5. Процедура моделирования электронных схем в программе pspice.

PSpice (Personal Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) – программа симуляции аналоговой и цифровой логики, описанной на языке SPICE. Разработана компанией MicroSim и используется в автоматизации проектирования электронных приборов.

Современные версии поддерживают множество улучшений: автоматическая оптимизация схемы, шифрование, редактор моделей, поддержка параметризованных моделей, несколько внутренних алгоритмов решения ДУ, перезапуск с контрольных точек.

Процедура моделирования электронных схем:

1) Создание принципиальной схемы;

2) Моделирование;

3) Представление результатов моделирования в удобной для пользователя форме.

Для создания графического изображения принципиальных схем служат редакторы Schematics и Capture.

Перед началом моделирования проверяется правильность соединения элементов схемы. Программа может выявить только простейшие ошибки, такие как «висящий» узел, к которому подключен только один элемент, или отсутствие заземления.

Для представления результатов расчетов в удобной для пользователя форме служит графический постпроцессор Probe. Он выводит на экран графики результатов моделирования и выполняет их математическую обработку.

Алгоритм функционирования SPICE в виде блок-схемы, иллюстрирующей функционирование и связь отдельных модулей программы, показан на рисунке

6. Функциональные возможности среды pSpice.

Возможны следующие виды анализа:

1) Bias – расчет рабочей точки нелинейной резистивной цепи постоянного тока (режим большого сигнала);

2) DC – анализ резистивных цепей постоянного тока (расчет узловых напряжений, токов и напряжений ветвей);

3) AC – расчет частотных характеристик линейных цепей (режим малого сигнала, анализируется линейная цепь);

4) Transient – расчет переходных процессов в нелинейных цепях при действии сигналов произвольной формы;

5) Fourier Analysis – анализ спектров сигналов, полученных в режиме Transient;

6) Parametric Sweep – режим вариации параметров цепи;

7) Sensitivity – расчет характеристик чувствительности линейных цепей к вариациям параметров компонентов в режимах постоянного и переменного тока (метод наихудшего случая);

8) Noise Analysis – анализ спектральной плотности мощности шума на входе и выходе схемы;

9) Вероятностный анализ разброса параметров методом Монте-Карло.

7. Модели электронных компонентов.

Электронные компоненты в программах компьютерного моделирования представляются в виде схем замещения или моделей. Достоверность результатов моделирования зависит от того, насколько точно модель учитывает характеристики реального электронного прибора. Разумеется, нельзя с помощью программы компьютерного моделирования исследовать результат действия какого-либо эффекта, присущего электронному прибору, если этот эффект не учитывается в его модели.

Micro-Cap имеет встроенные модели для большинства электронных компонентов: диодов, биполярных транзисторов, полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом, МОП-транзисторов, линий передачи с распределенными параметрами, связанных индуктивных катушек и т.д. Аналоговые интегральные схемы, такие как операционные усилители или компараторы, представляются подсхемами, которые называют макромоделями.

Например, модель резистора:

Сопротивление резистора может быть представлено числом или выражением. Выражение может включать в себя одну или несколько переменных, являющихся функциями времени. С другой стороны, переменные выражения могут быть зависимыми от локальных параметров схемы, например, от напряжения в каком-либо узле электронной схемы. Задание сопротивления резистора посредством выражения (второй вариант) используется для моделирования во временной области, например, при исследовании переходных процессов.

Из-за некоторых ограничений Micro-Cap исследование моделей резисторов будет производиться за счет добавления к идеальному резистору дополнительных компонентов – последовательной индуктивности и параллельной емкости.