Роберт Хайнеманн - Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

За всю историю развития электронной техники не было изобретения, которое оказало бы большее влияние на работу специалистов, чем программа PSPICE. С появлением PSPICE достаточно иметь под рукой стандартный персональный компьютер, чтобы смоделировать работу сложнейших электронных схем. При этом результаты в большинстве случаев оказываются точнее полученных в лабораторных условиях, хотя бы потому, что PSPICE не допускает погрешностей в измерениях.

Программы-имитаторы стали незаменимым инструментом в работе профессиональных электронщиков. В настоящее время существует целый ряд моделирующих программ, и практически все они созданы на основе SPICE, которая была разработана специалистами университета Беркли. PSPICE считается образцом имитатора и используется электронщиками во всем мире чаще, чем все остальные моделирующие программы вместе взятые.

Полная версия программы PSPICE стоит очень дорого и практически недоступна для отдельных частных лиц. Поэтому трудно переоценить значение ее бесплатной демоверсии для предприятий, школ и вузов, готовящих специалистов в области электроники. Демоверсия отличается от полной лишь тем, что объем моделируемых схем ограничен 50-ю деталями, среди которых может быть 10 транзисторов. Этого достаточно, чтобы использовать программу в образовательных целях. Все примеры в настоящей книге рассчитаны на демоверсию, но материал изложен так, что по сути является вводным курсом в полную версию PSPICE.

Для того чтобы имитатором могли пользоваться европейские потребители, с разрешения изготовителей в оригинальную американскую демоверсию PSPICE были внесены некоторые изменения: вместо распространенных в США включены схемные обозначения, соответствующие стандартам IEC, и используемые в Европе транзисторы. Прилагаемый к книге компакт-диск содержит как оригинальную американскую демоверсию PSPICE, так и ее измененный европейский вариант.

Автор книги попытался достичь невозможного: совместить под одной обложкой учебный курс для новичков, солидное подспорье для опытных пользователей и справочник как для первой, так и для второй категории читателей. Реализации намеченных целей призвана служить следующая структура книги:

• часть I адресована, главным образом, новичкам. Сведения об основах работы с программой PSPICE объединены в пять уроков. После тщательной изучения этого вводного курса вы овладеете важнейшими видами анализа, что является непременным условием для работы с PSPICE. Для успешного освоения материала первой части необходимо иметь базовые знания о характеристиках поведения резисторов, конденсаторов и катушек в цепях постоянного и переменного тока;

• информация, содержащаяся в части II, имеет более специализированный характер и предназначается для опытных пользователей программы PSPICE, то есть для тех, кто уже изучил материал первой части и успел применить полученные знания на практике. Пять уроков этой части можно прорабатывать в любой последовательности;

• в конце каждого урока вы найдете руководство к действию. Приведенные в нем рецепты в краткой форме содержат указания относительно последовательности выполнения важнейших операций. Это сделано для того, чтобы читатель, если он вдруг упустил отдельные моменты при изучении материала, смог быстро сориентироваться;

• часть III рассказывает о перспективах работы с программой PSPICE. Среди прочего здесь говорится об использовании PSPICE в таких областях, как техника связи и регулирования, силовая полупроводниковая техника.

Внимательно и последовательно проштудируйте первую часть книги. Овладев изложенным там материалом, вы будете готовы к тому, чтобы с успехом применять программу PSPICE для изучения основных схем полупроводниковой электроники. Материал же второй части можете осваивать постепенно, по мере необходимости.

Данный учебный курс был неоднократно апробирован и претерпел немало изменений, прежде чем приобрел тот вид, который имеет в книге. Хотелось бы выразить искреннюю признательность всем коллегам, учащимся и студентам, способствовавшим его созданию. Отдельные слова благодарности адресованы фирме OrCad, выпустившей бесплатную демоверсию PSPICE, в результате чего стало возможным использование этой уникальной программы в сфере профессионального образования.

Автор книги предлагает своим читателям бесплатные электронные консультации. В сети Internet есть страничка http://www.spicelab.de, где он публикует последние новости по программе PSPICE и, кроме того, отвечает на наиболее часто задаваемые вопросы, которые ему присылают по электронной почте: Robert.PSPICE.Heinemann@t-online.de.

Многочисленные читательские отклики на первое издание книги подтвердили правильность выбранной концепции. Поэтому уже менее чем через год возникла необходимость ее повторного выпуска.

В январе 1999 года, сразу после объединения компаний MicroSim и OrCAD, появилась версия PSPICE 9.0, в которой редактор проектирования электронных схем MicroSim-SCHEMATICS был заменен редактором OrCAD-CAPTURE. В отличие от предыдущей версии 9.0 была создана, как мне представляется, несколько поспешно и имела некоторые недостатки (так, например, нельзя было непосредственно на схеме указывать токи и напряжения в рабочей точке аналоговых микросхем, а также двоичные состояния в цифровых микросхемах, что чрезвычайно удобно при проектировании). Все недочеты были устранены в версии 9.1. Кроме того, версия 9.1 позволяет чертить схему как в редакторе MicroSim-SCHEMATICS, так и в OrCAD-CAPTURE. Но это возможно только в полной версии PSPICE 9.1. Демоверсия, к сожалению, не содержит ни опции для указания данных в рабочей точке непосредственно на чертеже, ни возможности выборочного использования SCHEMATICS и CAPTURE при проектировании схемы. Что касается указания данных в рабочей точке, то компания CADENCE (недавно фирма OrCAD вошла в компанию CADENCE, что сделало последнюю крупнейшей корпорацией, предлагающей свое программное обеспечение и услуги на рынке электронных цифровых анализаторов) уже объявила о намерении внести необходимые дополнения в следующую демоверсию.

В связи с появлением новой версии программы текст книги перед повторным изданием был доработан. Я избрал концепцию, которая, надеюсь, удовлетворит как тех читателей, кто работает с демоверсией и для кого важно иметь характеристики рабочей точки на схеме, так и тех, кто предпочитает пользоваться новейшей версией 9.1. С учетом этого к прежнему варианту книги о версии 8.0 были добавлены две главы (четвертая часть), где рассказывается о версии 9.1. Материал дополнительных глав излагается в виде учебного курса и подается с таким расчетом, чтобы читатель, знакомый с версией 8.0, мог без труда освоить версию 9.1. Прилагаемый к книге компакт-диск содержит обе демоверсии PSPICE 8.0 и 9.1, а также их европеизированные варианты. При одновременной работе версии не конфликтуют друг с другом, так что вы можете установить на своем компьютере оба варианта и в случае необходимости заглянуть в версию 9.1, не отказываясь при этом от использования версии 8.0.