- •А.В. Кривошейкин, л.Х. Нурмухамедов основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств
- •Isbn 5-94760-058-7
- •192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.
- •192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.
- •1. Цели и задачи компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств
- •1.2. Понятие о математическом моделировании и математической модели
- •2. Математические модели компонентов
- •2.2. Математические модели диодов и транзисторов
- •2.3. Математическая модель операционного усилителя
- •2.4. Температурная зависимость параметров активных компонентов
- •2.5. Математические модели независимых и зависимых источников тока и напряжения
- •2.6. Понятие о библиотеке моделей компонентов
- •3. Параметры и характеристики радиоэлектронных средств
- •3.1. Понятие о техническом задании и технических условиях
- •3.2. Понятие о спектральном анализе
- •3.3. Понятие о шумовых характеристиках
- •3.4. Понятие о статистических параметрах
- •4. Системы компьютерного схемотехнического моделирования и их особенности
- •4.1. Исходные данные и дополнительные параметры
- •4.2. Дополнительные параметры при анализе режима по постоянному току
- •4.3. Дополнительные параметры при анализе характеристик во временной области
- •5. Моделирование в системе MicroCap 7
- •5.1. Подготовка исходной информации
- •5.2. Порядок ввода электрической принципиальной схемы исходной информации
- •5.3. Порядок проведения анализа в частотной области
- •5.4. Порядок проведения анализа во временной области
- •5.5. Порядок проведения спектрального анализа
- •5.6. Порядок проведения анализа шумовых характеристик
- •5.7. Порядок проведения статистического анализа
- •6. Синтез фильтров в системе MicroCap 7
- •6.1. Исходные данные в задачах фильтрации
- •6.2. Ввод требований к фильтру
- •6.3. Выбор схемы реализации и денормирование элементов
- •7. Оптимизация параметров в системе МicroСap 7
- •7.1. Понятие о задачах оптимизации
- •7.2. Порядок решения задачи оптимизации в системе Microcap 7
5.2. Порядок ввода электрической принципиальной схемы исходной информации
MicroCap 7 является системой программ модели-рования, т.е. анализа характеристик спроектированного устройства. Поэтому для ввода схемы и последующего моделирования необходимо иметь чертеж (рисунок) принципиальной схемы с обозначенными на нем компонентами и параметрами компонентов. Проиллюстрируем основные действия, выполняемые при вводе, на примере схемы, представленной на рис. 5.8.
Рис.
5.8. Схема дифференциального усилителя
Ввод любого элемента производится следующим образом. С помощью «мыши» нажимается вверху слева кнопка ввода элементов (рис. 5.9).
С помощью курсора и «мыши» отыскивается имя элемента в созданной ранее панели имен (Palette Analog), и щелчком левой кнопки «мыши» фиксируется: на имени появляется темная полоса. Курсор переводится в ту точку экрана, где расположен данный элемент, и фиксируется нажатием левой кнопки «мыши» (рис. 5.9).
Рис.
5.9. Ввод резистора
Рис.
5.10. Окно ввода параметров
На экране появляется ещё одно окно (рис. 5.10), позволяющее ввести параметры компонента, в данном случае резистора. В центре окна находится таблица, в которой записаны наименования параметров (но не сами параметры!), основными из которых являются:
Part обозначение компонента на схеме;
Value номинальное значение;
Model тип модели компонента.
Подведем курсор к наименованию Value и фиксируем его щелчком кнопки «мыши». При этом в правом верхнем окне, обозначенном value, появляется приглашение к вводу значения параметра. В нашем случае вводится резистор, для которого Part R1 (рис.5.11), Value 1 k (рис.5.12), Model С6 1% (рис.5.13).
Рис.
5.11. Ввод в окно обозначения компонента
R1
Рис.
5.12. Ввод в окно значения компонента R1
При обращении к наименованию Model (рис.5.13) в правом окне возникает список моделей, в данном случае резисторов, имеющихся в библиотеке. Для выбранной курсором модели, в данном случае С6_1%, ниже в шести окнах отображаются параметры модели. К ним относятся основные:
R допуск, в данном случае dev=1% (впереди должны быть 1 и пробел, смысл этого можно найти в специальной литературе);
TC1 линейный температурный коэффициент (его смысл обсуждался в разделе 2.1), в данном случае TC1=100 u=104 1/0C, суффикс «u» означает умножение числа на 10-6.
Остальные параметры не существенны для большинства технических приложений.
Рис.
5.13. Ввод в окно имени модели
Рис.
5.14. Ввод в окно схемы пассивных компонентов
и
источников
Следуя порядку ввода резистора R1, как показано на рис. 5.14, вводятся остальные пассивные компоненты, а также источники питания V1, V2 (Battery в панели Analog) и источник сигнала V3 (V в панели Analog). Единственным параметром Battery является напряжение 5 V.
При вводе параметра V (рис. 5.15) в окне Transient Format задаётся:
AC Magnitude 1 V (амплитуда сигнала при проведении частотного анализа);
VA 0,05 V (амплитуда сигнала при анализе во временной области);
FO 10 k (частота сигнала при анализе во временной области).
Рис.
5.15. Ввод в окно параметров источника
сигнала V
Используя в панели Analog обозначение транзистора «npn», вводим транзисторы в окно схемы (рис. 5.16).
Рис.
5.16. Ввод транзисторов в окно схемы
Рис.
5.17. Выбор транзисторов
Рис. 5.17 иллюстрирует порядок выбора транзистора при вводе его в окно схемы.
Для соединения компонентов друг с другом нажимается кнопка ввода проводников , после чего курсор подво-дится к начальной точке соединения, нажимается и удерживается левая кнопка «мыши», курсор передвигается до конечной точки соединения и левая кнопка отпускается (рис. 5.18). В процессе движения курсора на экране постепенно появляется изображение линии (проводника), которое фиксируется при отпускании левой кнопки.
Рис.
5.18. Порядок ввода проводников в окно
схемы
Редактирование компонентов схемы на чертеже производится включением кнопки выбор режима (Select mode), что позволяет осуществить ряд операций: очистка (Clear, Del), удаление с копированием в буфер и т.д.
Окончательный вариант чертежа схемы с обозначением номеров узлов приведён на рис. 5.19.
Отметим, что при вводе числовых значений параметров компонентов, таких как сопротивление, ёмкость, амплитуда напряжения, частота, время и т.д., используются суффиксы k=103, m=10-3, u=10-6, Meg=106, p=10-12, n=10-9. Наличие суффикса рядом с числом означает умножение этого числа на суффикс. Использование суффикса облегчает запись числа. Наряду с этим допускается так называемая инженерная запись: 106=1E6, 10-12=1E-12 и т.п.
Рис.
5.19. Схема усилителя, введённая в рабочее
поле MC7
MC7 предоставляет возможность проведения следующих видов анализа: расчет частотных характеристик (АС Analysis); расчет характеристик во временной области (Transient Analysis); расчет передаточных функций по постоянному току (DC Analysis); многовариантный анализ (Stepping); статистический анализ методом Монте-Карло; расчет шумов; анализ Фурье, т.е. расчет нелинейных искажений.