CC BY
44Компоненты и технологии, № 7'2003 Софт
Графический анализ результатов моделирования в ОгСДО 9.2
при помощи шаблонов окна графика
В модуле PSpice A/D программы OrCAD 9.2 появилась новая функция, позволяющая обрабатывать и оформлять результаты моделирования. О ее применении и пойдет речь в этой статье.
Иосиф Златин
Шаблон окна графика — окно графика, содержащее один или большее количество параметров (атрибутов), в качестве которых используются узловые напряжения, токи выводов, мощности или цифровые сигналы.
Версия 9.2 PSpice A/D обеспечивает шаблоны окна графика, которые позволяют создавать и повторно использовать данные графического анализа в программе отображения и обработки результатов моделирования Probe.
Вы можете создавать уникальные шаблоны окна графика для любого проекта или общие шаблоны, которые могут применяться к различным проектам.
Для работы с шаблонами окна графика в меню Window окна Pspice A/D выберите Display Control и щелкните по клавише Templates. При этом откро-
ется диалоговое окно Display Control (рис. 1). Здесь можно настраивать шаблоны окна графика различными способами.
Чтобы создать и сохранить новый шаблон окна графика, нужно сначала установить активное окно графика в графическом редакторе Probe с нужной вам конфигурацией. Активное окно графика будет основным для свойств сохраняемого шаблона.
Чтобы использовать шаблоны окна графика в схемотехническом редакторе Capture, нужно скопировать шаблоны или в локальный, или глобальный pspice.prb.
Только те шаблоны, которые применяются для моделирования, внесены в перечень диалогового окна Display Control (при нажатой клавише Templates). Так, для режима моделирования AC Sweep показываются шаблоны в частотной области, например диаграмма Найквиста, в то время для анализа переходных процессов будут показаны шаблоны во временной области, скажем, шаблон длительности фронта или длительности импульса. Кроме того, некоторые определенные ранее шаблоны требуют сложных исследований (анализа Монте-Карло [1] или вариации параметров).
Набор используемых стандартных шаблонов, включенных в PSpice A/D, приведен в таблице.
Компоненты и технологии, № 7'2003
Таблица. Стандартные шаблоны окна графика
Таблица. Стандартные шаблоны окна графика
Є-
Название Описание Параметры
Для режима моделирования AC Sweep (расчет частотных характеристик и уровня шума)
Bandwidth — Band pass (multi-run) Для многовариантного анализа изображается полоса пропускания по уровню 3 дБ в зависимости от параметра или гистограмма в случае анализа Монте-Карло. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал (any, voltage, current, power, digital).
3dB cut-off frequency — High pass (multi-run) Для многовариантного анализа изображается зависимость верхней граничной частоты полосы пропускания в зависимости от параметра или гистограмма в случае анализа Монте-Карло. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал
3dB cut-off frequency — Low pass (multi-run) Для многовариантного анализа изображается график нижней граничной частоты полосы пропускания в зависимости от параметра или гистограмма в случае анализа Монте-Карло. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Admittance Комплексная проводимость. Комплексный ток делится на комплексное напряжение. Первый маркер тока должен быть помещен на выводе. Второй маркер напряжения должен быть помещен на проводе. 1. Ток 2. Напряжение Ток в числителе, напряжение в знаменателе.
Bode Plot — dual Y axes Графики Боде (амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ)). Изображается зависимость амплитуды и фазы сигнала (усиление, если величина источника установлена в 1) от частоты на тех же самых координатных осях с отдельными диапазонами по оси У для каждой характеристики. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Bode Plot — separate Графики Боде (АЧХ и ФЧХ). Изображается зависимость амплитуды и фазы сигнала (усиление, если величина источника установлена в 1) от частоты на отдельных координатных осях с общей частотной осью. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Bode Plot dB — dual Y axes Графики Боде, дБ (АЧХ и ФЧХ). Изображается зависимость амплитуды и фазы сигнала (усиление, если величина источника установлена в 1) в дБ от частоты на тех же самых координатных осях с отдельными диапазонами по оси У для каждой характеристики. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Bode Plot dB — separate Графики Боде, дБ (АЧХ и ФЧХ). Изображается зависимость амплитуды и фазы сигнала (усиление, если величина источника установлена в 1) в дБ от частоты на отдельных координатных осях с общей частотной осью. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Current Gain Коэффициент усиления по току. Первый комплексный ток делится на второй комплексный ток. Первый маркер тока устанавливается на выводе, затем устанавливается второй маркер тока на другом выводе. 1. Ток 2. Ток Первый ток в числителе. Второй ток в знаменателе.
Impedance Комплексное сопротивление. Комплексное напряжение, делится на комплексный ток. Первый маркер напряжения устанавливается на проводе. Затем второй маркер тока устанавливается на выводе. 1. Напряжение 2. Ток Напряжение в числителе. Ток в знаменателе.
Nyquist Plot Диаграмма Найквиста. Изображается зависимость мнимой части указанной переменной (например, напряжения) от его действительной части. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Phase Difference Изображается разность фаз между двумя указанными переменными, которые могут быть напряжениями, токами или мощностями. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Voltage Gain Коэффициент усиления по напряжению. Первое комплексное напряжение делится на второе комплексное напряжение. Поместите первый маркер напряжения на проводе. Второй маркер напряжения — на другом проводе. 1. Напряжение 2. Напряжение Первое напряжение в числителе. Второе напряжение в знаменателе.
Название Описание Параметры
Для режима моделирования DC Sweep (вариация параметров при расчете режима по постоянному току)
Conductance Проводимость. Первый ток делится на второе напряжение. Поместите первый маркер тока на выводе. Второй маркер напряжения — на проводе. 1. Ток 2. Напряжение Первый ток в числителе. Второе напряжение в знаменателе.
DC Current Gain Коэффициент усиления по постоянному току. Первый ток делится на второй ток. Поместите первый маркер тока на выводе. Второй маркер тока — на другом выводе. 1. Ток 2. Ток Первый ток в числителе. Второй ток в знаменателе.
DC Voltage Gain Коэффициент усиления по постоянному напряжению. Первое напряжение делится на второе напряжение. Поместите первый маркер напряжения на проводе, второй маркер напряжения — на другом проводе. 1. Напряжение 2. Напряжение Первое напряжение в числителе. Второе напряжение в знаменателе.
Log-Linear Логарифмическая зависимость сигнала. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал
Log-Log plot of signal График в логарифмическом масштабе по обеим осям сигнала. 1. и 2. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Resistance Сопротивление. Первое напряжение делится на второй ток. Поместите первый маркер напряжения на проводе. Второй маркер тока — на выводе. 1. Напряжение 2. Ток Первое напряжение в числителе. Второй ток в знаменателе.
Square Root Квадратный корень сигнала. 1. и 2. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Для режима моделирования Transient (расчет переходных процессов)
Average Выполняет усреднение по времени. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Derivative Выполняет взятие производной по времени. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Falltime of Step Response Измеряет время спада переходной характеристики для повторяющихся расчетов; первая точка принимается с высоким значением, а последняя точка с устойчивым низким значением. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
First Peak (multi-run) Находит значение графика в его первом пике (максимуме) для многовариантного анализа. Пик признается, если только имеются три точки данных до и три точки данных после, имеющие меньшее значение У. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Fourier Transform Фурье-преобразование сигнала. Ограничьте диапазон оси X целым числом периодов для улучшения результатов. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Integral Выполняет интегрирование по времени. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Overshoot of Step Response (multi-run) После анализа переходных процессов: измеряет выброс переходной характеристики для многовариантного анализа; принимается, что первая точка имеет низкое значение, а последняя точка стабильное высокое значение. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Period (multi-run) Вычисляется период сигнала для многовариантного анализа. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Pulsewidth (multi-run) Вычисляется длительность импульса для многовариантного анализа. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Risetime of Step Response (multi-run) Измеряет время нарастания переходной характеристики для многовариантного анализа; первая точка принимается имеющей низкое значение, а последняя точка — стабильное «высокое» значение. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Rms Выполняет вычисление среднеквадратичного значения по времени. Любой параметр, напряжение, ток, мощность, цифровой сигнал.
Размещение маркеров шаблона окна графика в схемотехническом редакторе Capture
В версии 9.2 теперь можно размещать маркер, который связан с шаблоном окна графика, в схемотехническом редакторе Capture. Маркер восстановит связанный с ним шаблон при выполнении моделирования в PSpice. Маркеры для шаблонов окна графика отличаются от других маркеров (для напряжения, тока или мощности) наличием на конце квадрата (у других маркеров на конце круг — рис. 2).
Тип анализа, указанный в профайле моделирования, определяет, какой шаблон будет загружен (или для режима моделирования AC Sweep, DC Sweep или Transient). При размещении маркера шаблона окна графика описание параметра для размещаемого шаблона будет появляться в строке текущего состояния Capture. Если схема не промоделирована, то маркеры шаблона имеют серый цвет, если схема промоделирована, они становятся черного цвета.
Если тип параметра установлен «Any» (любой), тип маркера будет зависеть от местоположения маркера. Если маркер поме-
щен на вывод, то он будет маркером тока. Если маркер помещен в узел, он будет маркером напряжения. Если маркер помещен на устройство, он будет маркером мощности.
Пример 1. Рассмотрим использование стандартного шаблона окна графика для оценки устойчивости дифференциального усилителя, находящегося в папке Огса^ Р8рісе/Сар^е_8атр1е8/апа8Іт/ехатр1е.
Известно, что если рациональная функция Р(р) содержит в числителе характеристический многочлен цепи, а в знаменателе — многочлен той же степени, не имеющей нулей
е
Компоненты и технологии, № 7'2003
Рис. 3. Диалоговое окно Plot Window Templates
в правой полуплоскости, то для устойчивости цепи необходимо и достаточно, чтобы годограф функции F(ja) при изменении от 0 до +х не охватывал начало координат [2]. Годограф F(jrn), получаемый при изменении от 0 до +х, обычно называют диаграммой Найквиста, а начало координат — критической точкой. Тогда сформулированный критерий сводится к требованию, чтобы диаграмма Найквиста не охватывала критическую точку.
Опишем последовательность операций при размещении маркера шаблона окна графика Nyquist Plot:
1. В меню Pspice схемотехнического редактора Capture выберем опцию Edit Simulation Profile. В открывшемся окне Simulation Settings в поле Analysis type выберем режим моделирования AC Sweep/Noise, выберем логарифмическую шкалу, щелкнув Logarithmic, в выплывающем меню выберем Decade, в поле Start Frequency напечатаем 1, в поле End Frequency напечатаем 10e10, в поле Points/Decade напечатаем 100 и затем щелкнем по кнопкам «Применить» и «OK».
2. В Capture, в меню PSpice выберем Markers, затем выберем Plot Window Templates. После этого появится диалоговое окно Plot Window Templates (рис. 3).
3. Щелкнем по шаблону Nyquist Plot, который мы хотим связать с маркером, который мы собираемся разместить.
4. Щелкнем Place.
Маркер шаблона окна графика появится и будет присоединен к курсору.
5. Поместим маркер в необходимом месте на схеме (рис. 2).
6. Щелкнем по клавише Run PSpice. Результаты моделирования диаграммы Найк-
виста для диапазона частот от 1 Гц до 10 ГГц показаны на рис. 2. Как видно из рисунка, дифференциальный усилитель устойчив в заданном диапазоне частот.
Создание нового шаблона окна графика
Пример 2. Рассмотрим создание нового шаблона окна графика, используя схему предыдущего примера (рис. 2). Опишем последовательность операций для создания шаблона окна графика, служащего для вы-
~ot Help, press FI [Time* 3 000E-06 1100^4
Рис. 5. Окно графика с вычисленным средним геометрическим двух выходных напряжений усилителя
числения среднего геометрического двух параметров для режима моделирования Transient:
1. Щелкнем мышкой по маркеру шаблона окна графика и удалим его клавишей Delete.
2. В меню PSpice схемотехнического редактора Capture выберем опцию Edit Simulation Profile.
В открывшемся окне Simulation Settings в поле Analysis type выберем режим моделирования Time Domain (Transient), а в поле Run to Time напечатаем «3 u» и затем щелкнем по кнопкам «Применить» и «OK».
3. Запустим процесс моделирования, щелкнув по клавише Run Pspice.
4. В окне Pspice A/D щелкнем по клавише Add Trace. При этом откроется окно Add Traces, показанное на рис. 4. Запишем в поле Trace Expression этого окна с помощью операторов, расположенных справа, и переменных,
расположенных слева, следующее выражение: SQRT(V(OUT1)*V(OUT2)) и щелкнем по клавише OK. При этом в окне PSpice A/D будет вычислено среднее геометрическое напряжений V(OUT1) и V(OUT2) (рис. 5).
5. В окне PSpice A/D, в меню Window, выберем Display Control.
6. В открывшемся окне Display Control щелкнем по кнопке Templates.
7. В текстовом поле New Name, введем название для нового шаблона MeanG, который мы хотим создать (рис. 1).
8. Нажмем кнопку Save To или Save. Появится диалоговое окно Save Plot Window Template — Step 1 of 2 (Сохранение шаблона окна графика — шаг 1 из 2).
В текстовом поле Description можно напечатать описание для шаблона (это необязательно).
Компоненты и технологии, № 7'2003
Рис. 6. Диалоговое окно Save Plot Window Template — Step 1 of 2
9. Если была нажата кнопка Save To вместо Save, выберем соответствующую кнопку под рамкой Store Template In. По умолчанию — локальный pspice.prb. Для функции Save единственный выбор — Local File.
• Local File — pspice.prb для текущего моделирования в PSpice.
• Global File — pspice.prb, который нужно использовать глобально для всех отображений Probe.
• Other File — другой pspice.prb, хранящийся в другом месте на вашем жестком диске.
10. Нажмем Next. Появится диалоговое окно Save Plot Window Template — Step 2 of 2. Число параметров Node/Pin Name, которые внесены в перечень, определяются текущим окном графика.
Рис. 7. Диалоговое окно Save Plot Window
Template — Step 2 of 2
11. Определим связь каждого параметра, выбирая узел или название вывода из выплывающего перечня под графой Node/Pin Name.
Этот выплывающий перечень показывает все доступные узловые напряжения, токи выводов, мощности или цифровые сигналы. Если выплывающий перечень не появится, щелкнем по текстовому полю, чтобы активизировать выплывающую кнопку.
12. Для каждого параметра установим тип параметра, используя выбранное название параметра из выплывающего перечня под графой Type.
Этот выплывающий перечень показывает все доступные типы параметров (любой параметр, ток, мощность, напряжение, цифровой сигнал). Если выплывающий перечень не появляется, щелкните в текстовом поле, чтобы активизировать выплывающую кнопку.
13. Для каждого параметра под графой Description можно напечатать описание (это необязательно).
14. При желании можно изменить порядок параметров, используя клавиши управления курсором, чтобы переместить параметр вверх или вниз по списку. Кроме того, можно удалить параметр, выбрав его и нажав клавишу Delete.
15. Щелкните Finish.
По крайней мере один параметр требуется для создания шаблона окна графика. Максимальное дозволенное число параметров — число уникальных узловых напряжений, токов выводов, мощности или цифровых сигналов в активном окне графика.
Изменение шаблона окна графика
Изменение шаблона окна графика — по существу то же самое, что и создание нового шаблона. Чтобы изменить шаблон окна графика, специфический шаблон должен быть активным окном графика в Probe. Последовательность операций аналогична описанной выше.
Удаление шаблона окна графика
Можно удалять шаблон окна графика из перечня загруженных шаблонов. Удаляя шаблон из окна графика, вы удаляете его из перечня шаблонов, а также можете стереть его из pspice.prta.
1. В меню Window выберите Display Control.
2. Щелкните по кнопке Templates.
3. Щелкните по названию шаблона окна графика, который необходимо удалить.
4. Щелкните Delete.
Копирование шаблона окна графика
Вы можете скопировать шаблон окна графика в другой pspice.prb.
1. В меню Window выберите Display Control.
2. Щелкните по кнопке Templates.
3. Щелкните по названию шаблона окна графика, который необходимо скопировать.
4. Щелкните Copy To.
Появится диалоговое окно Probe File for Save Template (рис. 8).
5. Выберите pspice.prb, в котором необходимо сохранить шаблон, выбирая соответствующий пункт в группе Store Template (по умолчанию — локальный pspice.prb.)
10. Щелкните OK.
названия токов выводов для каждого параметра, содержащегося в восстанавливаемом шаблоне.
Вы можете восстанавливать только те шаблоны окна графика, которые уже загружены. Если Вы хотите восстановить шаблон окна графика, который не появляется в перечне, Вы должны сначала загрузить его.
Восстановление шаблона окна графика
1. В меню Window, выберите Display Control.
2. Щелкните клавишей Templates.
3. Выберите шаблон окна графика, который Вы хотите восстановить, щелкните по его названию в перечне загруженных шаблонов.
4. Щелкните Restore.
Диалоговое окно Restore Plot Window Template появится (рис. 9).
Рис. 8. Диалоговое окно Probe File for Save Template
Восстановление шаблона окна графика
Чтобы сделать шаблон окна графика активным графическим окном, необходимо восстановить его. Это процесс отмены предварительно определенного шаблона окна графика и установки нового графика в окне Probe, использующем параметры, связанные с этим шаблоном. Для применения параметров в шаблоне вы должны заменить названия узловых напряжений или
Рис. 9. Диалоговое окно Restore Plot Window Template
5. Повторно назначьте название узлового напряжения или название тока вывода для каждого параметра в перечне. Для этого для каждого параметра щелкните по соответствующей клавише, находящейся под графой Node/Pin Name (при этом откроется диалоговое окно Plot Window Template Arguments, в котором можно с помощью мыши выбрать название узлового напряжения или тока вывода и затем щелкнуть OK).
6. Щелкните OK.
Новое окно Probe будет создано и будет показан восстановленный шаблон окна графика.
Можно также восстановить шаблон окна графика, выбирая команду Add Trace из меню Trace и затем выбирая Plot Window Templates из выплывающего списка в рамке Functions or Macros.
Вы можете рассматривать свойства шаблона окна графика и изменять описания полей для шаблона или параметров, которые они содержат.
Рассмотрение свойств шаблона окна графика
1. В меню Window выберем Display Control.
2. Щелкнем по кнопке Templates.
3. Щелкнем по названию шаблона окна графика, который необходимо рассмотреть.
4. Щелкнем Properties.
Появится диалоговое окно Plot Window Template Properties (рис. 10).
5. Измените поле Description для шаблона или измените описание для любого параметра.
е
Компоненты и технологии, № 7'2003
Рис. 10. Диалоговое окно Plot Window Template Properties
6. Щелкните Finish to exit, и сохраните все изменения.
При рассмотрении свойств шаблона можно редактировать поля Description (описание). Никакие другие изменения не позволя-
ются. Если вы хотите изменить параметры, см. «Изменение шаблона окна графика».
Загрузка шаблона окна графика
Вы можете загружать шаблон окна графика из другого р8рке.ргЬа и добавлять его к перечню доступных шаблонов. Когда вы загружаете шаблон, вы не делаете его активным окном графика — вы только добавляете его к перечню доступных шаблонов. Если дубликат шаблона загружен, то тот, который вы загружаете, заменит текущий в перечне. Если вы закрываете файл данных и повторно открываете его, любые шаблоны окна графика, которые были загружены ранее, необходимо перезагрузить, чтобы сделать их доступными (загруженный шаблон не сохраняется с файлом данных).
Загрузка шаблона окна графика:
1. В меню Window выберите Display Control,
2, Щелкните по кнопке Templates,
3, Щелкните Load, Появится диалоговое окно Load Displays,
4. Выберите pspice.prb, содержащий шаблон
окна графика, который вы хотите загрузить, а затем выберите Open, Загруженные шаблоны будут перечислены в диалоговом окне Display Control. ИИ
Литература
1. Златин И. В Монте-Карло с OrCAD 9.2 // Компоненты и технологии. 2003. № 5,
2, А, А, Куликовский, Устойчивость активных линеаризованных цепей с усилительными приборами новых типов. М.: Гос-энергоиздат, І962,
