Архангелский Справочное пособие по ПСпице и Десигн Центер 1996

S - КЛЮЧ, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ

Форма оператора

S<имя> <узел ключа(+)> <узел ключа(-)> <управляющий узел(+)> + <управляющий узел(-)> <имя модели>

Форма описания модели

.MODEL <имя модели> VSWITCH [<параметры модели>]

Примеры

1)S12 13 17 2 0 SMOD

2)SRESET 5 0 15 3 RELAY

.MODEL RELAY VSWITCH VON=0.5V VOFF=0.4

Первый пример описывает ключ S12, подключенный к узлам 13, 17 и управляемый напряжением между узлами 2 и 0. Модель ключа SMOD библиотечная. Второй пример описывает ключ SRESET, для которого во входной файл включен оператор модели, устанавливающий пороги срабатывания.

Пояснения

Ключ, управляемый напряжением, представляет собой сопротивление, включенное между узлами <узел ключа(+)> и <узел ключа(-)> и управляемое разностью напряжений Vвх между узлами <управляющий узел(+)> и <управляющий узел(-)>. Сопротивление плавно изменяется между значениями RON (сопротивление открытого ключа) и ROFF (сопротивление закрытого ключа) при изменении управляющего напряжения Vвх. В модели задаются порог включения VON и порог выключения

VOFF.

Ключ может быть нормально закрытым или нормально открытым. Для нормально закрытого ключа задается VOFF<VON. Тогда при Vвх<VOFF ключ закрыт и его сопротивление равно ROFF, а при Vвх>VON ключ открыт и его сопротивление равно RON. Для нормально открытого ключа задается VOFF>VON. Тогда при Vвх<VON ключ открыт и его сопротивление равно RON, а при Vвх>VOFF ключ закрыт и его сопротивление равно ROFF.

Сопротивления RON и ROFF должны задаваться положительными, но меньшими чем 1/GMIN, где GMIN - минимальная проводимость, задаваемая оператором

.OPTIONS. По умолчанию GMIN=10-12.

При напряжениях Vвх, лежащих внутри диапазона VOFF - VON, сопротивление плавно меняется по соотношению

,

где знак "+" относится к нормально открытому ключу, а знак "-" - к нормально закрытому.

Такая модель была выбрана чтобы минимизировать вычислительные проблемы. Однако при использовании модели полезно учитывать следующие рекомендации:

-PSpice ведет расчеты с удвоенной точностью, что позволяет оперировать с диапазоном величин около 12-ти декад. Поэтому не рекомендуется делать отношение ROFF к RON больше, чем 1012;

-не рекомендуется делать переходную область (разность между VON и VOFF) слишком узкой. Надо помнить, что в переходной области ключ работает в режиме усиления. Чем уже переходная область, тем больше усиление и больше возможностей для возникновения вычислительных проблем;

-хотя требуется очень малое время для расчета самого ключа, но при переходных процессах PSpice должен поддерживать в переходной области достаточно малый шаг для получения требуемой точности. Поэтому в схемах с большим количеством переключений время расчета может сильно возрастать из-за большого числа шагов и, соответственно, необходимости очень много раз считать другие элементы схемы.

Параметры модели

Т - ДЛИННАЯ ЛИНИЯ БЕЗ ПОТЕРЬ И С ПОТЕРЯМИ

Формы оператора

1) Линия без потерь Т<имя> <узел входа А (+)> <узел входа А (-)>

+<узел входа B (+)> <узел входа B (-)>

+ZО=<значение> [TD=<значение>] [F=<значение>[NL=<значение>]]

2) Линия с потерями (только начиная с PSpice 5) Т<имя> <узел входа А (+)> <узел входа А (-)>

+<узел входа B (+)> <узел входа B (-)>

+LEN=<значение>

+R=<значение> L=<значение> G=<значение> C=<значение>

Примеры

1)T1 1 2 3 4 ZO=220 TD=115ns

2)T2 1 2 3 4 ZO=220 F=4.5MHz NL=0.5

3)T3 1 2 3 4 ZO=220 F=2.25MHz

4)T4 1 2 3 4 LEN=1 R=10 L=0.2U G=1n C=100p

Первый пример описывает линию T1, один вход которой подключен к узлам 1 и 2, а второй - к узлам 3 и 4. Линия имеет волновое сопротивление ZO = 220 Ом и задержку сигнала TD = 115 нс. Второй пример описывает аналогичную линию, на длине которой при частоте F=4.5 МГц укладывается половина длины волны. Третий пример описывает ту же линию задержки, на длине которой при частоте F=2.25 МГц укладывается четверть длины волны. Четвертый пример описывает линию с потерями длиной 1 м.

Пояснения

Длинная линия (линия задержки) является симметричным двунаправленным элементом. Она имеет два входа - А и В. Узлы (+) и (-) определяют полярности положительных напряжений на входах.

Линия без потерь характеризуется волновым сопротивлением ZO. Имя этого параметра может записываться и как Z0, и как ZO (т.е. или цифра ноль, или буква O на конце). Длина линии задержки может характеризоваться задержкой TD в секундах. Другой вариант - задание частоты F, при которой на длине линии укладывается часть волны NL. По умолчанию NL=0.25, т.е. F - четвертьволновая частота. В операторе должен быть описан один из этих двух вариантов: или TD задана, или F. Модель линии описывает идеальную задержку. При расчетах переходных процессов шаг по времени устанавливается не более половины минимальной задержки самой короткой линии в схеме. Поэтому включение в схему коротких линий может вызвать существенное увеличение времени расчета.

Модель линии с потерями введена только начиная с PSpice 5. Она характеризуется длиной линии LEN и погонными значениями сопротивления R, индуктивности L, проводимости G и емкости C. Модель описывается многосекционной схемой замещения, требует заметных затрат машинной памяти и времени и применима практически только при наличии в компьютере расширенной памяти.

U - ЦИФРОВОЙ ЭЛЕМЕНТ

Формы оператора

1)U<имя> <тип примитива> [(<параметры>)] <узлы>

+<имя модели задержек> <имя модели входа/выхода>

+[MNTYMXDLY=<уровень>] [IO_LEVEL=<уровень>]

2)U<имя> STIM(<число выходов> <форматы>) <узлы>

+<имя модели входа/выхода>

+[TIMESTEP=<величина>] <программа задания сигналов>

Пояснения

Оператор описывает цифровой элемент заданного примитива. Примитивы цифровых элементов подробно описаны в разделе 5.

<уровень> параметра MNTYMXDLY определяет, какие значения параметров задержек, описанные в модели задержек, будут использоваться в расчетах для данного элемента:

0 - используется величина MNTYMXDLY, заданная в модели задержек (это значение MNTYMXDLY принято по умолчанию);

1 - используются минимальные значения задержек;

2 - используются типовые значения задержек;

3 - используются максимальные значения задержек.

Таким образом, задание в операторе параметра MNTYMXDLY позволяет выбрать индивидуально для данного элемента параметры задержек из числа описанных в модели задержек.

<уровень> параметра IO_LEVEL определяет, какие модели интерфейсов, описанные в модели входа/выхода, будут использоваться в расчетах для данного элемента:

0-используется величина DIGIOLVL, задаваемая оператором .OPTIONS (это значение O_LEVEL принято по умолчанию);

1-используются AtoD1 и DtoA1;

2-используются AtoD2 и DtoA2;

3-используются AtoD3 и DtoA3;

4-используются AtoD4 и DtoA4.

Подробное описание различных форм оператора и моделей см. в разделе 5 и в работе

[2].

V - НЕЗАВИСИМЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ

Форма оператора

V<имя> <узел(+)> <узел(-)> [[DC]<значение>]

+[AC <амплитуда>[<фаза>]] [<сигнал>(<параметры>)]

Примеры

1)V1 1 0 2.3

2)VAC 3 5 AC .01

3)VAC2 3 5 AC .01 90

4)VEXP 3 0 DC 1v EXP(0.1v 0.2v 0. 1nc 10.nc 1nc)

5)VPULS 3 0 -1V PULSE(-1v 1v 2ns 2ns 50ns 100ns)

6)VPWL 3 0 PWL(0. 0. 1.ns 10V 10ns 0)

7)VSFFM 3 0 SFM(0 1V 8Hz 4 1Hz)

8)VSIN 3 0 AC 1mv SIN(0 0.2V 1MEG)

9)Это пример только для Design Center 6:

VPWL1 0 4 PWL TIME_SCALE_FACTOR=0.1

+REPEAT FOREVER

+REPEAT FOR 5 (1,0) (2,1) (3,0) ENDREPEAT

+REPEAT FOR 5 FILE DATA1.TAB

+ENDREPEAT

+ENDREPEAT

Пояснения

Идеальный источник напряжения включается между узлами <узел(+)> и <узел(- )>. Положительным направлением тока считается направление от узла (+) через источник к узлу (-). Для источника могут указываться значения для постоянного тока DC (по умолчанию - 0, ключевое слово DC не обязательно - см. пример 1), для частотного анализа АС (по умолчанию - 0, фаза указывается в градусах, по умолчанию фаза равна нулю, см. примеры 2, 3) и для переходного процесса ( по умолчанию равно значению для DC). Если задается значение сигнала для переходного процесса, то <сигнал> может принимать значения EXP , PULSE, PWL, SFFM, SIN. Соответствующие формы сигналов описаны в разделе “Модели электрических сигналов”. Параметры сигналов должны перечисляться в операторе в том порядке, в котором они указаны при описании соответствующей формы сигнала. Если перечислить меньше параметров, чем требуется для данного сигнала, то значения остальных будут приняты по умолчанию.

W - КЛЮЧ, УПРАВЛЯЕМЫЙ ТОКОМ

Форма оператора

W<имя> <узел ключа(+)> <узел ключа(-)> <управляющий узел(+)> + <имя управляющего элемента типа V> <имя модели>

Форма описания модели

.MODEL <имя модели> ISWITCH [<параметры модели>]

Примеры

1)W12 13 17 VC WMOD

2)WRESET 5 0 VRESET RELAY

.MODEL RELAY ISWITCH ION=0.5mA IOFF=0.4mA

Первый пример описывает ключ W12, подключенный к узлам 13, 17 и управляемый током источника напряжения VC. Модель ключа WMOD библиотечная. Второй пример описывает ключ WRESET, для которого во входной файл включен оператор модели, устанавливающий пороги срабатывания.

Пояснения

Ключ, управляемый током, представляет собой сопротивление, включенное между узлами <узел ключа(+)> и <узел ключа(-)> и управляемое током Iвх какого-либо независимого источника напряжения. Такой управляющий источник может иметь напряжение, равное нулю, и в этом случае его можно включить последовательно в любую ветвь схемы, ничего не изменив в этой ветви. Таким образом, управляющей ветвью может быть любая ветвь схемы.

Сопротивление ключа плавно изменяется между значениями RON (сопротивление открытого ключа) и ROFF (сопротивление закрытого ключа) при изменении управляющего тока Iвх. В модели задаются порог включения ION и порог выключения

IOFF.

Ключ может быть нормально закрытым или нормально открытым. Для нормально закрытого ключа задается IOFF<ION. Тогда при Iвх<IOFF ключ закрыт и его сопротивление равно ROFF, а при Iвх>ION ключ открыт и его сопротивление равно RON. Для нормально открытого ключа задается IOFF>ION. Тогда при Iвх<ION

ключ открыт и его сопротивление равно RON, а при Iвх>IOFF ключ закрыт и его сопротивление равно ROFF.

Сопротивления RON и ROFF должны задаваться положительными, но меньшими, чем 1/GMIN, где GMIN - минимальная проводимость, задаваемая оператором

.OPTIONS. По умолчанию GMIN=10-12.

При напряжениях Iвх, лежащих внутри диапазона IOFF - ION, сопротивление плавно меняется по соотношению

,

где знак "+" относится к нормально открытому ключу, а знак "-" - к нормально закрытому.

Такая модель была выбрана, чтобы минимизировать вычислительные проблемы. Однако при использовании модели полезно учитывать следующие рекомендации:

-PSpice ведет расчеты с удвоенной точностью, что позволяет оперировать с диапазоном величин около 12-ти декад. Поэтому не рекомендуется делать отношение ROFF к RON больше, чем 1012;

-не рекомендуется делать переходную область (разность между ION и IOFF) слишком узкой. Надо помнить, что в переходной области ключ усиливает. Чем уже переходная область, тем больше усиление и больше возможностей для возникновения вычислительных проблем;

-хотя требуется очень малое время для расчета самого ключа, но при переходных процессах PSpice должен поддерживать в переходной области достаточно малый шаг для получения требуемой точности. Поэтому в схемах с большим количеством переключений время расчета может сильно возрастать из-за большого числа шагов и, соответственно, необходимости очень много раз считать другие элементы схемы.

Х - ПОДСХЕМА

Форма оператора

Х<имя> <узлы> <имя описания подсхемы>

+[PARAMS:<<имя параметра> = <значение>>…]

+[TEXT:<<имя текстового параметра> = <текст>>…]* )

*) - только начиная с PSpice 5

Примеры

1)X12 100 101 200 201 DIFFAMP

2)XBUFF 13 15 UNITAMP PARAMS: K=1500

Первый пример определяет подсхему Х12, подключенную к узлам 100, 101, 200, 201. Имя описания подсхемы DIFFAMP. Второй пример определяет подсхему XBUFF с узлами подключения 13, 15 и именем описания UNITAMP. При этом в описание подсхемы передается значение параметра K, равное 1500.

Пояснения

Данный оператор определяет, что в схему к указанным узлам должна быть подключена подсхема, описание которой дано оператором SUBCKT с именем, указанным в параметре <имя описания подсхемы>. Число и порядок перечисления узлов в параметре <узлы> должны совпадать с числом и порядком перечисления узлов в соответствующем операторе .SUBCKT. Для PSpice 5 могут не указываться узлы, заданные в .SUBCKT спецификацией OPTIONAL.

Ключевые слова PARAMS и TEXT позволяют задать значения параметров, определенных в описании подсхемы как аргументы, и использовать эти значения в выражениях внутри подсхемы.

Подробнее о подсхемах см. в [1].