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

Жанр: Информатика

Просмотров: 999


2.2. меню place

Основные элементы схемы выбираются из меню Place:

Part – выбор компонента из библиотеки для размещения его символа на схеме;

Parameterized Part – открытие диалогового окна для определения параметров макрофункций;

Database Part – размещение на схеме компонентов из базы данных;

Wire – проводник;

Bus – шины;

Junction – точка соединения двух цепей;

Bus Entry – ввод в шину;

Net Alias – имена цепей;

Power – размещение символов выводов источников питания;

Ground – размещение символов выводов земли;

Off Page Connector – межстраничные соединители;

Hierarchical Block – иерархические блоки;

Hierarchical Part – иерархические порты;

Hierarchical Pin – иерархические выводы;

No Connect – подключение к выводу символа отсутствия соединения;

Title Block – размещение углового штампа;

Bookmark – метки для быстрого перехода в указанные точки;

Text – текст;

Line – рисование линии;

Rectangle – рисование прямоугольников;

Ellipse – рисование эллипса и окружности;

Arc – рисование дуги;

Polyline – рисование ломаной линии;

Picture – ввод рисунка из растрового графического файла.

Большая часть команд меню Place дублируется на панели инструментов с правой стороны окна (рис. 5).

Рис. 5. Выбор компонента из библиотеки (PSpice 10)

По команде Place Part из подключенных библиотек выбираем необходимые компоненты и размещаем их на схеме (см. рис. 5). В версии 10.0 при выборе компонента в правом нижнем углу появляются пиктограммы, отображающие наличие у компонента PSpice модели , Footprint  или параметрической модели . Соединяем компоненты проводниками или с использованием шин. При необходимости присваиваем проводникам имена. Заметим, что одноименные проводники будут соединены, даже если они явно не соединяются проводником на принципиальной схеме. Кроме этого, OrCAD Capture налагает жесткие правила наименования шин и цепей, входящих в шину. Шина обязательно должна иметь имя с указанием (в квадратных скобках) количества сигналов, входящих в нее, и их номеров. Например: Adr[1-8]. Имя цепи, входящей в шину, состоит из имени шины и номера цепи. Например: Adr3.

Довольно часто возникает необходимость редактировать свойства элементов. Для редактирования свойств нужно либо выполнить двойной клик левой кнопкой мыши по нужному элементу, либо из контекстного меню, вызываемого при нажатии правой кнопки мыши, выбрать команду Edit Properties. В появившемся окне свойств элемента на вкладке Part (рис. 6) можно просматривать и редактировать свойства, относящиеся к элементу в целом, а на вкладке Pin (рис. 7) –

Рис. 6. Окно редактирования свойств элемента

 

Рис. 7. Окно редактирования свойств выводов элемента

свойства выводов элемента, например тип вывода и имя цепи, к которой он подключен. Кнопка Display позволяет изменять режим отображения свойств (Do Not Display – не отображать, Value only – только значение свойства, Name and Value – название свойства и его значение, Name Value only – только название свойства). С помощью команды Pivot (появилась в 10 версии) можно менять режим отображения таблицы свойств (переворачивать таблицу). Доступ к этой команде можно получить через правую кнопку мыши, если указатель мыши расположен в верхней левой (безымянной) ячейке электронной таблицы. Выполнить эту команду можно двойным «кликом» левой кнопки мыши по этой же ячейке.

2.3. Меню PSpice

Все команды, связанные с моделированием схемы в OrCAD Capture, собраны в контекстно-зависимое меню PSpice (рис. 8). Рассмотрим основные команды этого меню.

 

Рис. 8. Меню PSpice OrCAD Capture 9

New Simulation Profile – создание нового профиля (задания) на моделирование;

Edit Simulation Profile – редактирование задания на моделирование;

Run – старт моделирования;

View Simulation Results – просмотр результатов анализа;

View Output File – просмотр выходного файла моделирования;

Create Netlist – создание описания схемы в формате Pspice;

View Netlist – просмотр описания схемы;

Place Optimizer Parameters (для PSpice 9) – размещение на схеме параметров оптимизации;

Run Optimizer (для PSpice 9) – запуск оптимизатора;

Advanced Analysis (для PSpice 10) – запуск режимов расширенного анализа и размещение на схеме параметров оптимизации;

Markers – расстановка маркеров напряжения, тока и еще приблизительно 10 различных типов маркеров;

Bias Points – установка отображения токов и напряжений в режиме по постоянному току (в 10-й версии добавлена возможность отображения мощности).

Большинство команд дублируется кнопками панели инструментов (на рис. 9 приведена панель для 9-й версии). В OrCAD 10 добавлено поле со списком для выбора задания на моделирование, кнопки для включения отображения рассеиваемой мощности в режиме по постоянному току и для установки маркеров мощности.

 

 

 

– Новое задание на моделирование

– Редактирование задания на моделирование

– Запуск

– Просмотр результатов моделирования

 

– Маркер напряжения

– Маркер тока

– Дифференциальный маркер напряжения

 

– Разрешить отображения напряжений в режиме по постоянному току

– Запретить отображение напряжений в режиме по постоянному току

 

– Разрешить отображения токов в режиме по постоянному току

– Запретить отображение токов в режиме по постоянному току

Рис. 9. Панель инструментов PSpice OrCAD Capture 9

Перед началом любого моделирования необходимо создать описание схемы в формате PSpice. Для этого используется команда Create Netlist, доступная только в контекстно-зависимом меню PSpice. Если в Вашем проекте несколько страниц схем, то будет создан Netlist и в дальнейшем – задание на моделирование для корневой схемы. Корневая схема выбирается нажатием правой кнопки мыши на нужной схеме и выборе команды Make Root.

В результате выполнения команды Create Netlist создаются два текстовых файла с одним и тем же именем (строится в виде: Имя Проекта тире Имя Схемы) и различными расширениями: *.net (список соединений), *.als (список подключения цепей к выводам компонентов, сокращение от aliases).

2.4. Формат файла Netlist

При графическом вводе схемы знание форматов этих файлов необязательно, но, как уже говорилось, оно существенно может облегчить поиск ошибок и позволяет составлять текстовые описания макромоделей.

Приведем пример файла *.net для схемы, показанной на рис. 10.

* source PICTURE

C_C2      N826211        0     1u   TC=0

V_V2      N82789  0     15Vdc

V_V3      0      N83379  15Vdc

V_V1      N82777  0 

+SIN      0      1     3000       0      0     0

R_R4      0      N82693 1k 

X_U1A   N82645 N82657         N82789  0     N82693 OP-482G/AD

R_R1      0      N82645 10k 

C_C1      N82645 N82777 {CapValue}   TC=0

R_R2      N826211 N82657        5k6 

R_R3      N82693 N82657 100k 

.PARAM  CapValue=10n

 

Рис. 10. Усилитель переменного тока

Формат файлов *.NET подробно описан в [4, 10, 13, 15]. Здесь мы приведем лишь самую необходимую информацию.

Первая строка файла – строка заглавия, которая затем выводится в виде заголовка в выходном файле. Строки комментариев содержат символ «*» в первой позиции. Конец любой строки после знака «;» также воспринимается как комментарий.

Предложения входного языка программы PSpice делятся на описания компонентов и директивы. Описание компонента – любая строка, не начинающаяся с символа «.» (кроме первой строки и строк комментариев и продолжений). Структура описания компонента:

<имя компонента> <номера двух или более узлов> [<имя модели>] < числовые данные >

Имя компонента состоит из последовательности символов латинского алфавита и цифр. Первый символ имени компонента определяет его тип (табл. 1). При графическом вводе схем графические редакторы для составления текстового описания схемы и передачи его в PSpice к именам всех компонентов автоматически добавят префиксы. Например, транзисторы всех типов можно согласно ЕСКД именовать как V1, V2, V3..., а при составлении текстового описания схемы биполярный транзистор получит имя Q_V1, полевой – J_V2, МОП-транзистор – M_V3 и т.д.

При графическом вводе номера узлов присваиваются автоматически и начинаются с буквы N, от слова Net (сеть). Исключение составляют цепи, имена которым присвоены с помощью Net Alias, и глобальные узлы, например, «земля» – 0.

Имя модели не обязательно для базовых компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и т.д. Для них используется идеальная модель, в которой резистор – это идеальный элемент, обладающий только заданным сопротивлением, конденсатор – только емкостью. В заключение указываются численные значения параметров компонента. Числа масштабируются с помощью суффиксов (табл. 2). Для наглядности допускается к масштабным суффиксам дописывать буквенные символы. Например, сопротивление 5.1 кОм можно записать так: 5100, 5.1 К, 5.1 КОМ, 5.1 КОНМ, 5.1е3.

Помимо числовых значений в предложениях входного языка программы могут использоваться идентификаторы параметров, которые заключаются в фигурные скобки {}. В нашем примере емкость конденсаторов задается параметром {CapValue}. Внутри фигурных скобок допускаются символы арифметических выражений и стандартных функций.

Если при моделировании необходимо учитывать температурные характеристики компонента или отклонения от номинальных значений, нужно указать имя модели, а в описании модели (задается директивой .model) указать нужные параметры.

 

                                                         Таблица 1

Первые символы имен компонентов

Первый символ имени

Тип компонента

В

Арсенид-галлиевый полевой транзистор (GaAsFET) с каналом n-типа

С

Конденсатор

D

Диод

Е

Источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН)

F

Источник тока, управляемый током (ИТУТ)

G

Источник тока, управляемый напряжением (ИТУН)

Н

Источник напряжения, управляемый током (ИНУТ)

I

Независимый источник тока

J

Полевой транзистор с управляющим р–n-переходом (JFET)

К

Связанные индуктивности и линии передачи, ферромагнитные сердечники

L

Индуктивность

М

МОП-транзистор (MOSFET)

N

Аналого-цифровой преобразователь на входе цифрового устройства

О

Цифроаналоговый преобразователь на выходе цифрового устройства

Q

Биполярный транзистор

R

Резистор

S

Ключ, управляемый напряжением

Т

Линия передачи

V

Независимый источник напряжения

W

Ключ, управляемый током

Y

Цифровое устройство

X

Макромодель (операционный усилитель, компаратор напряжения, регулятор напряжения, стабилизатор напряжения и др.)

Z

Статически индуцированный биполярный транзистор (IGBT)

 

 

                                                   Таблица 2

Масштабные коэффициенты

Суффикс

Масштабный коэффициент

Наименование

f

10–15

Фемто

Р

10–12

Пико

n

10–9

Нано

U

10–6

Микро

mil

25,4×10–6

Мил (0,001 дюйма)

m

10–3

Милли

k или К

103

Кило

MEG

106

Мега

G

109

Гига

Т

1012

Тера

С

Признак целого числа тактов

цифровых сигналов

 

В реальной модели сопротивление резистора рассчитывается по формуле:

<сопротивление>*R [1 + TC1(T – T0) + TC2(T – T0)2],

где R – масштабный множитель сопротивления; TC1, ТС2 – линейный и квадратичный температурный коэффициенты сопротивления (ТКС); Т0 – номинальная температура окружающей среды (по умолчанию 27 °С); Т – текущая температура.

Если же указан экспоненциальный температурный коэффициент сопротивления ТСЕ, то сопротивление резистора рассчитывается по формуле:

<сопротивление>×R×1,01 TCE (T – T0),

где ТСЕ – экспоненциальный температурный коэффициент.

Реальная емкость конденсатора:

<емкость>*C*(1+VC1*V+VC2*V2)*[1+TC1*(T–T0)+TC2*

(T–T0)2],

где С – масштабный множитель емкости; VC1 и VC2 – линейный и квадратичный коэффициенты напряжения; ТС1 и ТС2 – линейный и квадратичный температурные коэффициенты емкости.

Значения параметров компонентов с учетом разброса Х рассчитывается по формуле:

X = Xном(1 + xD),

где Xном – номинальное значение параметра; D – относительный разброс параметра X; x – центрированная случайная величина, принимающая значение на отрезке (–1, +1). Генераторы случайных чисел для расчета вариации параметров могут быть независимые (DEV) или коррелированные (LOT).

При размещении на схеме резистора со следующими свойствами: ссылка (reference) R1, сопротивление (VALUE) 1k, отклонение от номинала (TOLERANCE) 10 \%, подключенного к цепям N00023, N00011, в Netlist будут помещены следующие строки:

R_R1              N00023 N00011 R_R1 1k

.model            R_R1 RES R=1 DEV=10\%,

где R_R1 – имя модели, RES – тип модели (резистор).

Если Вы посмотрите список библиотек (приложение А), то увидите, что для каждого элемента задан PSpice Template, который определяет, как при формировании Netlist будут описаны компоненты. Так, символ ^ заменяется на полный иерархический путь для данного элемента. Последовательность символов приводит к переносу на следующую строку, обычно используется для перехода от описания символа к описанию модели и за ней стоит .model. Последовательность \%<pin name> определяет имена выводов.

Свойства элементов начинаются с @. Свойство @REFDES – ссылка на компонент на схеме (reference). Конструкция ?<имя свойства>| фрагмент Template |. означает, что если свойство элемента задано, то в Netlist переносится фрагмент Template, находящийся между символами |     |.

PSpice Template является одним из свойств компонента (рис. 6) и может быть изменен как любое другое свойство.

В качестве примера рассмотрим PSpice Template резистора из библиотеки analog.lib:

R^@REFDES\%1\%2?TOLERANCE|R^@REFDES|@VALUE?TOLERANCE| .modelR^@ REFDES RES R=1 DEV=@TOLERANCE\%|

В стандартных моделях резистора, конденсатора заложены температурные коэффициенты, но в стандартных Template они не указываются. Поэтому, если Вам необходимо анализировать влияние температурных свойств компонентов на работу схемы, Вы можете, используя любой текстовый редактор, внести соответствующие изменения в файл Netlist (более подробно модели стандартных компонентов описаны [4, 10, 13, 15]). Другой вариант – изменить Template и добавить компоненты свойств, определяющие зависимость номинала от температуры, либо создать библиотечные элементы со своим Template для компонентов с разными температурными коэффициентами и точностью. Ниже приводится Template для резистора с

TC1 = 0.1 \% на °C, и точностью 10 \%.

R^@REFDES \%1 \%2 @VALUE .model R^@REFDES RES R=1 DEV=10\% TC1=0.001

Если резистор с таким Template подключить к цепям N00023, N00011, задать сопротивление (value) 10к и ссылку (refdes) R1, в Netlist будут помещены следующие строки:

R_R1 N00023 N00011 R_R1 10k

.model R_R1 RES R=1 DEV=10\% TC1=0.001

А вот Template для резистора, у которого точность задается через значение свойства TOLERANCE, значение линейного коэффициента сопротивления (TC1) задается через значение свойства TC1:

R^@REFDES\%1\%2?TOLERANCE|R^@REFDES|@VALUE?TC1|