Программа схемотехнич моделир Micro-Cap 8 М.А.Амелина 2007-600RM (967609), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Однако возможны варианты, когда этот режим считывается из предварительно сохраненных на диск значений переменных состояния или получается редактированием переменных состояния с помощью редактора начальных условий (3/в/е Чапае/ез ег/1/ог). Линеаризация означает 188 Пуограмма слемотелнич еского медее проронил МГссоСар-В замену всех нелинейных зависимостей постоянными коэффициентами, которые устанавливают линейную связь между токами и напряжениями компонента и всего устройства в целом. Корректное использование линеаризованной модели возможно для малых изменений переменных состояния в окрестности режима по постоянному току, т. е. в окрестности точки линеаризации.
Правила составления линеаризованных малосигнальных моделей 1. При линеаризации цифровые компоненты считаются разомкнутой цепью. 2. Модели для линейных резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности эквивалентны их моделям во временной области при воздействии на них гармонических возмущений. Это означает, что модель резистора не изменяется, конденсатор представляется комплексным частотно-зависимым 1 сопротивлением величиной Х» = , катушка — комплексным частот- ~' 2пГ.С но-зависимым сопротивлением Х,=~' 2пЯ.
3. Модель нелинейных пассивных компонентов, величина которых зависит от режима на постоянном токе, получается путем линеаризации их комплексного сопротивления в окрестности режима по постоянному току. Например, пусть величина резистора задана следующей зависимостью, набранной в поле атрибута ЧА(.ОЕ; 1+2*Ч(10). Ч(10) представляет собой напряжение в узле 10 во временной области.
Если при расчете рабочей точки по постоянному току получено Ч(10)=2 В, то это означает, что величина резистора во время частотного анализа будет 1+2*2=5 Ом. 4. Обычно во время проведения АС-анализа сопротивления, емкости и индуктивности соответствующих компонентов не изменяются. Однако если заполнен атрибут ЕВЕО, то тогда при частотном анализе величина соответствующего пассивного компонента берется из выражения, стоящего в позиции этого атрибута. Как правило, в нем задается зависимость величины пассивного компонента от частоты.
Характерным примером может явиться зависимость величины емкости электролитического конденсатора от частоты. Для уяснения особенностей использования атрибута ЕВЕО в моделях резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, нелинейных функциональных источников МЕЧ и ЫЕ(см. 5.2 и 5.4. 5. Модели нелинейных активных компонентов, таких, как диоды, биполярные и полевые транзисторы, МОП-транзисторы, получаются следующим образом. Нелинейные зависимости для их коэффициентов передачи по току, передаточных проводимостей, междуэлектродных емкостей дифференцируются в окрестности режима по постоянному току.
При этом определяются все частные производные по тем переменным состояния схемы, от которых зависит нелинейная величина. Величины этих частных производных и используются при составлении малосигнальной линейной схемы замещения полупроводникового прибора. Они не меняются во время проведения малосигнального частотного анализа. Для реактивных компонентов имеется в виду, что не меняется величина емкости и индуктивности, комплексные же сопротивления реактивных компонентов, конечно же, зависят от частоты.
6. Оп»панне виды пнплиэп электрпнниэ гмлэ 5. Компонентами, чья передаточная функция или величина меняется во время частотного анализа, являются лапласовы зависимые источники (~ар(асе Ецпс1юп воигсев и (.ар1асе !аЫе воигсев), источники 2 !гапв(опп и при определенном атрибуте ЕВЕО пассивные элементы В, 1, С и функциональные источники напряжения (чЕЧ и тока МЕ1.
2 !гапв(оггп и лапласовы источники используют переменную в виде комплексной частоты 8=О«2 Р1 (гедиелсу) в своих передаточных функциях; следовательно, их передаточная функция меняется с изменением частоты при проведении анализа. 7. Источники сигнала различной формы. ° Для источников сигнала сложной формы (Ч и 1 формата ЗР(СЕ) малосигнальная модель получается просто использованием величины АС из их ЗР!СЕ-определения или значения АС из атрибута ЧАШЕ при использовании схемного формата. Например, источник напряжения ЗР)СЕ Чопаде Зоигсе, имеющий в строке атрибута ЧАШЕ следующий текст: «ОС 5.5 АС 2.0», будет заменен при проведении АС-анализа источником напряжения с комплексной амплитудой равной 2 В. ° Источники импульсного и синусоидального сигнала Рц!зе Зоигсе и 8(пе Зоцгсе имеют модель для АС-анализа в виде источника напряжения с комплексной амплитудой, равной 1 В.
° Пользовательские источники 0вег Зоигсе имеют модель для АС-анализа с действительной и мнимой частями, записанной в соответствующих пользовательских файлах. ° Функциональные источники Ецпс!юп Зоигсе создают сигнал в режиме АС- анализа, только в том случае, если определен атрибут ЕКЕО.
Поскольку АС-анализ представляет собой линейный анализ, то для его проведения все равно, воздействует ли на вход схемы источник с амплитудой 1 В или 500 В. Если пользователя интересует коэффициент передачи сигнала из одной части схемы в другую, тогда необходимо строить график Ч(00Т)И(ИЧ). Это отношение будет одним и тем же независимо от величины Ч(ИЧ). Если Ч(йч)=1, то нет необходимости строить на графике отношение величин, так как Ч(00Т)И(йч)=Ч(00Т)/1=Ч(00Т). Однако если в схеме более чем один источник с ненулевой комплексной амплитудой, то нельзя с уверенностью судить о передаче сигнала из одной части схемы в другую. Последовательность вычислений ло команде йУ!к 1. Рассчитывается режим работы схемы по постоянному току, исходя из величин постоянных источников напряжения и тока в схеме (Вапегу, 1ваигсе), а также значений постоянных составляющих источников сигнала схемы (атрибут ОС для ЗИ»Е 800КСЕ и источников Ч и 1, Ч2ЕВО для Р0(.ЗЕ 800КСЕ).
2. Составляется линейная эквивалентная схема замещения каждого прибора на переменном токе в окрестности рассчитанного режима по постоянному току. 3. Составляется полная линеаризованная схема замещения анализируемой схемы по переменному току в окрестности рассчитанного режима по постоянному току (ей соответствует система линейных алгебраических уравнений с комплексными коэффициентами). 190 Программа ехел~отехни неелово моделирования КаегоСар-8 4. Все источники сигнала схемы принимаются синусоидальными с частотой 1=1т!п, амплитудой А=1 и с нулевой начальной фазой (это не относится к источникам сигнала Ч и ! в формате ЗР!СЕ, для них значение амплитуды и фазы задается в атрибутах АС МАО)ч!Т0СЕ и АС РНАЗЕ).
5. Анализируется схема и находятся отклики в виде комплексных величин узловых потенциалов и токов схемы для линеаризованной схемы на заданной частоте. 6. Для заданной переменной и для заданных величин (Ве, !гп, Мао, РНАЗЕ, и пр.) на графике(ах) строятся точки и(или) выводятся численные значения в файл. 7. Увеличивается частота 1 на заданный шаг. 8. Проверяется условие: превысила ли частота 1значение ггпах? Если да, то завершить расчет, в противном случае — осуществляется переход к и. 5. Правила составления задания для частотного анализа В режиме АС сначала рассчитывается режим схемы по постоянному току, затем линеаризуются все нелинейные компоненты (пассивные компоненты с нелинейными параметрами, диоды, транзисторы, нелинейные управляемые источники) и выполняется расчет комплексных амплитуд узловых потенциалов и токов ветвей. При линеаризации цифровые компоненты заменяются их входными и выходными комплексными сопротивлениями, передача сигналов через них не рассматривается.
К входу схемы должен быть подключен источник синусоидального 3!)ч или импульсного сигнала Р0(.ЗЕ или источник сигнала ЗР!СЕ-формата (Ч или !). Источники 3!(ч' или Р00ЗЕ в данном режиме (АС) задают место подключения гармонического возмущения с единичной амплитудой, нулевой начальной фазой и меняющейся частотой. При подключении независимых источников напряжения Ч или тока ! в формате ЗР!СЕ при частотном АС-анализе используются заданные значения амплитуды и фазы (поля атрибута ЧА(.0Е: АС гпацпйцде и АС рлазе). При расчете частотных характеристик частота меняется в пределах, задаваемых в меню АС Ала1уз!з(1т11з. Если имеется один источник сигнала, то выходные напряжения будут совпадать с частотными характеристиками устройства. Если же источников сиг. нала несколько, то отклики от каждого сигнала будут складываться как комплексные величины (см.
рис. 6.7 и соответствующий пример ас Гипс 1.сгк из каталога АИА( УЗ!Я(АС). После перехода в режим анализа частотных характеристик программа МС8 проверяет правильность составления схемы. При отсутствии ошибок в схеме программа составляет ее топологическое описание, выполняет подготовку к численному решению системы нелинейных алгебраических уравнений и открывает окно задания параметров моделирования АС Апа1уз1з Ыл11з (рис. 6.8). В нем необходимо задать частотный диапазон анализа, выражения, которые будут выводиться на графики, масштабы по вертикальным и горизонтальным осям.
После этого анализ запускается командой гк0!ч'. См. пример анализа пассивного телефонного фильтра рлопе 1111ег ас.с1г из каталога АЯА( УЯ1Я)АС, параметры задания на моделирование, результаты частотного анализа которого представлены на рис. 6.8. 6. Основные виды оналшо электронных слет рсц:)ц ЗК ыбсоу у 4( О(хц Вй В)1 ту ГЬЪЪ(ЗЕ1ФВ Мвпиивйиыв Фрицю э помыв а)о ииси и прэцвсс ДС эивпиэв споыы Грипроввйвв ийСв и эвс мэнээс сп в спрвбс в аив а асапп юу аудюввв айр б ойт ипд с роювэд о в мй ври вювйсссо с пп эм«а у Л у со упврвмвюоаав За вса «ва ваваывэвпм попы вс впоююв ой ю ввп й с мвдюмиювпопвромвыюютоу(пс) напр врв р водо йсюа пса юлюпвс Фу цмтрв прис н Оыб)вы) С ТЮМЕЕНТ ПСв мю ХТ 21 Т1 Г' ювн Опс ОПСЗЗ ОНТ ,и М П) .Заицп(нм)м) Нэ рп*в овуэпоОЫ опор и н Ц РР(Ць РснюЗ-(юмпб (тнюб"срюсб)1 нРм ЗСРРРЗ Пр прю дв Дсв пю э ~уды ус* пэ м с(НМЕ ЗООПСЕ) мпупыи»(РНСЗЕЗООНСЕ) аою вЫСЗпр рви эФФц в р до э р м ю 1(ваюмт( уц Оыт б'Р2'б'1 2'б'Т'1=2б И 2)мэов .)в:- .МОЗЕС НЕ 51М (Г 2МЕО Д 0.5 ОС 1.0) .МОЗЕС НС 51Н (Г=ЭМЕЗ Д=О.З ОС=1.01 .МОЗЕС РНС5Е РНЬ (НЕЕР0=2.0 ГОНЕ=5.О) Рис.
6.7. Пример анализа по переменному току с несколькими источниками сигнала Команды зецп — начало моделирования. Щелчок на пиктограмме .'. 1 в строке инструментов или нажатие р2 также запускает процесс расчета. Моделирование может быть остановлено в любой момент нажатием на пиктограмму;Й1 или клавишу Евс. Последовательные нажатия на пиктограмму . 1 прерывают и затем продолжают моделирование. Абб — добавление еще одной строки спецификации вывода результатов после строки, отмеченной курсором. На этой строке устанавливается способ отображения результатов и аналитические выражения для построения графиков.
При наличии большого количества строк, не умещающихся на экране, появляется линейка прокрутки. Ое!ете — удаление строки спецификации вывода результатов, отмеченной курсором. Ехрапб — открытие дополнительного окна для ввода текста большого размера при расположении курсора в одной из граф, содержащих выражения, например У Ехргеввюп.
Втеррйд — открытие диалогового окна задания вариации параметров. Задание параметров моделирования АС Япаlувйэ 'б 1теев При выполнении команды Апа!ув1в»АС сразу открывается окно задания параметров моделирования. В последующем это окно можно вызвать командой АС»1.1тйв, клавишей р9 или пиктограммой М В этом окне, показанном на рис. 8.8, имеются следующие разделы. 192 П ог аммосяел(отеяннчесяогомодеяи оеонняМ(сгоСо -В ..............Р..Р.........., ......., ...., ......Р.........., ..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
