Структура системы моделирования

ВВЕДЕНИЕ

Моделирование электрических процессов в силовых преобразовательных устройствах позволяет существенно сократить цикл проектирования. Особенно эффективным моделирование оказывается в устройствах, на выходе которых формируются сложные многоимпульсные регулируемые напряжения, изменение параметров которых в реальных экспериментальных образцах требует больших материальных и временных затрат.

Моделирование электрических процессов осуществляется с помощью программы PSpice, основу которой составляет программа SPICE2, созданная в калифорнийском университете Беркли в начале 1970-х годов. Функциональные возможности программы SPICE и ее быстродействие стали стандартом для программ, моделирующих аналоговые устройства. Отсюда и название программы – Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis – программа моделирования с акцентом на интегральные схемы.

Программа PSpice использует те же алгоритмы и форматы представления входных и выходных данных, что и SPICE2. Дополнительно в ней создан графический постпроцессор Probe для графического представления результатов моделирования с использованием графических возможностей персонального компьютера. Кроме того, добавлена программа создания математических моделей полупроводниковых компонентов Model Editor (в ранних версиях называемая Parts). Следовательно, о PSpice можно говорить как о программном комплексе или системе моделирования аналоговых устройств.

Первая версия PSpice позволяла моделировать только аналоговые устройства. С ее помощью можно рассчитывать переходные процессы при воздействии различных входных сигналов, проводить спектральный анализ, рассчитывать режимы по постоянному току, частотные характеристики и многие другие характеристики нелинейных и линеаризованных аналоговых устройств. Однако следующие версии программы PSpice, начиная с версии 3.05, позволяют моделировать устройства сопряжения аналоговых и цифровых устройств, а, начиная с версии 4.0, и смешанные аналого-цифровые и цифро-аналоговые устройства.

Первые версии PSpice не имели никакой управляющей оболочки, поэтому файлы, описывающие электрические соединения в схемах, создавались и просматривались с помощью редактора Norton Commander, а запуск соответствующих программ (утилит) осуществлялся подсоединением приготовленных входных, или полученных выходных файлов к соответствующим ехе-файлам.

Система моделирования, входящая в программу OrCAD 9.2 (более ранние версии назывались MicroSim и DesignLab), позволяет осуществлять графический ввод электрических схем, автоматически создавая необходимые текстовые файлы, что существенно упрощает создание схем моделей и анализ полученных результатов моделирования.

Основные виды анализа, которые можно проводить с помощью программы PSpice:

1. Расчет по постоянному току.

2. Расчет по переменному току (частотный анализ).

3. Расчет переходных процессов (расчет во временн о й области).

Последний вид анализа является наиболее важным и информативным при моделировании электронных схем.

Структура системы моделирования электрических процессов в схемах показана на рис. 1.

Рис. 1

Система состоит из следующих основных программ (утилит).

Schematics – графический редактор, предназначенный для создания графического изображения схем моделей из элементов, содержащихся в библиотеках системы. Одновременно он является управляющей оболочкой всей системы, из которой можно запускать все основные программы (утилиты) системы. Часто Schematics называют графическим препроцессором.

PSpice – программа моделирования аналоговых и смешанных цифро-аналоговых и аналого-цифровых устройств.

StmEd – редактор входных сигналов (аналоговых и цифровых); сигналы можно задавать как с помощью текстовых файлов, так и в графическом виде.

Probe – программа (утилита) для графического отображения, обработки, анализа и печати результатов моделирования.

Model Editor – программа (утилита) для создания моделей полупроводниковых устройств и определений подсхем с помощью расчета параметров моделей полупроводниковых приборов (в ранних версиях называлась Parts).

PSpice Optimizer – программа оптимизации параметров моделируемого устройства.

В библиотеках (Libraries) содержится текстовая информация о параметрах моделей элементов (*.lib) и их графических символах (*.slb).

Моделирование электронных схем производится в несколько этапов:

1. Составление принципиальной схемы устройства: ввод на рабочий стол программы Schematics компонентов (резисторов, конденсаторов, полупроводниковых приборов, источников питания и сигналов и т.д.), их соединение между собой проводниками, задание параметров компонентов.

2. Выбор вида анализа, задание необходимых параметров.

3. Выполнение анализа.

4. Исследование результатов моделирования.

5. При необходимости, коррекция принципиальной схемы с целью получить желаемые свойства исследуемого устройства.

Дата добавления: 2017-01-14