4.2.2. Идеальные ключи

 

4.2.2. Идеальные ключи

Ключи, управляемые напряжением или током, используются при расчете переходных процессов.

Ключ, управляемый напряжением, описывается предложением

Sxxx <+узел> <-узел> <+ управляющий узел> <- управляющий узел> + <имя модели>

Здесь <+узел> и <-узел> — номера узлов, к которым подсоединен ключ; <+управляющий узел>, <- управляющий узел> — номера узлов, разность потенциалов которых управляет ключом.

Параметры ключа задаются по директиве

.MODEL <имя модели> VSWITCH (VОN=<значение>VОFF==<значение> +RON=<значение> ROFF=<значеные>)

Параметры модели ключа, управляемого напряжением, приведены в табл. 4.19.

Таблица 4.19. Параметры модели ключа, управляемого напряжением

	Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
	VON	Напряжение замыкания ключа	В	1
	VOFF	Напряжение размыкания ключа	В	0
	RON	Сопротивление замкнутого ключа	Ом	1
	ROFF	Сопротивление разомкнутого ключа	Ом	10 6

Если VON > VOFF, то ключ замкнут при управляющем напряжении Vупр > VON и разомкнут при Vупр < VOFF. На интервале VOFF < Vynp < VON сопротивление ключа плавно изменяется от значения ROFF до RON. Если VON < VOFF, то ключ замкнут при Vynp < VON и разомкнут при Vynp > VOFF.

Спектральная плотность тока теплового шума ключа равна S, = 4kT / Rs Ключ, управляемый током независимого источника напряжения, описывается предложением

Wxxx <+узел> <-узел> <имя управляющей ветви> <имя модели>

Здесь <имя управляющей ветви> - имя источника напряжения (его ЭДС может быть равна нулю), ток через который управляет ключом. Параметры ключа задаются по директиве

.MODEL <имя модели> ISWITCH (ION=<значение> IOFF=<значение>

+ RON=<значение> ROFF=<значеные>)

Смысл этих параметров такой же, как для ключа, управляемого напряжением, только параметр ION по умолчанию равен 1 мА. Приведем пример описания ключа, управляемого током:

VCONT 420

W1 6, 3 VCONT SW

.MODEL SW ISWITCH (ION=50MA IOFF=45MA)

Ключ, управляемый во времени, реализуется путем подключения к ключу, управляемому током или напряжением, источника переменного во времени сигнала.

 

4.2.3. Независимые источники сигналов

 

4.2.3. Независимые источники сигналов

Стандартные сигналы

Независимые источники напряжения (V) и тока (I) стандартного вида описываются предложениями

Vxxx <+узел> <-узел> [[DC] <значение>] [АС <модуль> [<фаза>]] + [STIMULUS=<имя сигнала>] + [спецификация сигнала]

Ixxx <+узел> <-узел> [[DC] <значение>] [АС <модуль> [<фаза>]] + [STIMULUS=<имя сигнала>] + [спецификация сигнала]

После ключевого слова STIMULUS указывается имя сигнала, созданного с помощью программы Stimulus Editor. При анализе переходных процессов можно использовать один из стандартных сигналов с помощью конструкции <спецификация сигнала>, имеющей вид:

PULSE <параметры> - импульсный сигнал;

SIN <параметры> - синусоидальный сигнал;

ЕХР <параметры> - сигнал экспоненциальной формы;

PWL <параметры> - кусочно-линейный сигнал;

SFFM <параметры> - гармонический сигнал с синусоидальной частотной модуляцией.

Источники могут использоваться во всех видах анализа. По умолчанию все параметры принимают нулевые значения. Параметр DC определяет постоянную составляющую источника напряжения или тока. Для режима АС задаются модуль и фаза (в градусах) источника гармонического сигнала. Приведем примеры:

IBIAS 1302.3MA

VAC 2 3 АС .001

VACPHS 2 3 АС .001 90

13 26 77 DC 0.002 АС 1 SIN(.002 0.05 1.5MEG)

При анализе переходных процессов задаются следующие виды временных зависимостей.

Экспоненциальная функция задается списком параметров

ЕХР (y ₁ у ₂ t _d t _cr t _r t _fr )

и описывается выражением

y, при 0 < t < t _d ;

У1 + (У ₂ -y ₍ ){l-exp[-(t-t _d ) / t _cr ]}uput _d <t<t/, '

y _l+ (y ₂ -y _l ){l-exp[-(t-t _d )/t _CГ }- 1 + exp[-(t - t _r ) / t _lr ]}npu t _r < t < TSTEP.

График этой функции приведен на рис. 4.12, а назначение ее параметров объясняется в табл. 4.20.

Таблица 4.20. Параметры экспоненциального сигнала

	Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
	y1	Начальное значение	В или А	-
	y2	Максимальное значение	В или А	-
	t d	Начало переднего фронта	с	0
	t cr	Постоянная времени переднего фронта	с	TSTEP*
	t r	Начало заднего фронта	с	t d + TSTEP
	t fr	Постоянная времени заднего фронта	с	TSTEP
	* TSTEP - шаг по времени вывода на печать результатов расчетов переходных процессов (задается в директиве .TRAN).

Приведем пример описания источника напряжения экспоненциальной формы: V1 3 4 ЕХР (0.02 2NS 20NS 40NS 20NS)

Рис. 4.12. Экспоненциальная функция 

Импульсная функция (рис. 4.13) задается списком параметров

PULSE (y1 y2 t _d t _r t _f т Т)

Смысл ее параметров объясняется в табл. 4.21.

Таблица 4.21. Параметры импульсного сигнала

	Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
	y1	Начальное значение	В или А	-
	y2	Максимальное значение	В или А	-
	td	Начало переднего фронта	с	0
	tr	Длительность переднего фронта	с	TSTEP*
	ti	Длительность заднего фронта	с	TSTEP
	т	Длительность плоской части импульса	с	TSTOP**
	Т	Период повторения	с	TSTOP
	* TSTEP - шаг вывода на печать. ** TSTOP - конечное время анализа переходного процесса (параметры TSTEP и TSTOP задаются в директиве .TRAN).

Рис. 4.13. Импульсная функция 

Кусочно-линейная функция задается списком параметров

PWL [TIME_SCALE_FACTOR=<значение>] [VALUE_SCALE_FACTOR=<значе ние>]

+ (точки_отсчета)*

В секции (точки_отсчета) помещаются следующие данные:

• (<t _n .y _n >) - координаты точек;

• FILE <имя файла> - чтение координат точек из файла;

• REPEAT FOR <п> (точки__отсчета)* ENDREPEAT - повторение п раз;

• REPEAT FOREVER (точки_отсчета)* ENDREPEAT -- бесконечное повторение.

PWL представляет собой кусочно-линейную функцию y(t). Соседние точки соединяются прямыми линиями (рис. 4.24). Максимальное количество точек для IBM PC составляет 3995.

Рис. 4.14. Кусочно-линейная функция

Приведем примеры.

1) Ступенчатое напряжение - 10 периодов по 1 мкс:

.PARAM N=1

.STEPPARAMN 1,5,1

V1 1 О PWL TIME_SCALE_FACTOR= 1е-6; Время задано в мкс

+ REPEAT FOR 10

+ (.25, 0) (.26, {N}) (.99, {N}) (1,0)

+ ENDREPEAT .

2) Считывание сигнала из файла:

V2 1 О PWL FILE triangle. in

В текстовом файле triangle. in содержатся значения отсчетов, например

(1ms, 1) (2ms, 0) (3ms, 1) (4ms, 0)

Синусоидальная функция задается списком параметров SIN fo и описывается выражением

Ее параметры описаны в табл. 4.22.

Таблица 4.22. Параметры гармонического сигнала

	Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
	Уо	Постоянная составляющая	В или А	-
	Уа	Амплитуда	В или А
	f	Частота	Гц	1/TSTOP
	td	Задержка	с	0
	d,	Коэффициент затухания	1/с	0
	Ф	Фаза	град.	0

На рис. 4.15, а приведен график функции при d _f = 0, а на рис. 4.15, б - при d _f >0.

а)

б)

Рис. 4.15. Незатухающая (а) и затухающая (б) синусоидальные функции

Синусоидальная функция с частотной модуляцией задается списком параметров

SFFM (уо у _а f _c m f _m )

и описывается выражением

y(t) = yо ⁺ y _a sin[2nf _c t + msin(2лf _m )]

Ее параметры приведены в табл. 4.23.

Таблица 4.23. Параметры частотно-модулированного сигнала

	Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
	Уо	Постоянная составляющая	В или А	-
	Уа	Амплитуда	В или А	-
	fc	Частота несущей	Гц	1/TSTOP
	т	Индекс частотной модуляции	-	0
	1т	Частота модуляции	Гц	1/TSTOP