Роберт Хайнеманн - Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

Шаг 14 Рассмотрите внимательно окно Add Tracesи поэкспериментируйте, выбирая в его центральной части различные данные для занесения в список диаграмм.

После этого краткого экскурса пора приступать к созданию диаграммы на основе данных о напряжении на конденсаторе и общем напряжении, полученных при моделировании электросхемы последовательного включения с резистивно-емкостной связью. И вот здесь вы сможете похвалить себя за то, что внимательно изучили раздел урока 2 о выходном файле PSPICE и разбираетесь в именах, присвоенных программой PSPICE токам и напряжениям, ведь именно под этими именами они и находятся в списке диаграмм. Теперь вы сразу сможете определить, как здесь называются диаграммы общего напряжения и потенциала на верхнем выводе конденсатора: имя V(U1:+) обозначает общее напряжение, а (С1:2) — напряжение на выводе 2, то есть на верхнем конце конденсатора С1. [22] В том случае, если обозначения токов и напряжений вызывают у вас какие-либо трудности, вам следует еще раз перечитать раздел 2.2, где говорится о сетевом списке и об альтернативных обозначениях.

Шаг 15 Щелкните в левой части окна Add Tracesпоочередно по именам V(U1:+) и V(C1:2) и отправьте их таким образом в нижнюю строку Trace Expression(Trace-содержимое) — см. рис. 4.10. Добавьте к ним также потенциал точки «земли» V(0) для указания нулевой линии. Если вы ошиблись при заполнении строки Trace Expression или в ней содержатся данные, введенные вами в ходе предыдущих экспериментов и которые вы теперь хотели бы удалить, то вы легко можете это сделать. Строка Trace Expression ведет себя как обычный текстовый редактор: курсор можно перемещать и устанавливать в любое место по вашему желанию. Если все получилось так, как вам требовалось, то подтвердите свой выбор, щелкнув по кнопке OK.

Нужные вам диаграммы появились на экране (рис. 4.11), однако такое изображение может удовлетворить разве что очень непритязательного электронщика. Вас, разумеется, оно не устраивает. Все дело в том, что ширина шага, которую программа PSPICE автоматически выбрала для вычисления своих значений, оказалась слишком велика, поэтому на диаграмме появились углы и вершины.

Рис. 4.11. Диаграмма общего напряжения и напряжения на конденсаторе с автоматически выбранной шириной шага

Шаг 16Откройте еще раз окно предварительной установки для анализа переходных процессов Transient (см. раздел 4.1) и введите в поле Step Ceilingзначение 4 мкс (не забывайте о том, что PSPICE не понимает греческих букв, поэтому следует ввести 4us, а не 4μs) — см. рис. 4.12. При такой ширине шага PSPICE вычислит 1000 значений в интервале от 0 до 4 мс.

Рис. 4.12. Окно Transientс заданной шириной шага вычислений 4 мкс

Шаг 17Заново запустите процесс моделирования, на этот раз с уменьшенной шириной шага, и выведите на экран желаемую диаграмму (теперь уже в удовлетворяющем вас виде) — см. рис. 4.13.

Рис. 4.13. Диаграмма общего напряжения и напряжения на конденсаторе с шириной шага при моделировании 4 мкс

Изучив начальную область вашей диаграммы, вы сможете убедиться в том, что анализ переходных процессов программы PSPICE имеет одно замечательное качество: он представляет собой комбинацию анализа переходного процесса и стационарного состояния, то есть показывает характеристики схемы в момент, когда переключение из закрытого состояния в открытое уже завершилось. Однако при отображении переходного процесса необходима бдительность: PSPICE практически всегда выполняет свою работу безупречно, но иногда (очень редко) возникают проблемы со сходимостью. И тогда даже PSPICE может допустить ошибку. Поэтому никогда не помешает лишний раз проконтролировать результаты.

При работе с программой PSPICE надо четко понимать: она не заменяет лабораторию. Только лабораторный эксперимент может окончательно решить, удовлетворяет ли проект какой-либо схемы необходимым требованиям. Но! С помощью PSPICE можно сократить затраты на лабораторные эксперименты до минимума. Опытные разработчики уже отказываются от лабораторной сборки с использованием гибких проводов и проводят сборку первого прототипа новой модели сразу на печатной плате. Именно такой путь развития интерактивного моделирования предложила фирма OrCAD [23] В январе 1988 года произошло объединение компаний MicroSim (моделирование) и OrCAD (проектирование) под именем OrCAD. В свою очередь фирма OrCAD в июне 1999 года вошла в компанию CADENCE, предложившую автотрассировщик SPECCTRA. Таким образом, CADENCE сейчас обладает комплексным пакетом, содержащим все составные части (каждая из которых является лидером на рынке электронных цифровых анализаторов (EDA)), необходимые для автоматизированного проектирования электронных схем. , когда объединяла все инструменты, необходимые для проектирования электронных схем, под одной пользовательской оболочкой. К уже знакомым вам инструментам SCHEMATICS, PSPICE и PROBE добавились компоновщик и автотрассировщик. В результате стало возможным осуществлять весь процесс проектирования схемы за компьютером, включая проектирование печатных плат и получение данных для, например, сверлильного станка ЧПУ типа CNC для автоматического изготовления пластин. На рис. 4.14 изображена структура программного пакета, названного изготовителями From Start to Finish (От начала до конца).

Рис. 4.14. Единая пользовательская оболочка для разработки электронных схем From Start to Finish

К сожалению, почти с каждым большим (и не менее заслуженным) шагом в области автоматизации проектирования фирма MicroSim изменяла название пользовательской оболочки, под которой объединены в гармоничное целое отдельные программы. Первоначально этот программный пакет назывался PSPICE (то есть программа-имитатор PSPICE наряду с редактором SCHEMATICS и программой-осциллографом PROBE и т.д. являлась составной частью программного пакета с таким же названием). Позднее он стал называться DESIGN CENTER, затем DESIGN LAB. Сегодня этот пакет известен под именем CADENCE-PSPICE. Проектировщики не успевают запоминать новые названия. Они и сегодня, говоря о PSPICE, имеют в виду весь программный пакет. Этой традиции придерживается и автор этой книги.

Если вы хотите отразить на временной диаграмме электросхемы последовательного включения с резистивно-емкостной связью, состоящей из R и С, не только напряжение на конденсаторе U C(t), но и ток через конденсатор I C(t), то вам нужно добавить вторую ось координат Y, так как для одновременного изображения U C(t) и I C(t) у вас нет сколько-нибудь приемлемой шкалы [24] В PSPICE не предусмотрено использование единиц измерения. Программа автоматически воспринимает все напряжения в вольтах и все токи в амперах, поэтому отображение значений тока и напряжения на диаграмме с одним общим масштабированием оси Y, в принципе, возможно. Однако в этом случае диаграмма тока оказалась бы такой маломасштабной, что ее практически не было бы видно. .