Новые возможности программы схемотехнического моделирования Micro-Cap Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Иосиф ЗЛАТИН

[email protected]

Новые возможности

программы схемотехнического моделирования Micro-Cap

Данная статья знакомит читателя с некоторыми новыми возможностями программ Micro-Cap 8 (июль 2004 г.) и Micro-Cap 9 (январь 2007 г.).

Изучение схемотехнического моделирования электронных устройств рекомендуется начинать с освоения программы Micro-Cap (Microcomputer Circuit Analysis Program) фирмы Spectrum Software (http://www.spectrum-soft.com). Программа Micro-Cap постоянно модернизируется и является старейшей программой схемотехнического моделирования. История этой программы начинается с июня 1980 года, когда созданная в феврале того же года компания Spectrum Software выпустила свой первый продукт — Logic Designer and Simulator, реализовавший графический ввод схем линейных и нелинейных аналоговых устройств, их моделирование и динамическое отображение графиков характеристик в процессе моделирования. В версии Micro-Cap 8 и Micro-Cap 9 по сравнению версией Micro-Cap 7 (сентябрь 2001 г.) [1] введено много нового.

Ввод и редактирование линий групповой связи (шин)

Режим ввода шин включается щелчком мыши по пиктограмме О или выбором команды Options>Mode/Bus, затем необходимо щелкнуть по схеме, после чего открывается диалоговое окно Bus (рис. 1), служащее для размещения шинного соединения.

Для подключения проводников к шинному соединению используется режим ввода проводников Options>Mode/Wire.

Рис. 1. Окно ввода линий групповой связи (шин)

Поле Part позволяет вводить имя шинного соединения. Флажок рядом позволяет показывать или скрывать имя.

Поле Enter Pin Names служит для ввода названий выводов, определяя номер отдельных проводов/узлов для шинного соединения. Названия выводов могут быть внесены в следующих видах:

• A, B, C, D — четыре вывода шины с выводами, обозначенными A, B, C и D;

• A[1:4] — четыре вывода шины с выводами, обозначенными A1, A2, A3 и A4;

• C [1:4,8,9] — шесть выводов шины с выводами, обозначенными C1, C2, C3, C4, C8 и C9;

• 0:7 — восемь выводов шины с выводами, обозначенными 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7;

• [A, B] [1,2] — четыре вывода шины с выводами, обозначенными A1, A2, B1 и B2. Раскрывающийся список Bus Node Placement

определяет, где поместить название шинного соединения. Есть три опции: вверху (Top), в середине (Middle) и внизу (Bottom).

Раскрывающийся список Wire Node Alignment определяет, как провода выходят из соединения. Есть три опции:

• Straight (прямо) — провода появляются перпендикулярно к соединению.

• Up (вверх) — провода отклоняются в одном направлении.

• Down (вниз) — провода отклоняются в противоположном направлении.

• Клавиша Color служит для выбора цвета соединения.

• Флажок Pin Markers управляет отображением маркеров вывода. Флажок Pin Names управляет отображением названия вывода. Флажок Enabled разрешает/запрещает соединение.

Назначение допусков

В диалоговом окне статистического анализа Monte Carlo Options (рис. 2), открываемом по команде Monte Carlo>Options при помощи клавиши Tolerance (CTRL+ALT+T), открывается доступ к диалоговому окну Tolerance (допустимые отклонения).

Допустимые отклонения обычно определяются, когда создается модель. Современные модели полевых и биполярных транзисторов, однако, имеют много параметров, для которых зачастую трудно ввести все их допуски, даже если они известны. Это диалоговое окно открывается из диалогового окна Monte Carlo, а также при выборе Edit>Change>Tolerances, и позволяет назначать допуски на все или многие параметры сразу (рис. 3). Можно применить допуски LOT и DEV к любому компоненту, который входит в состав модели. Можно также сохранить установки Tolerance для более позднего использования в других моделях того же типа. Диалоговое окно имеет следующие поля:

• Types — список типов компонентов, найденных в схеме. Можно выбрать один или несколько типов для назначения допусков, хотя обычно выбирается только один тип.

• Models — перечисляет модели для выбранных типов компонентов. Можно выбрать одну или несколько моделей для назначения допусков.

• Parameters — перечисляет параметры для каждой выбранной модели.

• LOT — управляет опциями для допуска:

- Add/Change — при нажатии кнопки

Apply добавляет или изменяет допуск LOT выбранного параметра(ов) на значение в поле Tolerance.

Рис. 2. Диалоговое окно Monte Carlo Options

Рис. З. Диалоговое окно Tolerance

- Leave — оставляет допуски LOT неизменными.

- Remove — удаляет допуск LOT для выбранного параметра(ов).

- Lot# — позволяет вводить lot# для допуска LOT.

- Distribution — позволяет выбирать тип распределения.

- Tolerance — позволяет вводить допуск. Можно ввести абсолютное допустимое отклонение или допустимое отклонение в процентах.

• DEV — управляет опциями для допуска DEV. Опции — те же, что и для допуска LOT.

• Tolerance Sets — позволяет назначать имя устанавливаемым допустимым отклонениям, таким образом, они могут использоваться для других компонентов, имеющих модель того же типа. Для установки имени нажмите Save и введите имя, напри-

мер, 60n_MOSFET или % Caps_5. Для применения установленных допусков к выбранным параметрам выберите имя установки из списка и нажмите Apply в рамке Tolerance Sets. Для удаления установленных допусков выберите имя установки, которое необходимо удалить, затем нажмите на кнопку Delete.

Расчет схемы по переменному току (Dynamic AC)

По команде Analysis>Dynamic AC производится расчет схемы по переменному току и его отображение на чертеже схемы (рис. 4).

В Dynamic AC программа выполняет AC analysis для списка значений частот и затем отображает переменные напряжения, токи и мощности на схеме.

Когда режим Dynamic AC запущен, диалоговое окно Dynamic AC Limits, показанное

на рис. З, дает возможность установить или изменить условия анализа.

Объем выводимой на схему информации определяется при нажатии пиктограмм:

• 0 — высвечивание всех текстовых надписей;

• Ш — высвечивание позиционных обозначений и номиналов компонентов;

• 0 — номера узлов;

• ED — напряжения аналоговых узлов или логические состояния цифровых узлов;

• О — токи ветвей;

• 0 — мощности, рассеиваемые в ветвях;

• Ш — состояния р-п-переходов: LIN — линейный режим, ON — переход открыт, OFF — переход закрыт, SAT — находится в режиме насыщения;

• □ — обозначение выводов компонентов. В поле Frequency List задается список значений частот для моделирования. Режим Dynamic AC всегда использует установленный список дискретных частот, а не линейный или логарифмический частотный диапазон.

В поле Temperature устанавливается значение температуры, при которой выполняется анализ.

В поле Slider Percentage Step Size устанавливается процент изменения для каждого нажатия клавиши, увеличивающего (Up Arrow) или уменьшающего (Down Arrow) значение выбранного компонента.

В поле Complex Value Display выбирается отображение комплексного числа. Комплексная величина отображается с помощью двух чисел.

Поле First Value — позволяет выбрать, что отобразить в качестве первого числа:

• Magnitude — модуль комплексного числа;

• Magnitude in dB — модуль комплексного числа в децибелах;

• Real Part — действительную часть комплексного числа;

• None — ничего не отображает.

Поле Second Value позволяет выбрать, что отобразить в качестве второго числа:

• Phase in Degrees — фаза в градусах;

• Phase in Radians — фаза в радианах;

• Imaginary Part — мнимая часть;

• None — ничего не отображает.

В окошке Place Text помещается знак («галочка»), разрешающий поместить текст на схеме, показывая параметры режима

Рис. 4. Отображение результатов расчета режима Dynamic AC

Л «РЗ! А- *-*w*nc»te« ЕЛЕЭЕЗЯ Г

Ге*р*МЖС им |27

Я0*г Ptrccriegc S» ия \ *°

Convex ММ Мп nrttttbt

~ чдпш Htgrtbxte г Л • fttai Part Nanc

S«eoгашл

С (Г Im*9n«rrNrt г None

j і____I I & \ &Ы I I

Рис. S. Диалоговое окно Dynamic AC Limits

Рис. 6. Пример схемы для определения искажений

Dynamic AC, включая частоту, температуру и используемый формат комплексного числа.

Кроме того, в диалоговом окне Dynamic AC Limits расположены следующие кнопки:

• Start — запуск анализа. Каждый щелчок по кнопке активизирует один анализ для одного значения частоты. Когда конец списка достигнут, анализ запускается на первой частоте в списке. После первого значения частоты название кнопки изменяется на Next;

• Previous — производит один анализ с предшествующим значением частоты;

• Stop — останавливает анализ на последней частоте, отключает кнопку Previous и восстанавливает название кнопки Next на Start;

• OK — выводит из диалогового окна, но режим Dynamic AC все еще действует. Редактирование схемы теперь создает динамические обновления к выбранным величинам на последней частоте;

• Cancel — выводит из диалогового окна и игнорирует любые изменения содержания диалогового окна. Режим Dynamic AC все еще действует. Редактирование схемы теперь создает динамические обновления к выбранным величинам AC на последней частоте;

• Help — обращается к справочной информации для диалогового окна.

Любое изменение схемы, такое как добавление или удаление элементов, наряду с использованием клавиш курсора для управления значением выбранных резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и батарей, источников SPICE V и I, производит новый анализ на последней частоте.

Значения Dynamic AC (узловые напряжения и мощности) имеют заливку фона, для быстрого установления различий их с параметрами Dynamic DC, которые показываются без заливки фона.

Как и в режиме Dynamic DC, можно редактировать схему, удаляя элементы или редактируя значения параметра компонента и немедленно наблюдая действие на переменных напряжениях, токах и мощностях. Значения резистора, конденсатора, катушки индуктивности, а также напряжение батареи можно регулировать, используя клавиши управления курсором (клавиши со стрелками) и движковые регуляторы аналогично тому, как это делается в режиме Dynamic DC.

Анализ искажений (Distortion Analysis)

Анализ Distortion — разновидность анализа переходных процессов, который рассчитывается для одной частоты синусоидального сигнала входного источника и измеряет результирующее искажение в указанном выходном выражении, используя функцию IHD (Individual Harmonic Distortion — индивидуальное гармоническое искажение).

Если синусоидальный сигнал одной частоты прикладывается к входу схемы и если схема совершенно линейна, выходной сигнал будет синусоидальным с той же самой частотой.

Спектральное содержание входного и выходного сигнала будет то же самое, кроме, возможно, амплитуды и фазы. При этом искажений не будет.

Если схема нелинейная, на выходе будут наблюдаться, кроме сигнала с входной частотой, сигналы гармоник. Другими словами, произойдет искажение. Функция IHD показывает искажение на каждой гармонической частоте в процентах от уровня сигнала на основной частоте.

Все сделанное при исследовании искажений могло быть сделано и при анализе переходных процессов. Анализ искажений просто автоматизирует расчет и создает соответствующие графики — для отображения результатов искажений.

Для анализа искажений синусоидальный источник напряжения или тока должен быть подсоединен к входу схемы. Его частота и амплитуда устанавливаются в диалоговом окне Distortion Analysis Limits.

В качестве примера используем классическую схему усилителя UA709 (рис. 6). Для этого загрузим файл примера DIST1. CIR.

Анализ искажений осуществляется по команде Analysis>Distortion Analysis, при этом появляется диалоговое окно Distortion Analysis Limits (рис. 7).

В нем содержатся следующие поля:

• Fundamental Frequency — основная частота (F0), используемая при анализе. Частота синусоидального источника, подключенного к входу схемы, должна иметь это же значение.

• Input Source Name — имя источника, используемого в качестве входного. Он должен быть или Sine Source, или Voltage Source, или Current Source типа SIN. Для того чтобы выполнить анализ искажений, один из этих источников должен, во-первых, присутствовать на схеме, а во-вторых, быть соединен с входом схемы.

[_ Ain Delete 1 Expand... | Steopng... | properties... | aelo... I

Fundamental Frequency 10k options iMomj, Jd

Input Soiree Name VIN _lJ State Variables |zero 4

Input Source Ampltude |bst lm W Operating Pont

Output Expression V(OUT) V Operating Pont Only

Temperature Lrtear ▼ 1 27 r Auto Scale Ranges

Smiatwn Cydes 5 F/ Place Text

Maximum Trie step bl T~ AccumUate Plots

Paoe Jpl X Expression Y Expression XRanje Y Ranee I > I

■[■■nil П (( )) 1100000.0,10000 j0.075,0,0.015

EBIBI IFF ( ( ( )) ) 1100000,0,10000 И*

■ IB Bn 1 T F |tHJ(HARM(v(CUT)), 10000) 1100000,0,10000 11.5,-1,0. S

■■BUJI 1* lr |( ) |tmax |0.03.-0.12,0.04

1 1

Рис. 7. Диалоговое окно Distortion Analysis Limits

Рис. 8. Графики искажений

• Input Source Amplitude — амплитуда входного синусоидального сигнала. Это может быть одиночное значение или список значений для многовариантного анализа. Форматы для многовариантного анализа:

- List: запятая разграничивает значения в списке. Пример: 100mv, 10mv, 1mv.

- Linear: End (конечное значение), Start (начальное значение), Step (шаг). Пример: 1.0, 0.5, 0.1.

- Log: End, Start, Multiplier (множитель). Пример: 1.0, 0.01, 10.

Обратите внимание, что содержание Input Source Amplitude отображено в первой панели диалогового окна Stepping. Если необходимо изменить многовариантно другую переменную, используйте одну из других панелей. До 20 параметров могут изменяться многовариантно.

• Output Expression — выходное выражение, которое используется для измерения искажений. Обычно — это что-то простое, например V(OUT), но это может быть любое выражение, например, выражение для мощности, передаваемой в нагрузку, — PD(RLOAD).

• Temperature — рабочая температура для моделирования.

• Simulation Cycles — число периодов основной частоты, для которых моделирование будет выполняться. Моделирование должно продолжаться достаточно долго, для того чтобы закончились любые начальные переходные процессы. Для большинства схем Simulation Cycles составляет 3-5. Обратите внимание, что даже при том, что Micro-Cap выполняет моделирование для 3-5 периодов, она использует только по-

следний полный период для расчетов FFT (БПФ). Например, если основная частота 10 кГц и выбрано значение 5 для этого поля, Micro-Cap выполнила бы моделирование для tmax = 5/F0 = 5/10K = 5*100uS = 500uS. Micro-Cap тогда использовала бы часть выражения выходного сигнала от конца 4-го периода (400uS) до конца 5-го периода (500uS) для расчетов FFT. Этот усеченный сигнал можно наблюдать на третьем

графике (рис. 8), он обозначен Sampled Waveform (сигнал примера).

• Maximum Time Step — значение для определения максимального шага времени, используемого при анализе. Это значение обычно устанавливается между .01 и .001 Simulation Run Time (времени выполнения моделирования).

Щелкните F2 для запуска анализа. В результате будут построены три графика (рис. 8):

• HARM(V(OUT)) — график амплитуд гармоник от частоты для выходного напряжения V(OUT);

• IHD (HARM(V(OUT)), 10000) — график искажения IHD от частоты для выражения выходного напряжения V(OUT). Этот график показывает, что искажение выходного сигнала, обусловленное 2-й гармоникой, составляет около 16m% или 0,016%, и искажение, обусловленное 3-й гармоникой, меньше, чем 1m% или 0,001%;

• V(OUT) — график выходного напряжения V(OUT) от времени.

Обратите внимание, что есть дополнительный график THD (рис. 8), который установлен, но заблокирован. Для построения его задайте ему номер в столбце P.

Поскольку все реальные схемы имеют некоторую нелинейность, искажение чувствительно к уровню сигнала. Убедитесь, что использовали сигнал, уровень которого соответствует вашему устройству.

Редактор Model

Библиотеки Model, которые есть в MicroCap 9, представлены в текстовом и бинарном (двоичном) виде.

* U X %вх »| ♦ -- — - ♦ ■*. +: п- вт%П" ВРОП

| NMOS LEVEL 1) • Ad: Мм* Pack Сор» 1 Магда | Fmd J

Nam* [

Мато 1

HamaLtt

LEVEL 14 *F |1 С80 lo C8S 10

cooo [о CCOO | 0 COSO |o CJ |o

CJSW 10 OELL fo 0L [O ow |o

СТА [о ГС |S00m GOSMOI j 1 is ho»

л fo JSSW | о ki fo Ml fo

kiw |о « fo K2L ГО WW fo

Кf [о L fSu LETA [o LVWS fo

IN0 [О Lie |o u® fo LUO |o

Ш1 [о LX2E fo LX2M3 |0 LX2MZ fo

UC2U0 |о LXJU1 |o LX3E ;0 LX3MS |o

их» |о MJ |«Ют WSW I Uta MJS fo

миг |о N 11 MO fo MB |0

N0 |0 NlEV | >a»0a<nad Pfl ItOOm PflSW \t00m

РК fufVSaWd PHL о phw о 48 |0

яо |0 ROS 10 RG Го RS fo

R5H |0 T.ABS lundrfn*) T.UEASURED |<а)ИпМ T_REL_GL06AL ! miafead

T_REL_LOCA4. [игк)«4г« TOX Го tt fo uo |o

и» (о VOO |0 vra f o VfBL fo

Vf0W fo W fa WETA fo WMUS fo

WHO |о \7?Є 0 Ш 0 wuo fo

WU1 fo WX2E |0 WX2MS І0 WX2UZ fo

wwuo |o WWU1 I о WWE 0 WXJMS Jo

WCJU1 |o ЛЛ 0 Л2М5 0 X2MI 0

OUO [0 X2U1 fo X3E Го X3MS fo

юиі fo XPART o

Рис. 9. Диалоговое окно редактора MODEL

Таблица 1. Команды меню Model

Команда Назначение

Open Открытие существующего файла данных (расширение имени .MDL). Файл также может быть открыт и создан из меню File

[W] Merge Объединение содержания текущей библиотеки с файлом, находящимся на диске

[crn Add These Parts to the Component Library Добавляет созданные компоненты в библиотеку Component, делая их доступными для использования в схеме

l£H Sort Задает буквенно-цифровой порядок расположения компонентов

Change Polarity Изменение полярности (типа проводимости) текущего транзистора. Например, транзистор NPN заменяется на PNP

Change Core Units (CTRL+U) Позволяет переключаться между единицами СИ Тесла — A/м и единицами СГС Гаусс-Эрстед при задании исходных данных для расчета параметров модели сердечника. На величине и единицах измерения оптимизированных параметров модели это не отражается

1^1 Delete Data (CTRL+D) Удаление указанной курсором строки из таблицы данных

H Add Part Добавление нового компонента в текущий файл данных. Тип компонента выбирается из предлагаемого списка и добавляется в конец файла

|>H Delete Part Удаляет отображенный в настоящее время компонент

Options Задание различных параметров программы MODEL

Global Settings Процесс оптимизации прекращается, если текущие значения ошибок аппроксимации меньше заданных

Maximum Relative Per-iteration Error Относительная разность среднеквадратических значений ошибки аппроксимации на соседних шагах оптимизации

Maximum Percentage Per-iteration Error Разность среднеквадратических значений ошибки аппроксимации на соседних шагах оптимизации в процентах

Maximum Percentage Error Среднеквадратическое значение ошибки аппроксимации

Model Defaults Установка параметров модели по умолчанию

Auto Scale (F6) Автоматическое масштабирование графиков

Manual Scale (F9) Задание масштаба по осям координат графиков вручную

i^i] Step Model Parameters Вариация параметров модели

View Содержит команды просмотра содержания окон характеристик текущего компонента библиотеки и выбор другого компонента из библиотеки

— Parts List O (CTRL+L) Вывод списка компонентов текущей библиотеки. Двойной щелчок на имени компонента открывает список его параметров. С помощью этого меню модели компонентов можно удалять, копировать и вставлять другое место текущей или другой библиотеки через буфер обмена. Для этого в списке мышью выбирается один или несколько компонентов, а затем используются стандартные команды Windows Ctrl+C, Ctrl+X, Ctrl+V и Delete

1—I Previous Part LlJ (Ctrl+t) Переход к предыдущему компоненту в списке

1—1 Next Part (Ctrl+I-) Переход к следующему компоненту

pq First Part 1—1 (Ctrl+Home) Переход к первому компоненту в списке

I—I Last Part (Ctrl+End) Переход к последнему компоненту в списке

r—1 Previous Graph 1—1 (Ctrl+<—) Переход к предыдущему графику текущего компонента

1—| Next Graph 1—1 (Ctrl+—>) Переход к следующему графику текущего компонента

rr-i First Graph (Ctr 1+S hi ft+<—) Переход к первому графику текущего компонента

rri Last Graph [—1 (Ctrl+ShiftH—») Переход к последнему графику текущего компонента

All Graphs Одновременное изображение всех графиков

One Graph at a Time Изображение только одного графика текущего сеанса

List of Graphs Позволяет добавлять график из списка графиков компонента

R1 Initialize (Ctrl+I) Присвоение параметрам модели текущего окна значений по умолчанию. Обычно выполняется перед оптимизацией параметров

FT1 Optimize (CTRL+T) Оптимизация параметров модели, оцениваемых в текущем окне

Initialize and Optimize All Присвоение всем параметрам модели компонента значений по умолчанию и выполнение их оптимизации

Optimize All Оптимизация всех параметров модели компонента (прерывается клавишей Esc)

В текстовой форме они содержатся в файлах с расширением LIB и представляют закодированные модели устройств, такие как .MODEL, .MACRO и .SUBCKT. Текстовые файлы можно наблюдать и редактировать с помощью любого редактора текста, включая редактор текста Micro-Cap 9.

В бинарной форме библиотеки содержатся в файлах с расширением LBR и являются списком параметров модели для компонента. Эти двоичные файлы можно наблюдать и редактировать только с помощью редактора Model. Редактор Model (рис. 9) вызывается из меню File при открытии или создании двоичного файла библиотеки.

Редактор Model не нужно путать с программой MODEL, к которой получают доступ из меню Model. Программа MODEL создает оптимизированные параметры аналоговой модели на основе справочных данных. Программа MODEL может создать библиотеки моделей в текстовой или в двоичной форме.

Как только двоичные библиотеки созданы, редактор Model можно использовать для их рассмотрения и редактирования.

Редактор Model вызываем из меню File, загружая двоичный файл библиотеки (с расширением LBR).

Различные части редактора функционируют следующим образом:

• Поле Name служит для ввода имени компонента. Если компонент был импортирован из программы MODEL, это поле — копия ее поля Name.

• Поле Memo служит для ввода текста, который может использоваться для цели описания. Если компонент был импортирован из программы MODEL, это поле — копия ее поля Memo.

• Раскрывающийся список Type selector используется для выбора типа отображаемого устройства. Каждая библиотека может содержать смесь различных типов устройств. Выбор, например NPN, отображает все биполярные транзисторы NPN в файле.

• Type selector используется для выбора имени компонента для отображения и возможного редактирования. Обеспечивает окно для обзора определенных параметров моделей для отображаемого компонента. Как в других окнах, кнопку Maximize можно использовать для увеличения окна, чтобы наблюдать больше параметров моделей.

• Клавиша Add добавляет новый компонент к текущей библиотеке.

• Клавиша Delete удаляет отображенный компонент.

• Клавиша Pack служит для удаления всех дублированных и необозначенных компонентов, она переупорядочивает компоненты с помощью букв и цифр.

• Клавиша Copy служит для копирования компонента из отображаемой библиотеки.

• Клавиша Merge объединяет библиотеку с диска с текущей библиотекой в памяти. Объединенная библиотека отображается, но автоматически не сохраняется на диске.

• Клавиша Find позволяет определять имя параметра, затем прокрутить список параметров показываемого в настоящее время компонента — для отображения величины параметра. Отметим, что функция Find доступна для определения местонахождения компонентов по имени в текущем файле библиотеки или в одном из файлов библиотеки на диске. Просто нажмите на кнопку Find ED на панели инструментов.

Меню Model

Меню Model обеспечивает доступ к большинству функций программы Model. Список команд этого меню приведен в таблице 1.

Глобальные параметры

По команде Global Setting или при нажатии иконки ЕЕ открывается диалоговое окно установки параметров моделирования, изображенное на рис. 10. Новые глобальные параметры, появившиеся в последних версиях Micro-Cap, приведены в таблице 2.

Global Settings

ABSTOL

CHGTOL

CSHUNT

DEFAD

DEFAS

DEFL

DEFNRD

DEFNRS

DEFPO

DB=PS

DEFVJ

DIGORVF

DIGDRVZ

DIGERRDB=AULT

.OlpC

QK

DIGERRUMIT |o L2ERO

DIGFREQ | 10GHz PERFORM _M

DIGINrTSTATE r° PIVRR

DIGIOLVL 1* PIVTOL

DIGMNTYMX b ' RaTOL

DIGMNTYSCALE 10.4 RMIN

DIGOVRDRV 1 3 RP.FORJSOURCE

DIGTYMXSCALE 11.6 RSHUNT

GMIN I R_NODE_GND

пи 1 100 SO

гп.2 150 SEED

ГП4 110 TNOM

LOTC I3*5 TRTOL

LTVRESH 1l-5 VNTOL

Caned | Standard default Bower Default

WIDTH

METHOO

С GEAR

TRAPEZOIDAL

Г NOOUTMSG Г NUMERIC.DERIVATTVE W PRIVATEANALOG Г PRIVATEDIGITAL Г TRYTOCOMPACT

.Options

belp...

Рис. 10. Диалоговое окно Global Settings

Таблица 2. Новые глобальные параметры

Имя опции Наименование Размер- ность Значение по умолчанию

CSHUNT Емкость, добавляемая между каждым узлом и «землей» для улучшения схождения в режиме переходных процессов пФ 0

DEFNRD Площадь стока MOSFET транзистора м 0

DEFNRS Площадь истока MOSFET транзистора м 0

DEFPD Периметр стока MOSFET транзистора м 0

DEFPS Периметр истока MOSFET транзистора м 0

LONE Логическая единица В 3,5

LTHRESH Напряжение, которое должно быть превышено для логической булевой функции, чтобы эмитировать режим LONE В 1,5

LZERO Логический ноль В 3

RP_FOR_ISOURCE Если его значение отлично от нуля, резистор с этим значением добавляется параллельно всем источникам тока Ом 0

RSHUNT Если его значение отлично от нуля, резистор с этим значением добавляется между каждым узлом и «землей» для задания режима по постоянному току и, по возможности, улучшения схождения переходных процессов Ом 0

R_NODE_GND Сопротивление, которое добавляется между узлом и «землей», когда выбрана опция Add DC Path to Ground (Options/Preferences) и необходимо соединить узел с «землей» Ом 1-12

SEED Начальное число для случайных функций RND, RNDR, RNDC, и RNDI(t). Если SEED>0, случайные числа — те же самые при каждом применении функции 0

NUMERIC_DERIVATIVE Этот флажок заставляет Micro-Cap 9 использовать числовые производные вместо алгебраических формул

Новое окно загрузки схемы,

текстового файла

или библиотеки моделей

После вызова программы Micro-Сар 9 двойным щелчком на ее пиктограмме EI на экране появится основное окно программы, сверху которого помещена строка системного меню, в которой размещены имена режимов File, Edit, Component, Windows, Options, Analysis, Design, Model и Help. Вначале курсором выбирается режим File. По команде New... предлагается сделать выбор (рис. 11):

• Schematic — создание нового чертежа схемы, который заносится в файл с расширением *.CIR;

• Macro (.mac) — создание текстовых файлов, которые описывают макромодели;

• General Tex t(.txt) — создание общих текстовых файлов;

• SPICE (.ckt) — создание нового текстового файла с описанием схемы в формате SPICE (расширение имени *.CKT);

• Text Library (.lib) — текстовые файлы, содержащие подсхему и операторы моделей для цифровой библиотеки, аналоговой библиотеки и библиотеки спектров;

• Binary Library (.lbr) — создание нового бинарного файла библиотек (расширение имени *.lbr). В этом файле помещаются модели некоторых аналоговых компонентов;

• Model File (.mdl) — создание бинарного файла, сохраняющего перечень технических характеристик или измеренных значений, из которых программа Model создает параметры модели для использования в Analog Library. Кроме того, кратко отметим некоторые новые возможности, не получившие подробного описания в этой статье:

• Добавлен транслятор файлов OBIS. OBIS (Input/output Buffer Information Specification) метод описания характеристик устройства

Рис. 11. Окно загрузки схемы, текстового файла или библиотеки моделей

Рис. 12. Диалоговое окно IBIS to SPICE

Таблица З. Типовые компоненты

компонента обозначение

Параметры

компонента обозначение

Параметры

Active components (Активные компоненты)

Macros (Макромодели, заданные схемами замещения)

Транзистор IGBT

<имя модели> <area>, <base_width>, <agd>, <kp>, <tau>

Snubber

Демпфирующий

диод

CSNUB=<емкость демпфирующего устройства> RSNUB=<сопротивление демпфирующего устройства>

Staircase

З Phase Triangle

Comparator

Waveform sources (Источники сигналов)

Источник

ступенчатого

напряжения

Источник

трехфазного

синусоидального

напряжения

1псгете^=<увеличение каждого шага ступенчатого напряжения> StepWidth=<длительность в секундах каждого шага>

Steps=<число ступеней ступенчатого сигнала> Iпitial=<значение начальной ступени сигнала>

Sparkgap

Ф

Разрядник

<VTHRES>, <VARC>,< ISUS>, <RNEG>, <LPL>, <RPL>, <CPAR>, <CARC>

Широкополосный

трансформатор

Per=<период трехфазного сигнала> Mag=<амплитуда трехфазного сигнала>

RS=<сопротивление источника сигнала> М=<число витков> РЬ=<нижняя граничная частота полосы пропускания> РН=<верхняя граничная частота полосы пропускания>

Subckts (Макромодели, заданные текстовыми описаниями на языке PSpice)

Macros (Макромодели, заданные схемами замещения)

-й-

Модулятор

амплитудно-

модулированного

сигнала

Компаратор

Динистор

(двунаправленный

тиристор)

FS=<частота несущего сигнала> Vpeak=<амплитуда несущего сигнала> ModIndex=<индекс модуляции> Offset=<начальный фазовый сдвиг> SM=<синусоидальная модуляция> CM=<косинусоидальная модуляция>

NMOS_subckt

УИ=<нижний уровень входного напряжения> У1Н=<верхний уровень входного напряжения> LOVER=<нижний уровень входного напряжения> УОН=<верхний уровень выходного напряжения> ROUT=<выходное сопротивление схемы> SIGN=—1 для инвертирующей схемы =1 для не инвертирующей схемы

PMOS_subckt

SCHOTTKY_SUB

Модель IBIS с тремя выводами

Модель IBIS с пятью выводами

МОП-транзистор обедненного типа с я-каналом

МОП-транзистор обедненного типа с р-каналом

Диод Шоттки

Animation (Анимация компонентов)

VK=<напряжение включения> RS=<последовательное сопротивление>

Analog bar

Аналоговая панель

Digpot

PSK

Relay 1

Цифровой

потенциометр

Analog LED

Светоизлучающий диод

Модулятор

частотно-

манипулированного

сигнала

WMAG=<амплитуда выходного сигнала> NC0=<число периодов выходного сигнала, соответствующих нулевому биту на входе> NC1=<число периодов выходного сигнала, соответствующих единичному биту на входе> ТУ=<длительность единичного бита в секундах>

Мотор постоянного тока

Digital LED

Индикатор состояния узла (логический 0 — черный цвет, логическая 1 — красный)

Digital Switch

Интегратор со сбросом

SCALE =<масштабный коэффициент> VINIT=<начальное напряжение>

■ Г

Ключ, управляемый щелчком курсора

DPST Switch

Идеальный

двухобмоточный

трансформатор

Двухполюсный выключатель

<имя макромодели>

Идеальный

трехобмоточный

трансформатор

<имя макромодели>

Измерительный прибор, управляемый щелчком курсора. Может использоваться в качестве цифрового (аналогового) вольтметра или амперметра

Ждущий

мультивибратор

PWIDTH=<длительность импульса с высоким уровнем> VLOW=<низкий уровень напряжения> VHIGH=<высокий уровень напряжения> THRESH=<уровень порога, при котором устройство переключается

Relay

Seven Segment

7-сегментный индикатор

Модулятор сигналов с фазовой манипуляцией

WMAG=<амплитуда выходного сигнала> NC=<число периодов выходного сигнала, соответствующих нулевому биту на входе> ТВ=<длительность единичного бита в секундах>

SPDT Switch

Однополюсный переключатель на два направления

RCOIL=<сопротивление катушки реле> LCOIL=<индуктивность катушки реле>

RON =<сопротивление в разомкнутом состоянии> ROFF=<соnротивление в замкнутом состоянии> ION=<входной ток, требуемый для размыкания контактов реле> IOFF=<входной ток, требуемый для замыкания контактов реле>

Однополюсный переключатель на одно направление

Traffic Light

Светофор

Имя

Тип

GBT

Wideband

AM

Diac

DC motor

FSK

Meter

Реле

Monostable

SPST Switch

Реле 1

на поведенческом уровне, пригодный для большинства цифровых компонентов. Большинство моделирующих устройств не может использовать файл IBIS непосредственно. Он должен быть оттранслирован в подходящий для использования образцовый язык. Обычно преобразование делается в совместимом со SPICE синтаксисе. Micro-Cap обеспечивает такие инструментальные средства. Она транслирует файлы IBIS в пригодную для использования модель SPICE, которая может использоваться для моделирования. Диалоговое окно транслятора (рис. 12) вызывается при

выборе File>Translate>IBIS to SPICE File__

• Расширены возможности режима параметрической оптимизации, он может сейчас

быть применен в режимах Dynamic DC и Dynamic AC.

• Появилась возможность синтеза пассивных эллиптических фильтров.

• Расширены библиотеки компонентов (некоторые новые компоненты приведены в табл. 3). Появилась библиотека SMPS для моделирования импульсных источников напряжения.

• Расширены возможности меню и диалоговых окон. Теперь можно наблюдать одно окно программы на одном мониторе, а второе окно — на другом мониторе.

• Предусмотрено шифрование файла (с це-

лью защиты информации от несанкционированного просмотра или использования). ■

Литература

1. Разевиг В. Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap7. М.: Горячая линия — Телеком, 2003.

2. Златин И. Л. Синтез аналоговых активных и пассивных фильтров в Micro-Cap 8 // Компоненты и технологии. 2006. № 1.

3. Micro-Cap 9. Electronic Circuit Analysis Program User's Guide. Sunnyvale: Spectrum Software, 2007 (электронная копия находится на Web-странице http://www.spectrum-soft.com/manual.shtm).

4. Micro-Cap 9. Electronic Circuit Analysis Program Reference Manual.

Sunnyvale: Spectrum Software, 2007 (электронная копия находится на Web-странице http://www.spectrum-soft.com/manual.shtm).