3. ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА Micro-CAP III
3.1. Основные сведения о системе Micro-CAP III
Рассмотренная выше система Micro-CAP II не в полной мере использует возможности современных ПК класса IBM PC XT и AT. Новая система Micro- CAP III позволяет быстро вводить графическое изображение схем и работать с меню либо с помощью мышки, маркер которой перемещается по экрану и позициям меню, либо с помощью клавиатуры. Применение мышки существенно ускоряет процесс конструирования и коррекции схем, тем более, что графический редактор Micro-CAP III имеет довольно широкий набор средств редактирования. Например, имеется возможность переносить отдельные элементы схемы по экрану, выделять фрагмент схемы в "ящик", с которым можно проводить операции редактирования отдельно, плавно перемещать все изображение в любом направлении и др..
Позиционирование элементов схем возможно с высокой точностью, а не с точностью их большого "элементоместа", как в системе Micro-CAP II. Это, наряду с более совершенными обозначениями элементов схем (кстати допускающими редактирование), позволяет получать качественные стандартные изображения принципиальных схем на экране дисплея и на распечатках принтером. Намного расширены возможности редактирования схем и параметров моделей.
В системе предусмотрена возможность нанесения на схему поясняющих надписей (в том числе на русском языке), что делает информацию о схеме более доступной для других пользователей. Однако следует отметить, что встроенный клавиатурный драйвер системы не всегда позволяет вводить малую букву "р". Впрочем, ее легко вставить с помощью любого текстового редактора прямо в схемный файл с расширением .cir.
Micro-CAP III позволяет вести отдельную "записную книжку" для каждой рассчитываемой схемы и при необходимости пользоваться комментариями для пояснения ее особенностей. Встроенный калькулятор обеспечивает проведение простых математических вычислений по ходу анализа схемы, что является весьма полезным при анализе результатов моделирования или при прикидках данных к нему.
Имеется возможность не только выводить данные моделирования на экран дисплея, принтер или на диск, но и проводить оперативную математическую обработку данных - например для их представления в логарифмическом или ином масштабе.
В систему входят программы для задания параметров моделей и создания графических изображений элементов. Имеются возможности переноса библиотек компонентов и схем из системы Micro-CAP II в систему Micro-CAP III, а также перенос данных о схемах из системы Micro-CAP III в другую профессиональную программу анализа электронных схем PSPICE.
Наиболее важным достоинством Micro-CAP III является возможность задания практически любых аналитических зависимостей (например временных или ВАХ) с помощью функций пользователя, что необходимо для создания собственных математических моделей новых приборов. В результате система стала расширяемой и в ней можно моделировать схемы с принципиально новыми приборами и их моделями. Наконец, математический аппарат Micro-CAP III существенно усилен по сравнению с предыдущими версиями, что позволяет использовать более точные математические модели основных полупроводниковых приборов (аналогичные применяемым в системе PSPICE).
Таким образом, Micro-CAP III можно отнести к новому поколению систем автоматизированного анализа и моделирования электронных схем, которое по производительности и удобству приближаются, а иногда и превосходят широко известные схемотехнические системы автоматического проектирования класса NAP и PSPICE. На базе системы Micro-CAP III возможно создание современного автоматизированного рабочего места (АРМ) схемотехника. При этом разработанные схемные решения могут передаваться в САПР проектирования печатных плат и изготовления. Тем самым возможна реализация сквозного цикла проектирования и выпуска устройств.
3.2. Работа с меню системы
Режимы конструирования и анализа схем задаются с помощью современной многооконной системы представления информации и вывода меню, которая при начальной загрузке имеет вид " Рис. 3.1. Система меню Micro- CAP III " (исполнена команда Micro-CAP III позиции "мю"):
Основное меню расположено в верхней строке экрана. Каждый пункт основного меню имеет свое выпадающее подменю, которое раскрывается после указания соответствующего пункта. Для этого достаточно нажать клавишу с заглавной буквой одной из позиций основного меню (позиция "мю" активизируется одновременным нажатием клавиш Alt и U). Теперь клавишами перемещения курсора по горизонтали можно выбирать нужную позицию основного меню. Нажатие клавиши ENTER приводит к появлению вспомогательного подменю. Клавиши перемещения курсора вверх и вниз позволяют перемещаться по позициям дополнительных подменю и включать их команды. На " Рис.3.2. Результат исполнения команды Load позиции Files " показан вид переднего панно системы после нажатия клавиш F (Files) и L (Load).
В данном случае в центре экрана появляется дополнительное окно с указанием наименований дисков, их директорий и перечнем файлов активной директории. Стоит мышкой выделить нужный файл, как произойдет его загрузка. Так можно просмотреть тестовые примеры системы. Можно отказаться от текущей команды нажав клавишу Esc или подведя маркер мышки в пустой прямоугольничек в верхней части окна и нажав левую клавишу мышки.
Итак, в центре экрана при загруженном драйвере мышки виден ее маркер в виде жирной стрелки. Его можно перемещать перемещением мышки. Подобным образом нетрудно быстро найти нужную позицию меню и (нажав левую клавишу мышки) вызвать появление подменю. Не отпуская клавишу можно перемещать маркер по позициям подменю. Отпускание клавиши делает текущую позицию подменю активной и ведет к выполнению соответствующей команды (см. далее).
Кроме того, на экране присутствуют два дополнительных окна: окно с меню режимов редактирования Mode (левое вертикальное окно) и окно с перечнем компонентов Components (правое вертикальное окно). Схема конструируется в центральном окне. Окна можно перемещать по экрану с помощью левой клавиши мышки, окно схем можно распахнуть на весь экран. Открытие и закрытие окон осуществляется пунктом Windows основного меню.
В среднем большом окне под строкой основного меню находится еще одна служебная строка. В середине ее имеется название текущего файла (по умолчанию UNTITLED), а по краям (если окно активно) четыре небольших прямоугольника. С левого края это пустой прямоугольник и прямоугольник с буквой H. Они служат для управления работой Micro-CAP III с помощью мышки (для этой цели такие прямоугольники есть в большинстве других окон). Если поместить маркер мышки в прямоугольник с буквой H (от Help - помощь) и нажать левую клавишу мышки, то будет выведена подсказка системы о назначении окна. А для выхода из окна или режима подсказки достаточно подвести маркер к пустому прямоугольнику.
Прямоугольльник с сеткой позволяет передвигать изображение по экрану в направлении, указанном положением маленького квадратика, выбранного маркером мышки в этом прямоугольнике. При этом перемещения возможны как по вертикали и горизонтали, так и по диагонали. Наконец, поле выбора (вложенные маленькие прямоугольники в крайнем правом квадратике) позволяет осуществить модификацию режима вывода информации на экран путем двухкратного нажатия любой из клавиш мышки (например, распахнуть окно схемы на полный экран или вновь поместить схему в центре экрана и т.д.). С помощью мышки можно "захватить" окно и переместить его в другое место экрана.
Подобная идеология управления применяется и при работе с другими окнами. Это облегчает практическое знакомство с управлением системой.
При работе без мышки указанные операции выполнятся при использовании клавиш функциональной клавиатуры:
Выключение окон осуществляется нажатием ESC, повторное включение - через пункт меню Windows. Для перемещения и изменения размеров окон с клавишного пульта можно использовать клавиши Alt+F7 и Alt+F8 совместно с клавишами перемещения курсора. Помните что, если вы случайно закрыли окно и оно исчезло с экрана дисплея то включение окна в пункте Windows вернет окно на место.
Рассмотрим пункты основного меню Micro-CAP III и вводимые ими команды управления системы.
Пункт меню "мю" вызывается одновременным нажатием клавиш Alt и U (или его указанием маркером мышки) и раскрывает подменю режимов работы Micro- CAP III. Оно содержит следующие пункты:
Следует отметить, что не всегда возможно выполнение отдельных видов работ (например, в режиме калькулятора нельзя конструировать схему). В этом случае Micro-CAP III изменяет цвет и вид шрифта для тех пунктов меню, которые не могут быть выполнены. Это очень удобно, поскольку чересчур нервный пользователь болезненно воспринимает внезапный отказ системы выполнить какую- либо команду. Для отмены действующего пункта меню следует либо нажать клавишу ESC, либо воспользоваться мышкой. Выбор пункта подменю, как отмечалось выше, осуществляется или нажатием цифровой клавиши, или протяжкой маркера мышки от пункта основного меню к пункту подменю и отпусканием левой клавиши мышки.
Подменю позиции Files <файлы> основного меню служит для работы с файлами. Оно содержит указанные ниже позиции.
Редактирование библиотечных данных системы Micro-CAP III осуществляется с помощью пункта меню Editors. Он порождает подменю с рядом позиций.
Позиция Print основного меню служит для поддержки работы с принтером. Если она активна, то появляется подменю с указанными ниже позициями.
Пункт основного меню View управляет обзором информации, которую можно наблюдать на экране дисплея. При его активности появляется подменю с рядом позиций.
Обратите особое внимание на пункт 7 подменю View, поскольку по умолчанию номера узлов схем не проставляются. Система автоматически назначает номера узлов и они могут меняться при добавлении в схему новых компонентов. В дальнейшем при организации вывода данных всегда необходимо знать к каким узлам относятся токи и напряжения. Поэтому вывод номеров узлов необходим и приводится для всех описанных далее схем.
Включенная позиция подменю View помечается символом "птичка" напротив соответствующей надписи (" Рис.3.3. Вид переднего панно с подменю позиции View ").
Пункт меню Options обеспечивает установку основных опций работы Micro- CAP III. Оно содержит перечисленные далее позиции.
При выводе информации в файл Micro-CAP III автоматически формирует составное имя файла, тип которого определяется расширением и зависит от режима анализа и характера выводимых величин. При выводе числовых значений результатов полное имя файла имеет вид:
(имя схемы).(расширение).
Имя схемы определяется пользователем при конструировании схемы, расширениями могут быть:
В файл может быть выведена таблица параметров режима анализа, при этом расширения имеют вид:
Файл схемы имеет расширение .cir, структура схемы Netlist (список компонентов, их параметры и номера узлов) записывается в файл с расширением .doc.
Для сохранения начальных значений при анализе переходных процессов формируется файл с расширением .top.
Для обеспечения режима анализа Фурье данные предварительно записываются в файл с расширением .usr.
При выводе графиков составное имя файла имеет вид:
(имя схемы)(номер расчета).(расширение).
Номер серии расчетов - четырехзначный номер, две первые цифры которого определяются номером серии расчетов при статистическом анализе (см. режимы анализа), а две вторые - номером шага изменения параметра схемы (Stepping). Расширениями могут быть:
Пункт основного меню Windows служит для включения и выключения главных окон системы. Он порождает подменю со следующими позициями.
Включенное окно помечается знаком "птичка"
Запуск процедур анализа схемы осуществляется пунктом Run основного меню. Оно порождает подменю с указанными ниже позициями.
Подробное описание режимов анализа и соответствующих подменю будет приведено далее.
3.3. Конструирование и редактирование схем
Создание (конструирование) схем выполняется в центральном окне системы путем выбора изображений нужных компонентов и размещения их в нужном месте экрана. При этом приходится выбирать компоненты из библиотек, перемещать изображения компонентов, поворачивать их вокруг базовой точки, указывать их имена и номиналы. Все это можно делать с клавишного пульта или с помощью мышки. Последнее намного удобнее.
Выбор режимов редактирования осуществляется командами, содержащимися в пунктах окна режимов редактирования Mode (левое вертикальное окно). Оно включает в себя пять опций и четыре указателя типа элемента, над которым осуществляется операция. Опции, перечисленные в верхней части окна, имеют следующее назначение:
Add - добавление нового компонента, линии, поясняющего текста или содержимого предварительно определенного фрагмента схемы ("ящика"). Тип компонента указывается в правом окне, что будет описано более подробно в дальнейшем. Изображение компонента помещается на место маркера.
Zap - стирание компонента, линии, текста или содержимого "ящика". Нужный компонент указывается маркером, для чего также удобно использовать мышку.
Def - определение (переопределение) параметров компонента, текста или границ "ящика". Последнее осуществляется левой или правой клавишей мышки путем ее "протяжки" и последующего отпускания клавиши.
Move - перемещение компонента, линии, текста или "ящика". Для перемещения компонента следует захватить его маркером мышки при нажатой левой клавише и после его перемещения в нужное место экрана клавишу отпустить. Для поворота компонента следует использовать правую клавишу мышки (не отпуская левой клавиши).
Step - установка шага увеличения размеров "ящика" (по горизонтали, вертикали или одновременно по обеим координатам), а также копирование содержимого "ящика".
Info - информация о библиотечном компоненте схемы (вывод параметров компонента из библиотеки). Эта команда особенно удобна при редактировании схем, когда надо, например, изменить параметры модели некоторого компонента (диода, транзистора, операционного усилителя и др.). Для этого достаточно (сделав позицию Info активной) подвести маркер мышки к нужному компоненту и нажать левую клавишу мышки. Будет тут же выведен редактор параметров компонентов, настроенный на заданный компонент.
Указатели (нижняя часть левого окна) типа обозначают:
Правое вертикальное окно (компонентов) используется для выбора компонента, достраиваемого в схему, а также для редактирования изображения компонента.
Например, для внесения в схему транзистора NPN типа, достаточно выбрать левой клавишей мышки в правом окне компонент NPN, перевести курсор мышки в соответствующую точку схемы и вновь нажать левую клавишу. Транзистор будет выведен на экран, причем его изображение можно перемещать по экрану, пока нажата левая клавиша и поворачивать на 90 градусов, одновременно нажимая правую. После отпускания левой клавиши элемент фиксируется на экране, а в верхней части экрана появится список библиотечных моделей транзисторов, из которых можно выбрать желаемый тип.
Список компонентов довольно длинный и насчитывает десятки наименований. Для перемещения по нему удобно использовать мышку поместив указатель на квадратик с решеткой. Кроме того, поместив указатель на имя компонента и удерживая нажатую левую клавишу мышки можно переместить имя в любое место списка. Таким образом, можно отсортировать имена, разместив сверху списка наиболее часто встречаемые (например резисторов, емкостей, индуктивностей и т.д.). С помощью другого квадратика, нажав левую клавишу дважды, можно расширить окно компонентов на весь экран, что делает обзор всех имен компонентов более удобным. Кроме того при этом выводятся полные имена (в правом окне имена ряда компонентов обрезаны). Распахнув окно, можно быстрее отыскать необходимое имя. Его ввод возвращает на экран дисплея центральное окно с редактируемой схемой.
При вводе других компонентов (например, резисторов), будет выведен список пассивных компонентов из библиотеки. Если требуется ввести лишь номинал элемента, то необходимо указать метку Own (пользователь) и в появившемся поле ввести номинал.
При работе без мышки для ввода компонента активизируется левая панель режимов (см. назначение функциональных клавиш), выбирается режим ввода нового компонента (A) и с клавиатуры вводится его имя. После нажатия на Enter изображение компонента появляется на месте, указанном курсором. Компонент можно передвигать по экрану, используя клавиши перемещения курсора (со стрелками) влево, вправо, вверх, вниз или поворачивать, используя клавишу "пробел". Компонент фиксируется в нужном положении повторным нажатием на клавишу Enter, после чего высвечивается список параметров, как было описано выше. Аналогично выполняются действия по переопределению параметров компонента, созданию "ящика" и т.д.
Правое окно компонентов может также использоваться для редактирования начертания компонентов и изменения положения текста, обозначающего его имя. При этом корректируемый компонент выбирается из правой панели правой клавишей мышки или клавишей Enter при активной правой панели (см. пункт меню Windows).На экране возникает изображение выбранного компонента в горизонтальном и вертикальном расположении и положение текста, обозначающего имя компонента. Для определения компонента имеется 8 основных полей:
Name - имя компонента, которое присутствует в правом окне компонентов и используется для вызова компонента при конструировании схемы. Имя указывается при редактировании начертания компонента;
Definitions - электрическое определение связей между токами и напряжениями в элементе. В Micro-CAP III имеется стандартные описания (модели) следующих активных и пассивных компонентов:
Математическое описание указанных элементов практически совпадает с приведенным в описании Micro-CAP II, кроме, разумеется, моделей активных приборов, которые существенно дополнены. Кроме того, как отмечалось, для биполярных и полевых транзисторов есть возможность выбора различных моделей. Более подробно о компонентах и моделях см. в параграфах 3.9 - 3.13.
На " Рис.3.4. Обозначения компонентов (начало) " показаны обозначения компонентов в системе. Заметим, что они могут несколько различаться в разных версиях (например обозначения полупроводниковых приборов могут быть обведены окружностью).
На рис.3.4 даны обозначения не всех компонентов. Другая их часть (их набор также может быть различным) показана на " Рис.3.5. Обозначения компонентов (конец) ".
Пользователь имеет также возможность формировать собственные макромодели для нестандартных компонентов (MACRO). Для определения макромодели необходимо предварительно создать ее схему и сохранить под именем, соответствующем имени нестандартного компонента. Большая часть компонентов, показанных на рис.3.5 и представляет такие компоненты (подсхемы или макроопределения).
Следует подчеркнуть, что наличие имени макроопределения и даже его графического изображения не означают возможности использования его в моделируемых схемах. Кроме этого обязательно наличие файла с расширением .cir, в котором полностью описана схема макроопределения. Кроме того необходимо задать эту схему как тип MACROSS.
Shape names - список имен изображений компонентов, которые имеются в библиотеке. Имеются стандартные изображения всех перечисленных выше компонентов. Кроме того, для удобства работы имеются изображения соединительных линий двойной, тройной и т.д. длины, обозначенных SHORT2, SHORT3 и т.д., соответственно; пересекающихся линий без соединения (CROSS.., JUMPER..), обобщенного изображения блока (BLOCK), инвертора (INV), логической схемы ИЛИ (OR), И (AND), полиномиальных источников, управляемых напряжением (POLY V) и током (POLY I). При необходимости библиотеку можно пополнять путем изображения новых элементов с помощью редактора изображений sh.exe, входящего в состав Micro-CAP III (см. параграф 3.14).
TEXT X ShаpeA - координата Х названия элемента ориентации
А (верхнего элемента на изображении).
TEXT X ShapeB - координата X названия элемента ориентации
B (нижнего элемента на изображении).
TEXT Y ShаpeA - координата Y названия элемента ориентации
А (верхнего элемента на изображении).
TEXT Y ShapeB - координата Y названия элемента ориентации
B (нижнего элемента на изображении).
Для коррекции расположения текста можно использовать левую клавишу мыши для элемента ориентации A и правую клавишу - для элемента ориентации B.
LEADS - выводы - количество выводов может быть от двух до 8, выводы должны быть пронумерованы, их нумерация соответствует математическому описанию связей между токами и напряжениями в компоненте или внешним выводам макромодели, задаваемым элементом типа PIN.
Следует обратить внимание на то, что пользуясь редактором начертания компонентов можно случайно исказить уже существующий компонент, если неверно переопределить его имя или математическое описание. Поэтому для создания новых компонентов следует выбирать для их имен незаполненные позиции правого окна и лишь затем производить редакцию. Настоятельно рекомендуем сохранить исходные файлы библиотек перед экспериментами по их модификации.
Чтобы читатель почувствовал, насколько прост анализ простых схем, приведем пример моделирования усилительного каскада на базе интегрального операционного усилителя.
Допустим, что вы только загрузили систему и получили изображение трех окон и основного меню - см. рис. 3.1 (без малого рекламного окна). Проверьте, что в окне слева установлены позиции Add (добавление) и Comp (компонентов). Это означает, что Вы можете включать в свою схему компоненты.
Теперь с помощью мышки в правом окне найдите позицию OPAMP (операционный усилитель) и сделайте ее активной, нажав левую клавишу мышки. Далее, отпустив клавишу, переведите маркер мышки на середину среднего окна и нажмите левую клавишу мышки. На экране появится изображение операционного усилителя. Оно сразу занимает правильное положение, но вы можете покрутить его если будете нажимать правую клавишу не отпуская левую. Как только положение усилителя вас устроит, отпустите левую клавишу.
В этот момент появится меню с перечислением типов операционных усилителей - см. " Рис.3.6. Переднее панно с меню типов операционных усилителей ".
С помощью мышки установите ее маркер на желаемый тип операционного усилителя и нажмите левую клавишу мышки. Меню типов операционных усилителей исчезнет, а рядом с изображением усилителя появится надпись о его типе. На этом ввод первого компонента (операционного усилителя) завершается.
Аналогичным образом введите другие компоненты схемы - " Рис.3.7. Полностью введенная схема усилительного каскада ".
При построении схемы вам придется неоднократно соединять компоненты отрезками проводов. Удобно делать это с помощью команды Line в левом окне. Установите маркер мышки на начало отрезка и нажмите левую клавишу мышки. Затем переместите маркер на конец отрезка и нажмите правую клавишу мышки - будет построен нужный отрезок. Так можно одним разом построить и линию из горизонтальных и вертикальных отрезков, соединяющую две произвольные точки. Для построения отрезков фиксированной длины удобны компоненты типа SHORTn, где n указывает на длину отрезка. Не беспокойтесь, если концы соединяемых линий чуть разойдутся или налезут друг на друга - система автоматически скорректирует изображение (если разрыв меньше знакоместа экрана).
И последнее полезное замечание по конструированию схемы. Если Вы случайно выполнили неправильную команду (например, стерли нужный компонент), не отчаивайтесь. Достаточно нажать Shift + Backspice, и результат последней команды будет отменен, стертый элемент появится в прежнем месте экрана.
При вводе текстов в окно Notes используется простейший текстовый редактор. Операции редактирования (к сожалению не для всех клавиатурных драйверов) реализуются следующими клавишами:
Возможно вы не сразу построите нужную схему. Однако если у вас есть хотя бы начальный опыт работы ПК, то через полчаса экспериментов вы не только справитесь с этой задачей, но и получите ценные практические навыки по вводу схем. Для этого стоит вернуться к началу этого раздела и более внимательно прочитать все приемы конструирования схем. <
3.4. Анализ переходных процессов
Выбор режима анализа осуществляется пунктом Run основного меню. Режим анализа переходных процессов Transient определяется рядом дополнительных подменю. При выборе этого режима на экране возникает панель параметров Analysis limits, которая включает в себя следующие параметры:
Simulation time (Tmax/Tmin/Timestep) - время моделирования, причем параметр Timestep определяет максимально допустимый шаг расчета переходных процессов.
Dispay time (Dmax/Dmin/Printstep) - временной интервал, выводимый на дисплей. Параметр Printstep определяет временной интервал вывода соседних точек на экран дисплея.
Maximum change - максимальное процентное изменение величин в течение одного шага расчета, типичное значение - 0.5 - 5%.
Convergence criteria - критерий сходимости процессов на каждом шаге расчета. Эквивалентен параметру RELTOL для SPICE. Имеет порядок 1Е-3 ... 1Е-6.
Temperature - температура, при которой производится анализ. Имеет формат (High/Low/Step).
Minimum Timestep - минимальный шаг расчета, имеет порядок 1Е-12 ... 1Е-15.
Maximum voltage error - максимальная ошибка при расчете напряжения (обычно 1E-6).
Maximum сurrent error - максимальная ошибка при расчете токов (обычно 1E- 6).
Таблица параметров Analisis limits вызывается также из меню Transient пунктом Limits - F9. Следует отметить что от трех последних установок существенно зависит скорость выполнения моделирования. Чем меньше заданы ошибки, тем длительнее идет моделирование (но его результат будет более достоверным). Чаще всего можно согласиться с заданными по умолчанию значениями ошибок.
Таблица параметров задается с некоторыми предложенными системой параметрами (или теми, которые были установлены ранее, если схема введена с дискового файла). Нужно скорректировать параметры таблицы. Для перемещения по ее строкам используйте клавишу ENTER или мышку. Новые значения параметров набираются с помощью клавишного пульта ПК в обычном порядке. " Рис.3.8. Таблица параметров режима Transient " показывает как выглядит таблица параметров для нашего примера (расчета каскада на операционном усилителе).
Большинство опций режима Transient имеют нужные установки по умолчанию. Однако полезно знать, что эти опции вызываются пунктом меню Optinos (F10) и имеют следующий смысл:
Numeric output - включение и выключение режима вывода численных значений величин, указанных в пункте Monitor (см. ниже), на дисплей, принтер или в файл. Устройство вывода указывается в пункте Options основного меню.
Run options - опции режима расчета: Normal - расчет с начальных значений, указанных в опции Initial values без сохранения результатов в файле; Save - расчет с сохранением в файле выходных значений для последующего использования; Retrive - загрузка сохраненных ранее значений для последующей работы с ними.
Initial values - начальные значения для расчета переходных процессов. Zero - нулевые начальные условия, Read - начальные условия, предварительно сохраненные путем использования пункта Initial values меню Transient (см. ниже) в файле с расширением .top. Leave - покинутые начальные условия, соответствующие конечной точке предыдущего расчета.
Run option - опция расчета переходного процесса. Опция Iterate определяет наличие итеративного процесса при расчете каждой точки временного интервала. Число итераций на каждом шаге расчета обычно составляет 2 ... 4. Опция Operating point предполагает расчет схемы по постоянному току до расчета переходных процессов. Для большинства нелинейных электронных схем это приводит к лучшей сходимости результатов.
Более часто приходится пользоваться опциями дисплея, поскольку заранее неизвестны номера узлов схемы, задаваемых как выходные, желаемый тип графиков, цветовая палитра их и т.д.
Display options определяют вид результирующих графиков. Опция Plotter формирует изображение на графическом плоттере. Ruler обеспечивает лишь разметку осей, не заполняя поля графика линиями сеток. Tokens дает пометку графика, соответствующего правой масштабной сетке, точками. X-Asis grids и Y-Asis grids обеспечивает полную разметку осей.
Пункт Scope (F8) подменю Transient позволяет использовать "лупу координат" после вывода графиков на экран. При этом пользователь имеет возможность выставить левую и правую границы временного интервала, а также верхнюю и нижнюю границы сигнала и просмотреть указанный фрагмент графиков в увеличенном масштабе, попутно прочитав интересующие его координаты.
Пункт Stepping (F11) позволяет изменить любой параметр заданного компонента схемы с заданным шагом и провести при этом серию расчетов. Компонент обозначается в позиции Step what, начальное, конечное значения и шаг - в позициях From, To, Step value, соответственно. Графики переходных процессов при различных значениях избранного параметра совмещаются на одном окне. Для пользования этой опцией подлежащий изменению компонент должен иметь общее имя - например RG для выходного сопротивления генератора сигналов.
Palette - палитра цветов режима анализа позволяет сохранить три набора цветов графиков, заднего плана и сетки. Установка палитры столь наглядна, что не стоит на ней останавливаться подробно.
Monitor (F12) - пункт меню, определяющий совокупность величин, выводимых в той или иной форме для последующего анализа. Таблица монитора имеет 10 строк, соответствующих 10 выводимым величинам. На графики может выводиться до 8 величин: узловых потенциалов, напряжений между узлами, токов в элементах между узлами, мощностей и т.д. Cтолбцы таблицы указывают на форму вывода той или иной величины.
Опция Monitor одна из самых важных, поскольку именно она определяет, что именно вы выводите на график и сколько графиков задаете. Поэтому рассмотрим ее команды более детально.
USER - вывод в файл типа USERFILE для последующего анализа Фурье.
PLOT - вывод графика величины.
OUT - вывод значений величины в числовом виде. MC - вывод указанной величины в режиме статистического анализа.
T - тип выводимой величины:
V - узловой потенциал,
I - ток,
U - функция пользователя,
P - мощность,
E - энергия.
Waveform - описание узлов схемы, определяющих выводимую величину. Для различных типов величин имеет вид:
(узел 1) - потенциал узла 1;
(узел 1)/(узел 2) - разность потенциалов между узлами 1 и 2 или ток, протекающий в резисторе, соединяющем узлы;
(узел 1)/(узел 2)*(узел 3) - мощность, вычисляемая как произведение напряжения между узлами 1 и 2 на ток, протекающий по ветви, соединяющей узлы 2 и 3; энергия, вычисляемая как интеграл от мощности по времени.
Функция пользователя представляет собой любую алгебраическую функцию, в которую входят в качестве переменных время (T) и узловые потенциалы точек схемы. При этом точки схемы помечаются метками в режиме Add Text, причем курсор мышки совмещается с необходимым узлом схемы. Желаемая функция записывается непосредственно в поле Waveform (длина записи произвольная за счет организации бегущей строки). Например, пометив узлы схемы OUT1 и OUT2 и записав функцию OUT1-OUT2, получим график дифференциального сигнала на выходе устройства. Вы можете использовать достаточно сложные функции, например вычислить логарифм разности напряжений между двумя узлами, или извлечь из нее квадратный корень (перечень функций соответствует применяемому в языке Бейсик).
Scale range (high/low) - масштаб соответствующего графика. Например, если задано 10/-10, то кривые графика будут расположены в интервале от -10 до 10 В (или А при токе).
Format - формат вывода численных значений величин в виде: (число знаков слева от точки).(число знаков справа). Наиболее часто используется формат 5.2.
Initial values - редактор начальных значений для расчета переходных процессов. Начальные значения могут быть отредактированы непосредственно после вывода их в виде таблицы, обнулены, считаны с файла или записаны в него. Для выбора значений, подлежащих редакции, используется "мышь" или клавиши Tab, стрелки. Выводимые в таблицу значения соответствуют последней точке расчета. Режимы обнуления, записи в файл и считывания с файла обеспечиваются командами Alt+1, Alt+2, Alt+3, соответственно.
Итак, для заполнения установочной таблицы нужно знать номера узлов схемы и масштабы графиков (возможно, что их затем придется менять, что бы графики были наиболее наглядные). " Рис.3.9. Окно с установочной таблицей опции Monitor " показывает установочную таблицу для опции Monitor. Из нее видно, что выводятся напряжения в узлах 4, 2, 3 и 5.
Для изменения параметров установочной таблицы нужно установить маркер мышки на нужный параметр, нажать левую клавишу мышки и затем перебить значение параметра на нужное. Выйти из таблицы можно сделав активным пустой квадратик окна в левом верхнем углу его или перейдя к основному меню. Теперь указав команду Run (бег или пуск) можно наблюдать построение переходных процессов - " Рис.3.10. Переходные процессы для схемы рис.3.7 " для "отлаженной" схемы.
Схема " Рис.3.7. Полностью введенная схема усилительного каскада" содержит две разделительные RC - цепи на входе и выходе каскада. Из " Рис.3.10. Переходные процессы для схемы рис.3.7" отчетливо виден спад вершины импульса, обусловленный влиянием этих цепей. Хорошо заметно и возрастание длительности фронта выходного импульса (в сравнении с входным). Оно связано с заметной инерционностью интегрального операционного усилителя. Можно заметить и то, что коэффициент усиления близок к 10, что соответствует отношению резисторов в цепи отрицательной обратной связи.
Если задается построение одного или двух графиков, система выводит их в одном большом окне. При большем числе графиков (максимум до 8) число окон увеличивается до 4, а их размеры, соответственно, уменьшаются. В нашем случае задано построение 4 графиков, поэтому система задала 2 окна. В каждом окне с помощью опции Step можно строить семейство графиков.
Следующий параграф3.5.