Áramkörszimuláció Írta: Vass Sándor F iskolai tanársegéd 2002

Áramkörszimuláció

Írta: Vass Sándor F iskolai tanársegéd © 2002


Tartalomjegyzék 1. SPICE ALAPÚ SZIMULÁCIÓ................................................................................. 2 1.1. TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS [1] ...................................................................................... 2 1.2. SPICE FELÉPÍTÉSE ÉS ELEMEI .................................................................................... 3 1.2.1 Áramkör leírása .............................................................................................. 6 1.2.2 Analízisek ...................................................................................................... 18 1.2.3. Kimeneti megjelenítés formái ...................................................................... 20 1.3. MEGJEGYZÉSEK A SPICE-HOZ ............................................................................... 22 2. AZ MC7S PROGRAM............................................................................................. 22 2.1 A PROGRAM FELÉPÍTÉSE......................................................................................... 23 2.2. KAPCSOLÁSI RAJZOK KÉSZÍTÉSE ........................................................................... 29 2.3 AZ AC ANALÍZIS .................................................................................................... 34 2.4. TRANZIENS ANALÍZIS ............................................................................................ 38 2.5. DC ANALÍZIS ......................................................................................................... 40 2.6. ALKATRÉSZ ÉRTÉKEK LÉPTETÉSE AZ ANALÍZISEKBEN........................................... 43 2.7. MEGJEGYZÉSEK A PROGRAMHOZ .......................................................................... 44 3. IRODALOM JEGYZÉK ......................................................................................... 45 MELLÉKLET............................................................................................................... 46

1


1. Spice alapú szimuláció

1.1. Történeti áttekintés [1] A legnagyobb igény az integrált áramkörök (IC) gyártóitól érkezett egy olyan programra, amely vizsgálta az adott áramkör mCködési jellemz it különféle paraméterekkel (pl. h mérséklet, feszültség változások hatása stb.). Egy IC tervezése ugyanis rengeteg különféle vizsgálatot és tesztet kíván, miel tt gyártásba kerülne. A el szóban megfogalmazott okok miatt a gyártók minimalizálni akarták a költségüket. A SPICE-t (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) mint els

ipari

szabvány programot és felületet a szimulációra 1970-es évek elején a kaliforniai Berkley egyetemen fejlesztették ki. Természetesen több fajta program is napvilágot látott, de ezek vagy nem terjedtek el, vagy egy igen speciális részre irányulnak az elektronikában (pl. nagyfrekvenciás vizsgálatok nyomtatott áramkörökön). A Spice sokáig igen nagy gépeken (u.n main-frame) id osztásos módon futott (80-as évekig) de napjainkra a PC-kre is megtalálható a Spice valamelyik változata. Mit jelent az, hogy változat? A Spice változatok az eredetit l eltér algoritmusokkal számítják ki a kívánt jellemz ket, de közös bennük, hogy eleget tesznek az „alap” Spice bemeneti szintaktikájának. Kifejezetten IC gyártóknak készült a HSpice a Meta-Softwere-t l és az IG-Spice az A.B. Associates-t l melyek els sorban nagyméretC komplex áramköröket elemeznek. Általános célra és PC írt változat mely egyben a legelterjedtebb a PSpice a MicroSim cégt l. Itt jegyezném meg, hogy ezt a változatot is támogatja az MC6S program. Általánosságban elmondhatjuk, hogy a Spice számítógépen modellezi az áramkört, emulálja a különböz

generátorokat, és méréseket végez el re definiált

kimeneteken. Hagyományos mérési módszerrel ehhez multiméterre, oszcilloszkópra, függvénygenerátorra vagy éppen spektrum analizátorra lenne szükség.

2


1.2. Spice felépítése és elemei A Spice bemenete egy szekvenciális szöveges fájl, melyet tetsz leges módon (pl. a számítógép billentyCzetér l) vihetünk be a gépbe. Ezt a fájlt hívjuk Spice bemeneti fájlnak. Minden egyes sora vagy egy áramköri elemet ír le vagy vezérlési sorként modelleket állít be, mérési pontokat és mérési típusokat definiál. Az általános felépítés az alábbiak szerint néz ki: Kapcsolás neve Áramkör leírása Tápok / Bemeneti generátorok definiálása Áramköri elemek leírása Modellek definiálása Analízisek kiválasztása Kimeneti megjelenítés formája .END A kapcsolás nevével vagy tetsz leges névvel kell kezdeni a leírást (csak ékezetes karaktert nem lehet használni). Erre a program által generált kimeneti fájlok azonosíthatósága miatt van szükség. Az utolsó sornak kötelez en .END-nek kell lenni, mert ez szolgál a fájl végének azonosítására. Minden sor tetsz leges karaktereket tartalmazhat (kivétel az ékezetes), szóköz és speciális karakter is lehet. Az „alap” Spice különbséget tett kis-és nagybetC között, a mostani (Pspice) változatok már nem. A számokat valósként vagy egészként, ezen belül normáltan (pl. 1234=1.234E3) vagy prefixumosan (1. táblázat) írhatjuk be. Fontos, hogy a tizedest mindig ponttal és nem vessz4vel kell beírni! Abban az esetben , ha hosszabb a begépelni kívánt szöveg mint a képerny szélessége, sortörést lehet alkalmazni. Ilyenkor az új sorba (folytatása az el z nek) egy + (plusz) jelet kell tenni az els karakterhelyre. A fenti vázlatban nincs jelölve, de természetesen megjegyzéseket is tehetünk egy vagy több sorhoz. Ilyenkor * (csillag) karakterrel kell kezdeni a sort. A Spice által használt mértékegységek a 2. táblázatban vannak összefoglalva. A bemeneti fájlban nem kötelez a mértékegységek használata.

3


Spice jelölés

Prefixum

Szorzó

T

Tera

10+12

G

Giga

10+9

Meg

Mega

10+6

K

Kilo

10+3

M

Milli

10-3

U

Mikro

10-6

N

Nano

10-9

P

Piko

10-12

F

Femto

10-15

1. táblázat Prefixumok összefoglalása A prefixumok használatánál a kis- és nagybetC között nincs különbség, amire vigyázni kell, az a mega és a mikro jelölése (el bbi Meg, utóbbi M). Spice jel lés

Mértékegység

V

Volt

A

Amper

Hz

Hertz

Ohm

Ohm ( )

H

Henry

F

Farad

Degree

Fok

MIL

1/1000 inch

2. táblázat Mértékegységek összefoglalása A következ lépésként vizsgáljuk meg, hogyan lehet kapcsolási rajzot definiálni („berajzolni”) a Spice bemeneti fájlba. A bevitel menetét az 1. ábra szerinti kapcsoláson keresztül vizsgáljuk meg. Általános elv, hogy a kapcsolási rajzunknak minden egyes csomópontját 0-tól kezdve megsorszámozzuk. A sorszám Spice-ban 9999 lehet maximálisan. A 0

4

Áramkörszimuláció sorszámot kötelez en a földelési (GND) ponthoz kell rendelnünk. Minden alkatrésznek nem csak értéket, hanem kötelez en nevet is kell adni. Az els karakter a jelölésben speciálisan az alkatrészre jellemz kód (3. táblázat). A többi karakter lehet szám vagy betC, célszerC a könnyebb nyomon követhet ségért mindig sorszámot írni (pl. hányadik ellenállás) maximum 7 karakterig. Els

Alkatrész típusa

karakter B

GaAs FET (MESFET)

C

Kapacitás

D

Dióda

E

Feszültség vezérelt feszültség generátor

F

Áramvezérelt áramgenerátor

G

Feszültség vezérelt áramgenerátor

H

Áramvezérelt áramgenerátor

I

Áramgenerátor (egyen vagy váltó)

J

JFET

K

Csatolt induktivitás

L

Induktivitás

M

MOSFET

Q

Bipoláris tranzisztor (BJT)

R

Ellenállás

V

Feszültséggenerátor (egyen vagy váltó) 3. táblázat Alkatrészek kódolása

1. ábra Alulátereszt szCr

5

Áramkörszimuláció Az 1. ábrán egy RC hálózatot látunk (els fokú passzív alulátereszt ) melynek a csomópontjai az el bb elmondottak alapján 0, 1 és 2 (a 0 sorszám a földelés jelnél van). 1.2.1 Áramkör leírása Minden alkatrész a Spice-ban úgynevezett alkatrész definícióval van leírva. Ez tartalmazza az alkatrész nevét, a csomópontokat, ahová csatlakozik, és az alkatrész értékét vagy típusát. A Spice négy f alkatrész csoportot különböztet meg: •

Passzív elemek (ellenállás, kondenzátor, stb.)

•

Generátorok

•

Vezérelt generátorok

•

Aktív elemek (dióda, tranzisztor, stb.)

2. ábra Passzív elemek leírása Az els csoportba tartozó elemeket (ellenállás, kondenzátor és a tekercs) a 2. ábrán láthatjuk a leírási módjukkal együtt. A már említett kódok szerint az els részben a passzív alkatrész típusát és sorszámát kell megadni. Ezután következik az a két csomópont, ahová az áramköri elem csatlakozik. Az n+ és n- sorrendet figyelembe kell venni az áram irányok felvételénél, illetve a kezdeti feszültség vagy áram definiálásánál (az energia tárolására képes elemek esetén). Ez utóbbit a kondenzátornál és a tekercsnél tudjuk megadni opcionálisan (nem kötelez paraméter). A negyedik kötelez paraméter az alkatrész értéke. Ezt az el z

részben ismertetett módon lehet megadni, a

mértékegység használata nem kötelez . Az egyes ábrán látható kapcsolást (generátor nélkül) tehát az alábbiak szerint kell leírni:

6


R1

1

2

1Kohm

R2

2

0

22Kohm

C1

2

0

100nF

A könnyebb érthet ségért az alkatrész mértékegységét is feltüntettem. A második csoport a különböz vezérlés nélküli egyen- vagy váltófeszültségC generátorok. Három f

típusból állnak: DC generátorok, szinuszos generátorok és

tetsz leges id függvényt megvalósító generátorok. Minden generátorra jellemz , hogy a forrása lehet feszültség vagy áram. A generátorokat és a hozzájuk tartozó szintaktikát a 4. táblázat tartalmazza. Generátor leírásmódja Vnév

n+ n- DC érték

Inév Vnév

n+ n- AC csúcsfeszültség fázis n+ n- SIN (V0 Va frekv td kons)

Inév Vnév

Egyenfesz.

Mindegyik

Vált. fesz.

Frekvencia

Vált. áram

válasz (AC)

Szinuszos fesz.

Tranziens

Szinuszos áram n+ n- PULSE (V1 V2 td tr tf PW T)

Inév Vnév

Analízis típusa

Egyenáram

Inév Vnév

Gen. típusa

Impulzus fesz.

Tranziens

Impulzus áram n+ n- PWL (t1,v1 t2,v2, …. tn,vn)

Inév

Tetsz leges fesz.

Tranziens

Tetsz leges áram 4. táblázat Vezérlés nélküli generátorok összefoglalása

A passzív elemekhez hasonlóan a leírásnak itt is az alkatrészt azonosító karakterrel és a sorszámával kell kezd dnie. Ezután jön a két csomópont sorszáma, ahová az eszköz csatlakozik. Az n+ és n- pontok meghatározásánál figyelembe kell venni a generátor polarizációját. A csomópontok definiálása után kell megadni a generátor függvényét. A SIN, PULSE és PWL típusú generátorok jelalakjait és a paraméterek magyarázatát a 2. ábrán

láthatjuk.

Ezeket

a

generátorokat

id beli

vizsgálatokhoz

(tranziens)

alkalmazhatjuk. A DC generátornál paraméterként a szolgáltatott egyenfeszültség (vagy 7

Áramkörszimuláció áram) értékét kell megadni, és bármelyik szimulációs vizsgálathoz használhatjuk. Az AC generátor jelalak típusa nem definiált. Itt csak a csúcsértéket és a fázisszöget kell megadnunk, ezért csak átviteli függvények meghatározásához használhatjuk (mert független lesz az eredmény a generátor jelalakjától).

2. ábra Id függvény generátorok jelalakjai és paraméterei Az 1. ábra szerinti kapcsolásunkban legyen a V1-es generátor szinuszos függvényC (fázistolás és lecsengés nélküli), DC szintje 2V csúcsfeszültsége 20V frekvenciája pedig 100Hz. Emlékeztet ként az id függvény felírása a következ : V1(t)= 2+20Sin(2 100Hz*t) 8


Spice-ban ez a következ szintaxissal írható fel: V1 1 0 SIN (2V 20V 100Hz 0 0) Az eddigi ismeretek alapján a Spice bemeneti fájlunk a vizsgált kapcsolásunkhoz az alábbi: LowPass circuit *Itt adjuk meg a kapcsolási rajzot R1

1

2

1Kohm

R2

2

0

22Kohm

C1

2

0

100nF

V1

1

0

SIN (2V 20V 100Hz 0 0)

*Ide kell írni a mérési és számítási parancsokat. .END A harmadik generátor csoport a lineárisan vezérelt generátorok. Ezek a generátorok négypólusok, melyek kimeneti feszültsége vagy árama a bemenetre adott feszültség vagy áram lineáris függvénye. A négy típust és szintaxisukat a 3. ábrán láthatjuk.

9


3. ábra Vezérelt generátorok és szintaxisuk A feszültség vezérelt generátorok kimenetét az nc+ és nc- bemenetekre jutó jel határozza meg. A viszonyszámot az e illetve a g paraméterekkel tudjuk beállítani. Az áram vezérelt generátoroknál a helyzet nem ilyen egyszerC. A bemeneten rövidzárnak kell lennie, de mérni kell az itt folyó áramot. Ez úgy oldották meg, hogy az ilyen generátorok

bemenetét

egy

feszültség

generátorral

helyettesítik,

melynek

forrásfeszültsége 0V. Az ábrán látható is, hogy az ilyen eszközökhöz két definíciós sor tartozik. A negyedik nagy csoport az aktív eszközök. Általánosan elmondható, hogy a Spice szimulációban minden aktív eszközt passzív elemekb l és generátorokból építünk fel, és egy modellt rendelünk hozzájuk. Ez a modell tartalmazza az adott eszközre jellemz paramétereket (mint egy katalógus lap). A terjedelem miatt itt csak három aktív eszközt vizsgálunk meg, a diódát, a bipoláris tranzisztort és a mCveleti er sít t.

10


A Dióda A pn átmenetC réteg diódát a Spice-ban két definíciós sorral írhatjuk le a 4. ábra szerint. Az els sorban a D kóddal és a sorszámmal adjuk meg, hogy diódát definiálunk az anód és katód cimke pedig jelöli, hogy melyik két csomópont között helyezkedik el. Ezután következik a modell neve, mely a dióda karakterisztikáját fogja megadni. Opcionálisan jelölhetjük, hogy hány diódát kötünk párhuzamosan. A második sorban adjuk meg a dióda karakterisztikáját. Ennek a sornak kötelez en .MODEL -el kell kezd dnie. Ezután jön egy tetsz leges név, melyet célszerC a dióda típusának választani. A D jelenti a program számára, hogy a modell diódára vonatkozik. A zárójelben az eszközre jellemz fontosabb paramétereket lehet felsorolni melyet az 5. táblázatban foglaltam össze [1].

4. ábra Dióda szintaktikája

5. ábra Helyettesít képek

11


Az 5. ábrán látható módon a diódát DC és AC szempontból is lehet helyettesíteni passzív alkatrészekkel. Egyenáramú szempontból az Rs ellenállás jelképezi a dióda soros ellenállását (n×1Ohm) Ud generátor pedig a pn átmenetre kapcsolt feszültséget. Ilyenkor a diódán

Id = Is(e

Ud n×Ut

1)

nagyságú áram folyik [2]. Ut a termikus feszültség (szobah mérsékleten 26mV), n pedig az emissziós tényez (n=1 ideális esetben). A dióda a fenti egyenletb l is látható, hogy egy nemlineáris (e-os közelítésC) elem. AC szempontból kisjelC megváltozásokra helyettesíthet

egy ellenállással

melynek értékét az

1 = rd

Id Ud

MP

képlettel számítható. MP a munkapontot jelöli (munkapont körüli kis megváltozás számítása). A Spice a szimuláció során ezeket az összefüggéseket és helyettesítéseket figyelembe véve számítja ki a diódás kapcsolások jellemz it. Jelölés Spice jelölés

Model paraméter

Egység

Alapérték

Io

Is

Szaturációs (záróirányú, drift) áram

Amper

1×10-14

rs

Rs

Soros ellenállás

Ohm

0

n

n

Emissziós együttható

Uz

BV

Záró irányú letörési feszültség

Volt

Iz

IBV

Záró irányú letörési áram

Amper

1 1×10-10

5. táblázat Dióda paraméterek

12

Áramkörszimuláció Bipoláris tranzisztor (BJT) A tranzisztort hasonlóan a diódához szintén két definíciós sorral kell megadnunk (PNP és NPN típusnál is). Az els sort kötelez en Q-val majd az alkatrész sorszámával kell kezdeni. Ezután megadjuk, hogy melyik réteg, az áramkör melyik csomópontjához csatlakozik. A sorrend kötelez en: kollektor bázis emitter és opcionálisan a hordozó. Ezután meg kell adni a tranzisztort jellemz

modell nevét és opcionálisan a

párhuzamosan kötött tranzisztorok számát. A modell definiálása itt is .MODEL szóval kell kezdeni. Meg kell adni a modell nevét, mely szintén tetsz leges lehet, de célszerC a tranzisztor típusszámát választani. Utána a tranzisztor réteg struktúráját azonosítjuk, melyhez az NPN vagy PNP jelölést kell használni. Zárójelben ezután felsoroljuk az egyes paramétereket melyek közül a fontosabbakat a 6. táblázat tartalmazza. A tranzisztor egy áram vezérelt áramgenerátor, de a függvény a kimenet és bemenet között nemlineáris (e-os a bemeneti pn átmenet miatt [2]). Ezért nem lehet ezt az alkatrészt egyszerC vezérelt generátorként helyettesíteni a szimulációban. Az általános DC helyettesít képet láthatjuk a 7. ábrán.

6. ábra Tranzisztor szintaktikája A helyettesít

kép ismeretében a tranzisztor áramait Spice-ban a következ

képletek szerint lehet számítani:

Ib = Is × e

Ube Ut

13


Ic = Ib 1 + ahol

Uce Uaf

az áramer sítési tényez Uaf pedig az Early effektus visszahatási feszültsége

(Uaf= esetén nincs visszahatás a kimenetr l a bemenetre) [2].

7. ábra A tranzisztor DC helyettesít képe Jelölés Spice jelölés Is

Model paraméter

Is

Szaturációs (záróirányú, drift) áram

Bf

Áramer sítési tényez (normál üzem)

Egység Amper

Alapérték 1×10-16 100

Uaf

VAf

Early feszültség

Volt

Rb

Rb

Bázis ellenállás

Ohm

0

Rc

Rc

Kollektor ellenállás

Ohm

0

Re

Re

Emitter ellenállás

Ohm

0

6. táblázat Fontosabb tranzisztor paraméterek MCveleti er sít A mCveleti er sít t - eltér en a tranzisztortól- helyettesíthetjük az t legjobban jellemz feszültség vezérelt feszültség generátorral. Ez természetesen csak ideális mCveleti er sít t feltételezve tehetjük meg (Ao=végtelen, Rbe=végtelen, Rki=0 stb.). Erre az esetre láthatunk példát a 8. ábrán és alatta az áramkört leíró Spice bemeneti fájlt (analízisek nélkül).

14


8. ábra Invertáló er sít (Au=-1) Invert opamp circuit V1

3

0

DC

1V

R1

3

1

1Kohm

R2

2

1

1Kohm

*MGv. er4sít4 generátoros helyettesítése, átviteli tényez4 106 Eopamp 2

0

0

1

1e6

*Ide írhatjuk a kívánt a méréseket. .END Valós er sít vel akarjuk a fenti kapcsolást szimulálni akkor a helyzet már nem ilyen egyszerC. A legnagyobb gond az, hogy nem lehet minden mCveleti er sít höz hasonló paraméteres modell megadást (.MODEL) rendelni, mint ahogy a tranzisztornál vagy a diódánál tettük. Ez az eszköz ugyanis igen nagy integráltsággal rendelkezik, és a bels felépítését tekintve az összes eddig tárgyalt áramköri elemet tartalmazza. Ezért a valós mCveleti er sít t fel kell építeni az alap áramköri elemekb l. Ez természetesen nem egyszerC dolog. Legtöbb esetben a gyártók a katalógus lapjuk mellé leközlik a bels

felépítést vagy mellékelik Spice formátumban. Az így helyettesített mCveleti

er sít t a kapcsolási rajzunkhoz úgynevezett al-áramkör (Subcircuit) leírással csatolhatjuk. Ennek a szintaxisa a következ :

15


.SUBCKT al-áramkör_neve csomópontok_listája Áramkör leírása Tápok / Bemeneti generátorok definiálása Áramköri elemek leírása Modellek definiálása .END al-áramkör_neve] A felépítését tekintve hasonlít a fejezet elején ismertetett Spice bemeneti fájl formátumhoz. A leírást kezdete kötelez en .SUBCKT majd az al-áramkörnek adott név következik, mely tetsz leges lehet (kivétel a már szerepl alkatrész nevek és a foglalt szavak!). Ez után fel kell sorolni az al-áramkörben lév csomópontok sorszámát. Ezt a sorszámozást úgy kell elvégezni, mintha egy új kapcsolást vinnénk be, a számozást 09999-ig végezhetjük. Az al-áramkör tartalmazhatja a f áramkör sorszámait, de a program különálló egységként fogja kezelni, nem köti össze az azonos számokat. Kivétel ez alól a 0-s pont, ez ugyanis itt is kötelez en a földpont sorszáma és ez azonos lesz a f áramkör földpontjával. A sorszámok megadása után írhatjuk be a kapcsolásunkat, úgy, ahogy már a fejezetben megismertük. A leírásban szerepelhetnek generátorok, passzív elemek és aktív elemek modell paramétereikkel együtt. A leírást kötelez en .ENDS-el kell lezárni, és utána opcionálisan megadhatjuk az al-áramkör nevét is (számunkra könnyebb azonosítás miatt). Ahhoz, hogy az így létrehozott al-áramkör csatlakozhasson a f áramkörhöz, szükség van egy hasonló definíciós sorra, mint például az ellenállásnál volt. Ezt a következ szintaxissal írhatjuk le: Xnév csomópontok_listája

al-áramkör_neve

Az X kód jelöli, hogy al-áramkört csatolunk a kapcsolásunkhoz. A név itt is sorszámozási funkciót tölt be, mert többször is felhasználhatjuk az al-áramkörtünket. A csomóponti listába kell beírni (szóközzel elválasztva) azokat a pontokat, ahová az aláramkörnek csatlakoznia kell. Ez a lista pontos megfeleltetése lesz a .SUBCKT után felsorolt listának (melyik csomópont hova csatlakozzon). A 9. ábrán egy olyan helyettesít kapcsolást láthatunk, amely figyelembe veszi a mCveleti er sít

nyílthurkú határfrekvenciáját (ideális esetben ez végtelen) [3]. 16

Áramkörszimuláció Helyettesítsük ezzel a kapcsolással a 8. ábrában a mCveleti er sít t. Legyen az er sít nk a uA741-es típusú általános áramkör melynek az er sítése DC-n (visszacsatolás nélkül) 2.52×105 nagyságrendC a határfrekvenciája pedig 4Hz [3]. Ezek alapján az ábrán látható képletek felhasználásával a következ értékeket kapjuk: C=30pF, Gm=0.19mA/V és R1=1.323×109 Ohm.

9. ábra Valós mCveleti er sít helyettesítési lehet sége Felhasználva ezt a helyettesít

képet, a 8. ábra kapcsolás Spice bemeneti fájlja a

következ lesz: Real Invert opamp circuit *Al-áramkör definiálása következik .SUBCKT real_opamp 1 2 3 *1: kimenet *2: + bemenet *3: - bemenet Gbemenet 0 4 2 3 0.19m *Ezek a generátorok a minimális csomópontszám (2db) miatt kellenek. Iopen1

2 0 0A

Iopen2

3 0 0A

R1

4 0 1.323G

C1

4 0 30p

Ekimenet 2 0 0 1 1e6 .ENDS real_opamp

17

Áramkörszimuláció **F4áramkör V1

3

0

DC 1V

R1

3

1

1Kohm

R2

2

1

1Kohm

*Itt hivatkozunk az al-áramkörre Xopamp 1

0

2

real_opamp

*Ide írhatjuk a kívánt a méréseket. .END

1.2.2 Analízisek Miután bevittük a kapcsolásunkat természetesen le is szeretnénk szimulálni, hogy lássuk, mit csinál az áramkörünk. A Spice három f analízis csoporttal rendelkezik: 1. DC munkapont meghatározás és DC átvitel vizsgálat 2. AC frekvencia menet számítás 3. Id függvény analízis (tranziens). Minden parancs „.” karakterrel kezd dik, ezzel jelezzük a programnak, hogy parancssor következik és nem definíciós sor. A szimulációs típusok a 7. táblázatban találhatóak. Analízis

Spice utasítás

Munkapont

.OP

DC átvitel

.DC forrás_neve kezd _érték vég_érték lépésköz

AC átvitel

.AC DEC pontok_száma_dekádonként start_frekv stop_frekv .AC OKT pontok_száma_oktávonként start_frekv stop_frekv .AC LIN összes_pontszám start_frekv stop_frekv

Tranziens

.TRAN id _lépésköz max_id [meddig_ne_rajzoljon] [UIC]

analízis

.IC V(csomópont1)=érték V(csomópont2)=érték … 7. táblázat Analízis utasítások

A munkapont kiszámításához a .OP parancsot használjuk. Hatására a program kiszámítja a kapcsolás csomópontjainak feszültségeit, az alkatrészeken folyó áramokat és a disszipációs teljesítményeket. Ezek az adatok egy kimeneti fájlban is letárolásra kerülnek.

Sok

esetben

szükségünk

van

arra,

hogy meghatározzuk,

milyen 18

Áramkörszimuláció karakterisztikával fog rendelkezni egy kapcsolás, ha valamelyik egyenfeszültségC (vagy áramú) generátorának értékét megváltoztatjuk. Erre az egyik lehet ség, ha minden esetre kiszámítjuk a munkapontot, majd az eredményeket magunk kielemezzük. A Spice támogat egy olyan megoldást (.DC utasítás), ahol ezt a léptetést a program automatikusan elvégzi és a munkaponti megváltozásokat táblázatban vagy grafikusan megjeleníti. Az utasítás után meg kell adnunk annak a DC forrásnak a nevét, amit változtatni akarunk, a vizsgálat tartományát, és a lépésközt. Lehet ség van arra, hogy a h mérsékletváltozás hatását is vizsgáljuk a kapcsoláson úgy, hogy a forrás generátor neve helyett a TEMP kódot írjuk be. A vizsgálati tartomány beállítása már ugyanúgy történik, mint a generátor esetén. A .AC paranccsal a kapcsolás kisjelC váltakozó áramú átvitelét határozhatjuk meg (amplitúdó menet, fázisszög, stb.). A Spice program el ször kiszámítja a munkapontot és létrehozza minden nemlineáris aktív eszköz kisjelC helyettesít

kapcsolását (lsd.

el z fejezet). Az így kapott kapcsolást a program a megadott start és stop frekvenciák között vizsgálja különböz

mérési pontszámmal. A pontok számát megadhatjuk

logaritmikus dekádon (DEC paraméter) vagy oktávon (OKT paraméter) belül vagy a tejes tartományban lineáris elosztással (LIN paraméter). A harmadik analízis lehet ség az id függvény vizsgálat, azaz a tranziens analízis. A program t=0 id pillanattól kezd d en az id4_lépésköz-zel megadott léptékkel max_id4-ig számítja ki a kapcsolásunk csomópontjain mérhet

feszültség- és

áramalakokat. A vizsgálatnak minden esetben t=0 id t l kell kezd dnie, de lehet ség van arra, hogy a megjelenítést egy el re definiált id ponttól kezdje el. Ez egy opcionális paraméter, melyet a max_id4 paraméter után kell megadni. A program miel tt elkezdi az

id vizsgálatot,

feszültségszintjét.

kiszámítja Ez

függ

minden

csomópontnak

természetesen

a

t=0

kapcsolástól

id ben és

az

a

kezdeti

alkalmazott

alkatrészekt l. Lehet ség van arra, hogy ezeket az értékeket mi határozzuk meg. Az egyik lehet ség, hogy a .TRANS parancsban használjuk az UIC paramétert. Ilyenkor a program nem számítja ki a kezdeti szinteket, hanem az alkatrész definíciós sorban „IC=” –vel megadott értékeket tekinti kezdeti szinteknek. A másik megoldás a .IC parancs használata. Ezt közvetlenül a .TRANS parancssor alá írjuk, és a táblázatban látható szintaxis használatával el re megadhatjuk bármelyik csomópontnak a kezdeti feszültség szintjét. Nem kötelez az összes csomóponthoz értéket rendelni, amelynek nem adtunk értéket, azt a program fogja kiszámítani. Megjegyzem, hogy az UIC paraméteri és a .IC parancsot együtt nem lehet használni. 19


1.2.3. Kimeneti megjelenítés formái Az el z fejezetben lehetett látni, hogy a Spice alapú program az analízis típusától függ en minden lehetséges jelszintet, jelalakot, és átviteli függvényt kiszámít. Legtöbb esetben mi csak néhány jellemz re vagyunk kíváncsiak, ezért nem lenne célszerC, ha az összes számítási eredményt megjelenítenénk. A Spice lehet séget kínál számunkra, hogy megadjuk melyik számítási eredmény jelenjen meg. Erre két parancs van: a .PRINT és a .PLOT (10. táblázat ). Kimeneti forma

Spice utasítás .PRINT DC kimenet_listája

Csak adatok

.PRINT AC kimenet_listája .PRINT TRAN kimenet_listája .PLOT DC kimenet_listája

Görbe is

.PLOT AC kimenet_listája .PLOT TRAN kimenet_listája 10. táblázat Eredmény megjelenítési parancsok

A .PRINT és a .PLOT parancs után meg kell adni, hogy melyik szimulációnak az eredményét akarjuk megjeleníteni (DC, AC, vagy Tranziens). Ezután fel kell sorolni a kimeneteket, melyek a következ k lehetnek: •

Tranziens vagy DC analízisnél a kimenet_listája tartalmazhatja bármelyik csomópont feszültségét a 0 ponthoz képest [V(cspont_száma)], két csomópont közötti feszültséget [V(cspont1_száma,cspont2_száma)] vagy tetsz leges feszültség generátoron folyó áramot [I(Vneve)].

•

AC analízisnél Vr, Ir a függvény valós része Vi, Ii a függvény képzetes része Vm, Im er sítés Vp, Ip a fázismenet Vdb, Idb er sítés decibelskálán

•

A kimeneti lista a Spice változatoknál (Pspice) tovább b vült.

20

Áramkörszimuláció Mindkét esetben a kiválasztott kimenet értékei egy szöveges fájlba kerülnek (.out a kiterjesztés). A .PRINT parancsnál csak numerikus értékek, a .PLOT parancsnál a meghatározott intervallumon belül * vagy + jellel képez a program függvény alakot is. -------------------------------------------------------------------------TRANZIENS ANALIZIS transient Fri May 25 15:38:47 2001 Legend: + = v(3)

* = v(1)

-------------------------------------------------------------------------time

v(3) -1.00e+001

0.00e+000

1.00e+001

------------------------------|-------------------|------------------| 0.000e+000 0.000e+000 .

X

.

1.000e-003 7.607e-003 .

+

2.000e-003 2.785e-002 .

+

3.000e-003 5.739e-002 .

+

* .

4.000e-003 9.275e-002 .

+

*.

5.000e-003 1.290e-001 .

+

*.

6.000e-003 1.610e-001 .

+

7.000e-003 1.842e-001 .

+

8.000e-003 1.955e-001 .

+*

.

+

.

+

.

1.100e-002 1.508e-001 . *

+

.

1.200e-002 1.168e-001 *

+

.

1.300e-002 8.024e-002 *

+

.

1.400e-002 4.622e-002 . *

+

.

+

.

+

.

+*

.

9.000e-003 1.931e-001 . 1.000e-002 1.775e-001 .

1.500e-002 1.954e-002 . 1.600e-002 3.946e-003 . 1.700e-002 1.620e-003 .

* *

* *

*

. *

.

* *

. .

A fenti példából látható, hogy ez nem a legjobb megjelenítési módja egy görbének. Amikor a Spice-t kitalálták ez teljesen elfogadott és jó megoldás volt. Az id múltával az igények változtak és szükség volt grafikus megjelenítésre is. Ezért például a PSpice változatban létrehozták a .PROBE parancsot (más Spice változatban eltér lehet). Ez a parancs utasítja a programot, hogy készítsen egy fájlt a Probe nevC program számára (MicroSim, a PSpice írója), melybe az összes kiszámított csomóponti értéket, függvényt stb. eltárol. Ezt a fájlt a Probe grafikus megjelenít programmal be lehet a kés bbiek során olvasni, és közvetlenül grafikusan megjeleníteni. Ez a program 21

Áramkörszimuláció alkalmasak arra is, hogy méréseket végezzünk kurzorok segítségével a görbéken, nagyítsunk, stb. 1.3. Megjegyzések a Spice-hoz A fenti fejezetekb l kitCnik, hogy a mai grafikus felületC számítástechnikában nem túl szerencsés, ha egy kapcsolást nekünk szövegesen kell bevinnünk. Gondoljunk csak egy bonyolultabb er sít kapcsolásra. Joggal merülhet fel a kérdés, hogy akkor miért használjuk még a mai nap is a Spice-t. A válasz egyszerC. Ez egy szabvány leíró nyelv az áramkörök számára, melyet minden egyes szimulációs és kapcsolási rajz készít szoftvernek támogatnia kell. A hangsúly tehát ez egységességen van. Manapság már szinte mindegyik szimulációs program támogatja a grafikai felülettel történ kapcsolási rajzok bevitelét. Az egyes szimulációkat egyszerC menüszerkezettel tudjuk kiválasztani, és azonnal megjeleníteni. A megrajzolt kapcsolást el tudjuk menteni Spice formátumba, és egy másik szoftverrel más vizsgálatokat tudunk rajta végezni. Megmaradt természetesen a szöveges beviteli lehet ség is profi felhasználók számára. A másik ok, amiért meg kell ismerni ezt a nyelvet az, hogy az alkatrész gyártók az egyes áramköreinek helyettesít

kapcsolásait (mint ahogy a mCveleti er sít nél

említettem) Spice formában adják meg az adatlapok mellé. Ezeket tudnunk kell értelmezni, és a kapcsolásunkba be kell tudnunk építeni.

2. Az MC7S program A MicroCap programot az amerikai Spectrum Software cég fejlesztette ki a ’80-as évek közepét l kezd d en. Az els változatok (1-3) DOS alá íródtak, grafikus felülettel és egyszerC menüszerkezettel rendelkeztek. A legújabb verzióval, mely a 6-os számot viseli fogunk a továbbiakban foglalkozni. Operációs rendszert tekintve Win9x-et és a gyors mCködés érdekében legalább Pentium I es processzort kíván. A program nevében az „S” jelz a Student verziót jelöli. Ez azt jelenti, hogy a program demó, szabadon terjeszthet , funkcióit tekintve korlátozás csak a csomópontok számában, az alkatrész könyvtárában és néhány speciális funkciójában van (pl. 3D rajzolás).

22

Áramkörszimuláció 2.1 A program felépítése Az installálás után a program a hozzá tartozó ikonra duplán kattintva indítható. A programot két f részb l áll, a kapcsolási rajz szerkeszt b l és a szimulátorból. A program egyaránt alkalmas analóg és digitális kapcsolások vizsgálatára. 7 A program indítása után a f ablakot láthatjuk:

A f ablak fels részében találjuk meg a menüsort. Az itt található csoportosított funkciókkal vezérelhetjük a programot. Az alatta található az általános eszköztár (nyomógomb sor), mely a menükben található fontosabb funkciókat tartalmazza (Mentés, Undo, stb). A program által nyitott minden ablakban ott van és használható. A lokális eszköztár hasonló az el bb említetthez, azzal a fontos különbséggel, hogy mindig az adott ablakra jellemz (pl. AC, DC analízis, szövegablak stb.) legfontosabb funkciókat tartalmazza. A kép közepén találjuk a rajzablakot, ahol a kapcsolási rajzainkat szerkeszthetjük meg, illetve tölthetjük be. A rajzablak gördítésére a függ leges és vízszintes gördít sávok szolgálnak. Egy kapcsolási rajz több lapból is állhat. Ezeket a bal alsó sarokban található lapválasztó gombokkal vagy az Excelhez hasonlóan a lapokhoz tatozó kis fülekre történ

kattintással választhatjuk ki. Itt jegyzem meg, hogy mindegyik kapcsolási

23

Áramkörszimuláció rajzhoz tartozik egy szöveges lap is, melyen a kapcsolás jellemz i (modellek, alkatrészkönyvtárak nevei, stb.) jelennek meg. A f ablak legalsó részén találjuk az állapot sort. Itt az aktuálisan kiválasztott funkcióról kapunk információkat. Fontos megjegyeznem, hogy a program minden kapcsolási rajzhoz hozzárendeli a small.lbr nevC fájlt. Ez a fájl tartalmazza az aktív alkatrészek paramétereit (modelljeit, mint a Spice leírásánál láthattuk), melyekb l a kapcsolási rajz szerkesztésekor az adott rajzelemhez rendelhetünk modelleket. A modellek paraméter listája a mellékletben található. A továbbiakban nézzük végig, hogy mit tartalmaznak az egyes menüpontok, és mire lehet használni azokat a funkciókat (csak a legfontosabbakat ismertetem).

File menüpont •

New: (CTRL+N) Új kapcsolási rajz készítése

•

Open: (CTRL+O) A program által ismert fájl betöltése •

.cir Bináris kapcsolási rajz (grafikai)

•

.ckt Spice text fájl

•

.lbr Modell könyvtár (alkatrész modelleket tartalmazó fájl)

•

.mdl Egy alkatrész modell adatai

•

Save: (CTRL+S) Mentés

•

Save as: Mentés más névvel, más könyvtárba

•

Translate: Fordítás más formátumra

•

•

Bináris kapcsolási rajzot Spice text-re

•

Bináris alk. könyvtárat Spice text-re

•

Spice text fájlt bináris alk. könyvtárra

•

NETList készítése NYÁK tervez programok számára

Revert: Az aktív kapcsolási rajz kicserélése a lemezre mentett legutolsó változatával. A program egyszintC Undó paranccsal rendelkezik, ilyenkor hasznos ez a menüpont.

•

Delete: Kiválasztott fájlok törlése a lemezr l

•

Close: (CTRL+F4) Az aktív fájl bezárása

24

Áramkörszimuláció •

Print preview: Nyomtatási kép megtekintése a kapcsolási rajznak, karakterisztikáknak, stb.

•

Print: Nyomtatás

•

Print setup: Nyomtatás tulajdonságainak beállítása, nyomtató megadása

•

A legutoljára használt fájlok listája (max. 10.). Ezeknek a nevükre kattintva automatikusan betölt dnek a programba.

•

Exit: Kilépés a programból

Edit menüpont •

Undo: (CTRL+Z) Az utolsó mCvelet visszavonása (többszintC)

•

Cut: (CTRL+X) A kurzorral kijelölt objektumok (rajzelem, szöveg) kivágása a vágólapra. Kijelölés a rajzablakban az egér bal gombjának folyamatos lenyomásával történik.

•

Copy: (CTRL+C) A kurzorral kijelölt objektumok kimásolása a vágólapra. A kapcsolási rajz változatlan marad.

•

Paste: (CTRL+V) A vágólapon lév

objektum beillesztése a

kapcsolási rajzba •

Clear: (DELETE) A kiválasztott objektum törlése (nem helyezi a vágólapra)

•

Select All: (CTRL+A) Minden objektum kiválasztása a kapcsolási rajzon

•

Copy to clipboard •

A teljes képerny

tartalmát BMP formátumban a

vágólapra helyezi •

A kiválasztott objektumokat BMP formátumban a vágólapra helyezi

•

Add page: Új lap hozzáadása a kapcsolási rajzhoz

•

Del: Egy vagy több kiválasztott lap törlése

•

Box: A kijelölt objektum terület: •

Step Box: másolása vízszintesen vagy függ legesen megadott számban

•

Mirror: Tükrözése vízszintesen vagy függ legesen 25


•

•

Rotate: (CTRL+R) 90°-os forgatása

•

Flip X (Y): Tükrözés az X vagy Y tengelyre

Change: A program vagy a kiválasztott objektum paramétereinek megváltoztatása

•

Find: (CTRL+F) Alkatrész vagy szöveg keresése a kapcsolási rajzon

Component menüpont Ebben a menüben találjuk meg a kapcsolási rajz szerkesztéséhez szükséges rajzjeleket. A digitális és analóg rajzjeleken belül két f csoportot különbözetünk meg. Az egyik csoportban az alkatrészek jeleihez nincsenek modellek (alkatrész paraméterek) hozzárendelve (primitives), ezt szerkesztéskor nekünk kell megadni. A másik csoportban konkrét alkatrész típusokat találunk meg (tranzisztorok, FET-ek, stb.) típusszám szerint sorba rendezve. Az utóbbi csoportban található alkatrészek száma korlátozva van a Student verzióban. A rajzelemeket a menün belül hierarchikusan csoportosítva találjuk meg:

11. ábra Alkatrészek csoportosítása

26

Áramkörszimuláció Ha kiválasztunk egy alkatrészt mindaddig az lesz az aktuális rajzelem, míg másikat nem választunk. Például a rajzolásnál nem kell mindig kiválasztani az ellenállást, ha többször akarjuk elhelyezni a rajzunkon. A leggyakrabban használt alkatrészek (ellenállás, kondenzátor, stb.) megtalálhatók az eszköztár gombsorában is.

Windows menüpont Ebben a menüben találjuk meg a szokásos kinyitott ablakokra vonatkozó funkciókat (elrendezés, nagyítás, kicsinyítés), melyeket külön nem ismertetek. Az alábbi funkciók viszont kifejezetten a program speciális részei. Ezek a következ k: •

Split horizontal/vertical: Az aktív kapcsolási rajz és a hozzá tartozó szöveges ablak együttes megjelenítése vízszintesen/függ legesen.

•

Remove splits: Felosztás megszüntetése

•

Component

editor:

Az

alkatrészekhez

tartozó

rajzjelek

hozzárendelését tudjuk szerkeszteni (lábsorszámok, nevek, szövegek pozíciói). •

Shape editor: Az alkatrész rajzjelek grafikus szerkesztése

•

Package editor: Az alkatrész tokozás típusának megadása és szerkesztése. (A NYÁK tervez

programokhoz generált NETList

fájlnál szükséges információk adhatók meg vele.) •

Calculator: Számológép program, kiegészítve feszültség és áramok számításával tetsz leges csomópontok között (pl. V(2)-V(3)).

•

A megnyitott ablakok (rajzok) listája.

Options menüpont Itt tudjuk ki- és bekapcsolni a program eszköztárait, az állapotsorát és meg tudjuk adni, hogy a rajzszerkeszt

program milyen módban legyen (mit csinálhatunk a

rajzunkon) és milyen jellemz k jelenjenek meg a rajzunkon (View). Ezek közül a legfontosabbak: •

Mode •

Select: Objektumok kiválasztása (szöveg, rajzelem)

27


Component: Alkatrészeket rakhatunk le a rajzablakba

•

Wire: Alkatrészek közötti összeköttetés (vezetékek) rajzolása egyenesen vagy függ legesen

•

Diagonal wire: Tetsz leges irányú vezeték rajzolása

•

Line, rectangle…: Ábrák rajzolása a kapcsolási rajzhoz

•

Info: Információt kapunk a kiválasztott objektumról (értéke, hol helyezkedik el).

•

View •

Attribute text: Az alkatrészekhez tartozó szövegek megjelenítése (sorszám, érték)

•

Grid text: Az általunk a rajzhoz adott szöveg megjelenítése

•

Command text: Parancs szövegek megjelenítése (pl.: .define; .model).

•

Node numbers: A csomópontok sorszámának megjelenítése

•

Node voltages: A csomópontok feszültsége a földponthoz képest (csak analízis végrehajtása után engedélyezett).

•

Current: Az alkatrészeken folyó áram érték és irány megjelenítése (csak analízis végrehajtása után engedélyezett).

•

Power: Teljesítmény disszipáció megjelenítése (csak analízis végrehajtása után engedélyezett).

•

Grid: Rácsháló megjelenítése

A menüpontban lév további paranccsal lehet beállítani a program mCködésére jellemz paramétereket, alap értékeket, színeket és egyéb jellemz ket. Ezekre itt most részletes tárgyalással nem térek ki.

Analizis menüpont A program által elvégezhet szimulációkat ebben a menüpontban találjuk meg. Ezek a következ k lehetnek: •

Transient:(ALT+1) Id függvény analízis tetsz leges csomóponton és alkatrészen (mint egy oszcilloszkóp). 28


AC:

(ALT+2)

Frekvencia

tartománybeli

vizsgálat,

átviteli

függvények meghatározása (spektrum analizátor) •

DC: (ALT+3): DC átviteli (transzfer) karakterisztika vizsgálat

•

Dynamic

DC.

(ALT+4)

A

kapcsolás

munkapontjának

meghatározása. Ha engedélyezve van a csomóponti feszültség, áram vagy teljesítmény megjelenítés (lásd Options/View menüpont) akkor ezek az adatok rögtön megjelennek a rajzunkon. •

Probe Transient: Az analízis ugyan az, mint a sima tranziens vizsgálat, de a lemezre is készít egy fájlt, mely az analízis eredményeit tartalmazza. A Probe AC és DC is ugyan ezek vonatkoznak.

Design Menüpont Ebben a menüpontban passzív és aktív szCr k tervezéséhez kapunk segítséget. Lehet ségünk van a gyors interaktív tervezésre, a kívánt paraméterek megadásával. A program eredményként megrajzolja a kapcsolást az alkatrész értékek meghatározásával együtt.

HELP menüpont A help menü a szokásos segítség funkciókat tartalmazza, információt és kapcsolat felvételi lehet séget kapunk a termék gyártójával, taralom és tárgymutató szerinti információkeresésre van lehet ségünk. Ezen kívül 16 demó fájl (analóg és digitális) áll a rendelkezésünkre, hogy a program használatának elsajátításában segítségünkre legyen.

2.2. Kapcsolási rajzok készítése Új kapcsolási rajz készítéséhez válasszuk a File/New… parancsot. A program visszakérdez, hogy milyen típusú fájlt szeretnénk készíteni. Három lehet ség közül tudunk választani. •

Schematic: grafikus kapcsolási rajz készítése és szimulációs vizsgálatok elvégzése.

•

SPICE/Text: A Spice ismertetésénél leírt szöveges módon kapcsolási rajzok bevitele és analízisek megadása. 29


Libray: Alkatrész paraméter könyvtár készítése.

12. ábra Új dokumentum lehet ségek A három lehet ség közül válasszuk a Schematic menüpontot. A képerny n egy üres rajzlapot kapunk a 10. ábra szerinti elrendezéssel. A szerkesztés funkciók könnyebb megértéséért az 1. ábrán látható kapcsolás berajzolásának módját fogom ismertetni. Ezen az egyszerC rajzon keresztül könnyen elsajátíthatjuk más rajzok bevitelét is. Els

lépésként ki kell választani a rajzelem hozzáadás funkciót, melyet az

Options/Mode/Componetnt (CTRL+D) menüponttal vagy a lokális eszköztárban a nyomógombra kattintással tudunk bekapcsolni. Ezután választhatjuk ki a lerakni kívánt alkatrészt. Az alkatrészeket a Components menüben találjuk meg csoportosítva, vagy az általános eszköztárban nyomógombbal ellátva. Az utóbbinál csak a legtöbbet használt elemek találhatók meg. Az alkatrészek az Analog Primitives menüpontban az alábbiak szerint vannak csoportosítva: •

Passzív alkatrészek (Passive components)

•

Aktív alkatrészek (Active devices)

•

Id függvény generátorok (Waveform sources)

•

Funkció generátorok (Function sources)

•

Laplace generátorok (Laplace sources)

•

Z transzformált generátorok (Z transform sources)

•

Vezérelt generátorok (Dependent sources)

•

Áramkör részletek (Macros, Subckts)

•

Csatlakozó pontok (Connectors)

•

Egyéb elemek (Miscellaneous)

30

Áramkörszimuláció Az ellenállást a passzív alkatrészek körött találjuk meg (resistor). CélszerC ezeket az alkatrész csoportokat jól átnézni, hogy a kés bbiek során tudjuk, hogy a keresett alkatrész melyik csoportban található meg. Az ellenállás kiválasztása után a nyilas egérmutató átvált a kiválasztott eszköz rajzjelére. Könnyen azonosítani tudjuk tehát, hogy mi van aktuálisan beállítva. Az lerakáshoz mennyünk a rajzlapunk tetsz leges részére (célszerC azért nem a sarokban építkezni) és folyamatosan nyomjuk le az egér bal gombját. Mialatt nyomva tartjuk a bal gombot (ha az alkatrész helyzete nem megfelel ) a jobb gomb egyszeri vagy többszöri megnyomásával az alkatrészünket 90°kal el tudjuk forgatni. Miután beállítottuk a kívánt helyzetet, engedjük el az egér gombjait. Az ellenállást ezzel leraktuk a kívánt helyre, és most be kell állítani az értékét. A program a 13. ábra szerinti paraméter ablakot nyitja meg számunkra.

13. ábra Paraméter ablak Az ellenállás értékét a „Value=” pontban tudjuk beírni a Spice-nál ismertetett prefixumos vagy tudományos módon. Itt is figyelni kell, hogy a tizedest ponttal kell megadni. Azoknál az elemeknél, ahol modellt lehet hozzárendelni, ott az ablak jobb oldalsó részében fel vannak sorolva a választható típusok. Ezek rendszerint a program alkatrész könyvtárában létez

típusok (pl.: diódánál 1N4148, 1N4001 stb.). Itt az

ellenállásnál ilyen választási lehet ség nincsen. Beírás után az OK gombra kattintva bezárhatjuk az ablakot. A Cancel gomb megnyomása esetén nem helyezi el az

31

Áramkörszimuláció alkatrészt a rajzlapon. Az érték beírása után ugyanezeket a lépéseket végezhetjük el a kapcsolás többi passzív elemével is. Generátornak

szinuszos

jelforrást

válasszunk,

melyet

a

Coponents

/Wavesources/ Sine source menüpont alatt találunk meg. A rajzra történ lerakás után a 14. ábra szerinti paraméter ablak jelenik meg.

14. ábra Generátor paraméter ablakja A passzív alkatrészekt l eltér en itt nem értéket, hanem típust, más néven modellt kell adni a generátornak. A program alkatrész könyvtárában lév szinusz-generátor modellek a jobb oldalon vannak felsorolva. Ezek közül kell választanunk egyet. Ha módosítani akarjuk a paramétereit (jelölések magyarázata a mellékletben), akkor az Edit gomb megnyomásával megjelenik a paraméterek táblázata. Fontos megjegyezni, hogy a kiválasztott modell és az elvégzett változtatások hozzáadódnak a kapcsolási rajzhoz tartozó szöveges ablakhoz. A szimuláció során a program innen fogja keresni az adott alkatrészekhez tartozó modell definíciókat (lásd Spice leírása). A szöveges ablakot megtekinthetjük, ha Text fülre kattintunk a bal alsó sarokban. Ha aktív elemet adunk a rajzhoz (tranzisztor, FET, stb.) akkor hasonló módon kell eljárnunk a modell beállításánál és a paraméterek módosításánál. Az alkatrész könyvtárban (small.lbr) a változtatások nem ment dnek! Miután leraktuk a négy alkatészt a rajzasztalunk a 15. ábra szerint fog kinézni. Ezután az alkatrészek lábait össze kell kötni vezetékekkel. A szerkeszt t át kell kapcsolni vezetékez módba (Wire Mode), melyet az Options/Mode/Wire (CTRL+W)

32


menüponttal vagy a lokális eszköztárban a

nyomógombra kattintva tudunk

bekapcsolni.

15. ábra A rajzlap az alkatrészek lerakása után Vezetéket ebben a módban csak vízszintesen vagy függ legesen tudunk húzni. Keresztirányú vonalhúzást a Diagonal Wire Mode támogat, de lehet leg ne használjunk a rajzunkon. Kiválasztva a vezetékezés funkciót, az egérmutatónk visszavált nyílra, mellette egy kis vonal darabbal jelezve a módot. Ahonnan vonalat akarunk húzni, oda megyünk az egérrel és lenyomjuk a bal gombot, és lenyomva tartjuk. Ezután elmegyünk ahhoz az alkatrész lábhoz, ahová a vezetéket húzni akarjuk. Itt elengedjük az egér bal gombát, és a rajzon megjelenik zölddel a meghúzott vezeték. A program a 90°-os automatikus vezetéktörést engedélyezi, ezért nem kell például egy „L” alakú vonalat két részb l összeállítani. Kis gyakorlással ez a funkció könnyen elsajátítható. Két vezeték keresztezését a program csomópontnak érzékel, és egy piros ponttal jelzi is ezt a rajzon. Abban az esetben, ha „át kell ugornunk” egy vezetéket, akkor a Jumper nevC rajzelemet kell leraknunk, melyet a Connectors (csatlakozók) csoport alatt találunk meg. Miután az összes vezetéket megrajzoltuk, ellen rizni kell, hogy nincs-e lógó alkatrészláb a kapcsoláson. Ehhez be kell kapcsolni a csomópontok sorszámát (lássuk a

33

Áramkörszimuláció kapcsoláson) melyet az Options/View/Node Numbers menüponttal vagy a lokális eszköztárban a

nyomógombbal tehetünk meg. Jól kötöttük össze az alkatrész

lábakat, ha minden csomóponthoz csak egy sorszámot látunk. Ellenkez esetben nincs rendesen összekötve, ezért a vezetékezést azon a helyen meg kell ismételni. Bármely

objektum

törlése

Select

(kijelölés)

módban

történhet

(Options/Mode/Select vagy CTRL+E). Az egérmutató mellett egy kis szaggatott vonalas négyzet jelzi a kijelölés módot. Az egérrel rámegyünk a kívánt rajzelemre és megnyomjuk a bal egérgombot. A kiválasztott elemet a program piros színnel fogja jelölni. A DELETE gomb megnyomásával ezután a kijelölt objektumot törölhetjük. Egyszerre több objektum törléséhez (vagy mozgatásához) nyomjuk le folyamatosan az egér bal gombját és húzzuk a kijelölend rajzelemek fölé. Egy téglalap jelöli azt a területet, ahol kiválaszthatunk alkatrészeket. A téglalap méretét az egér mozgatásával tudunk változtatni. A bal gomb elengedése után pirossal lesznek jelölve azok az elemek, amelyek a téglalapon belülre estek. Ezeket ezután törölhetjük, mozgathatjuk, vagy az Edit menüben található funkciókat végezhetjük el velük (Kivágás, másolás, forgatás, stb.). Két fontos szabály van a rajzoláskor. Az egyik, hogy egy alkatrész láb sem lehet bekötetlen, nem „lóghat” a leveg ben. Ennek ellen rzése volt a csomópontok sorszámának vizsgálata. A másik szabály, hogy meg kell adni a kapcsolás földpontját (Spice 0 sorszámú csomópont). Az erre szolgáló rajzelemet a Connectors csoportban találjuk meg Ground néven. A fent elmondottak alapján járunk el, akkor az 1. ábra szerinti kapcsolást sikeresen be tudjuk vinni a rajzlapra. A kapcsolási rajz szerkesztéséhez ezek a f funkciók, amit ismerni kell. Analízisek megkezdése el tt a rajzot el kell menteni egy tetsz leges névvel (File/Save as). Abban az esetben, ha hibás a rajzunk (bekötetlen láb, nincs földpont vagy hibás az alkatrészérték/modell) hibaüzenetet kapunk a szimulációk lefuttatása el tt, és mindaddig nem végezhetünk analízist, míg a hibát ki nem javítjuk.

2.3 Az AC analízis Ezzel a szimulációval a kapcsolásaink frekvencia tartománybeli viselkedését vizsgálhatjuk meg. A kapcsolásunk megrajzolása (vagy betöltése) után az Analizis/AC 34

Áramkörszimuláció menüponttal indíthatjuk el a szimulációt. AC vizsgálatnál a kapcsolást egy négypólusként kell kezelni, melynek a bemenete az a pont, ahová az általunk megadott szinusz vagy impulzus generátor csatlakozik, kimenete pedig tetsz4legesen megadott csomópont lehet. A váltakozó feszültségC generátorokat a program 1V-os valós AC generátornak (Spice) fogja a továbbiakban tekinteni, és ennek segítségével számítja ki a négypólus komplex átviteli függvényeit. A legfontosabb megjeleníthet görbetípusok és jelölésük az alábbiak: •

Konstans er sítés M(V(kimenet_száma))

•

Decibeles er sítés DB(V(kimenet_száma))

•

Fázisszög P(V(kimenet_száma))

•

Átviteli függvény valós része RE(V(kimenet_száma))

•

Átviteli függvény képzetes része IM(V(kimenet_száma))

•

Futásid GD(V(kimenet_száma))

Elindítás után a határadatok beállítására szolgáló ablak (Limits) jelenik meg a képerny n, melyet a 16. ábrán láthatunk.

16. ábra. AC határadatok beállítása A fels gombsor funkciói az alábbiak: •

RUN: Szimuláció lefuttatása

•

Add: Új görbe definiálása (alapban 3 görbét adhatunk meg

mint az

ábrán is látjuk , az Add gombbal 100-ig b víthetjük a számukat) •

Delete: Görbe definíció törlése 35


Expand: Az X-Y kiterjesztés (expression) vagy az X-Y tartomány (range) mez nek a szerkesztése

•

Stepping: Maximum 10 alkatrész paraméter vagy érték léptetése megadott tartományban (3.5. fejezet)

•

Properties:

Az analízis megjelenítésének jellemz i (szín, betC,

méret, stb.) •

Help: Helyzet érzékeny súgó indítása

A gombsor alatt bal oldalt találjuk meg az analízis határadatait jobb oldalt a futási opciókat. Ezek az alábbiak: •

Frequency Range: A vizsgált frekvencia tartomány. Megadása: Fmax, Fmin formátumban tudományosan vagy prefixumokkal

•

Temperature: Környezeti h mérséklet megadása

•

Maximum Change: Hibaszázalék. Minél kisebb értéket adunk meg, annál több mérési pontot fog a program ténylegesen kiszámítani, és nem iterációval fogja közelíteni.

•

Noise Input/Output: Zajforrás csomópontjának megadása

•

Run Options: Futási opciók

•

•

Normal: Kiszámítás és kirajzolás

•

Save: Kiszámítás, kirajzolás és az eredmények mentése fájlba

•

Retrive: Az elmentett adatok visszatöltése

State Variables: Csomópontok kezdeti feszültségei •

Zero: Minden csomóponti feszültséget 0V-ra állít

•

Read: A rajzhoz tartozó .top kiterjesztésC fájlból beolvassa a csomópontok kezdeti értékeit. A csomóponti feszültségeket az AC/State Variables Editor menüpontban tudjuk szerkeszteni.

•

Leave: A legutolsó futtatás végénél kapott feszültség szintekkel számít tovább.

•

Operating point: Kiszámítja a kapcsolás munkapontját

•

Auto scale ranges:

Az X-Y koordinátákat mindig a legjobb

megjelenítéshez fogja skálázni.

36


Az ablak alsó soraiban találjuk meg a megjelenítend

görbék megadására szolgáló

sorokat. Minden sor azonos felépítésC melyet a 17. ábrán láthatunk.

17. ábra Karakterisztika definíciós sor A program összesen kilenc koordináta rendszert tud egyszerre megjeleníteni, ezek közül választhatunk, hogy melyikbe akarjuk rajzolni a kiválasztott karakterisztikát. A vízszintes tengely kiterjesztésének (X expression) AC analízisben „F”-et, azaz frekvenciát kell megadni. Az Y tengelynél (Y expression) a fejezet elején felsorolt hat görbetípus közül egyet meg kell adni (M, DB, PH, RE, IM, GD). A kimenet_száma-nak azt a pontot írjuk, ahol a kapcsolás kimenetét értelmezzük. Az 1. ábra szerinti kapcsolásnál ez a 2-es pont. Az X és Y tengely tartományát (X-Y range) max_érték,min_érték formában kell megadni, vagy választhatjuk az Auto funkciót is, amikor a program állítja be az értékeit a legoptimálisabb megjelenítéshez. Az Expression vagy a Range sorban lenyomjuk az egér jobb gombját, akkor a program csoportosítva felajánlja az adott helyen választható definíciókat (csomóponti feszültségek, komplex függvények, matematikai relációk, stb.). Ez a lehet ség az összes analízis határadat beállításánál megtalálható. A határadatok és a futási opciók beállítása után a RUN (F2) gombbal elvégezhetjük az analízist. Az 1. ábra kapcsolásának AC analízis eredményét a 18. ábrán láthatjuk. A fels kék görbe az amplitúdó menete ( db(v(2)) ) az alsó piros pedig a fázismenete ( Ph(v(2)) ). Az

eredményül

kapott

görbéken

méréseket

végezhetünk

el.

Az

Optoins/Mode/Cursor menüponttal kurzor módba léphetünk át. A program a kiválasztott karakterisztikához (amelyikre kattintunk) két függ leges vonalat rendel (ezek a kurzorok). Az egér bal gombjával a bal oldali (Left) jobb gombjával a jobb oldali (Right) kurzor pozícióját tudjuk változtatni. A kurzor pozícióját az X és Y 37

Áramkörszimuláció tengelyen egy sárga téglalapban a vonalak mentén és a koordináta rendszer alatti két-két sorban jelzi a program. A kurzor mód segítségével pontosan meg tudjuk határozni a nevezetes pontjait a görbéknek (pl.: -3dB-es pontok [2]). Ez a mérési lehet ség mindegyik analízisnél megtalálható. A rajzszerkeszt be visszalépni az F3-as gombbal vagy az AC/Exit analysis menüponttal tudunk.

18. ábra AC analízis eredménye (Kurzor módban) 2.4. Tranziens analízis

19. ábra Diódás egyenirányító kapcsolás Ezt az analízist a 19. ábrán látható kapcsolás segítségével fogom ismertetni. Az AC analízisnél megkezdése el tt leírt szabályok természetesen itt is érvényesek, ha nem jól rajzoltuk meg a kapcsolást (szintaktikailag), akkor hibaüzenetet kapunk. A tranziens analízis tetsz legesen kiválasztott csomópont feszültség és áram karakterisztikáit számítja ki és jeleníti meg az id függvényében. Fontos, hogy az áramkörhöz definiált generátorokkal fogja a vizsgálatot elvégezni, nem helyettesít úgy, mint az AC 38

Áramkörszimuláció analízisnél. A vizsgálat el tt tehát ellen rizni kell, hogy a kapcsolás helyes mCködését biztosító generátort adtunk-e meg. Az analízis választása után (Analisis/Transient) az AC-hez hasonlóan a határadatok és futási opciókat beállítására szolgáló ablak jelenik meg. Ezt az ablakot a 20. ábrán láthatjuk. Vezérl

gombsor funkciói az AC-nél ismertetekkel azonos, a

paraméterek közt találunk újakat is melyek az alábbiak: •

Time range: Szimuláció id tartomány megadása max_id4,min_id4 formában. A program a számítást t=0 id t l kezdi még akkor is, ha a min_id4 0, csak a kirajzolást kezdi meg min_id4-t l.

•

Maximum Time Step: Megengedett maximális id -lépésköz amellyel a program számíthat.

•

Operating

point

only:

Csak

munkapontot

számít,

az

id függvényeket nem. Hasonló funkció, mint a Dynamic DC analízis.

20. ábra Tranziens határadatok és opciók beállítása Az Y tengely kiterjesztésénél kell megadni a vizsgálni kívánt feszültség vagy áram definícióját. Ezek az alábbiak lehetnek: •

V(csomópont_száma): Feszültség jelalak a földponthoz képest (pl.: V(1) )

•

V(csomópont1_száma,comópont2_száma): A csomópont1 feszültség jelalakja a csomópont2-höz képest (pl.: V(1,2) )

•

V(alkatrész_neve): Feszültség jelalak tetsz leges alkatrészen (pl.: V(R1) )

39


I(csomópont1_száma,comópont2_száma): Két csomópont között folyó áram jelalakja (pl.: I(2,1) )

•

I(alkatrész_neve): Alkatrészen folyó áram jelalakja (pl.: I(R1) )

Az X tengely kiterjesztése kötelez en id (T). A tartományok megadása az ACnél ismertetett módon lehetséges, vagy használhatjuk itt is az Auto scale funkciót. A szimuláció a RUN gomb megnyomásával (vagy F2) indítható. A fenti egyenirányító kapcsolás tranziens analízis eredménye (a 20. ábra szerinti beállításokkal) a 21. ábrán látható. Az AC analízisnél ismertetett kurzor funkciók itt is megtalálhatók, használatával könnyen tudunk méréseket végezni a kapott függvényeinken.

21. ábra Tranziens analízis eredménye (Kurzor módban)

2.5. DC analízis A DC analízis során a program a kapcsolásunkat szintén egy négypólusnak tekinti, és az egyenfeszültségC átviteli függvényét határozza meg. A határadatok ablakban (Limits) meg kell adnunk egy vagy két paramétert (generátor vagy aktív eszköz modell jellemz je), melynek változtatásával méri az Y kiterjesztésnél megadott

40

Áramkörszimuláció feszültség vagy áram változását, és ezt grafikonon megjeleníti. A 22. ábra szerinti mCveleti er sít s kapcsolásban a V3-as generátort változtatjuk –10V-tól +10V-ig és nézzük a kimeneti feszültség változását. Ezzel a módszerrel a mCveleti er dít transzfer karakterisztikáját tudjuk meghatározni.

22. ábra Visszacsatolás nélküli m.e. kapcsolás

23. ábra DC határadatok és opciók beállítása A határadatok (Limits) ablakban az alábbi új jelölésekkel találkozunk: •

Variable 1 (2): A változtatni kívánt paramétereket ezekben a sorokban kell megadni. •

Method: Változtatás (léptetés) módja •

Auto: Automatikusan, a program határozza meg úgy, hogy a Maximum change-nél megadott hibaszázalékot ne lépje túl 41


Linear: A megadott tartományban lineáris lépéssel

•

Log: A megadott tartományban logaritmikus lépéssel

•

List: A range sorban listázva vannak megadva a számítási pontok (pl.: v1,v2,v3,…)

• •

None (Variable 2-nél) : Nem változtat

Name: A változtatható paraméterek (generátorok, modellel rendelkez eszközök) listája és mellette azok esetleges modell paraméterei

•

Range: A változtatás tartománya max_érték,min_érték,lépés_köz megadási formában vagy listázva (List method-nál).

•

Temperature: H mérséklet változtatása és tartománya

Az Y tengely kiterjesztésének megadása a tranziens analízisnél ismertetett módon történhet, míg az X tengelynek a kapcsolás bemeneti pontját kell megadni.

24. ábra DC analízis eredménye (Kurzor módban)

42

Áramkörszimuláció 2.6. Alkatrész értékek léptetése az analízisekben A program lehet séget a arra, hogy a fent említett három analízis során bármelyik alkatrész értékét vagy modell paraméterét változtassuk megadott tartományon belül. Összesen tíz ilyen változtatást tudunk definiálni. A léptetést a szimulációhoz tartozó menüpontban (AC,DC vagy Tranziens) a Stepping… menüponttal vagy a határadatok ablakban a hasonló nevC gombra kattintva tudjuk beállítani. A léptetés ablak felépítését a 25. ábrán láthatjuk.

25. ábra Paraméter léptetés ablakja Az ablakban egyszerre két paramétert láthatunk, a paraméterek lapozást a << vagy a >> feliratú gombbal tehetjük meg. A léptetés beállításához az alábbiakat tudjuk módosítani: •

Parameter Type: A Step What feliratú legördíthet menüben mik legyenek felsorolva: •

Component: Az áramkörben lév összes alkatrész és alatta a változtatható paraméterük listája

•

Model: Az összes modell, amely az áramkörünkhöz van rendelve

•

Symbolic: Az általunk .define, vagy .param paranccsal megadott szimbólumok listája

•

From: A léptetés alsó értéke (vagy lista)

•

To: A léptetés fels értéke

•

Step Value: Léptetés értéke

43


Step It (Yes/No): Az adott paramétert léptessük vagy ne.

•

Method: A léptetés módja •

Linear: A megadott tartományban lineáris lépésközzel (hozzáadja a Step Value értéket a From értékhez)

•

Log: A megadott tartományban logaritmikus lépésközzel (megszorozza a From értéket a Step Value értékkel)

• •

List: A From-nál listázva megadott értékekkel számít.

Change: Több paraméter együttes léptetése esetén a léptetési sorrendet lehet megadni •

Simultaneous: VéletlenszerCen, nincs megkötés a sorrendben

•

Nested: Els nek a Paraméter 1-et lépteti végig, utána a Paraméter 2 és így tovább.

A léptetés eredménye egy vagy több görbe sereg a koordináta rendszerekben. Segítségével vizsgálhatjuk, hogyan hat az áramkör jellemz ire egyes alkatrészek paramétereinek megváltozása. Hátrány viszont, hogy kurzoros mérést csak a legels4nek kiszámított görbén tudunk végezni.

2.7. Megjegyzések a programhoz A program lehet ségei természetesen nem merülnek ki a fenti öt fejezetben ismertetett funkciókkal. Nagyon sok olyan kényelmi és egyéb szolgáltatást nyújt a program, melyre a terjedelem szCke miatt nem tértem ki. Hogy csak néhányat említsek ezek közül: kurzor funkciók (max, min, átlag keresés), számítási pontok megmutatása, FFT analízis, Monte Carlo statisztikai vizsgálat, DSP paraméterek, matematikai funkciók az Y tengely kiterjesztés megadásánál (pl.: ABS(V(2))+EXP(V(3))) és még megannyi érdekesség. Az alaposabb megismeréshez ajánlom mindenképpen a program Súgóját, és a User’s guide (pdf fájl) tanulmányozását.

44


3. Irodalom jegyzék [1]

Gordon W Roberts-Adel S. Sedra: Spice for microelectronic circuits 1992

[2]

Zsom Gyula: Elektronikus áramkörök I.A KKMF 1999

[3]

Molnár Ferenc-Zsóm Gyula: Elektronikus áramkörök II. A 1-2 kötet KKMF 1999

[4]

Csáki Frigyes: Automatika

[5]

Herpy Miklós: Analóg integrált áramkörök

45


Melléklet Dióda paraméter listája Name Parameter LEVEL 1=Spice2G 2=PSpice IS Saturation current N Emission coefficient ISR Recombination current par. NR Emission coeff. for ISR IKF High-injection current BV Reverse breakdown volt. IBV Reverse breakdown curr. NBV Reverse bdown ideality fac. IBVL Low-level rev. Bd. current NBVL Low-level rev. bd id factor RS Series resistance TT Transit time CJO Zero-bias junction cap. VJ Junction potential M Junction grading coeff. FC Forward bias depl. Coeff. EG Energy gap XTI Temperature exponent for IS TIKF IKF temp. Coeff. (linear) TBV1 BV temp. Coeff. (linear) TBV2 BV temp. Coeff. (quadratic) TRS1 RS temp. Coeff. (linear) TRS2 RS temp. Coeff. (quadratic) KF Flicker noise coefficient AF Flicker noise exponent RL Junction Leakage Res. T_MEASURED Measured temp. T_ABS Absolute temp. T_REL_GLOBAL Relative to curr. Temp. T_REL_LOCAL Rel. to AKO model temp.

Units Amps Amps Amps Volts Amps Amps Ohms sec Farad Volts eV 1/Celsius 1/Celsius 1/(Cels^2) 1/Celsius 1/(Cels^2) Ohms Celsius Celsius Celsius Celsius

Default 1 1E-14 1.0 0 2 INF INF 1E-10 1 0 1 0 0.0 0.0 1.0 0.5 0.5 1.11 3.0 0 0 0 0 0 0.0 1.0 INF undef. undef. undef. undef

Area Level * * * *

/ *

1,2 1,2 2 2 2 1,2 1,2 2 2 2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 2 2 2 2 2 1,2 1,2 1 1,2 1,2 1,2 1,2

Bipoláris tranzisztor paraméterlistája Name IS BF NF VAF IKF ISE NE BR NR VAR IKR ISC NC NK ISS

Parameter Saturation Current Forward Beta Forward emission coefficient Forward Early voltage BF high-current-roll-off corner BE leakage saturation current BE leakage emission coefficient Ideal maximum reverse beta Reverse emission coefficient Reverse Early voltage BR high-current roll-off corner BC leakage saturation current BC leakage emission coefficient High current rolloff coefficient Substrate pn saturation current

Units Amps Volts Amps Amps

Volts Amps Amps Amps

Default 1E-16 100 1 INF INF 0 1.5 1 1 INF INF 0 2 .5 0

Area *

* *

* *

46

Áramkörszimuláció Substrate pn emission coeff. Emitter resistance Ohms Zero-bias base resistance Ohms Minimum RB at high currents Ohms Current where RB falls by half Amps Collector resistance Ohms BE zero-bias depletion cap. Farad BE junction built-in potential Volts BE junction grading coefficient BC zero-bias depletion cap. Farad BC junction built-in potential Volts BC junction grading coeff. Fraction of BC dep. cap. to internal base CJS CS zero-bias depletion cap. Farad VJS CS junction built-in potential Volts MJS CS junction grading coefficient FC Forward-bias depletion coeff. TF Ideal forward transit time sec. XTF TF bias dependence coefficient VTF TF dependency on voltage Volts ITF TF dependency on current Amps PTF Excess phase at 1/(2*PI*TF)Hz degree TR Ideal reverse transit time sec. EG Energy gap eV XTB Temperature coefficient for betas XTI Temperature exponent for IS TRE1 RE temp. coefficient (linear) 1/Cels TRE2 RE temp. coefficient (quadratic) 1/(C^2) TRB1 RB temp. coefficient (linear) 1/Cels TRB2 RB temp. coefficient (quadratic) 1/(C^2) TRM1 RBM temp. coefficient (linear) 1/Cels TRM2 RBM temp. coefficient (quadratic) 1/(C^2) TRC1 RC temp. coefficient (linear) 1/Cels TRC2 RC temp. coefficient (quadratic) 1/(C^2) KF Flicker-noise coefficient AF Flicker-noise exponent T_MEASURED Measured temp Celsius T_ABS Absolute temperature Celsius T_REL_GLOBAL Relative to current temp. Celsius T_REL_LOCAL Relative to AKO model temp. Celsius

NS RE RB RBM IRB RC CJE VJE MJE CJC VJC MJC XCJC

1 0 0 RB INF 0 0 .75 .33 0 .75 .33

/ / / * / * *

1 0 * .75 0 .5 0 0 INF 0 * 0 0 1.11 0 3 3 3 3 3 3 3 3 3 0 1 undefined undefined undefined undefined

JFET paraméter listája Name Parameter VTO Threshold voltage BETA Transconductance parameter LAMBDA Channel-Length modulation IS Gate p-n saturation current RD Drain ohmic resistance RS Source ohmic resistance CGD GD zero-bias junction cap. CGS GS zero-bias junction cap. M Gate p-n grading coefficient PB Gate junction potential FC Forward-bias depletion coeff. VTOTC VTO temperature coefficient BETATCE Forward bias depletion coeff. XTI IS temperature coefficient

Units Volts A/sq.V 1/V Amps Ohms Ohms Farad Farad

Default -2.0 1E-4 0.0 1E-14 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 Volts 1.0 0.5 Volt/Celsius %/Celsius 3

Area * * / / * *

0 0

47

Áramkörszimuláció Flicker noise coefficient KF Flicker noise exponent AF T_MEASURED Measured temperature T_ABS Absolute temperature T_REL_GLOBAL Relative to current temp. T_REL_LOCAL Relat. to AKO model temp

Celsius Celsius Celsius Celsius

0.0 1.0 undefined undefined undefined undefined

MCveleti er sít paraméterlistája Name Parameter LEVEL Model Level TYPE 1=NPN,2=PNP,3=JFET C Compensation Capacitor A DC open loop gain ROUTAC AC output resistance ROUTDC DC output resistance VOFF Input offset voltage IOFF Input offset current SRP Maximum positive slew rate SRN Maximum negative slew rate IBIAS Input bias current VCC Positive power supply VEE Negative power supply VPS Maximum positive voltage swing VNS Maximum negative voltage swing CMRR Common-mode rejection ratio GBW Unity gain bandwidth PM Phase margin PD Quiescent power dissipation IOSC Output saturation current T_MEASURED Measured temperature T_ABS Absolute temperature T_REL_GLOBAL Relative to current temp. T_REL_LOCAL Relative to AKO model temp.

Units F Ohms Ohms Volts Amps V/s V/s Amps Volts Volts Volts Volts degrees Watts Amps Celsius Celsius Celsius Celsius

Default Level 1 1 3 30e-12 3 2e5 all 75 all 125 all .001 3 1E-9 3 5e5 2,3 5e5 2,3 1e-7 3 15 3 -15 3 13 3 -13 3 1e5 3 1e6 2,3 60 2,3 .025 3 .02 3 undefined 3 undefined 3 undefined 3 undefined 3

48

Áramkörszimuláció Írta: Vass Sándor F iskolai tanársegéd 2002

Recommend Documents