ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ОбщиесведенияосистемеORCAD. ПримерымоделированияузловУПИОС

Фирма OrCAD (основана в 1985 г.) в начале 1997 г. выпустила систему нового поколения OrCAD 7.0 для Windows. Моделирование аналоговой или смешанной аналого-цифровой части проекта проводится с помощью программы PSpice, передавая описание проекта в текстовом виде или с помощью пакета ICAP фирмы Intusoft, интегрируемого с графическим схемным редактором OrCAD Capture.

Вначале 1998 г. фирмы MicroSim и OrCAD объединились, причем новая фирма получила название OrCAD. В результате под маркой OrCAD начали распространяться программы моделирования и оптимизации аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств, разработанные прежде фирмой MicroSim и не имеющие пока интерфейса с редактором схем OrCAD Capture.

Вноябре 1998 г. выпущена новая система OrCAD 9.0, объединившая все перечисленные выше модули под управлением одной интегрированной оболочки.

Вмарте 2000 г. отделение Cadence PCB System Division фирмы Cadence Design Systems, в которое преобразована компания OrCAD, выпустило очередную версию OrCAD 9.2. В нее включили второй редактор принципиальных cxeм PSpice Schematics, заимствованный из популярного пакета DesignLab (он удобнее OrCAD Capture).

СоставсистемыOrCAD 9.2

Представление о версии OrCAD 9.2 дает перечень входящих в ее состав программных модулей:

OrCAD Capture – графический редактор схем;

OrCAD Capture CIS (Component Information System) – графический ре-

дактор схем, дополненный средством ведения баз данных компонентов; при этом зарегистрированные пользователи получают через Интернет (с помощью службы Internet Component Assistant) доступ к каталогу компонентов, содержащему более 200 тыс. наименований;

PSpice Schematics – графический редактор схем, заимствованный из пакета DesignLab;

OrCAD PSpice A/D – программа моделирования аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств, данные в которую передаются как из

PSpice Schematics, так и из OrCAD Capture;

OrCAD PSpice Optimizer – программа параметрической оптимизации; QrCAD Layout – графический редактор печатных плат;

OrCAD Layout Plus – программа OrCAD Layout, дополненная бессеточным автотрассировщиком SmartRoute, использующим методы оптимизации нейронных сетей (используется также в системахProtel 99 SE и P-CAD 2000);

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Layout Engineer's Edition – программа просмотра печатных плат, созданных с помощью Layout или Layout Plus, средство общей расстановки компонентов на плате и прокладки наиболее критических цепей, выполняемых инженером-схемотехником перед выдачей задания на проектирование печатной платы конструктору;

OrCAD GerbTool – программа создания и доработки управляющих файлов для фотоплоттеров;

Visual CADD – графический редактор фирмы Numera Software (упрощенный аналог AutoCAD).

Зарегистрированные пользователи OrCAD имеют возможность получать дополнительную информацию и ответы на свои вопросы через Интер-

нет, используя проект OrCAD Design Network (ODN, http://www.orcad.com/odn). Kроме того, круглосуточно доступна «горячая линия» по электронной почте: info@orcad.com.

В настоящее время на сайте www.orcad.com доступна демо-версия па-

кета OrCAD 10.5.

OrCAD 9.2 функционирует на ПК с процессорами Pentium и совместимых с ними под управлением Windows 95/98 или Windows NT 4.0 (с Service Pack 3 или Service Pack 4). Необходимый объем ОЗУ не менее 32 Мбайт и 250 Мбайт дискового пространства.

Для отдельных модулей на жестком диске требуется объем памяти:

OrCAD Capture – 75 Мбайт;

OrCAD PSpice – 50 Мбайт (вместе с PSpice Schematics); OrCAD CIS – 20 Мбайт;

OrCAD Layout – 90 Мбайт (вместе с GerbTool и Visual CAD);

Документация – 60 Мбайт.

ОбщаяхарактеристикапрограммыOrCAD Capture

Программа OrCAD Capture предназначена для создания проекта, часть которого может быть задана в виде принципиальной электрической схемы, а другая часть может быть описана на языке высокого уровня VHDL. Кроме того, из оболочки OrCAD Capture запускаются программы моделирования аналоговых, цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств PSpice и параметрической оптимизации PSpice Optimizer. В программе OrCAD Capture проекты подразделяются на несколько типов. Информация о проектах, созданных в системе OrCAD, записывается в отдельные файлы, имеющие стандартные расширения имен [6].

При создании проекта в соответствии с его типом автоматически загружаются необходимые библиотеки компонентов (позднее их перечень можно изменить вручную), при этом для всех специализированных проектов возможна передача информации в программу OrCAD Layout для создания печатных плат. При создании принципиальных схем проекта необходимая информация отыскивается во встроенной базе данных, которая поставляется вместе с системой и пополняется пользователями. Причем при наличии опции

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Component Information Systems (CIS) официальные пользователи получают доступ через Интернет к расширенной базе данных,содержащей сведения примерно о 200 тыс. компонентов различных фирм (приведены их символы и корпусы).

Дополнительно информацию о работе пакета OrCAD можно получить в [7–10].

Пример моделирования преобразователей частоты аналогичных исследуемым в лабораторном стенде

сиспользованием пакета OrCAD

1.В примере промоделированы преобразователь частоты на основе аналогового перемножителя на дифференциальном каскаде, преобразователь частоты на основе двойного балансного смесителя и преобразователь частоты на диодном кольцевом балансном смесителе.

2.При моделировании были взяты следующие параметры входных сигналов:

 частота входного сигнала fс = 535 кГц,  частота гетеродина fг = 1000 кГц,

 амплитуда входного сигнала Uс = 20 мВ,

 амплитуда сигнала с частотой гетеродина Uс = 400 мВ.

3.Требуется получить спектр сигнала на выходе каждого преобразо-

вателя.

4.Производится запуск подготовленных моделей из трех созданных в пакете OrCAD папок (Transbal, Dvoinbalconv, Diod), местонахождение кото-

рых в компьютере указывает преподаватель. В результате формируются соответствующие файлы с выходными данными. Для исследования характеристик моделей необходимо запустить соответствующие программы в пакете

OrCAD:

преобразователь частоты на основе аналогового перемножителя на дифференциальном каскаде – divconv.opj (из папки Transbal);

преобразователь частоты на основе двойного балансного смеси-

теля – dvoinbalc.opj (из папки Dvoinbalconv);

преобразователь частоты на диодном кольцевом балансном сме-

сителе – converter.opj (из папки Diod).

Параметры входного сигнала в модели необходимо задавать под указателем Signal, а параметры сигнала гетеродина под меткойOscillator. VAMPL – амплитуда сигнала, FREQ – частота сигнала.

На рис. П2.1–2.6 приведены принципиальные схемы преобразователей частоты и соответствующие спектры сигналов на выходе.

5. При анализе полученных результатов можно сделать вывод о соответствии результатов моделирования и результатов экспериментального исследования (или несоответствии с объяснением причин), а также о составе

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

спектра на выходе каждого преобразователя и о величине сигнала на выходе каждого преобразователя. Отметить достоинства и недостатки.

Пример моделирования частотныхдетекторов, аналогичных исследуемым в абораторном стенде

сиспользованием пакетаOrCAD

1.В примере промоделированы частотные детекторы на расстроенном контуре и амплитудном детекторе, на основе аналогового перемножителя, на детекторе отношений (дробный детектор).

2.При моделировании были взяты следующие параметры входных

сигналов:

средняя частота входного сигнала fс = 2550 (2650) кГц,

амплитуда входного сигнала Uс = ±1 В,

3.Требуется получить демодулированный сигнала на выходе каждого детектора.

4.Производится запуск подготовленных моделей из трех созданных

впакете OrCAD папок (Kontur, Peremn, Drobn), местонахождение которых в компьютере указывает преподаватель. В результате формируются соответствующие файлы с выходными данными. Для исследования характеристик моделей необходимо запустить соответствующие программы в пакете OrCAD:

частотный детектор на основе аналогового перемножителя –

Fm.opj (из папки Peremn);

частотный детектор на расстроенном контуре и амплитудном де-

текторе – upios.opj (из папки Kontur);

дробный частотный детектор – untuned.opj (из папки Diod).

Параметры входного сигнала в модели необходимо задавать под указателем Signal. VAMPL – амплитуда сигнала, FREQ – частота сигнала.

На рис. П2.7–П2.16 приведены принципиальные схемы моделей частотных детекторов и сигналы на входе и выходе, а также детекторные характеристики.

5. При анализе полученных результатов можно сделать вывод о соответствии результатов моделирования и результатов экспериментального исследования (или несоответствии с объяснением причин), а также о характере сигнала на выходе каждого детектора. Отметить достоинства и недостатки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.2. Спектр частот на выходе преобразователя частоты на основе аналогового перемножителя на дифференциальном каскаде

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.4. Спектр частот на выходе преобразователя частоты на основе двойного балансного смесителя

Рис. П2.5. Преобразователь частоты на диодном кольцевом балансном смесителе

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.6. Спектр частот на выходе преобразователя частоты на диодном кольцевом балансном смесителе

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.7. Дробный детектор

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.8. Детекторная характеристика

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.9. Частотный детектор на аналоговом перемножителе

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.10. Частотная характеристика на входе амплитудного ограничителя

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.11. Сигнал на входе детектора

Рис. П2.12. Сигнал на входе амплитудного ограничителя

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.13. Сигнал на выходе детектора

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Чм-сигнал

ЧМ-сигнал

Рис. П2.14. Частотный детектор на расстроенном контуре и амплитудном детекторе

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис. П2.15. Сигнал на входе детектора

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рис.

П2.16. Сигнал на выходе детектора