Навигация
Расчет передаточных функций по постоянному току (DC Analysis)
58179
знаков
1
таблица
19
изображений
3. Расчет передаточных функций по постоянному току (DC Analysis)
В режиме DC рассчитываются передаточные характеристики схемы по постоянному току. Ко входам цепи программа МС подключает один или два независимых источника постоянного напряжения или тока. В качестве выходного сигнала может рассматриваться разность узловых потенциалов или ток через ветвь, в которую включен резистор. При расчете передаточных функций программа МС “закорачивает” индуктивности и исключает из схемы все конденсаторы. Далее рассчитывается режим по постоянному току при нескольких значениях входных сигналов.
Возможность подключения в режиме DC к схеме двух источников позволяет рассчитать не только передаточную функцию анализируемого устройства, но построить и семейство характеристик (например, семейство статических выходных характеристик транзистора).
3.1 Задание параметров моделирования (DC Analysis Limits)
После перехода в режим DC программа МС открывает окно задания параметров моделирования DC Analysis Limits (рис. 7), имеющее следующие разделы.
Рис. 7
Команды:
Окно содержит те же команды (Run, Add, Delete и др.), что и в режимах анализа временных и частотных характеристик.
Числовые параметры:
Строка Variable 1 предназначена для задания первой варьируемой переменной и содержит несколько граф.
В графе Method выбирается метод варьирования первой переменной:
- Auto – автоматический;
- Linear – линейный (задается в графе Range по формату Final[,Initial[,Step]]). Если не указан шаг (Step) варьируемой переменной, то он устанавливается по умолчанию равным 1/50 диапазона задаваемой переменной. Если не задавать начальное значение параметра, то по умолчанию ему будет присвоено нулевое значение;
- Log – логарифмический масштаб переменной;
- List – в виде списка значений переменной, разделяемых запятой.
В графе Name выбирается имя варьируемой переменной, причем в качестве таковой могут быть заданы не только источники напряжения и тока, но и температура или имя одного из компонентов, имеющих математические модели (например, диода или транзистора). При выборе такого компонента в расположенном справа окне выбирается варьируемый параметр его математической модели (на рис. 6 это параметр BF – коэффициент усиления тока транзистора).
Строка Variable 2 позволяет задать вторую варьируемую переменную. Если она отсутствует, то в графе Method выбирается None.
Temperature – диапазон изменения температуры в градусах Цельсия. Как и при других видах анализа, можно выбрать линейную (Linear) или логарифмическую (Log) шкалу изменения температуры, а также указать список (List) температур. В случае использования температуры в качестве одной из варьируемой переменной она обозначается как переменная TEMP при моделировании.
Number of Points – количество точек характеристики, выводимой в табличной форме.
Maximum change, % - максимально допустимое приращение графика первой функции на одном шаге варьируемой переменной (в процентах от полной шкалы). Используется при автоматическом (Auto) варьировании первой переменной. Если график функции меняется быстрее заданного приращения, то шаг приращения первой переменной автоматически уменьшается.
Опции:
Run Options – управление выдачей результатов расчетов:
- Normal – результаты расчетов не сохраняются;
- Save – сохранение результатов расчета в бинарном файле <имя схемы>.dsa;
- Retrieve – считывание последних результатов расчета из созданного ранее файла <имя схемы>.dsa.
Auto Scale Ranges – автоматическое масштабирование по осям X и Y для каждого нового варианта расчетов.
Остальные разделы окна DC Analysis Limits аналогичны разделам рассмотренных выше окон задания параметров в режимах анализа Transient и AC. На рис. 8 в окне анализа показан пример расчета семейства выходных статических характеристик транзистора – зависимости тока коллектора (Ic[Q1]) от приложенного к транзистору напряжения (Vce[Q1]) при варьировании тока базы (I1). В окне схем изображена схема подключения независимых источников напряжения и тока к транзистору Q1 при моделировании передаточных функций. В соответствии с рис. 7 напряжение питания V1 (V1=Vce[Q1]) меняется при моделировании от 0 до 5 В, а базовый ток I1 при построении графиков варьируется с шагом 0,5 мА в диапазоне 0…5 мА. Моделирование проведено при температуре транзистора 27 С0.
Рис. 8
Для наглядности на этом же рисунке приведен фрагмент окна задания параметров моделирования, значения которых и определяют вид семейства выходных характеристик транзистора.
4. Многовариантный анализ (Stepping)
Во всех трех видах анализа Transient, AC и DC предусмотрена возможность многовариантного анализа характеристик схем. Диалоговое окно Stepping, имеющее 20 закладок и позволяющее задать вариации от одного до двадцати параметров схемы, можно вызвать или из окна задания параметров моделирования, или щелкнув курсором по пиктограмме 
. Окно Stepping (рис. 9) содержит следующие разделы.
Step What – строка выбора имени компонента и его варьируемого параметра. Содержание строки зависит от выбранного на панели Parameter Type типа параметра: Component, Model или Symbolic.
Рис. 9
Parameter Type – тип варьируемого параметра:
Component – в качестве варьируемого компонента схемы указывается его имя, выбираемое из списка, открываемого кнопкой 
в первой строке Step What (например, R1, R2, C1, L1, D1, Q1, V1 и т.п.). Если в этом списке выбрать простой компонент, имеющий единственный параметр (резистор, конденсатор и т.д.), то справа на первой строке появляется стандартное имя Value (величина). Если же выбранный компонент имеет модель или макромодель (транзистор, операционный усилитель и др.), то справа на первой строке нужно выбрать имя ее параметра из списка, открываемого кнопкой ;
Model – в качестве варьируемой величины указывается параметр модели компонента. Имя модели и соответствующий параметр выбираются из списков, открываемых кнопкой . Следует иметь в виду, что по данному способу варьируются параметры всех компонентов, имеющих выбранную модель;
Symbolic – изменяемый параметр выбирается из списка параметров, определенных по директиве .define.
Следующие три строки определяют:
From – начальное значение выбранного параметра. При использовании логарифмической шкалы оно должно быть больше нуля;
To – конечное значение параметра. При выборе логарифмической шкалы оно также должно быть больше нуля;
Step value – величина шага параметра. При линейной шкале она прибавляется к текущему значению, а при логарифмической шкале умножается на текущее значение параметра.
Последние две строки недоступны, если используется списочный (List) способ задания значений параметров.
Method – характер изменения варьируемого параметра:
- Linear – линейная шкала;
- Log – логарифмическая шкала;
- List – список значений.
Step It – включение (Yes) или выключение (No) режима вариации параметров.
Change – метод изменения нескольких параметров:
- Step all variables - одновременное изменение всех варьируемых параметров (количества вариаций всех параметров должны быть равны между собой);
- Step variables in nested loops - поочередное (вложенное) изменение варьируемых параметров (во внешнем цикле изменяется переменная, указанная на 1-й закладке).
Перед выполнением вариации параметров схемы рекомендуется убедиться, что моделирование выполняется без ошибок при номинальном значении параметров, т.е. схема задана правильно. Далее, вызвав окно Stepping, необходимо задать требуемые параметры варьирования, включить режим Stepping и, щелкнув по кнопке «OK», перейти в окно выбранного режима анализа. Для построения графиков исследуемых характеристик достаточно снова запустить режим анализа с помощью клавиши F2 или кнопки Run.
Пример многовариантного расчета частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ) резонансного контура при вариации емкости конденсатора приведен на рис. 10. Варьируемые значения емкости конденсатора С1, соответствующие различным кривым семейства характеристик, введены в первое графическое окно анализа (АЧХ) с помощью команды Label Branches из меню режима электронной лупы Scope. При последующем детальном анализе одной из кривых семейства можно воспользоваться диалоговым окном Go to Branch, вызываемым пиктограммой 
. Например, для измерения резонансной частоты параллельного контура при значениях емкости конденсатора С1, соответствующих 25 пф и 100 пф, для левого курсора величина С1 принята равной 2,5Е-11 (25 пф), а для правого курсора – 1Е-10 (100 пф). Далее, используя пиктограмму 
(Peak), находим максимумы исследуемых графиков. В результате измерений (рис. 10) определены значения резонансной частоты контура: 2,28 МГц (С1=100 пф) и 4,459 МГц (С1=25 пф).
Рис. 10
В программе MC8 имеются некоторые ограничения в использовании режима многовариантного анализа. В частности, недоступен статистический анализ по методу Монте-Карло при вариации параметров в режиме Stepping. Полный список ограничений вариации параметров приведен в HELP.
Похожие работы
... программы MC8.exe производится обычным способом, т.е. двойным щелчком мыши по пиктограмме (ярлыку). 2. Интерфейс программы Micro-Cap В системе МС8 используется стандартный многооконный графический интерфейс с ниспадающими и разворачивающимися меню. При запуске МС8 появляется основное рабочее окно программы, изображенное на рис. 1.1. На этом же рисунке отмечены некоторые элементы интерфейса. ...
... катушек индуктивности, расположенных на линейном сердечнике (K). Еще один способ задания трансформатора — в виде схемы–макромодели, содержащей магнитосвязанные индуктивности. Так в программном пакете имеется встроенная модель двухобмоточного трансформатора со средней точкой Component/Analog Primitives/Macros/Centap. Все 3 способa задания трансформатора в схеме для моделирования иллюстрирует ...
... будут производиться выборки сигнала. На это же время происходит и запоминание выборки. Значение этого атрибута принимается во внимание при анализе, если поле атрибута SAMPLE EXPRESSION не заполнено. Примеры работы устройства выборки-хранения см. в схемных файлах SAMPLE AND HOLD_01… SAMPLE AND HOLD_04 из каталога COMPONENTSMISC. 1.5 Стрелки (Arrow) и контакты (Bubble) Если в графе Definition ...
... . Результаты моделирования можно просматривать на экране монитора и распечатывать на принтере. В данном расчетно-графическом задании виртуальная гибридная вычислительная машина будет использована в качестве вычислительного инструмента для решения краевых задач методами математического и аналогового моделирования, с целью демонстрации возможностей аналоговых устройств для исследования физических ...
0 комментариев