ppt, 662 кб

Моделирование электрических процессов в
электронных средствах с помощью OrCad PSpice
Проектирование электронных средств в среде2
автоматизированного моделирования
электрических режимов работы OrCAD
Cadense OrCad представляет собой один из мощнейших пакетов
программ для моделирования в сфере проектирования электронных
средств и печатных плат.
Основные компоненты пакета OrCAD
OrCAD Capture — графический
редактор схем;
OrCAD PSpice A/D — программа
моделирования аналоговых и
смешанных аналого-цифровых
устройств, данные в которую
передаются из OrCAD Capture;
OrCAD PSpice Optimizer —
программа параметрической
оптимизации;
OrCAD Layout — графический
редактор печатных плат;
сервер
Component Information System —
Система доступа к электронному
каталогу компонентов.
ПК
Общие сведения о программе OrCad PSpice
•
•
•
•
•
•
•
Анализ по постоянному/переменному току
Анализ шумов
Анализ переходных процессов
Фурье-анализ
Параметрический анализ
Температурный анализ
Анализ разброса параметров методом
Монте-Карло
• Анализ чувствительности методом
наихудшего случая
Стандартные библиотеки среды OrCad предоставляют пользователю
возможность выбора моделей различных элементов при создании
моделей устройств.
В среде OrCad PSpice можно создавать модели схем, состоящие из
моделей элементов и функциональных блоков, что удобно при
отработке принципов построения новых схем.
Возможно включение разработанных пользователем PSpice моделей
элементов в поставляемые библиотеки или создание из них новых
библиотек.
3
Анализ по постоянному току
4
Позволяет получать характеристики схемы (токи, напряжения, мощности)
при изменении параметров источников напряжения, тока, глобальных
параметров схемы, параметров модели и температуры элемента.
600V
400V
200V
0V
0V
2V
4V
6V
8V
V(R1:1)
V_V1
10V
12V
14V
16V
5
Анализ по переменному току
Позволяет проводить построение амплитудно-частотных характеристик схемы.
Анализ проводится от источника переменного тока IAC или напряжения VAC, для
которого указываются амплитудное
значение переменной составляющей и
величина постоянной составляющей. Задаются минимальное и максимальное
значения частоты.
100A
50A
0A
4KHz
5KHz
I(R1)
I(R2)
6KHz
7KHz
8KHz
9KHz
10KHz
Frequency
11KHz
12KHz
13KHz
14KHz
15KHz
16KHz
Анализ шумов
6
Рассчитывается и выдается следующая информация для каждой
частоты, для которой производится анализ по переменному току:
• Шум генерируемый на выходе некоторого устройства, который
складывается из шумов, генерируемых каждым резистором и
полупроводником, из которых состоит данное устройство. Для
полупроводникового устройства составляющая шума определяется
режимами его работы;
• Общий выходной и эквивалентный входной шум.
Характеристика
Способ определения
Выходной шум
Среднеквадратичное значение шумов всех
элементов цепи
Входной шум
Эквивалентный входной шум, который бы
обеспечивал на выходе соответствующий
выходной шум в случае идеальной (не
шумящей) цепи
Вычисляется при делении
общего выходного шума на
шум, распространяющийся
по анализируемой цепи от
входа к выходу
7
Анализ переходных процессов
800
400
0
-400
0s
IC(Z1)
0.2ms
V(L2:2)
0.4ms
0.6ms
0.8ms
1.0ms
Time
1.2ms
1.4ms
1.6ms
1.8ms
2.0ms
8
Фурье-анализ
Панель OrCad /
PSpice
Кнопка Быстрого преобразования Фурье
2.0V
0V
Осциллограмма
сигнала
-2.0V
-4.0V
0s
50us
100us
150us
200us
250us
300us
V(R4:2)
Time
2.47V
2.00V
Спектр сигнала
1.00V
0V
0Hz
50.0KHz
100.0KHz
150.0KHz
V(R4:2)
Frequency
200.0KHz
250.0KHz 283.5KHz
Параметрический анализ
9
Представляет собой многократно повторяемые итерации одного из типов
стандартных анализов, когда изменяется глобальный параметр, параметр
модели, величина компонента или рабочая температура.
10
Параметрический анализ
Параметрический анализ при
R2=1,25,50 Ом
120V
80V
40V
0V
10.0us
10.2us
V(Z1:C)
10.4us
10.6us
10.8us
11.0us
Time
11.2us
11.4us
11.6us
11.8us
12.0us
11
Температурный анализ
120V
80V
40V
0V
10.0us
10.2us
V(Z1:C)
10.4us
10.6us
10.8us
11.0us
Time
11.2us
11.4us
11.6us
11.8us
12.0us
Описание формата входного файла OrCad PSpice
12
При моделировании в PSpice непосредственно загружается файл
*.cir. Для его составления сначала присваиваются имена всем узлам
принципиальной схемы моделируемого устройства. Имена узлов
могут быть целыми числами от 0 до 9990 или алфавитноцифровыми символами длиной не более 131 символа:
R_R1
N63977
N63885 105k
Узлы подключения элемента R_R1
После именования узлов составляют задание на моделирование,
которое заносится в файл. Имя файла произвольное.
Первая строка файла — строка заглавия, которая затем
выводится в виде заголовка в выходном файле.
Строки комментариев содержат символ «*» в первой позиции.
* source GEN1004
Комментарий
Строка продолжения начинается с символа «+» в первой
позиции.
Последняя строка файла .END. Порядок ввода промежуточных
строк значения не имеет.
Описание формата входного файла OrCad PSpice
13
Предложения входного языка программы PSpice делятся на
описания компонентов и директивы.
Описанием компонента считается любая строка, не
начинающаяся с символа «.» (кроме первой строки и строк
комментариев и продолжений). Описание компонента имеет
следующую структуру:
<имя компонента>
<числовые данные>:
R_R1
N63977
<номера
N63885
двух
или
более
узлов>
Значение для R_R1
105k
Узлы подключения элемента R_R1
Значение для R_R1
Первый символ имени
Тип компонента
С
Конденсатор
D
Диод
Q
Биполярный транзистор
R
Резистор
V
Независимый источник напряжения
Описание формата входного файла OrCad PSpice
Полупроводниковые приборы, математические модели
которых встроены в программу PSpice, описываются большим
количеством параметров, задаваемых с помощью директивы
.MODEL, имеющей структуру:
.MODEL <имя модели> <имя типа модели>
+ (<имя параметра>= <значение>)
Здесь <имя модели> — имя модели компонента схемы,
например KT315V, D104. Тип компонента определяется
<именем типа модели>. В данной работе используются
следующие имена типа модели:
D — для диода;
NPN — для биполярного n-p-n транзистора;
PNP — для биполярного p-n-p транзистора.
В директиве .MODEL в круглых скобках указывается
список значений параметров модели компонента (если этот
список отсутствует или не полный, то недостающие значения
параметров модели назначаются по умолчанию).
.MODEL D104 D(IS=1E-10)
.MODEL KT315V NPN(IS=1E-11 BF=50)
14
Пример задания на моделирование линейного
стабилизатора напряжения в OrCad PSpice
R2
150
Uвх
20…30 В
VT1
2Т215Б-1
VT4
2Т831Г-1
VT2
2Т215Б-1
R1
10к
Uвых
12,4…12,6 В
R3
150
R4
6к
R5
5к
C1
1,5мк
VT3
2Т215Б-1
VD1
2С164М-1
15
R6
7к
Предлагаемый вариант реализации автоматизированного итеративного
моделирования электрических и тепловых процессов с применением
конвертера
1
1 Ввод
электрической
принципиальной
схемы
2
5
4
2 Ввод конструкции
3
изделия
3 Ввод конструкции
6
4 Рассеиваемые ЭРЭ
7
печатных узлов
мощности
8’
5 Суммарные рассеиваемые
мощности узлов
6 Интегральные температуры
узлов
7 Рассеиваемые ЭРЭ мощности
и граничные условия
8 Температуры ЭРЭ
8’ Температуры ЭРЭ в формате данных для
OrCad. Следующий цикл итерации
Подпрограмма
составления
заданий на
моделирование в
OrCad
Конвертер
данных
8
16
Спасибо за внимание