4. Описать схему RC-дифференциатора (рис.4) и при воздействии входного прямо- угольного импульсного сигнала получить переходную характеристику.
R1
VOUT
C1
V1
Рис.4. Схема моделирования переходной характеристики пассивного дифференциатора
Методика выполнения лабораторной работы
1.Описание схемы. Анализируемая схема описывается в программе набором вход- ных данных в виде отдельных записей, определяющих схему и значения элементов, а так- же набором директивных записей, которые задают параметры моделей нелинейных эле- ментов и управляют обработкой данных.
Первая строка записи в задании должна быть заголовком, последняя – .END.
Всем узлам электрической схемы присваиваются имена, как правило, цифровые. Но- мерами узлов должны быть неотрицательные целые числа. Нумерация узлов не обяза- тельно должна быть последовательной. Однако узел, соответствующий «земле», должен иметь номер 0, а узел, к которому подключается источник напряжения питания, – 1. К этим узлам подключается наибольшее количество элементов схемы.
2.Описание элементов схемы. Каждый элемент схемы идентифицируется с помо- щью записи, содержащей имя элемента, узлы схемы, с которыми элемент соединяется, и значения параметров, определяющих электрические характеристики элемента:
<имя элемента> <номера узлов> [<имя модели>] <значения параметров>
Имя элемента состоит из последовательности символов латинского алфавита и цифр. Рекомендуется не более восьми символов. Первая буква в имени элемента задает тип эле- мента.
2.1. Описание резистора. На рис.5 приведено обозначение резистора, используемое при описании электрических схем.
Узел 1
IR 
R
Узел 2
Рис.5. Обозначение резистора
R<идентификатор> <узел 1> <узел 2> [имя модели] <значение R>
Идентификатор – это произвольная алфавитно-цифровая последовательность общей длиной не более семи символов, которая пишется слитно с символом типа элемента.
Описание резистора обязательно начинается с буквы R. Имя модели можно не указы- вать, если резистор стандартный.
Например: R1 1 0 5K RGEN 10 11 3.4E4 R2 20 0 RTEMP 10K
.MODEL RTEMP RES (R=3 DEV=5% TC1=0.01)
Номинал сопротивления резистора по умолчанию определяется в омах.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
2.2. Описание конденсатора. На рис.6 приведено обозначение конденсатора, используе- мое при описании электрических схем.
Узел 1
C
Узел 2
Рис.6. Обозначение конденсатора
С<идентификатор> <узел 1> <узел 2> [имя модели] <значение>
Описание конденсатора обязательно начинается с буквы С. Имя модели можно не указы- вать, если конденсатор стандартный.
Например: СLOAD 15 0 2P C1 1 2 0.5P IC=1.5
C2 3 4 CMOD 10U
.MODEL CMOD CAP (C=3 TC1=0.01 VC1=0.2)
Номинал емкости конденсатора по умолчанию определяется в фарадах.
2.3. Описание источника напряжения. Данное описание всегда начинается с буквы V.
V<идентификатор> <узел+> <узел-> <тип> <параметры источника напряжения>
2.3.1. Описание независимого источника постоянного напряжения. Посто- янный источник напряжения (тип DC) характеризуется направлением и значе- нием (рис.7).
Узел+
V
Узел-
Рис.7. Обозначение независимого источника постоянного
напряжения
V<идентификатор> < узел+> < узел-> [DC] <значение>
Значение напряжения источника по умолчанию определяется в вольтах.
Например: |
V1 1 0 DC 0 |
2.3.2. Описание независимого импульсного источника напряжения. На рис.8,а приведено обозначение импульсного источника напряжения.
V<идентификатор> <узел+> <узел-> <тип> <параметры источника напряжения>
Импульсный источник напряжения типа PULSE (рис.8,б) описывается параметрами: V1 – начальное значение импульса источника напряжения, v;
V2 – максимальное значение импульса источника напряжения, v; TD – время задержки переднего фронта импульса, s;
TR – длительность переднего фронта импульса, s; TF – длительность заднего фронта импульса, s; TW – длительность плоской части импульса, s; TPER – период повторения импульса, s.
Порядок описания параметров импульсного источника строго определен.
Например, если V1 = 0 v, V2 = 5 v, TD = 20 ns, TR = 2 ns, TF = 2 ns, TW = 30 ns, TPER = 100 ns, то следует записать
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
VPULSE 1 0 PULSE (0 5 20n 2n 2n 30n 100n)
Узел+
VPULSE(V1 V2 TD TR TF TW TPER)
Узел-
а
VPULSE, v V2 
V1
TD TR TW |
TF |
T, s |
|
TPER
Рис.8. Независимый импульсный источник напряжения:
а– обозначение; б – определение параметров
3.Директивы моделирования характеристик. Директивы моделирования
используются для задания режима расчета схемы. Обязательно директив- ная строка начинается с точки (.).
3.1. Расчет характеристик в режиме постоянного тока. Данный расчет используется для получения статических характеристик. При установив- шемся процессе программа рассчитывает напряжения в узлах, падения на- пряжения на элементах и токи выводов элементов. Для задания режима
расчета по постоянному току необходимо правильно выбрать переменный параметр, при вариации которого снимается зависимость. Директивная строка записывается следующим образом:
.DC <имя 1-й переменной> <начальное значение> <конечное значение> <шаг> [<имя 2-й переменной> <начальное значение> <конечное значе-
ние> <шаг>]
Вторая переменная может отсутствовать. Например, для расчета схемы при разных напряжениях питания источника VDD, изменяющегося от 2,5 В до 5 В с шагом 0,5 В, по- лучим следующую запись:
.DC VDD 2.5 5 0.5
3.2. Расчет напряжений и токов в схеме, работающей в режиме переходного про- цесса. Расчет выполняется с помощью директивы TRAN, которая записывается сле- дующим образом:
. TRAN <шаг вывода данных> <конечное время расчета>
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Переходный процесс всегда рассчитывается с момента t = 0 до момента <конечное время расчета>. Как правило, выбирается <конечное время расчета>, равное несколь- ким (2 – 3) периодам входного сигнала.
Требования к отчету
Отчет должен содержать:
1) нарисованные схемы моделирования (рис.1 – 4) с нумерацией узлов и элемен-
тов;
2)распечатки входных файлов данных (*.cir) описания схем (Приложение);
3)распечатки характеристик результатов моделирования (рис.9 – 12).
SCHEME1
Рис.9. Вольт-амперная характеристика резистора
SCHEME2
Рис.10. Передаточная характеристика резистивного делителя
в зависимости от нагрузочного сопротивления
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com