Целый ряд фирм-изготовителей компонентов поддерживает и постоянно обновляет состав моделей компонентов, предназначенных для PSpice-расчетов, в первую очередь, это аналоговые компоненты, такие как различного рода усилители (операционные, инструментальные и др.), а также диоды, транзисторы и др. дискретные компоненты. Среди таких фирм
Infineon (Siemens), ON (Motorola), Analog Devices, Texas Instruments, Maxim и др.
Примечание.
Состав технической литературы, используемой в части 2 пособия, полностью соответствует списку литературы части 1 и приводится в части 2 пособия в качестве информации справочного характера.
6
2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, ТЕМА 1
Тема занятий: «Основные виды расчетов».
2.1.Учебное задание
1.Изучите условия применения анализа Bias Point, а также основные способы получения и интерпретации результатов расчетов.
2.Изучите условия применения анализа DC Sweep, а также основные способы получения и интерпретации результатов расчетов.
3.Изучите условия применения анализа AC Sweep, а также основные способы получения и интерпретации результатов расчетов.
4.Изучите условия применения анализа Time Domain (Transient), а также основные способы получения и интерпретации результатов расчетов.
2.2.Рекомендации по использованию литературы
При выполнении учебного задания рекомендуется воспользоваться литературой, представленной в табл. 2-1, 2-2, 2-3, 2-4. Помимо этого, учебные материалы и рекомендации по изучению литературы представлены непосредственно в разделе 2.3 учебного пособия.
|
Таблица 2-1 |
|
Литература, используемая при выполнении задания 1 |
|
|
Источник |
Раздел |
|
|
Учебное пособие |
Приложение 1. Настройки параметров расчетов (выбор опций) |
|
|
Учебное пособие |
Приложение 2. Рекомендации по решению проблем сходимости вычислений. Подраз- |
|
делы: |
|
• «Проблемы при проведении расчетов»; |
|
• «Требования к проведению расчетов»; |
|
• «Сходимость решений при проведении анализа Bias Point». |
pspug.pdf |
DC Analysis. Bias point |
|
DC Analysis. Small-signal DC transfer |
|
DC Analysis. DC sensitivity |
|
Appendix A. Setting initial state |
Источник |
Раздел |
|
|
PSpcRef.pdf |
Commands .OP (bias point) |
|
Commands .SENS (sensitivity analysis) |
|
Commands .TF (transfer) |
|
Commands .TEMP (temperature) |
|
Commands .IC (initial bias point condition) |
|
Commands .NODESET (set approximate node voltage for bias point) |
|
Commands .SAVEBIAS (save bias point to file) |
|
Commands .LOADBIAS (load bias point file) |
|
Commands .OPTIONS (analysis options) |
[5] |
Раздел 4.1.2, директивы: OP, SENS, TF, TEMP, IC, NODESET, SAVEBIAS, LOADBIAS, |
|
OPTIONS. |
7
|
Таблица 2-2 |
|
Литература, используемая при выполнении задания 2 |
|
|
Источник |
Раздел |
|
|
Учебное пособие |
Приложение 1. Настройки параметров расчетов (выбор опций) |
|
|
Учебное пособие |
Приложение 2. Рекомендации по решению проблем сходимости вычислений. Подраз- |
|
дел: «Сходимость решений при проведении анализа DC Sweep» |
|
|
Учебное пособие |
Приложение 3 в части, касающейся анализа DC Sweep |
pspug.pdf |
DC Analysis. DC Sweep |
PSpcRef.pdf |
Commands .DC (DC analysis) |
|
Commands .OPTIONS (analysis options) |
[5] |
Раздел 4.1.2, директивы: DC, OPTIONS |
Таблица 2-3
|
Литература, используемая при выполнении задания 3 |
|
|
Источник |
Раздел |
|
|
Учебное пособие |
Приложения 3 в части, касающейся анализов AC Sweep и Noise |
pspug.pdf |
AC Analysis |
PSpcRef.pdf |
Commands .AC (AC analysis) |
|
Commands .NOISE (noise analysis) |
[5] |
Раздел 4.1.2, директивы: AC, NOISE |
Таблица 2-4
|
Литература, используемая при выполнении задания 4 |
|
|
Источник |
Раздел |
|
|
Учебное пособие |
Приложения 1. Настройки параметров расчетов (выбор опций) |
Учебное пособие |
Приложение 2. Сходимость решений при проведении анализа Transient |
Учебное пособие |
Приложения 3 в части, касающейся анализов Transient и Fourier |
pspug.pdf |
Transient analysis |
PSpcRef.pdf |
Commands .TRAN (transient analysis) |
|
Commands .FOUR (Fourier analysis) |
|
Commands .OPTIONS (analysis options) |
[5] |
Раздел 4.1.2, директивы: TRAN, FOUR, OPTIONS |
Примечание к табл. 2-1, 2-2, 2-3, 2-4. Перечень файлов (*) - см. табл. 1-1 (Учебное пособие, часть 1)
2.3.Порядок выполнения задания
Вначале выполнения заданий по теме 1 необходимо вспомнить полученную ранее информацию о видах расчетов, порядке проведения расчетов и применения соответствующих
директив, как было представлено, например, в разделе 7 части 1 учебного пособия. Программа расчетов PSpice A/D обеспечивает проведение следующих видов анализа или
расчетов.
1)Основные виды анализа (Basic Analyses):
•DC analysis (расчет схемы по постоянному току);
•AC analysis (расчет схемы по переменному току);
•Transient analysis (анализ переходных процессов или формы сигнала).
С помощью этих трех видов расчетов можно изучать поведение схемы при различных начальных воздействиях.
8
2)Многовариантный параметрический и статистический анализ. С помощью этих видов расчетов можно изучать поведение схемы при вариации параметров компонентов.
3)Анализ работы цифровых схем. С помощью этих видов расчетов можно изучать пове-
дение схем, использующих цифровые компоненты, с получением временных диаграмм их работы.
Расчет схемы по постоянному току
(DC sweep & other DC calculations)
Этот вид анализа позволяет оценить поведение схем в ответ на действие источников по-
стоянного напряжения или/и тока. Особенности проведения и типы расчетов приводятся в табл. 2-5.
|
|
Таблица 2-5 |
|
|
Проведение расчетов по постоянному току DC |
||
|
|
|
|
|
Тип |
Особенности |
|
|
|
||
Название |
Описание |
||
|
|||
|
|
|
|
Bias Point, |
Расчеты рабочей |
Расчеты рабочей точки (точнее расчет выхода или вывода на установив- |
|
Bias Point |
точки |
шийся исходный режим рабочей точки). Осуществляются по умолчанию |
|
Detail |
|
перед началом любых основных видов расчетов |
|
DC sensitivity |
Расчет чувстви- |
Расчет чувствительности напряжения цепи или параметров компонентов |
|
|
тельности в режи- |
как функции изменения исходных значений (Bias Point) |
|
|
ме по постоянно- |
|
|
|
му току |
|
|
|
|
|
|
Small-signal |
Малосигнальный |
Расчет малосигнального коэффициента передачи (Gain), а также входного |
|
DC transfer |
анализ передаточ- |
и выходного сопротивлений схем, как функции изменения исходных зна- |
|
|
ной функции по |
чений (Bias Point) |
|
|
постоянному току |
|
|
|
|
|
|
DC sweep |
Расчет схемы при |
Расчет установившихся состояний уровней напряжения, тока и цифровых |
|
|
вариации пара- |
логических уровней (Steady-state voltages, currents, and digital states) при |
|
|
метров по посто- |
вариации, в пределах области допустимых значений: источников сигна- |
|
|
янному току |
лов, параметров моделей или температуры |
|
|
|
|
|
Примечания к табл. 2-5.
1)Термин «Bias Point» следует скорее отнести по смыслу к понятию изменения (смещения) исходных значений, имеющих цель вычисления параметров рабочей точки.
2)Термин «small-signal» следует отнести к операциям или расчетам в режиме малых сигналов. Малые сигналы или вариации сигналов с малым приращением позволяют относительно легко проводить линеаризацию схем и последующие расчеты параметров.
3)Термин «sweep» следует отнести к вариации параметров соответствующего вида анализа.
Расчет схемы по переменному току и уровень шумов
(AC sweep and noise)
Этот вид анализа позволяет оценить поведение схем в ответ на действие малосигнальных источников переменного напряжения или/и тока (small-signal alternating current source). Осо-
бенности проведения и типы расчетов приводятся в табл. 2-6.
9
|
|
Таблица 2-6 |
|
|
|
Проведение расчетов по переменному току AC |
|
|
|
|
|
|
Тип |
Особенности |
|
|
|
||
Название |
Описание |
||
|
|||
|
|
|
|
AC |
Частотный |
Малосигнальный анализ схемы, линеаризованной в рабочей точке или вокруг ра- |
|
sweep |
анализ, анализ |
бочей точки (linearized around the bias point), при вариации параметром одного или |
|
|
в частотной |
нескольких источников в частотном диапазоне. Результаты расчетов включают |
|
|
области |
амплитудные и фазовые характеристики для напряжений и токов. Можно, напри- |
|
|
|
мер, построить диаграмму Боде (Bode Plot) в постпроцессоре PROBE |
|
Noise |
Расчет уровней |
Для частотного диапазона, указанного в AC-анализе осуществляется: |
|
|
шумов |
• расчет вклада от каждого источника шума схемы в общий итоговый уровень |
|
|
|
шума выходной цепи; |
|
|
|
• расчет суммарного среднеквадратичного уровня выходного шума; |
|
|
|
• расчет эквивалентного входного шума (шума, приведенного к входу) |
|
|
|
|
Анализ переходных процессов (Transient and Fourier)
Этот вид анализа позволяет оценить поведение схем во временной области как ответ на действие источников напряжения или/и тока, с параметрами, изменяемыми во времени. Особенности проведения и типы расчетов приводятся в табл. 2-7.
|
|
Таблица 2-7 |
|
|
|
Проведение расчетов во временной области |
|
|
|
|
|
|
Тип |
Особенности |
|
|
|
||
Название |
Описание |
||
|
|||
|
|
|
|
Transient |
Анализ переход- |
Расчеты позволяют прослеживать в схеме изменения во времени для напряже- |
|
|
ных процессов, |
ний, токов и уровней цифровых сигналов. |
|
|
анализ формы |
|
|
|
сигнала |
|
|
|
|
|
|
Fourier |
Расчет спектраль- |
Осуществляется расчет гармоник или Фурье - компонентов (Fourier compo- |
|
|
ных составляю- |
nents) для сигналов, полученных в результате проведения Transient-анализа. |
|
|
щих сигналов |
|
|
|
|
|
Многовариантный параметрический и статистический анализ (Advanced multi-run analyses)
Этот вид анализа позволяет осуществить вариацию параметров, необходимых для проведения расчетов, в рамках DC-, AC- и Transient-анализа. Особенности проведения и типы расчетов парамет-
рического и температурного анализа приводятся в табл. 2-8.
Таблица 2-8
Проведение параметрического и температурного анализа
|
Тип |
|
Особенности |
|
|
|
|
Название |
Описание |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Parametric |
Обеспечение варьи- |
При расчетах могут варьироваться в пошаговом режиме: |
|
|
рования параметров |
• |
глобальные параметры схем; |
|
схем |
• |
параметры моделей; |
|
|
• |
значения параметров компонентов схемы (component value); |
|
|
• параметры источников постоянного тока (DC source); |
|
|
|
• |
рабочая температура (operational temperature). |
Tempera- |
Обеспечение варьи- |
При расчетах варьирование рабочей температуры компонентов схемы осу- |
|
ture |
рования рабочей |
ществляется «в пошаговом режиме». |
|
|
температуры |
|
|
|
|
|
|
Особенности проведения и типы расчетов статистического анализа приводятся в табл. 2-9.
10