Материал: Самосадный Автоматизированное проектирование устройств систем сбора-обработки Ч2 2015

Настройки профиля моделирования представлены на рис.3.18.

Рис. 3.18. Настройка профиля схемы TB для варьирования температуры в операторе .DC

Содержательная часть задания на моделирование (файл tb-schematic1-profile1.sim.cir) для этого профиля представлена ниже.

*Libraries:

*Local Libraries :

.LIB ".\tb.lib"

*From [PSPICE NETLIST] section of PSpice.ini file:

.lib "nom.lib"

*Analysis directives:

.DC LIN TEMP -50 150 0.1

.PROBE V(*) I(*) W(*) D(*) NOISE(*)

.INC ".\tb-SCHEMATIC1.net"

.END

Как видно из задания в него включается библиотека проекта TB.LIB, содержащая описание компонента:

.model Rbreak RES R=1(TC1=0.01).

Кроме того в задание включается файл описания подключения компонентов TB-

SCHEMATIC1.net:

66

Примечания.

1)Необходимо обратить внимание на то, что в данном случае не используется оператор .TEMP, а задание температуры осуществляется непосредственно в операторе .DC.

2)В этих расчетах также не используется оператор . PARAM.

Табличные результаты расчетов (градуировочные характеристики моста) представлены в выходном файле в соответствии с директивой:

.PRINT DC V([RIGHT],[LEFT]).

Графические результаты расчетов представлены на рис. 3.19.

Рис. 3.19. Графические результаты расчетов схемы TB при варьировании температуры от -50

°C до 150 °C

Краткие итоги.

В результате проведенных расчетов для схемы резистивного моста, имитирующего работу измерительной схемы с термистором были получены градировочные характеристики в графическом и текстовом (табличном) варианте представления. Вариация температуры осуществлялась от -50 °C до 150 °C за счет настроек оператора .DC. Операторы .PARAM, .TEMP и .STEP при этом не использовались. Задавалась модель резистора с ТКС: TC1=0,01.

Задача 2

Для схемы TB (см. рис. 3.17) требуется заменить источник напряжения V1 на эквивалентный ему по действию источник тока («возбуждения моста»), осуществить настройку, расчеты работы моста и получить характеристики, идентичные тем, что получены при использовании источника напряжения +10 В (см. рис. 3.19).

Варьирование параметром модели

Рассмотрим возможность варьирования параметров модели, применительно к работе

схемы TB (см. рис. 3.17). Проведем сдвоенный анализ DC Sweep или анализ с проведением вложенных расчетов для цепи постоянного тока (Nested Sweep). Настройку профиля расчетов Primary Sweep оставим такой же, как и для предыдущих расчетов (см. рис. 3.18). Настройку расчетов Secondary Sweep осуществим для варьирования значений температурного

коэффициента сопротивления TC1 в диапазоне от 0,001 до 0,01 с линейным приращением (шагом) 0,001 или как набор из двух значений 0,001 и 0,01. Настройки профиля для первого варианта показаны на рис. 3.20.

67

Рис. 3.20. Настройка профиля схемы TB для сдвоенного анализа при варьировании темпера-

туры и параметров модели в операторе .DC

Директивы задания на моделирования с данными настройками профиля выглядят следующим образом.

*Analysis directives:

.DC LIN TEMP -50 150 0.1

+ LIN RES Rbreak(TC1) 0.001 0.01 0.001

.PROBE V(*) I(*) W(*) D(*) NOISE(*)

.INC ".\tb-SCHEMATIC1.net"

При проведении анализа DC Sweep допускается варьирование двух переменных, выпол-

няемое в виде вложенных циклов, когда для фиксированного значения одной переменной, задаваемой как вторичной (Secondary Sweep) проводятся расчеты с варьированием первичной переменной (Primary Sweep). Далее процесс повторяется для нового значения вторичной

переменной. Вторичная переменная, таким образом, образует внешний цикл (Outer Loop) для проведения анализа, а первичная – внутренний или вложенный цикл (Nested Loop). Более подробно с такими расчетами можно познакомиться в файле техдокументации pspug.pdf в

разделе DC Analysis и пункте Nested DC Sweeps.

При настройке расчетов необходимо иметь в виду, что в качестве Primary Sweep мы используем вариацию температуры, а Secondary Sweep – значений ТС1. Вариацию TC1 вводим

как вариацию параметра TC1 модели RBreak. Обратите внимание на возможность варьирования только одной переменной для модели.

Проведите расчеты и получите характеристики изменения напряжения на выходе моста в зависимости от вариации температуры для различных значений температурных коэффициентов TC1, как показано на рис.3.21.

68

Рис. 3.21. Графические результаты расчетов схемы TB при варьировании температуры от -50

°C до 150 °C и изменении TC1 модели резистора

Постарайтесь интерпретировать результаты. К сожалению, идентифицировать полученные кривые средствами Probe в некоторых версиях САПР не удается. Дело в том, что такая возможность идентификации конкретной кривой предусмотрена в Probe. Выделив нужную

кривую щелчком мыши по ней можно получить по нажатию на правую кнопку мыши доступ к информации о кривой (выбрав опцию Information в открывающемся окне). Выбранная кри-

вая помечается белыми квадратами. В нашем случае могут помечаться как выделенные все кривые, выдается общее сообщение, в котором подтверждается, что это вложенный DC

Sweep анализ и вторичным параметром является TC1. Температура при этом показана как -

50 °C.

Краткие итоги.

Осуществлен сдвоенный анализ DC Sweep или анализ с проведением вложенных расчетов для цепи постоянного тока схемы резистивного моста, имитирующего работу измерительной схемы с термистором. Были получены градировочные характеристики в графическом варианте представления. Вариация температуры и коэффициента TC1 модели резистора осуществлялась за счет настроек оператора .DC. Операторы .PARAM, .TEMP и .STEP при этом не использовались. Задавалась модель резистора с 10 ТКС: от TC1=0,001 до TC1=0,01. Вариация температуры осуществлялась от -50 °C до 150 °C

Имеются проблемы с идентификацией конкретной градуировочной кривой для результатов расчетов в графическом виде.

В текстовом (табличном) виде выводится одна серия данных, соответствующая градуировочной кривой для TC1=0,001.

Подготовьте материалы по выполнению задания 1 для файла отчета.

3.3.2. Параметрический анализ

Приступите к выполнению задания 2. Изучите основные сведения о порядке и правилах проведения параметрического анализа, связанного с вариацией переменных, а также о получении результатов расчетов. Особое внимание следует уделить описанию и условиям применения директивы .STEP. Применение этой директивы является характерным признаком проведения параметрического анализа в PSpice-расчетах.

При выполнении пункта задания 2 необходимо освоить параметрический или многова-

риантный анализ как дополнительный вид анализа к анализам DC Sweep, AC Sweep и Transient.

69

Команда (оператор, директива) .STEP (parametric analysis)

Оператор .STEP обеспечивает вариацию параметров для всех основных видов расчетов. Оператор .STEP задает многовариантный расчет схемы с изменением от варианта к варианту заданного аргумента - переменной (параметра) схемы. При этом для каждого значения аргумента выполняются все указанные в задании виды расчетов схемы.

По своему действию оператор .STEP подобен действию оператора .TEMP, обеспечивающего вариации температуры для основных видов анализа: DC, AC, TRAN.

Результаты расчетов, заданные операторами .PRINT и .PLOT, выводятся отдельными таблицами и графиками для каждого значения аргумента, (подобно тому, как выполняются аналогичные действия для операторов .TEMP и .MC).

В PROBE можно построить набор семейства кривых для каждого значения аргумента. При расчетах используются следующие аргументы и опции.

Опция “Sweep type”. Эта опция задает тип варьирования аргумента и шаг вариации. Изменение аргумента может происходить линейно, в логарифмическом масштабе или как список значений. Типы варьирования:

•LIN – линейное изменение аргумента от начального (start value) до конечного значения (end value) с заданным постоянным шагом (increment value). Само слово LIN при этом может быть опущено;

•OCT – логарифмическое изменение аргумента по октавам с заданной величиной числа шагов или точек на октаву (points value);

•DEC – логарифмическое изменение аргумента по декадам с заданной величиной числа шагов или точек на декаду (points value);

•LIST – список значений, когда аргумент принимает последовательно введенные значения.

Примечания.

1)начальное значение (start value) может быть больше или меньше конечного значения (end value), поэтому приращение аргумента может идти в обоих направлениях;

2)величины: шаг (increment value) и число точек (points value) должны быть больше 0;

3)последовательность введенных значений в списке значений LIST может быть возрастающей или убывающей.

Опция “ Sweep variable name”. Эта опция задает тип аргумента. В качестве аргумента используется один из следующих типов:

•source (независимый источник напряжения или тока);

•model parameter (параметр модели);

•temperature (температура), задается с использованием ключевого слова TEMP; для каждого изменения температуры программа рассчитывает все температуро-зависимые параметры моделей;

•global parameter (глобальный параметр), задается с использованием ключевого слова PARAM; для каждого изменения параметра программа пересчитывает все зависимые от него математические выражения.

Примечания.

1)Использование параметров модели в ряде старых версий САПР имеет следующие ограничения. Нельзя использовать параметры L и W для МДП-транзисторов (но можно LD и WD) и любые температурные параметры, такие как TC1, TC2 для резистора и т.д.

2)Глобальные параметры задаются при использовании директивы .PARAM.

Оператор .STEP изменяет параметры элементов схемы и по действию он подобен, например, оператору .DC. Однако, не должно быть множественного задания параметров и

70