AND HOLD_04 из каталога COMPONENTS\MISC.

1.5 Стрелки (Arrow) и контакты (Bubble)

Если в графе Definition редактора компонентов Component Editor выбран тип Blank (пустой), то компонент такого типа не имеет электрических свойств, не участвует в моделировании и предназначен лишь для нанесения на схему дополнительной информации. К таким компонентам относится Arrow -- стрелка, указывающая, в частности, направление тока, и Bubble -- контакт, помеченный текстовой меткой.

2 Многовариантный анализ

В меню трех видов анализа Transient, AC и DC имеется диалоговое окно Stepping (вызывается также нажатием пиктограммы ), с помощью которого производится вариация от одного до 20 параметров. В нем (см. рис. 2) содержатся следующие строки.

Step What -- на верхней строке указывается имя компонента и имя его варьируемого параметра. Содержание этой строки зависит от выбранного ниже типа параметра: Component, Model или Symbol.

Parameter Type -- тип вариации параметров. Если выбран тип Component, то нажатие на кнопку в первой строке открывает список имен компонентов, содержащихся в схеме, например, С1, С2, СЗ, D1, L1, R1, V2, V3. Если в этом списке выбрать простой компонент, имеющий единственный параметр, например конденсатор, то справа на первой строке появится стандартное имя Value (обозначающее значение параметра). Если же выбранный компонент имеет модель или макромодель (описываемую по директивам .MODEL или .SUBCKT), то справа на первой строке нужно выбрать имя ее параметра.

Причем если компонент входит в состав макромодели, то используется составное имя: сначала указывается имя макромодели, затем после десятичной точки имя входящего в нее компонента, например X1.D13, X2.DIN555. Причем если в окне Global Settings включены опции PRIVATEANALOG и PRIVATEDIGITAL, то варьироваться будут только параметры индивидуально выбранного компонента; параметры других компонентов, имеющих те же модели, варьироваться не будут. При выключении этих опций варьироваться будут параметры всех компонентов, имеющих ту же модель. При вариации параметров моделей все подобные модели, содержащие параметр АКО, варьироваться не будут и вариация температур T_MEASURED, T_ABS, T_REL_GLOBAL, T_REL_LOCAL недоступна;

Рис. 2. Варьирование параметров компонентов и их моделей

Если выбран тип Model, то нажатие на кнопку в первой строке открывает список имен моделей, и справа на первой строке нужно выбрать имя варьируемого параметра выбранной модели. Например, в первой строке слева можно указать тип модели NPN $GENERIC_N (n-p-n транзистор), а справа -- имя одного из его параметров, например CJC (емкость коллекторного перехода). По этому способу варьируются параметры всех компонентов, имеющих выбранную модель. Так в данном примере варьируются параметры CJC всех транзисторов, имеющих модель $GENERIC_N.

Если выбран тип Symbolic, то становится доступен список параметров, определенных по директиве .define.

From -- начальное значение параметра. При выборе логарифмической шкалы оно должно быть больше нуля.

То -- конечное значение параметра. При выборе логарифмической шкалы оно должно быть больше нуля.

Step Value -- величина шага параметра. При линейной шкале она прибавляется к начальному значению, а при логарифмической шкале умножается на текущее значение параметра.

Step It -- включение режима вариации параметров (Yes) или его выключение (No).

Method -- характер изменения варьируемого параметра:

Linear -- линейная шкала;

Log -- логарифмическая шкала;

List -- список значений.

Change -- метод изменения нескольких параметров:

Step all variables simultaneously -- одновременное изменение всех варьируемых параметров, в этом случае количества вариаций всех параметров должны быть равны между собой

Step variables in nested loops -- поочередное (вложенное) изменение варьируемых параметров, в этом случае во внешнем цикле изменяется переменная на 1-ой закладке.

Страницы: 1, 2