Лабораторная работа № 2 компьютерное моделирование в ltspice

Цель лабораторной работы: познакомиться с программой схемотехнического моделирования LTSpice, с основными приемами работы в программе, провести моделирование RLC-цепи в соответствии с расчетным заданием.

Введение

В настоящее время компьютерное моделирование широко применяется в различных областях профессиональной деятельности. Необходимыми условиями для этого являются:

• наличие математических моделей объектов или процессов;

• наличие языка описания, с помощью которого можно сформулировать задачу моделирования, понятную компьютеру;

• наличие программного обеспечения для решения уравнений, связывающих параметры элементов моделируемого объекта с теми величинами, которые мы хотим получить с помощью моделирования.

Исходя из этого, можно сказать, что для компьютерного моделирования поведения электрических цепей под действием различных электрических сигналов есть все необходимые условия. Так, с математическими моделями источников сигналов, а также двухполюсных и четырехполюсных элементов мы познакомились в курсе лекций.

В качестве языка описания схем в большинстве программ схемотехнического моделирования в настоящее время принят язык Spice (Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis –программа, ориентированная на моделирование интегральных схем) и его модификации.

Следует заметить, что возможность компьютерного моделирования схем не означает того, что сейчас специалисту не нужно изучать теорию электрических цепей. Подобно тому, как наличие калькулятора не отменяет необходимости изучения математики. Компьютерное моделирование – это своего рода виртуальное макетирование схемы, которое в отличие от реального (физического) макетирования не требует наличия набора радиоэлементов, различных измерительных приборов и источников питания. Однако, как и в реальном эксперименте, при компьютерном моделировании нарушение законов физики и электротехники приведет к абсурдным результатам. Поэтому экспериментатор должен знать характер ожидаемого отклика цепи, а результат эксперимента лишь подтверждает его догадку и дает точные численные значения исследуемых характеристик.

Существует множество программных продуктов, предназначенных для разработки радиоэлектронной аппаратуры, в состав которых в виде отдельных модулей входят программы схемотехнического моделирования. Наиболее известные из них: PCAD, Protel, Altium Designer, OrCAD, Mentor Grafics, Eagle и др.

В данной главе мы рассмотрим моделирование схем с помощью программы LTspice™, которая является модулем схемотехнического моделирования для системы проектирования импульсных источников питания SwitcherCAD III фирмы Linear Technology. Выбор этой программы обусловлен следующими причинами:

Программа распространяется свободно и ее последние версии можно найти на сайте www.linear.com ;

Схемотехнический модуль основан на усовершенствованном варианте языка Spice (Berkeley SPICE 3F4/5);

Включает в себя библиотеку стандартных промышленных моделей полупроводниковых элементов и поведенческие модели;

Позволяет моделировать как аналоговые схемы, так и смешанные аналогово-цифровые схемы типа импульсных регуляторов или фильтров на переключаемых конденсаторах.

Практическое задание 1

1. Изучите разделы 1 и 2, повторив приемы моделирования, приведенные в них.