Роберт Хайнеманн - Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

24

В PSPICE не предусмотрено использование единиц измерения. Программа автоматически воспринимает все напряжения в вольтах и все токи в амперах, поэтому отображение значений тока и напряжения на диаграмме с одним общим масштабированием оси Y, в принципе, возможно. Однако в этом случае диаграмма тока оказалась бы такой маломасштабной, что ее практически не было бы видно.

Наверняка у вас возник вполне резонный вопрос, почему бы сразу не задать в качестве верхней границы значение 1 МГц. Объяснение следующее: если вы масштабируете координатную ось X логарифмически, то PROBE чертит на диаграмме целые декады. При заданном значении 1 МГц как раз начинается новая декада, для которой вы рассчитали бы всего одну единственную точку. Однако вся декада была бы расположена на оси X, несмотря на то что в ней практически нечего изображать. Иными словами, это привело бы к пустой трате места.

Если сейчас у вас есть более срочные дела, можете пока пропустить раздел 5.3. Однако помните о его существовании и впоследствии, когда возникнет такая необходимость, прочитайте.

Файлы с расширением .dat, в которых содержатся диаграммы PROBE, занимают чрезвычайно много места на жестком диске компьютера. Поэтому время от времени стоит удалять ненужные вам dat-файлы.

При указании границ выделяемого фрагмента вы должны щелкнуть обязательно внутри области расположения диаграммы. В противном случае на экране появится сообщение об ошибке Can't zoom any further (He могу масштабировать дальше).

Тем же описанным здесь способом изменяются модели всех компонентов из библиотеку BREAKOUT.slb.

Если вам при проектировании другой схемы снова понадобится термозависимый резистор, то вы должны будете повторить вышеуказанную процедуру. Редактор SCHEMATICS запомнил измененную модель только для схемы TERMOBRIDG.sch. Измененная модель находится в папке Projects в файле с именем TERMOBRIDG.lib.

Установленная в PSPICE по умолчанию температура составляет 27 °С. По этому значению, заданному для стандартной температуры окружающей среды, можно догадаться, что родиной программы PSPICE является штат Калифорния. Если вас не устраивает это значение, вы можете изменить его в окне, вызываемом командой Analysis→Setup→Temperature. Изменение будет действительно только для открытой в данный момент схемы. Не перепутайте рабочую температуру с номинальной температурой TNOM, которую можно устанавливать в окне, выводимом на экран по команде Analysis→Setup→Options. PSPICE рассматривает температуру TNOM как температуру, при которой измерялись термозависимые параметры имитационных моделей, используемых в вашей схеме. Температура TNOM по умолчанию также имеет значение 27 °С.

В случае, если вы по каким-то причинам не хотите моделировать целочисленное кратное количество периодов, то тогда перед проведением анализа Фурье ограничьте область данных, которые будут использованы для спектрального анализа. Чтобы это сделать, нужно открыть из меню PROBE Plot окно X Axis Settings и, активизировав опцию Restricted (Ограниченный), указать диапазон данных, сокращенный до целого числа периодов.

Объем книги не позволяет рассмотреть каждую из всех доступных в PROBE целевых функций. Вы сможете найти описание некоторых из них, открыв меню Trace и щелкнув по строке Goal Functions… (Целевые функции…), в результате чего на экране появится список всех имеющихся целевых функций. Если выделить в этом списке интересующую вас строку и затем щелкнуть по кнопке View, то на экране откроется окно с описанием выбранной функции. Строки, помеченные звездочками (*), являются строками комментария и содержат что-то вроде руководства к пользованию данной функцией. В фигурные скобки заключена собственно поисковая программа. Программировать целевые функции не очень сложно. Если вы проявите немного терпения, то сами сможете это делать, немного познакомившись с уже имеющимися образцами. Полный список и комментарии ко всем доступным в PROBE целевым функциям вы найдете также в файле MSIM.PRB.

Способность моделировать смешанные аналоговые и цифровые схемы является отличительной особенностью программы PSPICE. Такое моделирование называется Mixed-Mode Simulation. Благодаря этому программа PSPICE имеет значительное превосходство перед другими логическими анализаторами.

Выходы многих триггеров, счетчиков и других компонентов цифровой техники имеют неопределенные состояния непосредственно после подачи напряжения. Но иногда бывает нужно, чтобы к началу моделирования эти выходы уже имели определенные состояния. В таком случае вы можете задать соответствующую настройку, щелкнув в окне Analysis Setup по кнопке Digital Setup….

Во всех предлагаемых здесь примерах атрибут TIMESTEP будет оставаться незаполненным. Ввод значения для него необходим только в тех случаях, когда серия импульсов определяется не точка за точкой, а задается путем замкнутого программирования. Чтобы этому научиться, вам нужно будет обратиться к оригинальному справочнику по программе PSPICE, который находится на прилагаемом к книге компакт-диске.

Владельцы полной версии избавлены от этих проблем, так как могут дополнительно приобрести принятые в Европе схемные обозначения в фирме Hoschar.

В окне, изображенном на рис. Ч3.9, путь к файлу SAMPLE.lib указан для того случая, когда программа PSPICE установлена на диске Е. Если на вашем компьютере для этого используется другой диск, запись должна быть иной. В остальном вы должны ввести точно такой же путь, как на рис. Ч3.9.

Результаты сопоставления данных измерения с данными, полученными при моделировании, вы найдете в табл. 12.2. При желании вы можете пока пропустить страницы с описанием сложных анализов, проведенных с помощью PSPICE, в ходе которых были получены данные для сравнения. Не опасайтесь, что это помешает вашей дальнейшей работе с книгой.

Очевидно, измерительные приборы, с помощью которых в 1993 году измерялись эти значения, еще не обладали достаточной степенью точности. Поэтому в журнале Elektor были опубликованы лишь приблизительные данные по гармоническим искажениям (<0.005%) и отношению сигнал/шум (>99 дБА). Это максимум, на что были способны тогдашние приборы. Сегодня существуют более чувствительные приборы. Поэтому гармонические искажения были измерены заново.

К этому результату следует относится с осторожностью. Амплитуды высших гармоник настолько малы, что возникает вопрос, под какой границей эти амплитуды потонут в «шуме» неточных вычислении.

К сожалению, демонстрационная версия позволяет устанавливать только два, а в очень простых схемах — три тиристора. Причина в том, что для описания поведения тиристоров в программе PSPICE была использована очень дорогостоящая модель. Для многих исследований в области энерготехники это является существенным ограничением. В spicelab есть упрощенный вариант тиристора, благодаря чему в схемах, моделируемых в демонстрационной версии, можно устанавливать до шести таких элементов.

Трансформатор, использованный в этой схеме, находится в библиотеке ANALOG.slb и называется XFRM_LINEAR. Он имеет линейную В-Н-характеристику, то есть без учета насыщения железа сердечника. Атрибутами трансформатора XFRM_LINEAR являются значения индуктивности L1 и L2, а также коэффициент связи Coupling. В энерготехнике коэффициенты связи у трансформаторов имеют значения чуть меньше единицы, например 0.99. Для значений индуктивности действует отношение: L1/L2=N1²/N2². Таким образом, трансформатор, установленный в схеме на рис. 13.1, с заданными значениями L1=576 мГн и L2=16 мГн, имеет передаточное отношение N1/N2²=6/1. Программа PSPICE позволяет включать в схемы также трансформаторы и с нелинейными характеристиками. Чтобы правильно их использовать, необходимо хорошо знать классификацию магнитных сердечников.

Использованные в этой схеме компоненты трехфазного тока V3Phase, Schalt3Phase и символы для защитного проводника РЕ, нейтрального проводника N и комбинированного защитно-нейтрального проводника PEN находятся в библиотеках MISC.slb и SAMPLE.lib. Переключатели трехфазного тока срабатывают в тот момент времени, который установлен атрибутом t_Start. Этот атрибут определяет момент выключения. В качестве атрибутов источника трехфазного тока устанавливаются амплитуда (Ampl), частота (FREQU) и положение по фазе при включении (Delay).