Числа и переменные

Основные сведения о системе схемотехнического моделирования Micro-CAP

Введение

Учебное пособие представляет лабораторный практикум по применению системы Micro-CAP для схемотехнического моделирования. Программа Micro-CAP (далее МС) фирмы Spectrum Software позволяет осуществлять графический ввод исследуемой схемы и проводить анализ ее основных характеристик. Программа МС относится к системам имитационного моделирования и позволяет проводить анализ устройств и систем, как на «транзисторном», так и на компонентном уровне. В системе МС используется стандартный для операционной системы Windows многооконный интерфейс с разворачивающимися окнами – меню и интегрированный многостраничный иерархический редактор схем. В отличие от известных профессиональных программ, в MC после создания или редактирования схемы не нужно загружать специальные программы для выполнения моделирования. Выбором соответствующих команд можно проводить моделирование устройства во временной или частотной области, по переменному или постоянному току непосредственно после создания схемы в редакторе. Для этих целей в программе МС используется внутренний SPICE вычислитель. Интерфейс практически не изменяется в зависимости от режима анализа, что заметно облегчает освоение программы. При этом результаты выводятся как графически, так и численно. Существует возможность оперативно редактировать схемы и повторно проводить их моделирование. Наглядное графическое представление результатов и возможность многократного повторения анализа при различных условиях позволяют детально исследовать особенности работы моделируемой схемы. Графический редактор предоставляет возможности выделять, копировать, перемещать, масштабировать, вращать, зеркально отражать как отдельные компоненты, так и группы выделенных компонентов. Взаимодействие с областью буфера обмена операционной системы Windows позволяет копировать схемы и графики результатов моделирования в отчеты, создаваемые, например, в редакторе Word. Более подробно основные возможности системы MC изложены в [1, 2, 3].

В учебном пособии рассмотрены методики моделирования схем по постоянному и переменному току, методики анализа характеристик в частотной и во временной областях, в том числе нелинейных и шумовых параметров. Пособие предназначено для проведения практических занятий по курсу «Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС».

В математических выражениях МС могут использоваться следующие представления чисел:

- действительные числа с фиксированной точкой, например, сопротивление 1,5кОм представляется как 1500;

- действительные числа с плавающей точкой, например, индуктивность 1,5мкГн представляется как 1.5Е-6. Отметим, что в качестве десятичного знака используется точка;

- действительные числа с плавающей точкой, где степени 10 обозначаются буквенными суффиксами:

Фемто = 10^−15 = f = F;	Микро = 10^−6 = u = U;	Мега = 10^6 = MEG = Meg;
Пико = 10^−12 = p = P;	Милли = 10^−3 = m = M;	Гига = 10^9 = g = G;
Нано = 10^−9 =n = N;	Кило = 10^3 = k = K;	Тера = 10^12 = t = T,

например, емкость 1,5 пФ представляется как 1.5p. Пробелы между числом и буквенным суффиксом не допускаются.

Отметим, что при представлении чисел большие и малые буквы не различаются, однако, для экономии места на графиках (но не в редакторе!) малая буква "m" обозначает 10⁻³, а большая буква "М" - 10⁶.

В МС ряд констант и переменных имеют стандартные значения, например, PI = 3.14159265389795.

Номера узлов, присваиваемые программой МС автоматически, представляют собой целые числа. Кроме того, пользователь может присвоить любому узлу имя в виде текстовой алфавитно-цифровой переменной, начинающейся с буквы или символа "_" и содержащей не более 50 символов.

В математических выражениях используются следующие переменные:

D(A)	- логическое состояние цифрового узла A;
V(A)	- напряжение в аналоговом узле A относительно земляного узла (номер которого в МС всегда 0);
V(A,B)	- разность потенциалов между узлами A и B;
V(D1)	- разность потенциалов между выводами устройства D1;
I(D1)	- ток через устройство D1;
I(A,B)	- ток через ветвь между узлами A и B;
IR(Q1)	- ток, втекающий в вывод R устройства Q1;
VRS(Q1)	- разность потенциалов между выводами R и S устройства Q1;
CRS(Q1)	- емкость между выводами R и S устройства Q1;
QRS(Q1)	- заряд емкости между выводами R и S устройства Q1;
R(R1)	- сопротивление резистора R1;
C(X1)	- емкость конденсатора или диода X1;
Q(X1)	- заряд конденсатора или диода X1;
L(X1)	- индуктивность катушки индуктивности или сердечника X1;
X(X1)	- магнитный поток в катушке индуктивности или сердечнике X1;
B(X1)	- магнитная индукция в катушке индуктивности или сердечнике X1;
H(X1)	- напряженность магнитного поля в катушке индуктивности или сердечнике X1;
T	- время;
F	- частота;
S	- комплексная частота ;
Z	- оператор задержки .

Символы R и S заменяются аббревиатурами выводов устройств согласно следующей таблице:

Устройство	Аббревиатуры выводов	Названия выводов
МОП-транзистор (NMOS, PMOS, MOSFET)	D, G, S, B	Сток, затвор, исток, подложка
Полевой транзистор (NJFET, PJFET, JFET), Арсенид-галлиевый транзистор (GaAsFET)	D, G, S	Сток, затвор, исток
Биполярный транзистор (NPN, PNP, BJT)	B, E, C	База, эмиттер, коллектор

Дата добавления: 2014-12-23