 |
Основные характеристики программ схемотехнического моделирования
|
|
|
|
| Характеристика | P-SPICE | Micro-CAP V |
| Графический ввод схем | Имеется | Имеется |
| Расчет режимов по постоянному и переменному току | Имеется | Имеется |
| Расчет переходных процессов | Имеется | Имеется |
| Применение зависимых источников напряжения и тока | Имеется | Имеется |
| Расчет шумов, спектров и вариация температуры | Имеется | Имеется |
| Учет задержек распространения сигналов в цифровых элементах | Имеется | Имеется |
| Программа идентификации параметров моделей | Имеется | Имеется |
| Программа разработки печатных плат | Имеется | Нет |
| Программа параметрической оптимизации | Имеется | Нет |
| Расчет целостности сигналов | Имеется | Нет |
• возможность моделирования динамики электронных устройств по их функциональным схемам, включающим операции сложения, вычитания, перемножения и деления, интегрирования и дифференцирования и др.;
• возможность расчета параметров математических моделей элементов по справочным или экспериментальным данным, включая графические зависимости;
• возможность оптимизации электронных схем путем вариации параметров элементов;
• результаты моделирования могут быть представлены в виде графиков или таблиц;
• имеются средства контроля ошибок и встроенные средства помощи.
В процессе работы с программой Micro-CAPV вначале создается принципиальная схема электронного устройства, в которую включаются электронные элементы, их соединения, условные обозначения и параметры или типы. При этом допускается редактирование графических символов элементов и их условных обозначений. Так, например, возможно представление всех компонентов по ЕСКД.
После этого выполняется моделирование, которое включает один из типов анализов созданной схемы:
|
|
|
• расчет режимов по постоянному току (DC-Analysis);
• расчет частотных характеристик или анализ по переменному току (АС-Analysis);
• расчет переходных характеристик (Transient Analysis).
При создании принципиальной схемы электронного устройства используются модели компонентов, имеющиеся в библиотеке программы. Все компоненты, используемые при создании принципиальной электрической схемы, могут иметь математические модели двух типов:
• модели стандартных элементов, например, резисторов, конденсаторов, транзисторов и др., которые не могут быть изменены пользователем программы,
но у которых можно изменять значения отдельных параметров:
• макромодели, составляемые пользователями по своему усмотрению из стандартных элементов.
Модели стандартных элементов бывают простыми и сложными. Простые модели характеризуются малым количеством параметров, которые можно указывать на принципиальной схеме. Сложные модели характеризуются большим количеством параметров, которые имеются в библиотеке, но на схеме обычно не приводятся. К числу простых моделей относятся, например, модели резисторов или конденсаторов. К числу сложных моделей относятся модели транзисторов, которые характеризуются большим числом параметров (например, биполярный транзистор описывается моделью, содержащей 52 параметра).
Кроме этого, модели элементов делятся на различные группы по свойствам самих элементов:
· модели пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов, линий передачи, диодов и др.);
· модели активных элементов (биполярных транзисторов, полевых транзисторов с управляющим /«-«-переходов, полевых транзисторов с изолированным
затвором, операционных усилителей и др.);
· независимые источники напряжения и тока с различной формой колебаний(например, источники постоянного, импульсного или гармонического напряжения);
|
|
|
· зависимые (управляемые) источники напряжения и тока, которые могут быть линейными и нелинейными (функциональными);
· модели ключей, управляемых напряжением или током.
В состав программы Micro CAP V входит также программа расчета параметров моделей аналоговых элементов по результатам экспериментальных исследований, заданным в табличной или графической форме. Чем больше количество точек в таблице или на графике, тем точнее будут определены параметры элементов.
Большое внимание в программе Micro CAP V уделено моделированию цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств. Имеются модели логических элементов всех типов, триггеров, счетчиков импульсов, программируемых логических матриц, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей. Так, например, предусмотрена возможность моделирования цифровых фильтров и фильтров на переключаемых конденсаторах. В последней версии программы Micro CAPV-2 значительно расширена библиотека компонентов, в которую входят больше 10 тысяч электронных компонентов ведущих фирм США, Европы и Азии.
Программа P-SPICE имеет некоторые дополнительные возможности, которые отсутствуют в программе Micro CAPV. В нее дополнительно включена программа редактирования входных сигналов, имеется графический постпроцессор, включена программа параметрической оптимизации электронных устройств, а также программы по автоматической трассировке и редактированию печатных плат.
С помощью редактора входных сигналов создаются аналоговые и цифровые сигналы, которые можно просматривать в графическом виде на экранемонитора и записывать в файл для подключения внешних воздействий к моделируемомуустройству. Каждому сигналу присваивается свое уникальное имя. Например, можно использовать различные виды модулированных сигналов: с амплитудной, частотной, фазовой и импульсной модуляцией. Можно также моделировать сигналы произвольной формы, в том числе кусочно- линейные, цифровые и др.
Программа параметрической оптимизации позволяет оптимизировать параметры некоторых элементов (конденсаторов, сопротивлений и др.) по выбранному критерию оптимизации. В качестве критерия оптимизации используется некоторая целевая функция, вид которой выбирается из меню.
|
|
|
Наиболее сложной программой, входящей в пакет P-SPICE, является программа редактора печатных плат. В нее входят библиотеки типовых корпусов элементов (более 1500), данных по упаковке (более 32 тыс. компонентов), контактных площадок, диаметров отверстий и др. Эту программу можно использовать при проектировании однослойных и многослойных печатных плат. Кроме этого, имеется возможность моделировать электронные схемы с учетом паразитных эффектов, связанных с конструкцией печатной платы: индуктивностями ее проводников, паразитными емкостями и взаимными индуктивностями печатных проводников. В литературе эта задача носит название проверки целостности сигналов в высокочастотных схемах.
В заключение отметим, что кроме рассмотренных программ схемо-техничского моделирования имеются программы, заменяющие измерительную установку, на которой проводится исследование макета электронной схемы. К таким программам, например, относится программа Electronics Workbench 5, в которой на экране изображаются измерительные приборы (осциллографы, генераторы сигналов, и др.) с органами управления, максимально приближенные к действительности. Эти программы называются интеллектуальными, так как в них можно даже не указывать задачи исследования. Модель строится так, что по набору приборов, включенных в измерительную схему, программа сама выполнит необходимые действия. Например, если в схему ввести двухканальный осциллограф и генератор прямоугольных импульсов, то программа будет без указаний производить измерение переходных характеристик. Если же заменить генератор прямоугольных импульсов на генератор гармонических сигналов, то программа начнет выполнять исследование частотных характеристик.
15. Используемая литература
1. Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глускин. Аналоговая и цифровая электроника.
Москва, “Горячая линия—Телеком” 2002
2. Г.И.Волович. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств. Москва, Издательский дом “Додека –21” 2005г.
3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Пер. с англ. В 3-х т.
Мир.: Мир, 1993.
4. У.Титце и К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. Москва “Мир” 1982г.
5. В.Л.Шило. Популярные цифровые микросхемы. Москва “Радио и связь”., 1987г.
6. В.И.Карлащук. Программа “Eltrtronics Workbech” и ее применение. “Cалон—Р” Москва 2000г.
|
|
|
