Записи с меткой «выводам»
Расчет чувствительности и наихудшего случая (WorstCase)
Расчет чувствительности и наихудшего случая (WorstCase).
Для этого применяется директива WCASE [DC][TRAN][AC] <имя выходной переменной> + <обработка результатов> [<опции>]*
Виды анализа и параметры <имя выходной переменной>, <обработка результатов> такие же, как у директивы .МС.
Проводятся расчеты характеристик цепи при вариации параметров, имеющих опции DEV или LOT. Сначала по очереди изменяются все указанные параметры, что позволяет оценить параметрическую чувствительность характеристик. Измененные значения параметров рассчитываются по формуле
Новое значение = номинальное значение (1 + RELTOL), если не указана опция BY. В заключение рассчитываются характеристики цепи при одновременном изменении всех параметров по методу наихудшего случая. При этом значения параметров определяются по формуле
Новое значение = номинальное значение (1±дельта).
Опции имеют следующий смысл.
Ключевое слово OUTPUT ALL разрешает передавать в выходной файл характеристики цепи, указанные в директивах .PRINT, .PLOT и .PROBE, при всех комбинациях параметров при расчете чувствительности. В его отсутствие передаются данные лишь о номинальном режиме и наихудшем случае.
После ключевого слова RANGE (<минимум>, <максимум>) указывается диапазон значений, в пределах которого производится статистическая обработка выходной переменной. Если вместо минимального или максимального значения этого диапазона указать звездочку <*>, то граница диапазона принимает значение -бесконечность или +бесконечность.
Ключевые слова HI и LOW задают направление изменения параметров компонентов относительно номинальных значений при расчете наихудшего случая. далее…
Load Bias Point
Считывание из файла узловых потенциалов производится по директиве
.LOADBIAS <"имя файла">
Из файла, созданного в предыдущем сеансе работы с программой PSpice, считываются узловые потенциалы по постоянному току. Для выполнения расчета переходных процессов по директиве .TRAN с заданными начальными условиями этот файл можно предварительно отредактировать и заменить директиву .NODESET на .IC. Для передачи содержания файла узловых потенциалов, указанного в директиве .LOADBIAS, в выходной файл результатов (с расширением имени *.OUT), необходимо в директиве .OPTIONS указать параметр EXPAND.
Приведем примеры:
.LOADBIAS "DC_POINT.NOD"
.LOADBIAS "D:\PSPICE\JOB\TR_DATA.TRN"
.SAVEBIAS <"имя файла"> <[ОР] [DC] [TRAN]> [NOSUBCKT]
+ [ТIME=<значение> [REPEAT]] [ТЕМР=<змачение>] [SТЕР=<значение>]
+ [МСRUN=<знамение>] [DС=<значение>] [DС1=<значение>]
+ [DС2=<значение>]
В файл с указанным именем записываются значения узловых потенциалов схемы для анализа указанного вида OP, DC или TRAN. Для каждого вида анализа в одном задании должна быть отдельная директива.
Параметр NOSUBCKT запрещает запись в файл узловых потенциалов внутренних узлов макромоделей.
Параметры ТIМЕ=<значеные> [REPEAT] определяют моменты времени, в которые запоминаются узловые потенциалы схемы при расчете переходных процессов (режим TRAN). Ели параметр REPEAT не указан, то узловые потенциалы запоминаются в первый момент времени, равный указанному значению (с точностью до шага интегрирования) или превышающий его. При наличии параметра REPEAT параметр <значение> равен интервалу времени, с которым узловые потенциалы периодически запоминаются, при этом в файле сохраняется только последняя запись.
Параметр ТЕМР=<значение> задает температуру, для которой сохраняются узловые потенциалы при вариации температуры, а необязательный параметр SТЕР=<значение> задает интервал температур, через который обновляется запись в файл.
Параметр МСRUN=<значение> определяет количество вариантов расчетов, через которые обновляется запись в файл при статистическом анализе или расчете по методу наихудшего случая.
Параметры DC = <значение>, DC1 = <значение> и DC2 = <значение> задают значения параметров, варьируемых по директиве .DC, для которых производится запись в файл. Параметр DC = <значение> используется только при вариации одной переменной, a DC1 и DC2 — при вариации двух переменных (соответственно первой и второй). далее…
Директивы моделирования
Директивы моделирования задаются в схемном редакторе PSpice Schematics по команде Analysis>Setup или выбором пиктограммы. В раскрывшемся меню (см. рис. 3.49) выбирают нужный вид анализа (помечая его крестиком в графе Enabled) и щелчком мыши по панели с именем вида анализа раскрывают меню задания параметров моделирования.
При работе с OrCAD Capture аналогичные директивы моделирования задаются/редактируются по командам PSpice>New/Edit Simulation Profile. Приведенное ниже описание директив моделирования будем иллюстрировать изображением диалоговых окон PSpice Schematics. Этого достаточно для понимания их ввода в OrCAD Capture. далее…
Директивы моделирования
Директивы моделирования
Программа PSpice рассчитывает следующие характеристики электронных цепей:
- режим цепи по постоянному току в «рабочей точке» (Bias Point);
- режим по постоянному току при вариации источников постоянного напряжения или тока, температуры и других параметров цепи (DC Sweep);
- чувствительность характеристик цепи к вариации параметров компонентов в режиме по постоянному току (Sensitivity);
- малосигнальные передаточные функции в режиме по постоянному току (Transfer Function);
- характеристики линеаризованной цепи в частотной области при воздействии одного или нескольких сигналов (AC Sweep);
- спектральную плотность внутреннего шума (Noise Analysis);
- переходные процессы при воздействии сигналов различной формы (Transient Analysis);
- спектральный анализ (Fourier Analysis);
- "статистические испытания по методу Монте-Карло и расчет наихудшего случая (Monte Carlo/Worst Case);
- многовариантный анализ при вариации температуры (Temperature) и других параметров (Parametric).
С помощью модуля PSpice Optimizer выполняется параметрическая оптимизация.
Каждому виду расчета соответствует определенная директива. Их полный перечень приведен.
Директивы моделирования
Имя |
Назначение |
||
Расчет стандартных характеристик |
|||
.АС |
Расчет частотных характеристик |
||
.DC |
Расчет режима по постоянному току |
||
.FOUR |
Спектральный анализ |
||
.NOISE |
Расчет уровня внутреннего шума |
||
.OP |
Передача в выходной файл параметров схемы, линеаризованной в окрестности рабочей точки |
||
.SENS |
Расчет малосигнальных чувствительностей в режиме по постоянному току |
||
.TF |
Расчет малосигнальных передаточных функций в режиме по постоянному току |
||
.IRAN |
Расчет переходных процессов |
||
Управление выдачей результатов |
|||
.PLOT |
Представление результатов расчета в выходном файле в виде графиков, построенных в текстовом режиме |
||
Имя |
Назначение |
||
|
Представление результатов расчета в выходном файле в виде таблиц |
||
.PROBE |
Передача данных в графический постпроцессор Probe |
||
.VECTOR |
Создание файла с результатами моделирования цифровых устройств |
||
.WATCH |
Выдача промежуточных результатов анализа на экран программы PSpice в текстовом виде |
||
.WIDTH |
Назначение длины строк выходного файла |
||
Многовариантный анализ |
|||
.STEP |
Вариация параметров |
||
.TEMP |
Назначение температуры окружающей среды |
||
Вспомогательные файлы, определение функций и параметров |
|||
.END |
Конец задания |
||
.FUNC |
Определение функции |
||
.INC |
Включение во входной файл другого файла |
||
.LIB |
Подключение библиотеки моделей компонентов |
||
.PARAM |
Определение глобальных параметров |
||
Статистический анализ |
|||
.МС |
Статистический анализ по методу Монте-Карло |
||
.WCASE |
Расчет наихудшего случая |
||
Модели устройств |
|||
.ENDS |
Конец описания макромодели |
||
.DISTRIBUTION |
Табличное определение закона распределения случайных величин |
||
.MODEL |
Описание моделей компонентов |
||
.SUBCKT |
Начало описания макромодели |
||
Задание начальных условий |
|||
.IC |
Задание начальных условий |
||
.LOADBIAS |
Считывание из файла узловых потенциалов схемы |
||
.NODESET |
Задание узловых потенциалов по постоянному току на начальной итерации |
||
.SAVEBIAS |
Запись в файл узловых потенциалов схемы |
||
Прочие директивы |
|||
.ALIASES |
Начало списка соответствий имен выводов графических обозначений компонентов именам цепей схемы, к которым они подключены |
||
.ENDALIASES |
Конец списка соответствий |
||
.EXTERNAL |
Спецификация внешних портов |
||
.OPTIONS |
Установка параметров и режимов работы программы |
||
.STIMLIB |
Задание имени файла с описанием внешних воздействий |
||
.STIMULUS |
Задание внешних воздействий |
||
Имя |
Назначение |
||
.TEXT |
Задание текстовых переменных, текстовых выражений или имен файлов, используемых в описании цифровых устройств |
||
* |
Комментарий |
||
; |
Комментарий в конце строки |
||
+ |
Продолжение строки |
Моделирование с помощью PSpice
Моделирование с помощью PSpice
Составление задания на моделирование
Структура текстового задания на моделирование
Задание на моделирование для программы PSpice заносится в текстовые файлы. Знание их форматов при графическом вводе схемы не обязательно, но желательно, так как:
- значительно облегчает поиск ошибок при отладке схемы;
- позволяет создавать шаблоны новых символов компонентов;
- позволяет составлять текстовые описания макромоделей (иногда это проще, чем рисовать их схемы замещения).
При графическом вводе схем как с помощью программы PSpice Schematics, так и с помощью OrCAD Capture, создаются три файла задания с одним и тем же именем и различными расширениями имени: *.NET (таблица соединений), *.ALS (список подключения цепей к выводам компонентов) и *.CIR (список директив моделирования). При моделировании в PSpice непосредственно загружается файл *.CIR, в котором имеются ссылки на остальные файлы. Для его составления вручную на бумаге сначала рисуется принципиальная схема моделируемого устройства и присваиваются имена всем ее узлам (при графическом вводе этого делать не обязательно). Имена узлов могут быть целыми числами от 0 до 9990 или алфавитно-цифровыми символами длиной не более 131 символа. В качестве этих символов используются буквы латинского алфавита от А до Z, цифры 0, 1, …, 9 и знаки «$», «_», «*», «/», «%». Стандартное обозначение ряда узлов приведено.
Глобальные узлы
Имя узла |
Напряжение / уровень |
Описание |
||
0 |
OB |
Аналоговая «земля» |
||
$G_CD4000_VDD |
5 В |
Источник питания к-МОП ИС |
||
$G_CD4000_VSS |
OB |
Источник питания к-МОП ИС |
||
$G_DPWR |
5B |
Источник питания ТТЛ ИС |
||
$G_DGND |
OB |
Источник питания ТТЛ ИС |
||
$G_ECL_10K_VEE |
-5,2 В |
Источник питания ЭСЛ 10К ИС |
||
$G_ECL_10K_VCCl |
OB |
Источник питания ЭСЛ 10К ИС |
||
Имя узла |
Напряжение / уровень |
Описание |
||
$G_ECL_10K_VCC2 |
0 B |
Источник питания ЭСЛ 10К ИС |
||
$G_ECL_100K_VEE |
-4,5 В |
Источник питания ЭСЛ 100К ИС |
||
$G_ECL_100K_VCC1 |
OB |
Источник питания ЭСЛ100К ИС |
||
$G_ECL_100K_VCC2 |
0 B |
Источник питания ЭСЛ 100К ИС |
||
$D_HI |
«1» |
Логическая «1» |
||
$D_LO |
«0» |
Логический «0» |
||
$D_X |
«X» |
Неопределенное логическое состояние X |
||
$D_NC |
— |
Не подключенный к схеме вывод цифрового компонента |
||
Логические состояния цифровых узлов $D_HI, $D_LO, $D_X поддерживаются постоянными независимо от того, с чем они соединены. Узел $D_NC применяется для обозначения неиспользуемых выводов (аббревиатура NC означает Not Connected — нет подключения), чтобы при проверке схемы они не включались в список ошибок.
При ссылке на цифровые имена узлов они заключаются в круглые скобки, например V(6) — потенциал узла 6. Имена узлов в виде алфавитно-цифровых символов при ссылках на них заключаются в квадратные скобки [ ], чтобы отличить их от имен компонентов. Например, потенциал узла IN обозначается как V([IN]), a V(I2) — напряжение на источнике тока 12. Заметим, что в программе Probe при ссылке на алфавитно-цифровые имена узлов квадратные скобки не нужны, они отсутствуют и в выходном файле с расширением *.OUT.
В программе существует соглашение, что все узлы, имена которых начинаются с символов $G_, являются глобальными, например узел $G_POS. Глобальные узлы используются в схемах, имеющих макромодели. Глобальные узлы с одинаковыми именами автоматически соединяются в основной цепи и во всех макромоделях. С их помощью удобно прокладывать цепи питания, синхронизации и т.п. (узел «земля» 0 всегда является глобальным). Глобальные узлы с произвольными именами назначаются с помощью директивы .GLOBAL (см. п. 4.1.2).
После именования узлов составляют задание на моделирование, которое заносится в файл. далее…
Иерархические структуры
Иерархические структуры
При моделировании применяются иерархические структуры двух типов — блоки и иерархические символы.
дятся внешние проводники и шины — в этих точках автоматически создаются внешние выводы блока и проставляются их номера . Таким образом удобно создать функциональную схему устройства. Схема замещения каждого блока создается по команде Navigate>Push (после выбора блока щелчком левой кнопки мыши), и, в свою очередь, она может иметь вложенные блоки без ограничений на количество уровней иерархии. Вначале задается имя файла, в котором будет размещено описание блока — на строке Filename диалогового окна . Затем на панели Туре выбирается единственный тип описания блока:
- Schematic — принципиальная схема.
После закрытия этого окна выбором кнопки ОК на окне схем автоматически размещаются порты интерфейса (символы IF_IN, IF_OUT из библиотеки port.sib), соответствующие внешним выводам блока, им автоматически присваиваются имена P1, P2, … Схема,замещения блока создается обычным образом, и к портам интерфейса подводятся проводники . Обратно на верхний уровень иерархии возвращаются по команде Navigate>Pop. Каждому блоку может соответствовать несколько вариантов схем замещения, что позволяет выполнить моделирование различных вариантов. Для этого вручную составляется несколько схем замещения, сохраняемых в отдельных файлах и имеющих одинаковое количество интерфейсных выводов. Если же схема, указанная на строке Filename, на экран сразу выводится изображение этой схемы.
Подсоединение к блоку нескольких схем замещения и выбор одной из них производится по команде Edit>Views . Сначала составляется список вариантов. далее…