Курсовая работа: Визуальное моделирование электронных схем
На схеме обязательно должен быть узел «земли», всегда имеющий имя 0, – к нему присоединяется символ AGND (аналоговая земля) из библиотеки port.slb.
Внесённые в схему изменения записываются в текущий каталог в файл схемы с расширением.sch (обычным для Windows способом). Если схема создана вновь, дополнительно запрашивается имя схемы (сохранить как).
1.2.3 Редактирование параметров компонентов
Все компоненты характеризуются списком атрибутов (параметров), который открывается двойным щелчком по любой точке, находящейся внутри изображения символа компонента. На рисунке 5 в качестве примера приведены списки атрибутов биполярного транзистора и конденсатора.
Рис. 5 - Диалоговое окно редактирования атрибута транзистора а) конденсатора б)
Символ «*» слева от имени
атрибута означает, что этот атрибут нельзя редактировать в режиме рисования
схем (только в режиме редактирования символа). Чтобы сделать этот атрибут
доступным для редактирования в режиме рисования схемы, необходимо войти в режим
редактирования символа (пиктограмма 
), выполнить команды Part/Attributes и установить флаг в окне Changeable schematics.
Если параметры компонента отражены на схеме (например, сопротивление резистора, ёмкость конденсатора, напряжение источника питания), их удобно редактировать индивидуально, дважды щёлкнув по нему курсором мыши. В результате открывается окно редактирования, пример которого приведён на рисунке 6.
Рис. 6 - Панель редактирования ёмкости конденсатора
2. Подготовка к моделированию
После создания схемы моделируемого устройства должны быть введены символы источников сигнала и источники питающего напряжения.
Источники сигналов представлены в системе моделирования достаточно широко [16, 17]. Уделим внимание только наиболее важным и часто используемым.
Источник питания имеет имя VDC и содержит в качестве изменяемого атрибута напряжение DC =xxV.
Источник постоянного тока имеет имя IDC и содержит в качестве изменяемого атрибута ток DC=xxA.
Источник напряжения для АС анализа имеет имя VAC и содержит в качестве редактируемых атрибутов напряжение постоянного тока DC=xxV, напряжение переменного тока ACMAG=xxV и фазу ACPHASE=xx (в градусах).
Источник тока с именем IAC имеет изменяемые атрибуты, аналогичные по смыслу с атрибутами источника напряжения VAC, но, естественно, единицей измерения тока является [А].
Источник синусоидального сигнала VSIN содержит в качестве редактируемых атрибутов напряжение постоянного тока DC=xxV, напряжение переменного тока AC=xxV, напряжение смещения VOFF=xxV, амплитуду синусоидального сигнала VAMPL=xxV, частоту FRIQ=xx (в Герцах), задержку включения TD=xx (в секундах), коэффициент затухания DF=xx (в 1/с) и фазу PHASE=xx (в градусах).
Источник импульсного сигнала VPULSE содержит в качестве редактируемых атрибутов напряжение постоянного тока DC=xxV, напряжение переменного тока AC=xxV, напряжение V1=xxV в начале импульса, напряжение V2=xxV по окончании импульса, TD – задержку переднего фронта (сек.), TR – длительность переднего фронта (сек), TF – длительность заднего фронта (с), PW – длительность плоской вершины (с) и PER – период повторения.
Отметим, что всем атрибутам должно быть присвоено какое-либо значение, иначе при начале моделирования будет выдано сообщение об ошибках.
2.1 Составление задания на моделирование
Перед
проведением моделирования составляется задание на моделирование по команде Analysis/Setup или при
нажатии пиктограммы 
. В открывшемся окне (рис. 7)
нажатием курсора отмечают нужные директивы моделирования (при этом в графе Enabled появляется
флаг). После нажатия соответствующей кнопки открываются диалоговые меню задания
директив моделирования.
Рис. 7 - Выбор директив моделирования
2.1.1 AC Sweep-расчёт частотных характеристик и уровня шума
В диалоговом окне задания параметров режима AC Sweep имеется три раздела (рис. 8).
В разделе AC Sweep Type определяют характер изменения частоты: Linear – линейная шкала; Octave – изменение частоты октавами; Decade – изменение частоты декадами.
В разделе Sweep Parameters задаются параметры диапазона частот: Total Pts – общее количество точек расчёта при выборе линейного масштаба или количество точек на октаву или декаду по частоте; Start Freq – начальная частота; End Freq – конечная частота.
Рис. 8 - Расчёт частотных характеристик и уровня шума
В разделе Noise Analysis устанавливаются параметры расчёта спектральной плотности внутреннего шума: Noise Enabled – включение режима расчёта уровня шума; Output Voltage – выходное напряжение; I/V – имя входного источника напряжения или тока; Interval – интервал расчёта парциального уровня шума.
Расчёт характеристик в частотной области производится после определения режима по постоянному току и линеаризации всех нелинейных компонентов. Все независимые источники напряжения и тока, для которых заданы значения АС-амплитуды и фазы, являются входными воздействиями.
2.1.2 DC Sweep – вариация параметров при расчёте режима по постоянному току
Расчёт режима по постоянному току производится при вариации одного или нескольких источников постоянного напряжения или тока, температуры, параметров моделей компонентов схемы и глобальных параметров.
После нажатия на кнопку DC Sweep открывается основное окно (рис. 9), в котором задаются следующие параметры.
В разделе Sweep Var. Type задаётся тип варьируемого параметра: источник напряжения, температура, источник тока, параметры модели компонента, глобальные параметры.
В зависимости от выбранного типа параметра заполняется одна или несколько строк:
Name – имя варьируемого параметра (для источника напряжения, источника тока, глобального параметра);
Model Type – тип модели, например RES, DIOD, NPN (для Model Parameter);
Рис. 9 - Диалоговое окно задания цикла изменения параметров в режиме DC Sweep
Model Name – имя модели, например KT815B (для Model Parameter);
Param. Name – имя параметра (для Model Parameter, Global Parameter).
В разделе Sweep Type задаётся тип вариации параметра: Linear – линейный масштаб; Octave – логарифмический масштаб октавами; Decade – логарифмический масштаб декадами; Value List – в виде списка параметров.
Пределы изменения параметров задаются в строках: Start Value – начальное значение; End Value – конечное значение; Incremen – приращение; Value – список параметров.
Статистический анализ по методу Монте-Карло (Monte Carlo/Worst Case) не рассматривается.
Ещё одно замечание необходимо сделать о режиме Options – установка параметров моделирования. До приобретения навыков работы с программой Schematics лучше пользоваться теми опциями, которые система устанавливает по умолчанию. При ошибочно выбранных значениях некоторых параметров моделирования может быть нарушена сходимость вычислений из-за ограниченности разрядной сетки компьютера и моделирование схемы провести не удастся. Однако в некоторых случаях за счёт установки необходимых опций удаётся повысить точность расчётов, особенно связанных с определением производных.
2.1.3 Parametric – многовариантный анализ
Вариация параметров назначается по заданию Parametric. На каждом шаге вариации параметров по очереди выполняются все виды анализа характеристик цепи. Варьироваться могут все параметры всех моделей компонентов и глобальные параметры, за исключением: параметры L и W МОР-транзистора; температурные коэффициенты резисторов и других компонентов.
Приведём пример проведения многовариантного анализа по глобальному параметру А. Диалоговое окно вариации параметров имеет такое же назначение полей, как и для директивы DC Sweep (рис. 10).
Рис. 10 - Диалоговое окно вариации параметров
Например, многовариантный анализ переходных процессов при изменении амплитуды А гармонического сигнала осуществляется следующим образом: в описании синусоидального источника VSIN атрибуту VAMPL присваивается значение {A}. Далее после размещения на схеме символа стандартного компонента PARAMETRS двойным щелчком мыши вызывается диалоговое окно PartName:PARAM (рис. 11).
Рис. 11 - Окно спецификации задаваемых параметров
Далее определяется глобальный параметр А: NAME1=A и задаётся его начальное значение VALUE1=0. Это означает, что режим по постоянному току будет рассчитан при амплитуде генератора синусоидального сигнала равной нулю.
Затем будут выполнены расчёты переходных процессов согласно установкам списка значений амплитуд, установленных в окне Parametric (рис. 10): А=1V, A=5V, A=10V.
2.1.4 Temperature – вариация температуры
Список температур указывается в диалоговом окне, открывающемся после нажатия на кнопку Temperature в меню выбора директив моделирования. В этом окне указывается список значений температуры (по шкале Цельсия), для которых следует выполнить все заданные виды анализа характеристик. Если эта директива не используется, то все расчёты по умолчанию проводятся для номинальной температуры 27 оС по умолчанию.
