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.

---

В этом разделе будут описаны только атрибуты источников напряжения. Для каждого источника напряжения в PSPICE имеется также соответствующий источник тока. Атрибуты источников тока соответствуют атрибутам аналоговых источников напряжения.

Источник напряжения VSIN

Этот источник можно использовать для анализа цепей как постоянного (DC-анализ), так и переменного (АС-анализ) тока, а также для анализа переходных процессов (Transient-анализ). При проведении анализа переходных процессов источник VSIN создает синусоидальное переменное напряжение. В табл. П4 описаны атрибуты источника напряжения VSIN. На рис. П1 дана диаграмма, соответствующая параметрам: VOFF=0 B; VAMPL=1 B; FREQ=1 кГц; TD=0.5 мс; DF=500; PHASE=45°.

Таблица П4. Атрибуты источника напряжения VSIN

Атрибут Описание Атрибуты DC-анализа DC Высота напряжения Атрибуты АС-анализа АС амплитуда Атрибуты анализа переходных процессов VOFF Смещение (Offset) VAMPL Амплитуда FREQ Частота TD Время задержки. По умолчанию TD=0. Напряжение равно нулю для TD<0. Подача напряжения, соответствующего установкам прочих атрибутов, начинается только после завершения TD DF Коэффициент затухания. По умолчанию DF=0. В этом случае источник подает синусоиду с ровной (постоянной) амплитудой. Если DF<0, то амплитуда затухает экспоненциально в соответствии с коэффициентом затухания (для сравнения см. уравнение, приведенное ниже) TC2 Положение напряжения по фазе при начале его подачи

Рис. П1. Диаграмма напряжения источника VSIN

Во время моделирования всегда действительны только те атрибуты, которые относятся к проводимому в данный момент анализу. Однако даже тогда, когда вы не собираетесь проводить анализ переходных процессов, вы, тем не менее, должны задать какие-нибудь значения для его атрибутов, так как в противном случае программа PSPICE откажется проводить моделирование. Диаграмма напряжения источника VSIN строится по следующей функции:

U(t) = VOFF + VAMPL * sin(2р * (FREQ * (t – TD) + PHASE / 360)) * e–(t–TD)*DF

Источник напряжения VPULSE

Этот источник можно использовать для анализа цепей как постоянного (DC-анализ), так и переменного (АС-анализ) тока, а также для анализа переходных процессов (Transient-анализ). При проведении анализа переходных процессов источник VPULSE создает периодическую последовательность импульсов напряжения. В табл. П5 описаны атрибуты источника напряжения VPULSE. На рис. П2 дана диаграмма, соответствующая параметрам: V1=0.5 В; V2=2 В; TD=0.5 мс; TR=0.2 мс; TF=0.2 мс; PW=2 мс; PER=4 мс.

Таблица П5. Атрибуты источника напряжения VPULSE

Атрибут Описание Атрибуты DC-анализа DC Высота напряжения Атрибуты АС-анализа AC амплитуда Атрибуты анализа переходных процессов V1 минимальное напряжение (пьедестал) V2 амплитуда импульса TD Время задержки (Delay Time) TR Время нарастания импульса (Rise Time) TF Время спада импульса (Fall Time) PW ширина импульса (Pulse Width). Этим атрибутом задается время, когда импульс имеет свое максимальное значение PER период повторения серии импульсов

Рис. П2. Диаграмма напряжения источника VPULSE

Источник напряжения VEXP

Этот источник можно использовать для анализа цепей как постоянного (DC-анализ), так и переменного (АС-анализ) тока, а также для анализа переходных процессов (Transient-анализ). При проведении анализа переходных процессов источник VEXP создает экспоненциально нарастающее и падающее напряжение. В табл. П6 описаны атрибуты источника напряжения VEXP. На рис. П3 дана диаграмма, соответствующая параметрам: V1=0.5 В; V2=2 В; TD1=0.5 мс; TD2=5 мс; ТС1=0.5 мс; ТС2=0.2 мс.

Таблица П6. Атрибуты источника напряжения VEXP

Атрибут Описание Атрибуты DC-анализа DC Высота напряжения Атрибуты АС-анализа AC амплитуда Атрибуты анализа переходных процессов V1 начальное значение напряжения V2 максимальное (конечное) значение напряжения TD1 задержка начала импульса TD2 начало падения напряжения TC1 постоянная времени нарастания напряжения TC2 постоянная времени затухания напряжения

Рис. П3. Диаграмма напряжения источника VEXP

Источник напряжения VSRC

Этот источник напряжения поддерживает связь с более ранними версиями программы PSPICE. Здесь вы можете вводить атрибуты всех источников напряжения непосредственно в том синтаксисе, которым пользуется PSPICE. Раньше, когда в программе еще не было такого удобного редактора проектирования схем, каким она располагает сейчас, это приходилось делать поневоле. Теперь уже вряд ли кто- нибудь станет вводить атрибуты источников по старинке добровольно.

Источник напряжения VPWL

В окне атрибутов этого источника напряжения вы можете вводить пары значений времени и напряжения. Затем каждая часть пары линейно связывается с соответствующей частью следующей пары (partwise linear), образуя таким образом диаграмму напряжения.

Источник напряжения VPWL_ENH

При использовании источника напряжения VPWL_ENH вам предоставляются расширенные (Enhanced) возможности применения источника VPWL. Данный источник напряжения позволяет очень гибкое программирование. Однако дело это непростое, и, если вы хотите ему научиться, вам придется основательно проштудировать соответствующую главу оригинального справочника по программе PSPICE, который находится на прилагаемом к книге компакт-диске.

Источник напряжения VSFFM

С помощью этого источника можно модулировать синусоидальное напряжение носителя с синусоидальным напряжением более низкой частоты. Речь здесь идет о Single Frequency Frequency Modulation, то есть о частотной модуляции с чисто синусоидальным напряжением. В табл. П7 описаны атрибуты источника напряжения VSFFM. На рис. П4 дана диаграмма, соответствующая параметрам: VOFF=0; VAMPL=1; FC=1 кГц; MOD=8; FM=100 Гц.

Рис. П4. Диаграмма напряжения источника VSFFM

 Таблица П7. Атрибуты источника напряжения VSFFM

Атрибут Описание VOFF напряжение смещения VAMPL амплитуда FC частота носителя MOD индекс модуляции FM частота модуляционного напряжения Список рецептов

Урок 1. Черчение схем

Рецепт 1. Запустить редактор SCHEMATICS

Рецепт 2. Открыть новый рабочий лист

Рецепт 3. Открыть сохраненный файл SCHEMATICS

Рецепт 4. Сохранить новый, пока еще безымянный чертеж

Рецепт 5. Сохранить уже существующий чертеж

Рецепт 6. Добавить к чертежу новый компонент

Рецепт 7. Маркирование и перемещение

Рецепт 8. Поворот и зеркальный разворот компонентов

Рецепт 9. Начертить соединение

Рецепт 10. Изменение атрибутов

Рецепт 11. Изменение атрибутов в центральном окне атрибутов

Рецепт 12. Отображать/не отображать атрибуты на чертеже

Рецепт 13. Увеличение и уменьшение изображения

Урок 2. Моделирование цепи постоянного тока

Рецепт 1. Запустить процесс моделирования

Рецепт 2. Указать на схеме постоянные напряжения