SIMULUJ! PRÁCE S PROGRAMEM PSPICE Nastavení parametrù simulace Vstupní soubor Popis obvodu netlist Pøíkazový blok 108 5

Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umisováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN – technická literatura

[email protected]

.SIMULUJ! A

5.

PRÁCE S PROGRAMEM PSPICE 5.1

Nastavení parametrù simulace ........................... 106

5.2

Vstupní soubor ................................... 107

5.3

Popis obvodu – netlist ........................ 107

5.4

Pøíkazový blok ................................... 108

5.5

Chyby a chybová hlášení .................. 114

A. KREJÈIØÍK, Z. BURIAN: .SIMULUJ!

105

5.

PRÁCE S PROGRAMEM PSPICE

Program spustíme buï z dávkového souboru sp nebo pøímo z ps.exe. Po spuštìní se na obrazovce objeví menu s roletami Files; Circuit; Analysis; Probe.

36SLFH&RQWURO6KHOOYHUD )LOHV&LUFXLW6WP(G$QDO\VLV'LVSOD\3UREH4XLW Obr. 5.1

Horní èást základní obrazovky programu PSPICE

5.1

NASTAVENÍ PARAMETRÙ SIMULACE

Jako první použijeme roletu FILES, kterou otevøeme kliknutím na hlavièku. Objeví se nabídky: Edit Browse Output Current File Save File X External Editor B External Browser. Pokud použijeme PSPICE poprvé, nastavíme nejprve (pro všechna další použití) v øádku Display/PrnSetup obrazovku pro grafiku a podmínky tisku (Hard copy) zobrazení z grafického postprocesoru PROBE. Nastavení vybereme z nabídky aktivované stiskem klávesy F4. Podobnì výstupní port resp. tiskárnu. Vstupní soubor vytvoøíme dalšími postupy v roletì FILES. Otevøením øádku Current File mùžeme zadat název pro novì zapisovaný vstupní soubor, èi klávesou F4 aktivovat nabídku již vytvoøených souborù. Poté lze z øádky EDIT otevøít editor umožòující vypsat soubor nový èi upravit soubor již vytvoøený.

Poznámka: Je otevøeno i okno nápovìdy pro editor – klávesou F1: Tab. 5.1

106

NOiYHVRYiNRPELQDFH

IXQNFH

$/70

SRþiWHNY\PH]HQtEORNXQDS SURNRStURYiQt

$/7&

NRStURYiQtEORNX

$/7;

Y\MPXWtEORNX

$/73

YORåHQtEORNXG tYHY\MPXWpKR

$/73

DXWRPDWLFNpY\KOHGiQt]DGDQpKRKHVOD

A. KREJÈIØÍK, Z. BURIAN: .SIMULUJ!

A

5.2

VSTUPNÍ SOUBOR

Vstupní soubor má následující strukturu: První øádka je programem ignorována a mùže obsahovat libovolný text, zde si mùžeme napø. poznamenat k èemu soubor slouží. POZOR: Napíšeme-li omylem èást programu na první øádku nebude programem akceptována a dojde k chybì. Pokud si chceme dìlat poznámky i v další programové èásti souboru je nutné samostatné øádky s poznámkou odblokovat od programové èásti hvìzdièku a poznámky na konci programové øádky støedníkem (poznámka na programové øádce smí být až na konci). Programovou èást souboru je dobré, pro lepší orientaci, rozdìlit do tøí èástí (toto rozdìlení není však povinné a øádky, kromì øádky první, lze libovolnì pøehazovat). První èást bude obsahovat obvodový popis souèástek. Další èást obsahuje „stimuly“ tj. nezávislé zdroje napìtí a proudu jejichž vliv na obvod chceme zkoumat/simulovat. Tyto dvì èásti popisují celé zapojení a nazývají se èasto souhrnnì jako netlist. Tøetí èástí je pak pøíkazový blok. Zde jsou pøedevším instrukce, co se má simulovat. Pøíkazové øádky zaèínají povinnì teèkou. (Pro vytvoøení NETLISTu mùžeme použít i externí editor schématu napø. z programu ORCAD/øádka rolety FILES X-External Editor).

5.3

POPIS OBVODU – NETLIST

Stimuly i souèástky do vstupního souboru vkládáme písmenným znakem pøiøazeným souèástce (napø.: R-odpor, C-kapacitor, D-dioda, Q-bipolární tranzistor atd.), následuje popis uzlù kam je souèástka pøipojena, dále pak specifikace souèástky a pøípadnì hodnota (u odporu, kapacity). Specifikace souèástky je nutná, chceme-li použít souèástku, jejíž chování je popsané modelem. Souèástka mùže být specifikována buï jako souèástka konkrétní (katalogová) jejíž reálný model je znám a uložen v souboru, jenž nazýváme knihovnou (extenze *.lib), nebo jako souèástka obecná. Pøi obecné specifikaci je tøeba použít obecný model jehož parametry si musíme doplnit na základì zmìøení naší souèástky (identifikace parametrù modelu). Pøíkazovou øádku specifikace souèástky modelem mùže být vhodnìjší pøiøadit pøímo k øádku souèástky v netlistu. Pøi vypisování netlistu lze použít nápovìdy aktivované klávesou F3. Tab. 5.2 R]QDþHQt SRSLV

A

(

]GURMQDS Wt t]HQêQDS WtP

)

]GURMSURXGX t]HQêSURXGHP

*

]GURMSURXGX t]HQêQDS WtP

+

]GURMQDS Wt t]HQêSURXGHP

A. KREJÈIØÍK, Z. BURIAN: .SIMULUJ!

107

V nabídce „On-Line Manual“ si otevøeme øádku „souèástky“ (Devices), kde se zobrazí nabídka všech použitelných komponent. Kurzorem si vybereme souèástku a kliknutím èi klávesou Enter otevøeme nápovìdu (vèetnì pøíkladù) pro tuto konkrétní souèástku. Seznam souèástek obsahuje i øízené zdroje proudu a napìtí, které se dají využít k realizaci makromodelù složitìjších obvodù, jejichž reálné modely jsou pøíliš složité èi nejsou k dispozici (viz kapitola Tvorba makromodelù).

5.4

PØÍKAZOVÝ BLOK

Blok pøíkazù obsahuje instrukce pro provádìní simulací. Nejbìžnìjší jsou pøíkazy pro provedení stejnosmìrné analýzy – pøíkaz .DC…. (odezva na zmìnu napìtí èi proudu – jednoho ze zdrojù, teploty, èi nìkterého z parametrù modelu souèástky).

Pøíklady .DC V1 1 10 0.1; tj. zdroj oznaèený jako V1 bude mìnit své napìtí od 1[V] * do 10 [V] s krokem 0,1 [V], .DC V1 1 10 0.1 Ib 1u 100u 10u; tj. zdroj oznaèený jako V1 bude mìnit své * napìtí od 1 [V] do 10 [V] s krokem 0,1 [V] dále se bude mìnit proud zdroje * oznaèeného jako Ib od hodnoty 1 [µA] do hodnoty 100 [µA] s krokem 10 [µA] * a to jako parametr (nejprve se nastaví hodnota proudu a pak se vždy provede * analýza podle deklarovaného napìtí poté se opakuje pro následující hodnotu * proudu), .DC TEMP (-40 60 1); pøíkazem bude simulováno stejnosmìrné chování obvodu * pøi zmìnì teploty z poèáteèní hodnoty – 40 [°C] na koneèných 60 [°C] s krokem * 1 [K], .DC RES Rprom (R) 0.1 10 0.1; stejnosmìrná zmìna násobku hodnoty odporu * Rprom se používá s øádkou deklarace odporu (viz další deklarace) a pøíkazovou * øádkou pro model (RES), první hodnota 0.1 je minimální násobek, druhá * hodnota 10 je maximální násobek a tøetí hodnota 0.1 je krok zmìny násobku * hodnoty odporu, Rx 1 2 Rprom 1k; je deklarovaný odpor Rx, zapojený mezi uzly 1 a 2, jehož * hodnota je mìnìna ze základní hodnoty 1 [kW] pomocí pøedcházející deklarace * krokování násobkù ve výše uvedeném rozmezí. Pøi analýze je postupnì nastavována * tato hodnota 1 [kW] násobená násobitelem, .MODEL Rprom RES; deklarace modelu k pøedcházejícím dvìma bodùm. Pro analýzu se zdrojem støídavého (sinusového) signálu s promìnným kmitoètem použijeme pøíkaz .AC….. Zmìnu kmitoètu lze deklarovat jako zmìnu po dekádách DEC (užívá se nejèastìji) zmìnu lineární LIN anebo zmìnu po oktávách OCT, napø.:

108

A. KREJÈIØÍK, Z. BURIAN: .SIMULUJ!

A

Pøíklady .AC DEC 10 1k 10MEG; pøíkaz pro provedení analýzy s kmitoètem, mìnící se * od 1 [kHz] do 10 [MHz], analýza se provádí pro zmìnu kmitoètu po dekádách * (symbol dec) pøièemž se v každé dekádì provádí výpoèet v deseti hodnotách * kmitoètu (èíslo 10 za symbolem dec), .AC LIN 100 1k 10MEG; totéž, interval kmitoètù je však nyní rozdìlen lineárnì * (symbol lin) a výpoèet je provádìn pro sto hodnot kmitoètù (èíslo 100 za * symbolem lin). Pro analýzu pøechodovou (odezva na signál s definovaným èasovým prùbìhem tranzientní analýza) – pøíkaz .TRAN ….

Pøíklady .TRAN 1u 1m 0.1m UIC; první èíslo za symbolem TRAN udává èasový krok * výpisu, druhé èíslo koneèný èas pro analýzu, tøetí èíslo èas pro zaèátek výpisu, * hodnoty pøed tím se nevypisují (jsou nepovinné), UIC pøíkaz pro použití poèáteèních * podmínek (tj. budou respektovány hodnoty nastavené v obvodu pøed * provedením analýzy – napìtí zadaná v konkrétních uzlech, napìtí na kapacitorech * èi proudy induktory. Pozn.: Pøíkaz mùže obsahovat na ètvrtém místì ještì * hodnotu maximálního èasového kroku pøi výpoètu (nepovinné), .ic V(1)=1 V([bq])=2; nastavení poèáteèních podmínek (pro UIC), napìtí v uzlu * oznaèeném 1 je nastaveno (proti zemi (uzel 0) na 1 [V], napìtí v uzlu * oznaèeném bq je nastaveno proti zemi na 2 [V] (oznaèujeme-li uzel písmeny, musí být * tato písmena v nìkterých instrukcích uzavøena v hranaté závorce, pak jsou * akceptována stejnì jako èíselné oznaèení), L 1 2 100u ic=1m; klidový/poèáteèní proud induktorem L, instrukce ic =1m * udává, že pøi UIC bude poèítáno s tím, že induktorem L o hodnotì indukènosti * 100 [µH] pøed poèátkem tranzientní analýzy protékal proud 1 [mA]. * Pozn.: V programu není nutné udávat název jednotky – místo 1mA lze psát jen 1 m, C 4 5 1u ic=2.5; klidové/poèáteèní napìtí na kapacitoru C, instrukce ic=2.5 * udává, že pøi UIC bude poèítáno s tím, že na kapacitoru C o hodnotì 1 [µF] * bude pøed poèátkem tranzientní analýzy napìtí 2,5 [V]. Dùležité!! pro každý typ analýzy musí být deklarován pøíslušný stimul – zdroj napìtí èi proudu (jeden zdroj mùže obsahovat i všechny tøi složky – stejnosmìrnou pro DC analýzu, složku s promìnným kmitoètem i složku s definovaným èasovým prùbìhem, pøíslušná analýza si pak „zapne“ svoji složku). Vsig 1 0 dc 2 AC 1 SIN 1 2.5 1k; napìový zdroj oznaèený Vsig má stejno* smìrnou složku 2 [V] (dc 2 – symbol dc lze i vynechat), složku s promìnnou * kmitoèet s modulem 1[V] (ac 1) a složku s definovaným sinusovým prùbìhem * se stejnosmìrnou složkou o hodnotì 1 [V] sinusovou amplitudou 2,5 [V] a * kmitoètem 1 [kHz].

A

A. KREJÈIØÍK, Z. BURIAN: .SIMULUJ!

109

Poznámka 1: Stejnosmìrná složka (dc 2) se mùže uplatnit i pøi ac i tranzientní (TRAN) analýze, kdy ovlivní nastavení pracovního bodu aktivních souèástek. Poznámka 2: Pro DC analýzu není nutné deklarovat stejnosmìrnou složku – nastavuje se podle hodnot v pøíkazovém øádku pro stejnosmìrnou analýzu, napø. Vsig 1 0. Dalším dùležitým pøíkazem je nastavení a zmìna parametru, resp. zmìna nìkteré hodnoty.

Pøíklady .STEP PARAM X LIST 5 10 15 20; pøíkaz pro krokování parametru X podle * seznamu (napø. seznam hodnot 5 10 15 20), .STEP PARAM X 5 100 2; pøíkaz pro krokování parametru X od poèáteèní * hodnoty (5) do koneèné hodnoty (100) s krokem (2) – pøed tím musí být * parametr deklarován u urèeného prvku. Velièinu, která se má mìnit jako parametr oznaèíme jménem ve složené závorce, napø. odpor jehož hodnota se mìní jako parametr: R 1 0 {rprom}; dále musí být deklarována základní hodnota parametru: .PARAM rprom=1k tj. nebudeme-li nastavovat hodnotu parametru rprom pøíkazem .STEP bude jeho hodnota 1 [kW].

5.4.1

Fourierova analýza

Významným nástrojem programu je dále Fourierova analýza, kterou lze provádìt v návaznosti na tranzientní analýzu. Fourierovu analýzu lze použít dvìma zpùsoby, buï pøi následném zpracování výsledkù v grafickém postprocesoru PROBE, anebo pøíkazem ve vstupním souboru pro provedení Fourierovy analýzy – .FOUR….., kdy jsou složky spektra (harmonické primárního signálu) vypisovány do výstupního souboru (a to až do 9té harmonické, vèetnì výsledného zkreslení signálu). Vypisována mohou být buï uzlová napìtí (napìtí mezi uzlem a zemí), meziuzlová napìtí (napìtí mezi dvìma uzly), proudy a napìtí na dvoupólech (jednobranech), svorková napìtí a proudy na N-pólech. Pøíkladem použití Fourierovy analýzy mùže být:

Pøíklady .FOUR 1k V(1); vypisují se amplitudy a fáze napìtí harmonických kmitoètù * 1 [kHz] (první údaj za pøíkazem .FOUR) mezi uzlem 1 a zemí,

110

A. KREJÈIØÍK, Z. BURIAN: .SIMULUJ!

A