Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

DB: модуль в дБ

Р: фазовый угол

G: групповая задержка

R: реальная часть

I: мнимая часть

Далее следует сокращенный список компонентов, токи через которые являются доступными для анализа.

Типы компонентов: C/I/L/R/T/V

Для получения тока в других компонентах необходимо поместить источник напряжения с нулевым значением последовательно с устройством (или полюсом) представляющим интерес.

Анализ шума

INOISE

ONOISE

DB(INOISE)

DB(ONOISE)

От узлов с плавающим потенциалом отсутствует путь постоянного тока на землю. Имеются три частые причины таких проблем:

1. Два конца линии передачи не имеют проводника, соединяющего их по постоянному току.

2. Управляемые напряжением источники не связаны по постоянному току со своими узлами управления.

3. Имеется ошибка в описании схемы.

Допустим, что схема описана правильно, тогда выход состоит в том, чтобы подключить узлы с плавающим потенциалом на землю через резисторы с большим сопротивлением.

Кроме того, PSpice проверяет наличие контуров с нулевым сопротивлением. Они могут быть образованы независимыми источниками напряжения (V), управляемыми источниками напряжения (Е и Н) и катушками индуктивности (L), кроме того, ошибка может содержаться в описании схемы. Допустим, что схема описана правильно, тогда решение состоит в том, чтобы включить в контур последовательный резистор с малым сопротивлением.

Проблемы сходимости могут возникать при вариации по постоянному току, вычислениях параметров смещения и при анализе переходных процессов:

Вариация на постоянном токе (DC Sweep) — наиболее часто проблема возникает при попытках анализировать схемы с регенеративной обратной связью (например, триггеры Шмитта). Пробуйте выполнить анализ переходных процессов вместо DC Sweep. Используйте кусочно-линейный источник напряжения (PWL), чтобы создать медленный пилообразный сигнал. Вы можете пройти через ряд точек и при одном запуске моделирования.

Анализ рабочей точки (Bias Point) — использует команду .NODESET, чтобы помочь найти решение на PSpice. Анализ с помощью команды .NODESET дает хорошие результаты для узлов, подобных выводам ОУ.

Анализ переходных процессов (Transient Analysis) — проблема может вызывать моделирование идеальных схем с ключами без паразитных емкостей, например, схемы, содержащей диоды и катушки индуктивности, но не имеющей никаких паразитных сопротивлений или емкостей.

Может быть, поможет уменьшение параметра RELTOL от .001 до .01. Использование опции «UIC» при анализе переходных процессов дает возможность обойтись без вычисления рабочей точки, приводящего к проблемам сходимости при анализе переходных процессов. Используйте вместо этого IC или .NODESET.

При высоких напряжениях и токах, может возникнуть необходимость увеличения параметров VNTOL и ABSTOL. Для напряжений в диапазоне киловольт необходимо увеличить VNTOL до 1 мВ. Для токов в несколько ампер увеличьте ABSTOL до 1 нА, для токов в диапазоне от нескольких килоампер - до 1 мкА.

Точность в PSpice определяется параметрами RELTOL, VNTOL, ABSTOL и CHGTOL директивы .OPTIONS. Наиболее важным параметром является RELTOL, который управляет относительной точностью всех напряжений и токов, которые вычисляются в PSpice. Значение RELTOL по умолчанию равно 0,1%. VNTOL устанавливает наибольшую точность для напряжений, ABSTOL — для токов, CHGTOL — для заряда/потока.

Обозначения глобальных узлов начинаются с префикса «$G». Например, $G_VCC $G_COMMON. Обозначения $D_HI, $D_LO, $D_NC и $D_X определяют узлы цифровых схем.

В PSpice можно использовать выражения для большинства случаев, когда применяются численные значения. Это относится к значениям компонентов, параметрам моделей, подсхем, начальным условиям. Выражение заключается в фигурные скобки {} и должно умещаться на одной строке.

Компоненты выражения включают номера, операторы (+ - * /), имена параметров, и функции (sin, cos, ехр итак далее). Например, значение резистора могло бы быть определено в терминах глобального параметра RSHEET:

Rel 20 21 {rsheet*1.10}

Выражения могут использоваться и для глобальных значений параметров, но эти выражения не могут содержать имен параметров. В выражениях, используемых для управляемых источников, могут дополнительно применяться напряжения узлов, токи и изменяющаяся переменная «время».

Глобальные параметры определяются командой .PARAM. Они могут затем использоваться в выражениях для значений компонентов. Например,

.param pi = 3.14159265

C1 2 0 {1/(2*pi*10khz*10k)}

Целый ряд параметров подсхем задан по умолчанию, однако эти значения могут заменяться при вызове подсхемы. Значения параметров подсхемы могут быть выражениями. Помимо обычно используемых величин в выражениях параметров подсхемы могут использоваться имена собственных параметров подсхемы (любые).

Если глобальный параметр и параметр подсхемы имеют одно и то же имя, то используется описание параметра подсхемы. Например, имеется описание паразитного узла:

.subckt para 1 params:r=1meg c=1pf

r1 10{r}

c1 10{c}

.ends

Тогда здесь используется параметр подсхемы

xpara1 27 para params:c=5pf

Приложение С. Установка программного обеспечения, руководства и учебника

Допустим, что ваш компьютер работает с операционной системой Windows 95, Windows 98 или Windows NT (установленной с Service Pack8 или более поздними версиями). Рекомендуемые минимальные параметры системы — Intel 90-МГц Pentium или эквивалентная ей с оперативной памятью в 32 МБ, свободным пространством на жестком диске в 75 МБ, 256-цветным дисплеем (800×600 точек) и дисководом CD-ROM.

На момент окончания данной книги использовалась демонстрационная версия OrCAD PSpice 9.0. Корпорация OrCAD разрешила издателю включить эту (или более позднюю) демонстрационную версию программного обеспечения на CD-ROM, прилагаемый к книге.

Чтобы установить программное обеспечение OrCAD, вставьте CD-ROM в соответствующий дисковод и подождите появления главного меню. В левой части экрана расположен набор кнопок с краткими описаниями некоторых свойств программного обеспечения, в правой — кнопки для установки демонстрационного программного обеспечения или для движения по полям информационного узла OrCAD. Нажмите Install Demo Software, чтобы установить программы.

Следующее окно показывает список доступных программ, включая Capture CIS, Express, PSpice A/D и Layout Plus, как показано на рис. С.1. Если у вас достаточно места на диске, рекомендуем установить все программное обеспечение. Если у вас нет последней версии программы Adobe Acrobat Reader, установите также и эту программу. По умолчанию задан путь

D:Program FilesOrCAD Demo

но вы можете выбрать удобные для вас диск и папки для инсталляции.

Рис. С.1. Список доступных программ

Каждая из программ будет установлена в отдельную папку (или подкаталог): Capture, Document, Layout_Plus и PSpice. После установки на рабочем столе должны появиться ярлыки для Capture CIS и PSpice. Примеры из первых тринадцати глав книги созданы в текстовом редакторе, который встроен в программу PSpice. Попасть в текстовый редактор можно, открыв программу PSpice и выбрав из главного меню File, New, Text File.

Различные руководства по OrCAD PSpice загружаются с CD-ROM и включают в себя capug.pdf, pspice.pdf и pspicead.pdf. Они находятся в папке

D:program FilesOrCAD DemoDocument

вместе со многими другими файлами, имеющими расширение *.pdf. Хотя эти руководства используются в ссылках по различным темам, не стоит пытаться распечатать их, так как каждое содержит несколько сотен страниц. Отметим также, что многие из тем, описанных и иллюстрируемых в руководствах, недоступны в демонстрационной версии программного обеспечения. Лучше всего просто узнать, где найти справку по теме по оглавлению и при необходимости обращаться к файлу pspicead.pdf. Файл pspice.pdf можно использовать, когда не нужен аналоговый/цифровой интерфейс. Титульный лист этого руководства в Acrobat Reader показан на рис. С.2. Расширение *.pdf означает, что файлы доступны для просмотра и печати из Acrobat Reader.

Рис. С.2. Руководство пользователя PSpice

Если в программе OrCAD Capture выбрать Help, OrCAD Express, Learning Express, вы получите экран Learning Express Demo (рис. С.3), который позволяет выйти в меню уроков, показанное на рис. С.4. Шесть уроков разработаны, чтобы помочь вам познакомиться с основными сведениями о создании рисунка схемы в Capture, затем выполнить моделирование в PSpice. Термин «ускоренное обучение» означает, что вы сможете выполнить моделирование всего через несколько уроков. Не забывайте, что наш подход заключается в том, чтобы подождать с созданием схем в Capture, пока не будут достаточно усвоены основы PSpice. Начало упражнения на входе проекта показывается на рис. С.5.