Роберт Хайнеманн - Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

• Название: Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE
• Автор: Роберт Хайнеманн
• Издательство: ДМК Пресс
• Жанр: Программы
• Год: 2008
• ISBN: 978-5-94074-436-8

PSPICE определяет промышленный стандарт программ-имитаторов и является самым популярным пакетом моделирования для OS/Windows как у профессионалов, так и у любителей по всему миру. Эта книга — лучшее на сегодняшний день учебное пособие по PSPICE. Курс построен по принципу «от простого к сложному». Первая часть посвящена основам работы с программой. В ней говорится о том, как строить и редактировать чертежи электронных схем, находить нужную информацию в выходном файле, моделировать цепи постоянного и переменного тока, строить диаграммы любой сложности, исследовать частотные характеристики схем. Во второй части подробно рассказывается о различных видах анализов, выполняемых с помощью PSPICE (анализ переходных процессов, параметрический анализ и т.д.). Также в ней содержится руководство по цифровому моделированию и использованию программы-осциллографа PROBE. Третья и четвертая части включают сведения об использовании PSPICE для расчета электрических цепей и цепей регулирования. Описывается, как создать и модифицировать модели компонентов схем.

Книга адресована пользователям различного уровня подготовки: в первую очередь инженерам и конструкторам, профессиональным разработчикам промышленных изделий (электронных схем, технологического оборудования, автомобилей и т.д.), студентам радиотехнических специальностей, а также радиолюбителям.

Прилагаемый к книге компакт-диск содержит рабочие версии программы PSPICE, подробный справочник по PSPICE (на английском языке), библиотеки компонентов, необходимые для работы с книгой, и учебные упражнения.

---

Значительным ограничением демонстрационного программного обеспечения является то, что в отличие от полной версии программы PSPICE, в которой имеется более 10000 компонентов, библиотеки демонстрационной версии содержат относительно небольшое количество компонентов. Часто происходит так, что нужной для моделирования детали не оказывается в наличии. Однако и эта проблема решаема: модели PSPICE можно приобрести у многих изготовителей полупроводников через сеть Internet. Кроме того, демонстрационная версия позволяет подключать дополнительные компоненты. В следующем разделе вы узнаете о том, как «подцепить» к программе дополнительную библиотеку с теми компонентами, которые понадобятся вам для проектирования рассматриваемых в книге схем.

Создание дополнительных библиотек для демонстрационной версии дело не такое уж простое, поскольку при этом велик риск возникновения фатальных, неустранимых ошибок. Создание дополнительной библиотеки может увенчаться успехом только в том случае, если в распоряжении электронщика имеется подробное описание метода, с помощью которого это делается, и буквально пошаговое руководство к действию. Первоначально планировалось включить в настоящую книгу специальную главу о том, как создавать дополнительные библиотеки. К сожалению, из-за ограниченного объема книги от этой затеи пришлось отказаться. Тем читателям, которым интересны вопросы создания подключаемых библиотек, рекомендуется компакт-диск, который я составил в дополнение к книге и который можно приобрести через фирму SoftwareDidactic. На этом компакт-диске наряду с обширным собранием моделей компонентов (транзисторов, диодов, и т.д.) вы также найдете подробную инструкцию о том, как составить из моделей библиотеки, пригодные для использования в демонстрационной версии. Кроме того, там имеется и руководство по созданию схемных обозначений для новых моделей. На этом же диске содержится коллекция интересных электронных схем, которые уже оснащены необходимыми библиотеками, что позволяет сразу без дополнительной подготовки приступать к их моделированию. Чтобы заказать компакт-диск, напишите по адресу [email protected].

Не только пользователь демонстрационной версии, но даже обладатель полной версии PSPICE рано или поздно сталкивается с определенными проблемами, если область его исследований слишком специфична. И это, как ни парадоксально, объясняется тем, что PSPICE обладает практически безграничными возможностями: ведь программа, которая буквально повсеместно используется в технике, не может содержать модели деталей на все случаи жизни. Если, например, инженеры-проектировщики автомобильного завода собираются с помощью PSPICE оптимизировать рессоры заднего моста своих автомобилей или специалисты в области силовой полупроводниковой техники намерены исследовать характеристики асинхронных электромашин, то тогда им придется самим создавать требующиеся модели. И PSPICE предоставляет необходимый для этого инструмент. Однако создание моделей для PSPICE — работа, требующая серьезной профессиональной подготовки, и есть даже инженеры, основной задачей которых является изготовление таких моделей. Эта работа, естественно, подразумевает наличие большого опыта в обращении с PSPICE, а кроме того, здесь нельзя обойтись и без солидных знаний в соответствующей технической дисциплине и математике. Совместно с моими коллегами я создал несколько моделей из областей силовой полупроводниковой техники, электроники связи и техники автоматического регулирования. Эти модели образуют ядро виртуальной лаборатории, которая еще будет упоминаться на страницах книги под именем spicelab. Схемы, рассматриваемые в последующих главах, включают в себя некоторые из созданных моделей. Модели находятся в двух дополнительных библиотеках MISC.slb и SAMPLE.lib, которые вы, читая следующий раздел, подключите к своей программе.

Подключение библиотеки схемных обозначений MISC.slb

Откройте из редактора SCHEMATICS меню Options и щелкните по строке Editor Configuration… (Конфигурация редактора…) — см. рис. Ч3.1.

Рис. Ч3.1. Меню Options с выбранной опцией Editor Configuration…

Откроется окно Editor Configuration (рис. Ч3.2). Вполне возможно, что в вашей программе его содержание будет несколько иным. Это не имеет значения.

Рис. Ч3.2. Окно Editor Configuration

Шаг 1 Щелкните по кнопке Library Settings… (Параметры настройки библиотек). Откроется одноименное окно (рис. Ч3.3).

Рис. Ч3.3. Окно Library Settings

Шаг 2 Выберите строку EVAL[.slb,.plb]. В поле ввода Library Name (Имя библиотеки) появится название EVAL (рис. Ч3.4).

Рис. Ч3.4. Окно Library Settings после выбора из списка строки EVAL[.slb,.plb]

Шаг 3 Установите текстовый курсор в строке ввода Library Name непосредственно за названием EVAL (рис. Ч3.4) и удалите его, нажав четыре раза клавишу Backspace. Затем введите в эту строку слово MISC (рис. Ч3.5).

Рис. Ч3.5. Необходимые приготовления для включения в программу файла MISC

Шаг 4 Проследите, чтобы у опции Symbol был установлен флажок, и сбросьте флажок рядом с опцией Package (Архив) — см. рис. Ч3.6.

Рис. Ч3.6. Окно Library Settings с отключенной опцией Package

Шаг 5 Щелкните по кнопке Add*. Файл MISC[.slb] будет добавлен в список доступных библиотек и его название появится прямо над строкой EVAL[.slb,.plb]. Впредь при проектировании любой схемы вы сможете пользоваться схемными обозначениями из файла MISC (рис. Ч3.7).

Рис. Ч3.7. Каталог доступных файлов

Шаг 6 Подтвердите выполненные настройки с помощью кнопки OK и вы вернетесь к окну Editor Configuration. Закройте его, щелкнув по OK, после чего окажетесь в окне редактора SCHEMATICS.

Подключение библиотеки модулей SAMPLE.lib

Чтобы подключить библиотеку моделей SAMPLE.lib, выполните следующие действия:

1. Откройте из редактора SCHEMATICS меню Analysis. Выберите опцию Library and Include Files… (Библиотеки и файлы для включения). Откроется одноименное окно (рис. Ч3.8).

Рис. Ч3.8. Окно Library and Include Files

2. В поле File Name введите путь к файлу SAMPLE.lib[38] (рис. Ч3.9), а затем щелкните по самой верхней кнопке Add Library* (Добавить библиотеку). После этого путь к файлу SAMPLE появится в списке Library Files (Библиотечные файлы) над строкой NOM.lib*. Щелкните по кнопке OK и вернитесь назад к редактору SCHEMATICS. Теперь вы можете начинать работу с дополнительными файлами. Перед моделированием схемы, где впервые будут использованы элементы новой библиотеки, на экране появится сообщение об ошибке, потому что программа PSPICE к тому моменту еще не будет «знать» новый файл. Вы можете спокойно проигнорировать это сообщение, так как затем PSPICE автоматически создаст индексный файл для новой библиотеки и в следующий раз, когда вам понадобится к ней обратиться, сообщение уже не появится.

Рис. Ч3.9. Путь к библиотеке SAMPLE.lib в поле File Name

Глава 11 Ограничения демонстрационной версии программы PSPICE

Из этой главы вы узнаете, как можно обойти ограничения демонстрационной версии программы PSPICE, сократив число используемых компонентов и не изменив при этом характеристик схемы.

Теперь разделы книги будут называться не уроками, как это было в предыдущих частях книги, которые представляли собой учебное пособие, а главами. Нумерация глав продолжает нумерацию уроков. Таким образом, данная глава является одиннадцатой.

В этой и следующей главах говорится о работе с испытанным выходным МОП-транзисторным каскадом, описанным в журнале ELEKTOR, №12 за 1993 год. Этот выходной каскад с двумя комплементарными самозапирающимися МОП-транзисторами неоднократно оправдывал себя на деле и имеет все, что только можно ожидать от высококачественного выходного каскада класса HiFi. Своими выдающимися качествами МОП-транзисторы (MOSFET) обязаны внутренней гексагональной структуре. Именно поэтому фирма-изготовитель International Rectifier называет такие транзисторы HEXFET.

При проектировании этой схемы вы трижды столкнетесь с ограничениями демонстрационной версии:

1) схема содержит компоненты, которых нет в демонстрационной версии (нет, например, ни одного нужного транзистора);

2) схема содержит тринадцать транзисторов, в то время как демонстрационная версия позволяет моделировать только схемы, включающие не более десяти таких элементов;