PSpice - komputerowa symulacja układów elektronicznych.pdf

(3262 KB) Pobierz
5678620 UNPDF
5678620.002.png
SPIS TRE ´ CI
1. PIERWSZE KROKI .............................................. 1
1.1. Komputerowa analiza układów elektronicznych. ................... 1
1.2. Prosty obwód. ........................................... 2
1.3. Organizacja danych wej´ciowych. ............................. 5
1.4. Podstawowe typy elementów ................................ 6
11.4.1. Opornik. ......................................... 6
1.4.2. Kondensator ....................................... 6
1.4.3. Indukcyjno´´ ...................................... 7
1.4.4. Indukcyjno´ci sprz˛˙one .............................. 7
1.4.5. Bezstratna linia długa ................................ 7
1.4.6. Niezale˙ne ´ródła napi˛ciaipr˛du ....................... 9
1.4.7. ´ ródła sterowane napi˛ciem ............................ 9
1.4.8. Z ´ ródła sterowane pra˛dem .............................. 9
1.5. Warto´ci elementów ...................................... 10
1.6. Uwagi o metodzie analizy obwodu ............................ 11
1.6.1. Metoda potencjałóww˛złowych ......................... 11
1.6.2. Zmodyfikowana metoda potencjałóww˛złowych ............. 15
2. ANALIZA STAŁOPR ˛ DOWA ...................................... 19
2.1. Statyczny punkt pracy układu. ............................... 19
2.2. Charakterystyki statyczne. .................................. 20
2.3. Zbie˙no´´ oblicze´ ....................................... 22
2.3.1. Algorytm Newton–a Raphson–a. ......................... 25
2.3.3. Parametryzacja ´ródeł ................................ 30
2.4. Transmitancje stałopr˛dowe. ................................. 32
2.4.1. Instrukcja .TF — obliczanie transmitancji .................. 33
2.4.2. Inny sposób obliczania transmitancji stałopr˛dowej ............ 34
2.5.
Wra˙liwo´ci ............................................ 36
2.5.1. Format instrukcji .................................... 36
2.5.2. Projektowanie przetwornika C/A ......................... 36
2.5.3. Analiza Monte Carlo ................................. 40
3. ANALIZA ZMIENNOPR ˛ DOWA ................................... 45
3.1. Analiza w dziedzinie cz˛stotliwo´ci ............................ 45
3.1.1. Wymuszenia. ...................................... 46
3.1.2. Modele elementów nieliniowych ......................... 46
3.1.3. Wzmacniacz oporowy ................................ 48
3.1.4. Instrukcje wyprowadzania danych ........................ 52
3.2.
Analiza szumów. ......................................... 62
3.2.1. Modele szumowe elementów ........................... 63
3.2.2. Instrukcja analizy szumów ............................. 65
3.2.3. Szumy wtórnika napi˛cia — instrukcje .INC, .SUBCKT, .ENDS. . . 66
5678620.003.png
4. ANALIZA STANÓW NIEUSTALONYCH ............................. 71
4.1. Instrukcja analizy stanów nieustalonych ......................... 72
4.1.1. Wymuszenia ....................................... 73
4.1.2. Klucze ........................................... 77
4.1.3. Linia długa........................................ 79
4.1.4. Sterowanie procesem całkowania ........................ 83
4.2. Układy niestacjonarne ..................................... 86
4.2.1. Idea realizacji elementów o zmiennych w czasie parametrach ..... 86
4.2.2. Nieliniowe ´ródła sterowane ............................ 88
4.2.3. Biblioteka elementów o wartos´ciach zalez˙nych od czasu. ........ 91
4.3. Analiza zniekształcen´ nieliniowych. ............................ 94
4.4. Zastosowanie programu PSpice do problemów nieelektrycznych. ....... 99
4.4.1. Atraktor Lorentza ...................................99
4.4.2. Cza˛stka amoniaku ...................................102
5.ELEMENTY PASYWNE — MODELE ................................111
5.1. Jeszcze raz deklaracja modelu. ...............................111
5.2. Model opornika. .........................................112
5.3. Model kondensatora. ......................................114
5.4. Model cewki magnetycznej. .................................115
5.5. Model kluczy sterowanych. .................................116
5.6. Model nieliniowego rdzenia magnetycznego. .....................116
5.6.1. Model materiału rdzenia. ..............................118
5.6.2. Wyznaczanie parametrów materiału magnetycznego. ...........119
5.6.3. Uwagi na temat obliczania parametrów materiałów magnetycznie
mi˛kkich. .........................................125
6.ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE ................................127
6.1. Dioda półprzewodnikowa. ..................................127
6.1.1. Deklaracja diody półprzewodnikowej. .....................127
6.1.2. Model diody półprzewodnikowej. ........................129
6.1.3. Wływ temperatury na charakterystyki diody. ................134
6.1.4. Model małosygnałowy i model szumowy diody. ..............137
6.2. Tranzystor bipolarny. ......................................138
6.2.1. Deklaracja tranzystora bipolarnego. .......................138
6.2.2. Charakterystyka statyczna tranzystora bipolarnego.............139
6.2.3. Pojemno´ci. .......................................143
6.2.5. Model małosygnałowy i model szumowy. ..................150
6.3. Tranzystor polowy, zł˛czowy (JFET). ..........................155
6.3.1. Deklaracja w strukturze obwodu tranzystora polowego, zł˛-
czowego. .........................................156
6.3.2. Model standardowego (Si) tranzystora polowego, zł˛czowego. ....156
6.3.3. Model tranzystora polowego, zł˛czowego GaAs ..............159
6.3.4. Model małosygnałowy i model szumowy. ..................163
6.4.
Tranzystor polowy z izolowan˛ bramk˛ (MOS). ...................164
6.4.1. Deklaracja tranzystora MOS w strukturze obwodu. ............165
5678620.004.png
6.4.2. Model Shichman–a Hodges–a (LEVEL=1). .................166
6.4.3. Model Meyer–a (LEVEL=2). ...........................174
6.4.4. Model Dang–a (LEVEL=3). ............................184
6.4.5. Oporno´ci omowe. ..................................190
6.4.6. Komentarz. ........................................190
6.4.7. Model małosygnałowy i szumowy. .......................191
Dodatek A — Instrukcje i deklaracje. ...................................194
Dodatek B — Deklaracje elementów. ...................................207
Dodatek C — Konfiguracja programu Probe. .............................215
Dodatek D — Probe — wyra˙enia .....................................217
LITERATURA ....................................................219
INDEKS ........................................................222
5678620.005.png
Podró˙e kształc˛ . Ale bajki kształc˛ w stopniu znacznie wi˛kszym.
Wszystko to, co mówił Nadmakaron, Wielki Bajarz wymy´lił o wiele
wcze´niej, a doktor Paj-Chi-Wo opowiadał mi pi˛´dziesi˛ t lat temu.
Jan Brzechwa, „Podró˙e Pana Kleksa”
1. PIERWSZE KROKI
Prace nad komputerow˛ analiz˛ układów elektronicznych prowadzone w połowie lat
siedemdziesi˛tych w zespole dr Nagel–a [24] w University of California zaowocowały w
postaci programu SPICE2 słu˙˛cego do symulacji układów elektronicznych. Sponsorem prac
był rz˛d Stanów Zjednoczonych, st˛d wynik — program SPICE2 — jest programem public
domain tzn. z jego kodu ´ródłowego mo˙e korzysta´ swobodnie ka˙dy obywatel Stanów
Zjednoczonych. Program ten w bardzo krótkim czasie stał si˛ nieformalnym standardem
w´ród programów do analizy obwodów elektronicznych. Pojawiło si˛ tak˙e wiele wersji
komercjalnych opracowanych na podstawie programu SPICE2. Jedn˛ z nich jest program
PSpice firmy MicroSim.
1.1. Komputerowa analiza układów elektronicznych
Wczesne lata siedemdziesi˛te były pocz˛tkiem burzliwego rozwoju technologii
wytwarzania scalonych układów elektronicznych. Ze wzgl˛du na wysoki koszt opracowania
masek, układ scalony musi by´ jak najdokładniej sprawdzony nim przyst˛pi si˛ do produkcji
masowej. Badania wykonywane na prototypie w tym wypadku nie mog˛ by´ zastosowane z
nast˛puj˛cych powodów:
Koszt wykonania jednego kompletu masek prototypu, w przypadku badan´na
prototypowym układzie scalonym, jest porównywalny z kosztem produkcji całego
układu 1 .
Model układu wykonany w oparciu o elementy dyskretne z reguły nie oddaje
zachowania układu scalonego. Powodem tego s˛ efekty fizyczne charakterystyczne
tylko dla układów scalonych.
1 Na koszt wytworzenia pojedynczego układu scalonego składa si˛ głównie koszt projektu
układu, koszt projektu masek i koszt testowania układu. Koszty u˙ytych materiałów s˛
znacznie mniejsze.
5678620.001.png
 
Zgłoś jeśli naruszono regulamin