// *** 18.11.04

Лекция 20 Моделирование электронных схем

с применением программы PSPICE

20.1 Назначение программы pspice

Существует множество программ анализа электронных схем, но рассмотрим только одну – PSPICE [1,2]. Она создана в 1984 г. Другие программы: Micro-Cap, OrCad,

P-CAD, ACCEL EDA, Viewlogic, COMPASS и т.д.

Широкое применение программы PSPICE ( точнее пакета программ) начинается

с 1988-1989 гг., когда появились первые книги о ней. Она создана на базе программ семейства SPICE ( Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), работающих на мощных ЭВМ того времени. Первая буква P означает её модификацию для ПК.

В дальнейшем программа PSPICE покупалась и включалась в различные системы проектирования (САПР), например, в системы Design Center, DesignLab. В последние годы она включена в систему OrCAD, начиная с версии OrCAD 9.2, см. [2].

PSPICE – это уни­вер­саль­ная про­грам­ма для ана­ли­за не­ли­ней­ных и

ли­ней­ных схем, со­стоя­щих из ре­зи­сто­ров, кон­ден­са­то­ров, ин­дук­тив­но­стей, дио­дов,

тран­зи­сто­ров, ис­точ­ни­ков (по­сто­ян­ных, пе­ре­мен­ных, управ­ляе­мых),

транс­фор­ма­то­ров и дру­гих эле­мен­тов. Обыч­но ис­поль­зу­ют встро­ен­ные функ­ции

и мо­де­ли, но воз­мож­но ис­поль­зо­ва­ние функ­ций и мак­ро­мо­де­лей поль­зо­ва­те­ля.

При моделировании сложные элементы, например, транзисторы, заменяются их эквивалентными схемами, что дает схему из двухполюсных элементов. Каждый элемент представляется его математической моделью. Для составления математической модели всей схемы используется первый закон Кирхгофа о нулевом суммарном токе в каждом узле схемы.

При ана­ли­зе схемы про­грам­ма вы­пол­ня­ет сле­дую­щие рас­че­ты.

1. Со­став­ля­ет сис­те­му ли­ней­ных или не­ли­ней­ных урав­не­ний, ха­рак­те­ри­зую­щих ста­ти­че­ский ре­жим ра­бо­ты схе­мы.

2. Со­став­ля­ет сис­те­му обык­но­вен­ных диф­фе­рен­ци­аль­ных урав­не­ний, яв­ляю­щую­ся ма­те­ма­ти­че­ской мо­де­лью пе­ре­ход­ных про­цес­сов.

3. Ре­ша­ет эти сис­те­мы чис­лен­ны­ми ме­то­да­ми:

ли­ней­ную - ме­то­дом LU-раз­ло­же­ния с уче­том раз­ре­жен­но­сти мат­риц,

не­ли­ней­ную - ме­то­дом Нью­то­на;

сис­те­му обык­но­вен­ных диф­фе­рен­ци­аль­ных урав­не­ний (ОДУ) - не­яв­ным

методом про­гно­за-кор­рек­ции вто­ро­го по­ряд­ка

с ав­то­ма­ти­че­ским вы­бо­ром пе­ре­мен­но­го ша­га.

4. Вы­чис­ля­ет пе­ре­да­точ­ные ха­рак­те­ри­сти­ки ли­ней­ных схем (ана­лиз в час­тот­ной об­лас­ти), составляя системы линейных уравнений.

5. Про­во­дит ста­ти­сти­че­ский ана­лиз по ме­то­ду Мон­те-Кар­ло, ана­лиз чув­ст­ви­тель­но­сти и ряд дру­гих рас­че­тов.

6. Ор­га­ни­зу­ет вы­вод ин­фор­ма­ции в ви­де гра­фи­ков и таб­лиц. Ни­же да­ют­ся крат­кие све­де­ния о ра­бо­те с про­грам­мой PSPICE 4.0, ис­поль­зуе­мой в учеб­ном про­цес­се. Бо­лее под­роб­ное опи­са­ние воз­мож­но­стей этой про­грам­мы да­но в [1]. Можно использовать также методические указания, изданные в МГИЭМ [3].

Опи­са­ние более поздних вер­сий мож­но най­ти в спе­ци­аль­ной ли­те­ра­ту­ре [2].