Архангелский Справочное пособие по ПСпице и Десигн Центер 1996

.SUBCKT - МОДЕЛЬ ПОДСХЕМЫ

Формы оператора

1) Для PSpice 4

.SUBCKT <имя модели подсхемы> <список внешних узлов>

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

2)Для PSpice 5

.SUBCKT <имя модели подсхемы> <список внешних узлов>

+[OPTIONAL: <<узел интерфейса>=<значение по умолчанию>> ...]

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

+[TEXT: <<имя текстового параметра>=<текст>> ...

Примеры

1).SUBCKT OPAMP 1 2 10

2).SUBCKT FILTER INPUT OUTPUT PARAMS: CENTER=100kHz WIDTH=10kHz

3).SUBCKT DIGIFPWR AGND OPTIONAL: DPWR=$G_DPWR DGND=$G_DGND

4).SUBCKT PAL1 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 IN9 IN10 IN11 IN12 IN13

+IN14 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 TEXT: JEDEC_FILE = "F1.JED"

Впервом примере описана модель подсхемы с именем OPAMP, имеющая внешние узлы 1, 2 и 10. Во втором примере описана модель подсхемы FILTER, в которую могут передаваться значения параметров CENTER и WIDTH. Если эти значения не будут переданы, то по умолчанию параметры будут равны: CENTER=100kHz, WIDTH=10kHz. В третьем примере для цифрового моделирования в PSpice 5 указаны необязательные узлы DPWR и DGND и их значения по умолчанию - глобальные узлы $G_DPWR и $G_DGND.

Пояснения

Оператор .SUBCKT является заголовком описания модели подсхемы, содержащим информацию об имени модели, ее внешних узлах и о внешних параметрах, если последние предусмотрены в подсхеме. Оператор .SUBCKT начинает описание подсхемы; за ним следуют операторы, описывающие элементы подсхемы и их модели; завершается описание оператором .ENDS.

Вызывается подсхема оператором X. При этом PSpice заменяет оператор вызова операторами описания подсхемы.

<имя модели подсхемы> - символьное имя, используемое в операторе X для ссылки на модели подсхемы. Это имя должно начинаться с буквы.

<список внешних узлов> содержит перечисление тех узлов в описании подсхемы, которыми эта подсхема будет включаться в схему. В этот список не должен входить узел 0, являющийся глобальным узлом - "землей". Количество внешних узлов и порядок их перечисления в списке должны совпадать со списком в операторах вызова

X.

Для цифровых подсхем в PSpice 5 предусмотрена возможность перечислять в операторе X не все узлы. Некоторые из них (необязательные узлы) могут отсутствовать. Их список в операторе .SUBCKT задается спецификацией OPTIONAL. В этой спецификации перечисляются необязательные узлы подсхемы и указывается, к каким узлам схемы они будут подключены по умолчанию, т.е. в случае, если не будут упомянуты в операторе вызова X.

Если в подсхеме используются параметры, которые могут передаваться в нее при вызове, то в оператор .SUBCKT включается спецификация PARAMS, в которой перечисляются имена параметров и их значения по умолчанию. Для цифровых подсхем в PSpice 5 предусмотрена также возможность передавать в подсхему текстовые параметры, предваряемые спецификацией TEXT. Они используются в основном для указания имен различных файлов.

Подробнее о подсхемах см. в работе [1].

.TEMP - ТЕМПЕРАТУРА

Форма оператора

.TEMP <список значений>

Примеры

1).TEMP 125

2).TEMP 0 27 125 -60

Первый пример задает температуру, при которой будет считаться схема, равной 125 °C. Во втором примере задается многовариантный анализ при 4-х значениях температур.

Пояснения

Оператор .TEMP устанавливает значение температуры, при которой проводится анализ. Значения температуры берутся в градусах Цельсия. Если в списке дается несколько значений, то все виды анализа, указанные в задании, проводятся для каждого значения температуры, т.е. осуществляется многовариантный анализ.

При пересчетах параметров для разных температур предполагается, что параметры всех моделей были рассчитаны при номинальной температуре TNOM (может задаваться опцией TNOM в операторе .OPTIONS, по умолчанию TNOM=27 ° C).Начиная с версии программы моделирования 5.3 появилась возможность задавать локальные температуры для компонентов, рассчитываемых по разным моделям. Для учета локальных температур в модели элементов B, C, D, J, L, M, Q, R введены параметры T_MEASURED - температура измерения параметров, T_ABS - локальная температура (по умолчанию равна текущей температуре), T_REL_GLOBAL - разность локальной и текущей температур (по умолчанию 0). В модели может быть задана только одна из двух последних: T_ABS или T_REL_GLOBAL.

Если оператор .TEMP в задании отсутствует, то схема рассчитывается при температуре TNOM.

Помимо оператора .TEMP температура может изменяться операторами .DC и .STEP. Наличие в одном задании оператора .TEMP и операторов .DC или .STEP, изменяющих температуру, не допускается.

.TEXTТЕКСТОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Оператор предназначен для задания текстовых параметров в виде текстовых выражений или имен файлов (только начиная с PSpice 5)

Формы оператора

1).TEXT <<имя>=“<имя файла>“> ...

2).TEXT <<имя>=|<текстовое выражение>|> ...

Примеры

1).TEXT NAME = "F1"

2).TEXT JEDEC_FILE=|NAME+".JED"|

Пояснения

Оператор используется только при моделировании цифровых схем. Текстовые параметры используются для:

-указания имени JEDEC-файла для программируемых логических матриц;

-указания INTEL HEX-файла для программирования ПЗУ или для загрузки информации в ОЗУ;

-указания имени файла источника цифровых сигналов FSTIM;

-задания текстового параметра подсхемы;

-задания части текстового выражения в указанных выше применениях.

.TF - ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ

Оператор задает определение передаточных функций по постоянному току.

Форма оператора

.TF <выходная переменная> <имя входного источника>

Примеры

1).TF V(5) VIN

2).TF I(VDRIV) ICNTRL

Впервом примере определяется коэффициент передачи напряжения с источника VIN в узел 5 и входные сопротивления схемы со стороны источника VIN и узла 5. Во втором примере определяется коэффициент передачи тока от источника ICNTRL в ветвь, содержащую источник VDRIV; рассчитываются также сопротивления схемы со стороны источников ICNTRL и VDRIV.

Примеры выдачи результатов

****SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS V(5)/vin = 9.990E+01

INPUT RESISTANCE AT vin = 2.000E+03 OUTPUT RESISTANCE AT V(5) = 9.990E+02

****SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS I(vdriv)/icntrl = 9.901E-03

INPUT RESISTANCE AT icntrl = 9.901E+00 OUTPUT RESISTANCE AT I(vdriv) = 1.010E+14

Пояснения

Оператор .TF задает расчет малосигнальных передаточных функций по постоянному току, вычисляемых путем линеаризации схемы в рабочей точке. Рассчитываются коэффициент передачи от входного источника <имя входного источника> к выходной переменной, а также входное и выходное сопротивления схемы относительно узлов подключения входного источника и выходной

переменной. Расчеты соответствуют нулевой частоте, т.е. приращениям постоянных напряжений и токов.

Результаты расчетов заносятся в выходной файл (см. примеры). Для этого не требуется наличия операторов .PRINT, .PLOT или .PROBE.

Вкачестве выходной переменной может задаваться напряжение узла, разность напряжений в двух узлах или ток независимого источника напряжения. Поэтому, если интересует ток какого-то другого элемента, то в соответствующую ветвь надо включить источник нулевого напряжения.

Взадании может быть только один оператор .TF. Точнее, если в задании несколько таких операторов, то воспринимается только последний из них, а остальные игнорируются.

.TRAN - РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Форма оператора

.TRAN[/OP] <шаг печати> <время окончания>

+ [<время до печати> [<максимальный шаг>]] [UIC]

Примеры

1).TRAN 1ns 200ns

2).TRAN/OP 1ns 200ns 20ns

3).TRAN 1ns 200ns 0ns 20ns UIC

Впервом примере задан расчет на интервале времени 200 нс с шагом печати 1 нс. Во втором примере в дополнение к первому задана подробная печать начальной точки и отсутствие печати на протяжении первых 20 нс. Третий пример аналогичен первому, но

внем задано ограничение на шаг - 20 нс и задан отказ от расчета начальной точки.

Пояснения

Оператор .TRAN задает расчет переходного процесса в схеме, начиная с нулевого момента времени и до времени, определяемого спецификацией <время окончания>. Расчет переходного процесса начинается с расчета начальной точки (режима по постоянному току) и далее ведется с автоматически изменяющимся внутренним шагом по времени. Этот шаг уменьшается на интервалах времени, соответствующих быстрым изменениям в схеме, и увеличивается на интервалах, на которых в схеме не происходит существенных изменений. Автоматический выбор шага опирается на заданные погрешности расчета (см. оператор .OPTIONS). Чем меньше заданные погрешности, тем меньше шаг и, следовательно, тем больше затраты машинного времени на расчет.

Результаты расчета выводятся операторами .PROBE, .PRINT, .PLOT. Спецификация <шаг печати> определяет шаг, с которым заносятся результаты в массивы данных, соответствующие этим операторам. Поскольку точки, выводимые на печать, не соответствуют действительно посчитанным с изменяющимся внутренним шагом, то при печати используется интерполяция истинных значений полиномом второго порядка. В результате, если задать

большой шаг печати, то в моменты резких изменений в схеме печатаемые значения могут заметно отличаться от истиных. В то же время чрезмерное снижение шага печати приводит к увеличению размеров выходного файла и файла .DAT.

Не обязательная спецификация <время до печати> задает начальный интервал времени, на протяжении которого результаты не выдаются по операторам .PROBE,

.PRINT, .PLOT. Это позволяет не загромождать файлы ненужной пользователю в некоторых случаях информацией о процессах на некотором начальном отрезке времени: например, при подаче какой-нибудь начальной установочной последовательности сигналов, при расчете установившегося режима, при расчете режима по постоянному току с помощью расчета переходных процессов (см. работу

[1]) и т.д.

Не обязательная спецификация <максимальный шаг> позволяет установить ограничение на величину внутреннего шага по времени. По умолчанию максимальный шаг равен <время окончания>/50. Уменьшение этого шага требуется в некоторых случаях, чтобы не пропустить какой-нибудь короткий входной импульс (см. работу

[1]).

Как указывалось выше, расчет начинается с определения начальной точки, соответствующей режиму по постоянному току при значениях входных сигналов, соответствующих нулевому моменту времени. По умолчанию в выходном файле печатается таблица узловых потенциалов в этой точке. Задание в операторе .TRAN опции/OP вызывает (если в операторе отсутствует опция UIC) подробную печать информации о режиме и о параметрах всех нелинейных элементов в этой начальной точке, аналогичную той, которую выдает оператор .OP для рабочей точки малосигнального анализа.

В некоторых случаях, например, при расчете схем генераторов (см. работу [1]) необходимо отменить расчет начальной точки. Это делается заданием в операторе

.TRAN спецификации UIC (Use Initial Conditions). В этом случае начальная точка определяется спецификациями IC в описаниях емкостей и индуктивностей, а также операторами .IC или .LOADBIAS.

.WATCH - ВЫДАЧА ИНФОРМАЦИИ НА ЭКРАН

Оператор задает выдачу текущих результатов расчета на экран (отсутствует в PSpice

4).

Форма оператора

.WATCH <вид анализа> <выходная переменная> + [<нижний предел> <верхний предел>] ...,

где <вид анализа> - DC, или AC, или TRAN.

Пример

.WATCH TRAN V(5) -10 10 IC(Q1)

В примере задан вывод на экран в процессе расчета переходного процесса потенциала узла 5 и коллекторного тока транзистора Q1. Если потенциал узла 5 опустится ниже -10 В или поднимется выше 10 В, расчет будет приостановлен.

Пояснения

Оператор задает вывод на экран в текстовом виде в процессе выполнения заданного вида анализа значений указанных в операторе переменных. Может быть указано до трех переменных типа напряжений и токов. Их значения выводятся в предпоследней строке экрана. Для каждой переменной может быть задан диапазон изменения <нижний предел> - <верхний предел>. В этом случае программа контролирует данную переменную и, если ее значения вышли из заданных пределов, выдается звуковой сигнал и расчет приостанавливается. При этом на экран выдается сообщение, которое для приведенного выше примера может иметь вид:

Watch alarm in Transient Analysis at TIME 33.71E-12 for V(5) * Analysis Paused *

<C> Continue the analysis <E> Exit from PSpice

Если в ответ нажать клавишу “C”, расчет будет продолжен и в дальнейшем контроль значений данной переменной не будет проводиться. При нажатии клавиш “E” или Esc расчет прервется.

В задании может быть несколько операторов .WATCH для разных видов анализа. Использование этих операторов очень полезно при длительных расчетах, так как позволяет контролировать ход вычислений и остановиться, если достигнут интересующий уровень сигнала или если схема работает неправильно и сигнал вышел из разумных пределов.

.WCASE - РАСЧЕТ НА НАИХУДШИЙ СЛУЧАЙ

Форма оператора

.WCASE <вид анализа> <выходная переменная> + <критерий> [<опции>] ,

где <вид анализа> - DC, или AC, или TRAN.

Примеры

1).WCASE TRAN V(5) YMAX

2).WCASE DC IC(Q7) MAX VARY DEV

3).WCASE AC V(4,5) FALL_EDGE(7) DEVICES RC OUTPUT ALL

4).WCASE AC V(4,5) RISE_EDGE(7) HI DEVICES RC OUTPUT ALL

Первый пример задает расчет наихудшего случая по критерию "максимальное отклонение от номинала напряжения узла 5 во время переходного процесса". Второй пример задает расчет наихудшего случая по критерию "максимальное значение коллекторного тока транзистора Q7 при DC анализе" при учете только допусков типа DEV. Третий пример задает расчет наихудшего случая для частотного анализа по критерию "минимальная частота пересечения спадающим напряжением V(4,5) уровня 7В" (например, верхняя граничная частота) при вариациях параметров только сопротивлений и емкостей, с подробной печатью промежуточных результатов расчета. Четвертый пример аналогичен третьему, но с критерием "максимальная частота пересечения нарастающим напряжением V(4,5) уровня 7В" (например, нижняя граничная частота).

Пояснения

Оператор .WСASE задает расчет чувствительности схемы при выбранном виде анализа (DC, частотный анализ, расчет переходных процессов) к параметрам моделей элементов, а также основанный на этом анализе расчет наихудшего случая по заданному критерию. Сначала проводится заданный вид анализа при номинальных значениях параметров. Затем осуществляется многократный расчет при изменении каждый раз одного параметра модели элемента. На основании этих просчетов вычисляются коэффициенты чувствительности заданного критерия к каждому параметру моделей и по ним определяется наихудшее сочетание