Записи с меткой «потенциалов»

Описание аналоговых компонентов

Описание аналоговых компонентов
Параметры компонентов указываются двумя способами: 1) непосредственно в предложении, описывающем включение компонента в схему; 2) с помощью директивы .MODEL, имеющей структуру:
.MODEL <имя модели> [АКО:<имя модели прототипа>]
+ <имя типа модели>
+ ([<имя параметра>= <значение>
+ [<спецификация случайного разброса значения параметра>]]*
+ [Т_МЕАSURED=<значеншг>] [[Т_АВ8>=<значение>] или
+ [Т_REL_СLОВАL=<значение>] или [Т_REL_LOCAL=<значекие>]])
Здесь <имя модели> — имя модели компонента схемы, например RLOAD, KT315V, D104. После ключевого слова АКО (A Kind Of) помещается ссылка на имя модели прототипа, что позволяет указывать только значения различающихся параметров. Тип компонента определяется <именем типа модели>, как указано в табл. 4.13.
Имена типов аналоговых и цифровых компонентов

Имя типа модели

Тип компонента

Аналоговые компоненты

САР

Конденсатор

CORE

Магнитный сердечник трансформатора

D

Диод

GASFET

Арсенид-галлиевый полевой транзистор с каналом п-типа

IND

Индуктивность

ISWITCH

Ключ

LPNP

Боковой биполярный р-л-р-транзистор

NIGBT

Статически индуцированный биполярный транзистор

NJF

Полевой транзистор с каналом л-типа

NMOS

МОП-транзистор с каналом л-типа

NPN

Биполярный л-р-я-транзистор

PJF

Полевой транзистор с каналом р-типа

PMOS

МОП-транзистор с каналом р-типа

PNP

Биполярный р-л-р-транзистор

RES

Резистор

TRN

Линия передачи

VSWITCH

Ключ

Устройства интерфейса

DINPUT

Аналого-цифровой интерфейс

DOUTPUT

Цифро-аналоговый интерфейс

 

Имя типа модели

Тип компонента

Цифровые устройства

UADC

Аналого-цифровой преобразователь

UBTG

Двунаправленный переключающий вентиль

UDAC

Цифроаналоговый преобразователь

UDLY

Цифровая линия задержки

UEFF

Триггер с динамическим управлением

UGATE

Стандартный вентиль

UGFF

Триггер с потенциальным управлением

UIO

Модель входа /выхода цифрового устройства

UPLD

Программируемые логические матрицы

UROM

Постоянное запоминающее устройство

URAM

Оперативное запоминающее устройство

UTGATE

Вентиль с тремя состояниями

В директиве .MODEL в круглых скобках указывается список значений параметров модели компонента (если этот список отсутствует или не полный, то недостающие значения параметров модели назначаются по умолчанию). Приведем примеры этой директивы:
.MODEL RLOAD RES (R=1.5 TC1=0.2 TC2=.005)
.MODEL D104D(IS=1E-10)
.MODEL KT315V NPN (IS=1E-11 BF=50 DEV=5% LOT=20%)
.MODEL CK CAP (C=1 DEV=0.1)
.MODEL KT315G AKO:KT315A NPN (BF=130)
Каждый параметр может принимать случайные значения относительно своего номинального значения в соответствии со < спецификацией случайного’разброса значения параметра>, принимаемой во внимание только при статистическом анализе по директивам .МС и .WCASE (п. 4.1.2). Имеются два способа задания температур пассивных компонентов и полупроводниковых приборов (С, L, R, В, D, J, M, Q и Z). Во-первых, по директиве .MODEL задается температура, при которой измерены входящие в нее параметры:
Т_МЕАSUARED=<значение>
Это значение заменяет температуру Tnom, устанавливаемую по директиве .OPTIONS (по умолчанию 27 °С). Во-вторых, можно установить физическую температуру каждого устройства, заменяя глобальную температуру, устанавливаемую по директивам .TEMP, .STEP TEMP или .DC TEMP. Это возможно сделать, задавая:
1) значение абсолютной температуры устройства T_ABS;
2) относительную температуру T_REL_GLOBAL, так что абсолютная температура равна глобальной температуре плюс значение параметра T_REL_GLOBAL;
3) относительную температуру T_REL_LOCAL, так что абсолютная температура данного устройства равна абсолютной температуре устройства-прототипа (модель АКО) плюс значение параметра T_REL_LOCAL.

Описания аналого-цифровых (О) и цифроаналоговых (N) интерфейсов и цифровых устройств (U) приведены. Здесь же дадим правила описания аналоговых компонентов.

Вспомогательные файлы, определение параметров и функций

Вспомогательные файлы, определение параметров и функций.
Функции, определяемые пользователем, задаются по директиве
.FUNC <имя функции>([<аргумент>*]) {<тело>}
Количество аргументов находится в пределах от 1 до 10. Имя функции назначает пользователь, но оно не должно совпадать с именами встроенных функций, например SIN и др. Тело функции, содержащее ее описание, состоит из арифметических выражений и стандартных функций и заключается в фигурные скобки {}. Если аргументы отсутствуют, круглые скобки ( ) все равно нужны. Определение функции в задании на моделирование должно предшествовать ее использованию. Тело функции можно записывать на нескольких строках, помещая символ «+» в первой позиции строки продолжения. Приведем примеры:
. FUNC DR(D) D/57.296
.FUNC E(X) ЕХР(Х)
.FUNC APBX(A.B.X) А+В*Х
.FUNCP()SIN(0.19634954)
Набор стандартных функций целесообразно записывать в файлы и подключать их к заданию на моделирование директивой .INC.
Глобальные параметры задаются директивами вида .PARAM «имя параметра>=< значение»* .PARAM «имя параметра>={<выражение>}>*
Значения параметров могут быть константами или выражениями, содержащими константы или другие параметры. Выражения должны заключаться в фигурные скобки { }. Введем, например, параметры pi = л, pi2 = 2л, напряжение источника питания VPOWER=5 и используем один из них при описании емкости конденсатора С1:
.PARAM pi=3.14159265, pi2=6.2831853, VPOWER=5v
.PARAM VNUM = {8*pi} C1 20{1/(pi2*10kHz*5k)}
Имена вводимых параметров не должны совпадать с именем текущего времени TIME и именами стандартных параметров:

  • GMIN — минимальная проводимость;
  • TEMP — текущая температура;
  • VT — температурный потенциал р-л-перехода.

Директиву .PARAM можно использовать внутри описания макромодели для создания локальных параметров. С помощью параметров можно определять все параметры моделей устройств и большинство параметров компонентов и директив, за исключением:

  • температурных коэффициентов резистора TCI, TC2, задаваемых в описании резистора на схеме (в модели резистора это, конечно, допускается);
  • параметров кусочно-линейного источника сигнала PWL;
  • линейных и полиномиальных коэффициентов зависимых линейных источников всех типов Е, F, G и Н (для этого рекомендуется использовать нелинейные источники).

Параметры нельзя использовать для именования узлов цепи и задания значений переменных в директивах моделирования .AC, .DC и др.
Директивы .PARAM можно помещать в библиотечные файлы. В процессе поиска параметров сначала просматривается задание на моделирование, а затем все подсоединенные файлы.
Файл библиотеки компонентов подключается по директиве
.LIB ["имя файла библиотеки"]
В файле библиотеки с указанным именем содержится описание встроенных моделей одного или нескольких компонентов (параметры каждого компонента вводятся по директиве .MODEL) или подсхем (описанных с помощью директив .SUBCKT/.ENDS). В этом же файле могут быть помещены комментарии и обращения к другим директивам .LIB.
При указании в задании на моделирование имени какого-либо конкретного компонента, модель которого содержится в библиотечном файле, в ОЗУ загружается не весь файл, а только его часть, относящаяся к данному компоненту.
Приведем примеры:
.LIB "KT315A.mod" — подключение файла описания модели транзистора КТ315А;
.LIB "QRUS.lib" — подключение файла библиотеки отечественных биполярных транзисторов;
.LIB "D:\PSPICE\LIB\diode.lib" — подключение библиотеки диодов, находящейся на диске С: в подкаталоге LIB каталога PSPICE.
В каталоге \OrCAD\Library\PSpice может находиться файл каталога библиотек NOM.LIB, в нем перечислены директивы подключения всех используемых библиотек.
Приведем пример этого файла, создаваемого пользователем:
.LIB "D:\PSPICE\LIB\qrus.lib"
.LIB "D:\PSPICE\LIB\d.lib"
.LIB "D:\PSPICE\LIB\digit.lib"
В таком случае в задании на моделирование указывается директива .LIB без параметров.
При работе с графическим редактором PSpice Schematics подключение библиотек производится по команде Analysis>Library and Include Files. Причем опции, помеченные звездочкой «*», делают выбранный библиотечный файл доступным для всех схем, без звездочки — только для текущей схемы. далее…

Задание начальных условий

Задание начальных условий.
Начальные значения узловых потенциалов по постоянному току задаются по директиве
.IC V(<HOMep узла>[,<номер узла>}) = Оначение ЭДС>*
Приведем пример
.IC V(5)=1.24V(IN)=0
К’указанным узлам подключаются источники постоянного напряжения с внутренним сопротивлением 0,0002 Ом, и рассчитывается режим по постоянному току. После завершения расчета эти источники отключаются — так задаются начальные значения узловых потенциалов перед расчетом переходных процессов.
Если в задании имеются и директива .NODESET, и директива .IC, то первая не будет выполняться при расчете режима по постоянному току перед началом анализа переходных процессов.
Задание начального приближения узловых потенциалов по постоянному току производится по директиве
.NODESET <V(<узел>[,<узел>])=<значение ЭДС>>*
Приведем пример
.NODESET V(9)=5.6 V(8,2)=4.95
Эта директива назначает начальное значение указанных потенциалов на нулевой итерации при расчете режима по постоянному току как в режиме DC, так и при расчете переходных процессов (в режиме DC Sweep она выполняется только на первом шаге варьирования источников напряжения). Если заданные значения узловых потенциалов близки к точному решению, то процесс итерационного расчета режима по постоянному току завершается за меньшее количество итераций. Эта директива полезна при расчете очень больших схем по частям и расчете схем с несколькими устойчивыми состояниями. далее…

Sensitivity

Sensitivity

  • Sensitivity — чувствительность в режиме по постоянному току.
  • Чувствительность в режиме малого сигнала рассчитывается по директиве SENS <выходная переменная>*
    Чувствительность рассчитывается после линеаризации цепи в окрестности рабочей точки. По директиве .SENS рассчитывается чувствительность каждой из указанных выходных переменных к изменению параметров всех компонентов и моделей. Поэтому объем результатов расчета чувствительностей может быть огромным. Результаты расчета выводятся в файл .out. Выходные переменные указываются по тому же формату, что и в директивах .PRINT для режимов TRAN и DC. При этом накладывается ограничение: если выходная переменная должна быть током, то допускается только ток через независимые источники напряжения.
    Приведем пример. Если предположить, что цепь состоит из компонентов R1, R2, С1 и т.д., то по директиве
    .SENS V(9) V(4,3) I(VCC)
    будут рассчитаны чувствительности
    dV(9)/dRl, dV(9)/dR2, dV(9)/dC1, .,,, dV(4,3)/dR1 …
    При работе с управляющей оболочкой Schematics имена выходных переменных указываются в диалоговом окне, открывающемся после нажатия на кнопку Sensitivity в меню выбора директив моделирования.

  • Temperature — вариация температуры. Вариация температуры производится по директиве
  • .TEMP <температура>*
    Здесь указывается список значений температуры (по шкале Цельсия), для которых следует выполнить все указанные в задании директивы анализа характеристик. Если указано несколько значений температуры, то все виды анализа проводятся для каждой температуры. далее…

    Options — параметры моделирования

    Options — параметры моделирования.
    Параметры и режимы работы программы PSpice устанавливаются в диалоговом окне, открываемом нажатием кнопки Options в окне выбора директив моделирования . Это выполняется с помощью директивы
    .OPTIONS [имя опции]* [<имя опции> = <значение>]*
    Например:
    .OPTIONS NOPAGE NODE RELTOL=1e-4
    Опции перечисляются в любом порядке.
    Они подразделяются на два вида:

    • опции, имеющие численное значение — для его изменения в окне, изображенном , выбирается курсором имя опции, в строке New Value вводится новое значение и нажимается кнопка Accept;
    • опции, не имеющие численного значения; их можно назвать флагами, находящимися в положении «включено» (Y) или «выключено» (N) — для изменения их состояний производится двойной щелчок на строке с именем опции.

    Приведем список флагов (в скобках указаны значения по умолчанию):

    • АССТ — вывод статистики времени выполнения всех видов анализа характеристик цепи и других данных о задании на моделирование (N);
    • EXPAND — включение в описание схемы описания макромоделей (N);
    • LIBRARY — включение в описание схемы описания моделей из библиотечных файлов (N);
    • LIST — вывод списка всех компонентов цепи (N);
    • NOBIAS — запрещение вывода в выходной файл значений узловых потенциалов в рабочей точке (N);
    • NODE — печать списка соединений (N);
    • NOECHO — запрещение включения в выходной файл части описания схемы, располагаемой после строки с директивой .OPTIONS (N);
    • NOICTRANSLATE — отмена установки начальных условий расчета переходных процессов, выполненных с помощью директив .IC (имеются в виду начальные напряжения на конденсаторах и токи через индуктивности) (N);
    • NOMOD — запрещение вывода списка параметров моделей (N);
    • NOOUTMSG — подавление передачи в выходной файл сообщений об ошибках моделирования (N);
    • NOPAGE — запрещение перевода страниц в выходном файле (N);
    • NOPRBMSG — подавление передачи в файл данных для программы Probe сообщений об ошибках моделирования (N);
    • NOREUSE — запрещение автоматического сохранения и восстановления информации о режиме по постоянному току при вариации температуры, статистическом анализе, расчете наихудшего случая и при вариации параметров (N);
    • OPTS — вывод значений всех опций (N);
    • STEPGMIN — включение алгоритма расчета режима по постоянному току вариацией проводимости GMIN в случае отсутствия сходимости метода Ньютона-Рафсона. При наличии этой опции в отсутствии сходимости сначала применяется метод вариации GMIN и затем, в случае неудачи, метод вариации источников питания (в отсутствии этой опции используется только метод вариации источников питания) (N).

    Если какой-либо флаг не указан, то по умолчанию устанавливается режим, противоположный описанному выше.
    Опции, имеющие численные значения, представлены в табл. 4.7.
    Опции, имеющие численные значения

    Имя опции

    Наименование

    Размерность

    Значение по умолчанию

    ABSTOL

    Допустимая ошибка расчета токов в режиме TRAN

    А

    10 -12

    CHGTOL

    Допустимая ошибка расчета заряда в режиме TRAN

    Кл

    10 -14

    CPTIME*

    Максимальное время работы процессора, разрешенное для выполнения данного задания

    с

    0**

    DEFAD

    Диффузионная площадь стока МОП-транзистора (AD)

    м 2

    0

    DEFAS

    Диффузионная площадь истока МОП-транзистора (AS)

    м 2

    0

    DEFL

    Длина канала МОП-транзистора (L)

    м

    10 -4

    DEFW

    Ширина канала МОП-транзистора (W)

    м

    10 -4

    DIGDRVF

    Минимальное выходное сопротивление цифровых устройств (для моделей UIO)

    Ом

    2

    DIGDRVZ

    Максимальное выходное сопротивление цифровых устройств (для моделей UIO)

    кОм

    20

     

    Имя опции

    Наименование

    Размерность

    Значение по умолчанию

    DIGERRDEFAULT

    Максимальное количество контролируемых ошибок цифровых устройств

    20

    DIGERRLIMIT

    Максимальное количество сообщений об ошибках в цифровых устройствах

    0**

    DIGFREQ

    Частота дискретизации при анализе цифровых устройств

    Гц

    10 10

    DIGINITSTATE

    Установка начального состояния триггеров: 0 — сброс; 1 — установка; 2 — X

    2

    DIGIOLVL

    Уровень интерфейса А/Ц, Ц/А по умолчанию

    1

    DIGMNTYMX***

    Селектор выбора задержки цифрового устройства по умолчанию: 1 — минимум; 2 — типичное значение; 3 — максимум; 4 — мин/макс

    2

    DIGMNTYSCALE

    Масштабный коэффициент для расчета минимальной задержки

    0,4

    DIGTYMXSCALE

    Масштабный коэффициент для расчета максимальной задержки

    1,6

    DIGOVRDRV

    Отношение выходных сопротивлений цифровых устройств, при которых изменяется состояние общего выходного узла

    3

    DISTRIBUTION

    Закон распределения отклонений параметров от номинальных значений

    UNIFORM

    GMIN

    Минимальная проводимость ветви цепи (проводимость ветви, меньшая GMIN, считается равной нулю)

    См

    10 -12

    ITL1

    Максимальное количество итераций в режиме DC

    150

    ITL2

    Максимальное количество итераций при расчете передаточных функций по постоянному току при переходе к последующей точке

    20

    ITL4

    Максимальное количество итераций при переходе к следующему моменту времени в режиме TRAN

    10

    ITL5*

    Общее максимальное количество всех итераций в режиме TRAN (установка ITL5 = 0 означает бесконечность)

    0**

    LIMPTS*

    Максимальное количество точек, выводимых в таблицу или на график

    0**

    NUMDGT

    Количество значащих цифр в таблицах выходных данных (не более 8)

    4

     

    Имя опции

    Наименование

    Размерность

    Значение по умолчанию

    PIVREL*

    Относительная величина элемента строки матрицы, необходимая для его выделения в качестве ведущего элемента (режим АС)

    10- 3

    PIVTOL*

    Абсолютная величина элемента строки матрицы, необходимая для его выделения в качестве ведущего элемента (режим АС)

    10- 13

    RELTOL

    Допустимая относительная ошибка расчета напряжений и токов в режиме TRAN

    10- 3

    TNOM

    Номинальная температура

    °С

    27

    VNTOL

    Допустимая ошибка расчета напряжений в режиме TRAN

    В

    10-6

    WIDTH

    Длина строки выходного файла (аналогично директиве .WIDTH)

    80

    Значения этих опций рекомендуется не изменять. ** Нулевое значение этих опций означает бесконечность. * Назначение DIGMNTYMX=4 означает моделирование цифровых устройств по методу наихудшего случая.

    далее…