Ом – один ом, 1 кОм – один килоом, 1 МОм – один мегаом;

1 Ом – один ом, 1 кОм – один килоом, 1 МОм – один мегаом;

1 Ф – одна фарада, 1мкФ – одна микрофарада, 1 пФ – одна пикофарада.

Формально любую физическую величину можно представить с использованием любого из приведенных выше множителей (например, можно ввести понятие килосекунды или микрогерцы). Однако на практике при обозначении параметров компонентов используется ограниченное количество множителей, что обусловлено реальными параметрами применяемых компонентов и реальными процессами, протекающими в радиоэлектронных схемах. Используемые в радиотехнике единицы измерения некоторых физических величин представлены в табл. 1.

При вводе значений параметров необходимо использовать наиболее компактную запись, т.е. значение номинала резистора 2200 Ом в технической документации обозначается как 2,2 кОм, а значение номинала конденсатора 0,000051 мкФ записывается как 51 пФ. Это правило необходимо использовать при обозначении и других физических величин, руководствуясь табл. 1. Обозначение нФ применяется редко и, например, 10 нФ следует записывать как 0,01 мкФ, а 1 нФ – как 1000 пФ.

Таблица 1

Параметр	Единица СИ	Множитель
		10-12	10-9	10-6	10-3	103	106	109
Сопротивление	Ом (Ом)	-	-	-	-	кОм	МОм	-
Емкость	Фарада (Ф)	пФ	(нФ)	мкФ	-	-	-	-
Индуктивность	Генри (Гн)	-	-	мкГн	мГн	-	-	-
Напряжение	Вольт (В)	-	-	мкВ	мВ	кВ	-	-
Ток	Ампер (А)	-	-	мкА	мА	-	-	-
Мощность	Ватт (Вт)	-	-	мкВт	мВт	кВт	МВт
Время	Время (С)	-	нс	мкс	мс	-	-	-
Частота	Герц (Гц)	-	-	-	-	кГц	МГц	ГГц

В результате расчета электрической схемы полученные значения номиналов компонентов определяются исходными данными и математическим выражением, связывающим искомый параметр с исходными данными. При этом полученный результат будет являться элементом бесконечного множества чисел. На практике номинальные значения величин некоторых компонентов стандартизированы и выбираются из определенных рядов чисел путем умножения либо деления их на 10ⁿ, где n – целое положительное или отрицательное число. Ниже приводится один из наиболее употребляемых рядов номинальных значений, который используется при выборе как номиналов резисторов, так и номиналов конденсаторов.

 1; 1,1;  1,2;  1,3; 1,5; 1,6; 1,8;

 2; 2,2;  2,4;  2,7;

 3; 3,3;  3,6;  3,9

 4,3;  4,7;

 5,1;  5,6;

 6,2;  6,8;

 7,5;

 8,2;

 9,1.

Применительно к номинальным значениям сопротивлений это означает, что в разрабатываемой схеме могут быть использованы выпускаемые промышленностью резисторы с номиналом 1 Ом; 82 Ом; 9,1 кОм; 330 кОм и т.д., а значения конденсаторов 51 пФ; 750 пФ; 2200пФ; 0,015 мкФ также относятся к ряду номинальных значений. Фактические значения параметров компонентов могут отличаться от номинальных (значения допустимых отклонений также стандартизированы и могут составлять от десятых долей до десятков процентов). Однако определенные схемотехнические приемы позволяют получить заданные характеристики схемы при достаточно большом разбросе параметров компонентов, а компьютерное моделирование схемы (в том числе и с помощью МС8) – определить степень влияния реальных значений параметров на эти характеристики.

При вводе значений параметров компонентов (атрибут VALUE в окне задания параметров – см. раздел 3 в [1]) необходимо указать численное значение номинала, отделяя дробную часть от целой “точкой”, и без пробела ввести условное обозначение (суффикс) степени числа 10. Указывать наименование физической величины нет необходимости, так как предлагая пользователю ввести значение параметра, программа МС8 «знает» о каком параметре идет речь. Тем не менее пользователь может после обязательного суффикса ввести для наглядности любые символы, которые программой МС8 игнорируются (например, емкость 1 мкФ может быть введена как 1U или 1UF). При задании параметров резисторов и конденсаторов рекомендуется использовать таблицу 1, хотя для программы МС8 и иные представления числовых значений параметров вполне допустимы. Так сопротивление резистора 24 кОм можно ввести в виде числа 24000 или 2.4Е+4, а также (используя суффиксы) - как 24k или 0.024meg.

Главная задача, решаемая любой радиоэлектронной схемой, - обработка и преобразование сигналов, подаваемых на ее вход. Сигналы как некие физические процессы (ток, напряжение, напряженность электромагнитного поля и др.) можно наблюдать с помощью различных приборов и устройств. Однако эмпирический подход имеет существенные ограничения, и для того чтобы сделать сигналы объектом теоретического изучения и расчетов, следует указать способ их математического описания, т.е. создать математическую модель исследуемого сигнала. Математическая модель сигнала представляет собой функциональную зависимость, в которой аргументом является время. Программа МС8 содержит модели источников сигналов различного назначения (см. раздел 3.3 пособия [1]), позволяющих моделировать сигналы различной формы: импульсные и синусоидальные сигналы, сигналы с частотной модуляцией и др. Причем в качестве физической природы сигнала в МС8 используется напряжение U(t) или ток i(t).

На рис. 3 показан периодический импульсный сигнал U(t), который в МС8 можно получить с помощью источников Pulse Source и Voltage Source. На графике отмечены характерные точки сигнала:

 U1 и U2 – минимальное и максимальное значения сигнала;

 U_m – амплитуда сигнала;

 T1 и Т2 – начало и конец переднего фронта импульса;

 Т3 и Т4 - начало и конец заднего фронта импульса;

 Т – период повторения импульсов;

 τ1 и τ2 – длительность переднего и заднего фронта импульса;

 τ – длительность вершины импульса.

Иногда невозможно точно определить начало или конец фронта импульса (или самого импульса). Тогда длительность фронта импульса принято измерять по точкам графика, соответствующим уровням 0,1 и 0,9 от амплитуды сигнала U_m , а длительность импульса – по уровню 0,5.

Следует заметить, что обозначения параметров импульсного сигнала, принятые в моделях источников сигнала Pulse Source и Voltage Source, отличаются от вышеприведенных. Поэтому при выполнении п.п. 8…11 настоящей лабораторной работы необходимо руководствоваться описанием данных источников, приведенном в разделе 3.3 пособия [1].

Математической моделью синусоидального сигнала может служить выражение U(t)= U₀ + U_m·sin(2πft+φ), где U₀ - постоянная составляющая, U_m – амплитуда сигнала, φ – начальная фаза, f – частота гармонического

колебания (период колебания T = 1/f). График функции U(t) показан на рис. 4. В программе МС8 синусоидальный сигнал U(t) моделируется с помощью источников Sine Source и Voltage Source.

При исследовании математических моделей других сигналов следует руководствоваться сведениями, приведенными в разделе 3.3 учебного пособия [1]. Математическая модель сигнала, физической сущностью которого является ток i(t), может быть задана с помощью независимого источника тока Current Source, генерирующего импульсные, синусоидальные и другие сигналы.

Для измерения параметров исследуемых сигналов следует использовать команды, сгруппированные в разделе Options>Mode [1]:

 Scale (F7) – вывод в графическое окно части графика, заключенного курсором мыши в рамку;

 Cursor (F8) – режим электронного курсора для считывания координат одной или двух точек на графике, имя переменной которого подчеркнуто;

 Point Tag – нанесение на график значений координат X, Y выбранной точки;

 Horizontal Tag – нанесение расстояния по горизонтали между двумя выбранными точками графика;

 Vertical Tag - нанесение расстояния по вертикали между двумя выбранными точками графика.

В режиме электронного курсора () в окне графиков появляются изображения двух вертикальных пунктирных линий, перемещаемых в определенные точки графиков буксировкой правой и левой кнопками мыши. Курсоры привязываются к графикам, имена которых выбраны щелчком курсора. Ниже каждого графического окна размещается таблица значений переменных (включая независимую переменную, откладываемую по оси X). В колонках таблицы располагается информация:

-  имя переменной;

-  Left – значение переменной, помеченной левым курсором;

-  Right – значение переменной, помеченной правым курсором;

-  Delta – разность значений координат курсора;

-  Slope – тангенс угла наклона прямой, соединяющей два курсора.

Большинство команд управления электронным курсором и оформления графиков располагаются в меню Scope. В частности, при выполнении лабораторной работы рекомендуется применять команды:

 Peak – перемещение курсора к следующему пику, расположенному слева или справа от текущего положения курсора;

 Valley – перемещение курсора к следующей впадине, расположенной слева или справа от текущего положения курсора;

  High – перемещение курсора к наиболее высокой точке графика;

  Low – перемещение курсора к наиболее низкой точке графика;

  Inflection – перемещение курсора к следующей точке перегиба.

Перемещение курсоров влево или вправо при выполнении перечисленных выше команд выполняется нажатием клавиш ←‚ → (для левого курсора) или комбинацией клавиш Shift + ←‚ (→) для правого курсора. Не менее полезными при анализе графиков являются следующие (не имеющие пиктограмм) команды из меню Scoupe:

Tag Left Cursor – нанесение на график координат левого курсора;

Tag Right Cursor – нанесение на график координат правого курсора;

Tag Horizontal – нанесение на график размерных линий между точками графика, отмеченными левым и правым курсорами, и указание расстояния между ними по горизонтали;

Tag Vertical - нанесение на график размерных линий между точками графика, отмеченными левым и правым курсорами, и указание расстояния между ними по вертикали.

Заключение

Перечисленные достоинства делают пакет программ MicroCAP-7 весьма привлекательным для моделирования электронных устройств средней степени сложности. Удобство в работе, нетребовательность к ресурсам компьютера и способность анализировать электронные устройства с достаточно большим количеством компонентов позволяют успешно использовать этот пакет в учебном процессе. В данной работе рассмотрены лишь основные сведения, необходимые для начала работы с пакетом и анализа большинства электронных схем, изучаемых в специальных дисциплинах и используемых при курсовом и дипломном проектировании. В случае необходимости дополнительные (и более подробные) сведения могут быть получены из встроенной подсказки системы (вызывается клавишей <F1> или через меню HELP/Contens).

Библиографический список

1.  Косс В.П. Схемотехническое проектирование и моделирование в среде Micro-Cap 8: учебн. пособие. Рязан. гос. радиотехн. ун-т – Рязань, 2007. 80 с.

2.  Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. 368 с.

3.  Крылов В.В., Корсаков С.Я. Основы теории цепей для системотехников. – М.: Высш. школа. 1990. 224 с.