Компьютерные технологии в приборостроении.

Гр. А-15-01 (осенний семестр)

Лекция 4. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap V

1.Анализ частотных характеристик (AC Analysis)

При частотном анализе напряжение входного сигнала устанавливается с амплитудой 1 В. Нелинейные характеристика всех элементов цепи линеаризуются в рабочей точке покоя.

В редакторе схем создается схема анализируемого устройства.

Выход в режим анализа AC Analysis из редактора схем достигается командой Analysis/ AC Analysis... После этой команды появляется окно пределов AC Analysis Limits.

В этом окне задаются-

Frequence Range - частотные пределы (аргумент-Fmax, Fmin),

Number of Points - количество точек для вывода в файл,

Temperature- температура или диапазон температуры (Max, Min, шаг).

Maximum Change %- максимальное приращение первой функции на интервале шага по частоте в режиме Frequency Step /Auto ,

Noise Input - имя источника входного сигнала или номера узлов, место пересчета приведенных внутренних шумов

Noise Output - номера узлов выходного порта, здесь определяется спектральная плотность внутренних шумов.

Run Options - опции исполнения анализа:

-Normal- без записи результатов расчета

-Save- с записью результатов расчета в бинарном дисковом файле (Name.tsa)

-Retrieve- с считыванием последних результатов расчета из файла Name.tsa и построение графиков.

State Variables -опции статуса переменных состояния для расчета импульсных характеристик:

-Zero –нулевые начальные условия,

-Read –чтение начальных условий (из бинарного файла Name.top, созданного с помощью редактора State Variables Editor (вход в этот редактор командой AC/ StateVariablesEditor)

-Leave- при первом расчете используются нулевые начальные условия или условия, установленные в редакторе State Variables Editor, при повторном вычислении используются результаты предыдущих вычислений или условия, отредактированные в State Variables Editor

Operating Point -переключатель–включение режима расчета по постоянному току перед началом каждого расчета переходных процессов.

Auto Scale Ranges -переключатель -автоматическое масштабирование.

В нижней части окна пределов находятся строки, содержащие

-2 кнопки-переключатели для выбора типа масштабов по осям X и Y (линейные или логарифмические),

-окрашенная кнопка для вызова палитры и установки цвета графика,

-кнопка активизации вывода таблицы расчетных функций в файл

P -текстовое окно для задания номера графика (если номера совпадают для двух функций, то кривые строятся на одном графике)

X Expression -текстовое окно для задания аргумента графика (F –для частотных диаграмм, T-для импульсных характеристик, действительная часть комплексного напряжения –для годографа на комплексной плоскости)

Y Expression -текстовое окно для задания функции графика

X Range -текстовое окно для задания пределов аргумента графика

Y Range -текстовое окно для задания пределов функции графика

Fmt-текстовое окно для задания формата чисел на графике (например “5.3”-5-общее количество символов, 3-количество цифр после запятой)

Командные кнопки в верхней части окна пределов анализа позволяют

-Add - добавить еще одну функцию для построения графика (возникнет еще одна строка-копия строки, на которой стоял курсор при нажатии кнопки Add)

-Delete - удаление строки, на которой стоял курсор при нажатии кнопки,

-Expand – расширенное окно для ввода выражения для анализируемой функции.

Примечание. В выражение для искомой функции могут быть включены многочисленные стандартные алгебраические, тригонометрические и другие функции с действительными и комплексными аргументами.

-Stepping - задание ступенчатого изменения одного или многих параметров элементов схемы.

-Run – старт анализа и переход к окну с графиками.

Для старта анализа можно также нажать 4-ую кнопку справа во втором ряду, командой из меню AC/Run или AC Analysis Limits/Run.

После завершение расчетов откроется окно AC Analysis, в котором появятся графики искомых функций. Двойным щелчком по графику можно вызвать окно AnalysisPlotCharacteristics для изменения стиля оформления элементов графика. На график можно поместить пояснительный текст после нажатия кнопки ABS или REL.

Для выхода из режима анализа в режим подготовки схемы можно использовать команду меню AC/Exit Analysis.

В примере Lek04_01.cir анализируется частотная характеристика последовательного колебательного контура. V1=1В в цепи с последовательным соединением резистора R1=10 Ом, конденсатора C1=1мкФ, и индуктивной катушки L1=1мГн. Строятся зависимости: 1 -напряжения на резисторе V(R1), 2- напряжения на конденсаторе V(C1) и напряжения на индуктивной катушке V(L1) в интервале частот 2…10 кГц при температуре 27 градС.

В примере Lek04_02.cir строятся частотные характеристики контура в децибеллах.

В примере Lek04_03.cir строятся круговые диаграммы для комплексного напряжения на резисторе последовательного колебательного контура.

В примере Lek04_04.cir строится семейство частотных характеристик контура при вариации емкости конденсатора как параметра заданием Stepping.

В примере Lek04_05.cir анализируются частотные свойства усилительного каскада на биполярном транзисторе.

В примере Lek04_06.cir анализируются шумовые свойства усилительного каскада на биполярном транзисторе. INOISE-шумы, приведенные к входу. ONOISE-шумы, приведенные к выходу.

В примере Lek04_07.cir анализируется круговая диаграмма комплексного выходного напряжения усилительного каскада на биполярном транзисторе.

При анализе частотных зависимостей в схеме может быть включен только один источник переменного напряжения. Для анализа частотных свойств этот источник принимается синусоидальным с нулевой начальной фазой и амплитудой 1В.

В примере Lek04_08.cir анализируется влияние разброса параметра L1 на максимум коэффициента передачи на частотной характеристике усилительного каскада.

2. Функции цели:

Можно задать другие функции цели:

Micro-Cap обеспечивает группу функций для меры исполнения связывающей

характеристику кривой. Эти функции включают:

Rise_Time: Эта функция выделяет N'th время, которое Y выражение повышает

через определенный Низкий Уровень и Высоко величины.

Это устанавливает курсоры в две точек данных, и возвращает различие между

X величинами выражения в этих двух точках.

Эта функция полезна для меры времени повышения области времени waveforms.

Fall_Time: Эта функция выделяет N'th время, которое Y выражение проваливает

определенный Низкий Уровень и Высоко оценивается. Это устанавливает курсоры

в две точек данных, и возвращает различие между X величинами выражения в этих

двух точках. Эта функция полезна для меры времени падения области времени waveforms.

Пик: Эта функция выделяет N'th локальный пик избранного Y выражения.

Пик - любая точка данных алгебраическим пут большая чем соседние точки данных с

любой стороны. Это устанавливает левый или правый курсор в точку данных, и возвращает

свою Y величину выражения. Эта функция полезна для меры отклонения в области времени

waveforms и максимальном пульсация прироста фильтров в анализе ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

Долина: Эта функция выделяет N'th локальную долину избранного Y выражения.

Долина - любая точка данных алгебраическим пут меньшая чем соседние точки данных

с любой стороны. Это устанавливает левый или правый курсор в точку данных, и

возвращает свою Y величину выражения. Эта функция полезна для меры

недоиспользование в области времени waveforms и максимальном ослабление

фильтров в анализе ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

Peak_Valley: Эта функция выделяет N'th пик и N'th долину избранного Y выражения.

Это устанавливает курсоры в две точек данных, и возвращает различие между Y

величинами выражения в этих двух точках. Эта функция полезна для меры пульсация,

отклонения и амплитуды.

Период: функция периода точно измеряет период времени waveforms измеряя X

различия между последующими примерами средней Y величины. Это делает с

помощью первого среднего числа обнаружения Y выражения над имитационным

интервалом где Булиев выражение истиное. Затем это ищет N'th и N+1'th повышая

пример средней величины. Различие в X величинах выражения производит величину

периода. Естественно Булиев выражение подобно "T>500ns" используется, чтобы

исключить ошибки, вводимые не-периодический начальный нерезидентный.

Эта функция полезна для меры периода генераторов и напряжения в преобразователях

частоты, где период waveform's обычно должен измеряться на высокой точности.

Функциональные работы наилучшим образом на waveforms, что проходить их средняя

величина один раз за фундаментальный период. Функция устанавливает курсоры в две

точек данных, и возвращает различие между X величинами выражения в этих двух точках.

Частота: Это - цифровое дополнение Периода function., который он ведет себя подобно

функции Периода, но возвращает 1/Период. Функция устанавливает курсоры в две точек

данных.

Ширина: Эта функция измеряет ширину Y кривой выражения обнаруживая N'th и N+1'th

примеры определенной величины Уровня. Это затем устанавливает курсоры в две точек

данных, и возвращает различие между X величинами выражения в этих двух точках.

Высота: Эта функция обнаруживает глобальный максимум избранной ветки избранного Y

выражения, устанавливает или левый или правый курсор в точке данных, и возвращает

свою Y величину выражения.

Низкий Уровень: Эта функция обнаруживает глобальный минимум избранной ветки избранного

Y выражения, устанавливает или левый или правый курсор в точке данных, и возвращает

свою Y величину выражения.

X_Level: Эта функция обнаруживает N'th пример определенной Y величины Уровня,

устанавливает левый или правый курсор там, и возвращает X величину выражения.

Y_Level: Эта функция обнаруживает N'th пример определенной X величины Уровня,

устанавливает левый или правый курсор там, и возвращает Y величину выражения.

X_Delta: Эта функция обнаруживает N'th пример определенной Y области выражения,

устанавливает курсоры в две точек данных, и возвращает различие между X величинами

выражения в этих двух точках.

Y_Delta: Эта функция обнаруживает N'th пример определенной X области выражения,

устанавливает курсоры в две точек данных, и возвращает различие между Y величинами

выражения в этих двух точках.

X_Range: Эта функция обнаруживает X область (max - min) для N'th примера определенной

Y области. Сначала это ищет определенный Y Низкий Уровень и Y Высокие величины

выражения. Это затем ищет все точки данных между этими двумя для самых верхних и

самых низких X величин, устанавливает курсоры в эти две точек данных, и возвращает

различие между X величинами выражения в этих двух точках. Это отличается от X_Delta

функции в том, что это возвращать различие в максимальные и минимальные X величины

в определенной Y области, а не различие в X величинах в определенных Y конечных точках.

Y_Range: Эта функция обнаруживает Y область (max - min) для N'th примера определенной X

области. Сначала это ищет определенный X Низкий Уровень и X Высокие величины выражения.

Это затем ищет все точки данных между этими двумя для самых верхних и самых низких Y

величин, устанавливает курсоры в эти две точек данных, и возвращает различие между Y

величинами выражения в этих двух точках. Это отличается от Y_Delta функции в том, что

это возвращать различие в максимальные и минимальные Y величины в определенной X

области, а не различие в Y величинах в определенных X конечных точках. Эта функция

полезна для меры пульсация фильтра.

3. Анализ Фурье

Режим AC позволяет получить переходную характеристику на основе частотных свойств. В примере RLC6.cir рассматривается получение спектра амплитудно модулированного сигнала. Для ускорения демонстрации в этом примере используется прием предварительных вычислений в режиме SAVE с записью результатов расчета мгновенных значений в файл RLC6.tsa. Непосредственно в примере использован режим Retrieve, при котором строятся временные зависимости по значениям из файла RLC6.tsa. Затем программа проводит спектральный анализ.

Примечание. В примере рассматривается временной отрезок на втором периоде огибающей 25мс-50мс, что дает первую гармонику в 40Гц.