Дипломная работа: Моделирование электрических схем при помощи средств программного пакета Micro-Cap 8
Последние два параметра используются при расчете уровня внутреннего шума схемы. В математических моделях компонентов, принятых в программе MC8, учитываются тепловые, дробовые и низкочастотные фликкер-шумы. При расчете выходного шума спектральные плотности шума от отдельных источников суммируются. Для построения графиков спектральной плотности шума на входе и выходе схемы достаточно ввести в графу Y Expression соответствующего графического окна имя переменной в виде INOISE или ONOISE. При этом графики других переменных нельзя одновременно выводить на экран. Если переменные INOISE или ONOISE не указаны, то при проведении частотного анализа в режиме AC параметры Noise Input и Noise Output игнорируются.
Вывод результатов моделирования:
К группе из четырех
кнопок 
,
определяющих характер вывода данных и рассмотренных в разделе 1.1, добавляется
пятая кнопка, при нажатии на которую вызываются следующие команды:
Rectangular – вывод графиков в декартовой
системе координат;
Polar – вывод графиков в полярной системе
координат;
Smith chart plot – вывод графиков на круговой диаграмме Смита.
В графе P (Plot Group) указывается номер графического окна, в котором должна быть построена заданная функция.
Выражения:
Выражения X(Y) Expression и X(Y) Range имеют то же назначение, что и в режиме Transient Analysis. В качестве имени переменной по оси X в случае анализа частотных характеристик определяют F (частота), а при расчете импульсной характеристики схемы с помощью преобразования Фурье (FFT) по оси X откладывается переменная T (время). Для переменной Y Expression это может быть простая переменная V(1) или V(OUT) (при построении графика амплитудно-частотной характеристики), функция ph(V(1)) – при вычислении фазово-частотной характеристики и другие выражения.
Опции:
В окне AC Analysis Limits отсутствует опция Operation Point Only. В отличие от предыдущей версии в MC8 исключен раздел Frequency Step (шаг изменения частоты), а опции Auto, Linear, Log и List перенесены в раздел числовых параметров Frequency Rang.
На рис. 6 показаны
результаты расчета программой МС8 амплитудно-частотных (АЧХ) и фазово-частотных
характеристик (ФЧХ) простейшей частотно-зависимой цепи. Выбрана логарифмическая
шкала по оси X и линейная шкала по оси Y обоих графиков. На графике АЧХ с
помощью электронного курсора отмечены точки максимального подъема частотной
характеристики и спада АЧХ до уровня 0,707. Так же, как и при временном анализе
в режиме AC Analysis меняется состав меню и состав
пиктограмм (команд) в строке инструментов. Команды раздела меню AC ничем не отличаются (за исключением FFT Windows) от команд, рассмотренных в разделе 1.2 (табл. 2).
Сохраняются и правила применения кнопок 
(Print Values), 
(Animate), 
(Thumb Nail Plot), 
(Stepping) и др. Команда FFT Windows используется для рассчета импульсной характеристики
схемы.
Рис. 6
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 
;
