Название: применение пакета orcad для компьютерного проектирования электронных схем (Д.Е. Грошев)

Жанр: Информатика

Просмотров: 995


Глава 1

Общее описание возможностей OrCAD PSpice

Серия PSpice состоит из следующих модулей: Pspice, Pspice A/D, Pspice A/D Basics, Pspice Optimiser, Pspice Advanced Analisis, Pspice Model Editor, Pspice Stimulus Editor.

PSpice – версия, предназначенная для моделирования сложных аналоговых устройств (проектирование высокочастотных систем, разработка устройств малой мощности на базе интегральных схем со сложными внутренними моделями).

Система обеспечивает полуавтоматическое описание компонентов устройств на основе данных производителя, позволяет выполнять различные расчеты и использовать различные методы анализа:

· расчет режима по постоянному току;

· расчет чувствительности схемы к разбросу параметров компонентов и проверка работоспособности при наихудшей комбинации отклонений от номинала;

· метод частотных характеристик;

· метод переходных процессов;

· многовариантный и статистический анализ по методу Монте-Карло;

· возможность аналитического задания входных воздействий;

· графический анализ формы сигнала;

· графическое редактирование входных сигналов;

· анализ производительности по результатам моделирования.

Библиотеки аналоговых моделей содержат более 12 000 устройств (биполярные, полевые и МОП-транзисторы, диоды, нелинейные магнитные устройства, операционные усилители, оптоэлектронные приборы, регуляторы и компараторы напряжения, стабилизаторы, тиристоры и др.).

PSpice A/D – программа моделирования поведения схемы, содержащей любую комбинацию аналоговых и цифровых устройств, имеющих сигналы разных форм и величины. PSpice A/D автоматически распознаёт и обрабатывает аналого-цифровые и цифро-аналоговые интерфейсы благодаря взаимоувязанным встроенным алгоритмам аналогового и цифрового моделирования с циклической обратной связью.

Программа позволяет проводить:

· описание функциональных блоков схем с использованием математических выражений и функций;

· исследование аналоговых, цифровых и совмещенных схем с проверкой ответа схемы на различные входные воздействия;

· параметрический анализ, анализ по методу Монте-Карло и исследование чувствительности при наихудшей комбинации отклонений параметров элементов от номинала (worst-случай);

· изучение поведения схемы при изменении значений параметров сигналов;

· анализ и устранение проблем синхронизации в цифровых схемах при самых редких комбинациях исследуемых сигналов.

PSpice A/D, начиная с версии 9.2, предлагает несколько дополнительных возможностей, отсутствовавших в предыдущих версиях:

· использование маркеров обозначений электрической цепи, отдельных входов-выходов или частей схем для измерения и анализа таких характеристик, как напряжение, ток, потребляемая мощность, отношение сигнал/шум и т.д. при работе через внешний интерфейс с уровнями иерархического проекта;

· внесение дополнений к параметрам устройств для ограничения количества данных на больших моделях;

· возможность сохранения часто используемых графических окон с представлением множества контролируемых параметров внутри них;

· приоритетное моделирование, которое обеспечивается соответствующим Администратором, предназначенным для полного управления многократными процессами моделирования;

· интерактивное моделирование, которое по заданным настройкам обеспечивает приостановку моделирования, изменение некоторых параметров и возобновление процесса с новыми параметрами.

В версию 10.0 внесены следующие изменения:

· добавлена возможность импорта профилей моделирования из другого проекта;

· изменено окно задания на моделирование: вкладки Include Files, Libraries и Stimulus объединены в одну – Configuration Files;

· структура директорий проекта теперь соответствует внутренней структуре, видимой в менеджере проектов.

Добавлена новая модель BSIM3 версии 3.2 – глубокая субмикронная модель MOSFE транзистора, разработанная в университете Беркли для использования в субмикронных цифровых и аналоговых интегральных схемах.

PSpice A/D включает библиотеки более чем 16 000 аналоговых и аналого-цифровых моделей устройств, созданных в Северной Америке, Японии и Европе. Так, моделирование выполняется не только для резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов, биполярных транзисторов, линий задержки, нелинейных магнитных устройств с учетом насыщения материала и гистерезиса, но и для цифровых интегральных схем (ЦИС) – например, серии 7400, ТТЛ ИС с диодами Шоттки, ИС на КМОП-структурах, на программируемых логических матрицах; а также для цифровых компонентов с аналоговыми моделями ввода-вывода и др.

PSpice A/D Basics – упрощенная версия пакета PSpice A/D за меньшую цену. Этот инструмент идеален, если Вам необходимо осуществлять моделирование несложных аналоговых или аналого-цифровых схем, в том числе схем элементов библиотек. Модуль не налагает никаких ограничений на размер схемы, позволяет моделировать цифровую часть смешанных схем, дает представление об основных методах анализа в системе PSpice.

PSpice Optimizer. Этот модуль работает в сочетании с PSpice или PSpice A/D и позволяет оптимизировать параметры элементов для достижения заданных характеристик смешанных устройств. Осуществляет оптимизацию на основе градиентных методов при наличии линейных и нелинейных ограничений, поддерживает оптимизацию с нелинейными целевыми функциями. Программа запускается из оболочки программы Capture. Предусмотрена как автоматическая оптимизация, так и интерактивная, с возможностью подстройки к проекту до достижения полного соответствия условиям, заданным пользователем. 

PSpice Advanced Analysis (только в PSpice 10.0) – это четыре инструмента (метода) расширенного анализа, позволяющие улучшить надежность, стабильность и выходные параметры схемы. Метод Sensitivity позволяет выявить компоненты, разброс параметров которых оказывает наибольшее влияние на работу устройства. Метод Optimizer позволяет подобрать параметры ключевых компонентов, чтобы схема удовлетворяла заданным требованиям. Поддерживает аппроксимацию по точкам (метод оптимизации схем и параметров устройств) так, чтобы результаты моделирования соответствовали целевой функции, представленной в виде таблицы значений X, Y. Этот метод применяется в случаях, когда функционирование устройства лучше описывается эпюрами или не может быть представлено в терминах функций или значений. Метод Smoke выявляет возможные критические режимы работы компонентов (рассеиваемая мощность, температура, напряжение, ток). Метод Monte Carlo оценивает поведение схемы при статистическом разбросе параметров компонентов.

PSpice Model Editor – рассчитывает по паспортным данным на компоненты параметры математических моделей, которые записываются в библиотечные файлы или в файлы отдельных моделей. С помощью Model Editor можно создать модели для диодов, биполярных транзисторов, МОП-транзисторов, полевых транзисторов с управляющим p–n-переходом, операционных усилителей, компараторов, источников опорного напряжения, нелинейных магнитных сердечников.

PSpice Stimulus Editor – программа для создания аналоговых или цифровых входных сигналов или стимулов.

PSpice 10.0 предоставляет доступ к библиотекам моделей для расширенного анализа, содержащим свыше 4300 аналоговых компонентов. Эти библиотеки содержат параметрические и обычные компоненты. В модели параметрических компонентов включены параметры: допуск или отклонение (tolerance), закон распределения (distribution), возможность изменения параметра при оптимизации (optimizable) и критические параметры (smoke), необходимые для проведения расширенного анализа.