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

****INCLUDING SCHEMATIC1.net ****

*source RC3

Второй вариант настроек профиля схемы RC3

Второй вариант настроек профиля схемы RC3 для анализа Bias Point проводим с выбранной опцией «..detailed bias point..» (.OP). Осуществим расчеты и убедимся, что в выходном файле появилась директива .OP, а сам файл практически не изменился. Для настроек профиля с использованием оператора .OP получен фактически тот же выходной файл с изменениями только в задании на моделирование, в нем добавлен оператор .OP. Для такой простой схемы без полупроводниковых компонентов, очевидно, таким и должен был быть результат.

Постарайтесь при выполнении следующих разделов темы получить результаты расчетов с использованием анализа Bias Point и с выбранной опцией (.OP) для более сложных схем, с

использованием полупроводниковых приборов.

Вернемся к настройкам «Output File Options» анализа Bias Point. Выберем расчет чувствительности в режиме по постоянному току Perform Sensitivity analysis (.SENS). В качестве

выходной переменной выберем напряжение V(Out). Проведем расчеты и получим результаты. Дополнительно к уже известным данным, в выходном файле получены следующие результаты расчетов, как показано ниже.

DC SENSITIVITIES OF OUTPUT V(OUT)

Получите эти результаты, изучите и проанализируйте их. При этом необходимо иметь в виду величины узловых потенциалов, токов через компоненты и рассеиваемую резисторами

мощность (см. рис. 2.1).

Вернемся еще раз к настройкам «Output File Options» анализа Bias Point. Выберем расчет передаточной функции по постоянному току Calculate small-signal DC gain (.TF). В качестве

имени источника выберем V1, а выходной переменной – V(Out). После запуска расчетов могут быть получены характеристики, аналогичные представленным ниже.

16

*** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS

V(OUT)/V_V1 = 5.000E-01

INPUT RESISTANCE AT V_V1 = 9.400E+03 OUTPUT RESISTANCE AT V(OUT) = 2.350E+03

Обратите внимание на передаточную характеристику 0,5 и величины входного и выходного сопротивлений. Подготовьте краткий анализ полученных результатов.

При проведении расчетов анализа Bias Point с тремя выбранными настройкам «Output File Options», как показано на рис.2.2, в тексте задания на моделирование добавлены сле-

дующие строки, как показано ниже.

.OP

.SENS V([OUT])

.TF V([OUT]) V_V1

Краткие итоги.

Мы начали выполнение практических работ по осуществлению анализа Bias Point и изучению результатов расчетов. Результаты представлены в выходном текстовом файле для схемы проекта RC3. Мы провели расчет рабочей точки в режиме по умолчанию, а также с использованием команд .OP, .SENS и .TF.

Команда (оператор, директива) .TEMP (temperature)

Этот оператор обеспечивает задание температуры для различных видов расчета, при которой будет проводиться анализ. Значения температуры приводятся в градусах Цельсия. Если в списке дается несколько значений, то все виды анализа, указанные в задании, проводятся для каждого значения температуры, т.е. осуществляется «упрощенный» многовариантный анализ.

При пересчетах параметров для разных температур предполагается, что параметры всех моделей были рассчитаны при номинальной температуре TNOM (может задаваться опцией

TNOM в операторе .OPTIONS, по умолчанию TNOM=27 ºC) [3].

Если оператор .TEMP в задании отсутствует, то схема рассчитывается при температуре

TNOM.

Примечания.

1)Помимо оператора .TEMP температура может задаваться и изменяться оператором .STEP и .DC.

2)Выбор значений температуры осуществляется во всех видах анализа, а не только для анализа Bias Point.

Внимание!

Наличие в одном задании на моделирование оператора .TEMP и оператора ..STEP, изменяющих температуру, не допускается.

Практическая работа 2 со схемой RC

Вернемся к настройкам Options анализа Bias Point для схемы проекта RC3. Можно отказаться от выбора опций настроек «Output File Options» анализа Bias Point, а можно и оставить

их.

Выберем настройку расчетов вариации температуры Temperature (Sweep), точнее выбор температурных точек для проведения расчетов параметров схемы. Соответствующие настройки для значения температуры 200°C показаны на рис.2.3.

17

Рис. 2.3. Настройка температурного режима схемы RC3 для анализа Bias Point

Настройка температурного режима осуществляется в окне, как показано на рис.2.3, само окно вызывается щелчком левой кнопки мыши по опции Temperature (Sweep) основного окна настроек General Settings анализа Bias Point.

Проведем необходимые расчеты, получим и проанализируем результаты. В задание на моделирование появилась строка:

.TEMP 200

В выходном текстовом файле также появился ряд строк, указывающих на новый температурный режим, например, как представлено ниже.

**TEMPERATURE-ADJUSTED VALUES TEMPERATURE = 200.000 DEG C

**SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 200.000 DEG C

**OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 200.000 DEG C

Сами параметры или отсутствуют или те же, что и для температуры при нормальных условиях. Это ожидаемый результат, ведь мы используем компоненты, параметры которых никак не связаны с изменением их температуры.

Проблема

Мы начали выполнение расчетов, проводимых с учетом вариациями параметров компонентов от температуры. Результаты в виде вариации параметров схемы получены не были. В схеме нет компонентов, использующих описание их поведения в зависимости от изменения температуры.

Возможные решения проблемы

Мы приходим к выводу о необходимости использования специального компонента, например резистора, использующего описания его функционирования в схемах с вариацией параметров в зависимости от температуры. Ранее, в предыдущей теме (см. часть 1 пособия ), мы решали похожую задачу вариации параметров, а точнее разброса параметров пассивных

двухполюсников с использованием свойств компонента и использованием разброса параметров «Tolerance». В данном случае, очевидно, требуются несколько иные решения. Более про-

дуктивным представляется возможность использования специальной модели резистора.

18

В целом, необходимо сказать, что возможность вариации или разброса параметров для

обычного резистора, задаваемой в виде редактирования свойств компонента и вводимой по атрибуту Tolerance, скорее счастливое исключение, чем правило. Больше никаких опций в

соответствии с настройками директивы .MODEL в окне редактирования свойств компонента для обычного резистора ввести нельзя. То есть ввести, конечно, можно, но работать они, скорее всего, не будут. Для правильного введения этих опций так, чтобы это понимала про-

грамма расчетов, фирма CADENCE рекомендует использование специальных компонентов библиотеки BREAKOUT. От обычных компонентов они несколько отличаются по своим свойствам, имеют собственную библиотеку моделей breakout.lib и их использование как раз

и заключается в прямом редактировании библиотечных моделей компонентов, взятых из breakout.lib.

Таким образом, у разработчика есть следующие варианты использования настроек параметров резистора (да и других подобных компонентов):

1.воспользоваться текстовым вводом задания и директивой .MODEL (включая редактирование задания, подготовленного изначально на основе схемы с графическим вводом);

2.ограничиться редактированием только сокращенного набора опций настроек парамет-

ров, типа Tolerance;

3.разработать собственные компоненты и собственную библиотеку моделей .MODEL;

4.разработать собственные компоненты и собственную библиотеку макромоделей

.SUBCKT…ENDS;

5.воспользоваться компонентами и моделями стандартных библиотек (такие компоненты имеются в полной версии САПР), созданных для работы в нужных условиях.

Использование компонента библиотеки BREAKOUT

Создадим схему RC4, где выходной резистор R2 взят из библиотеки BREAKOUT, как представлено на рис. 2.4.

0

Рис. 2.4. Принципиальная схема RC4

Компоненты библиотеки BREAKOUT допускают редактирование модели непосредственно пользователем. Имя компонента Rbreak относится к имени компонента и одновремен-

но к атрибутам, связывающим его с моделью из библиотеки, и вводится как свойство Implementation (Исполнение, реализация). Обратите внимание на то, что позиционное обозначе-

ние R2 существует и также вносит свой вклад в формирование имен (обозначений) компонента в схеме. Особенностью применения компонентов из библиотеки BREAKOUT является редактирование их библиотечных моделей под требования конкретного применения. Такое редактирование осуществляется по команде Edit>PSpice Model для установленного в схему

19

и выделенного мышью компонента библиотеки BREAKOUT. Редактирование должно осуществляться в строгом соответствии с требованиями введения опций директивы .MODEL.

Выделим компонент R2 и приступим к редактированию его модели. Разумеется, библиотеки BREAKOUT и breakout.lib должны быть подключены к проекту, или не отключены

пользователем, если компоненты библиотек использовались ранее. В процессе редактирования для компонента Rbreak должна быть подготовлена и введена, путем редактирования старой, новая версия модели, например, как представлено ниже.

.model Rbreak RES(R=1 TC1=200E-6)

Данная модель описывает поведение резистора типа С2-33 в температурной области с использованием линейного температурного коэффициента сопротивления ТКС=200·10-61/ºС.

Примечание.

Модель резистора типа С2-33 не является достаточно точной и полной, в действительности, на практике, для этих резисторов разделяют температурный диапазон на два участка и ТКС для таких участков составляет следующие величины: для температур от -60ºС до +20ºС ТКС=±300·10-61/ºС и для температур от +20ºС до

+200ºС ТКС=±100·10-61/ºС.

Ранее мы договорились, что редактировать стандартные библиотечные компоненты не будем, однако в данном случае редактирование моделей библиотеки breakout.lib непосредст-

венно в библиотеке фактически не происходит. Для новой версии модели пользователя, именно для этого проекта, создается библиотека rc4.lib, куда и помещается модель или новая

версия модели. Если будет запрос на создание такой библиотеки со стороны среды проектирования, есть смысл согласиться, и сохранить эту библиотеку в рабочей поддиректории Вашего проекта. Обратите внимание на файловую структуру проекта и директорию Model Libraries, там Вы увидите библиотеку rc4.lib. Редактирование модели, создание и сохранение

библиотеки rc4.lib осуществляется специальным редактором PSpice Model Editor в отдельном окне редактирования (OrCAD Lite): rc4 - PSpice Model Editor Lite – [Rbreak].

Внимание!

Проверьте все указанные действия по созданию отдельной библиотеки проекта с редактированием модели компонента для Вашей версии САПР. При отказе программы от создания новой библиотеки, ее лучше создать вручную, не допуская изменения исходных библиотек моделей компонентов.

По окончанию редактирования новой версии модели необходимо сохранить все изменения и вернуться в окно редактора схемы CAPTURE. Работа по настройке библиотеки еще не закончена. В окне редактирования профилей находим опцию меню Libraries и для этой опции, путем просмотра Browse.., выбираем нужный файл новой библиотеки. В нашем случае это rc4.lib. Далее путем выбора кнопок Add as Global (введение во все схемы или проекты)

или Add to Design (введение в конкретную схему) вводим эту библиотеку в состав подключенных к проекту. В окне Library Files должен появиться список библиотек, куда будет входить:

.\rc4.lib

nom.lib*

Оставляем настройки General Settings профиля анализа Bias Point для расчетов вариации температуры Temperature (Sweep) по списку значений -55 0 27 125 градусов Цельсия. При

проведении расчетов рекомендуется отказаться от расчета чувствительности из-за обилия таблиц результатов.

Выполним расчеты и проанализируем данные выходного текстового файла. Обратите внимание на появление в тексте задания строк:

*Libraries:

* Local Libraries :

20