Справочник

Создание Pspice моделей для программ электронного САПР

Терминология PSPICE

Сравнение различных симуляторов

Создание Pspice моделей для программ электронного САПР

Cоздание хорошей модели требует: обширного справочного материала, интуиции, знаний физики полупроводников и электронных приборов, электротехники, радиотехники, схемотехники, математики, программирования. Кроме этого требуется экспериментальная работа по измерению характеристик моделируемых приборов и проверке качества созданных моделей.

По степени универсальности модели электронных компонентов разделяют на статические и динамические, для малого и большого сигналов, низкочастотные и высокочастотные. Такая классификация позволяет организовать иерархический ряд моделей, отличающихся вычислительными затратами и допускающими переход от одной модели к другой в процессе моделирования. Очевидно, что наиболее точной и универсальной в таком ряду является динамическая высокочастотная модель большого сигнала.

Динамические модели большого сигнала описываются нелинейными уравнениями и требуют больших затрат машинного времени для их расчёта. В PSPICE эти модели используются в основном для расчёта режимов по постоянному току и анализа переходных процессов.

Мало-сигнальные модели проще и описываются линейными уравнениями. Они используются при воздействии малых приращений сигнала, когда ВАХ прибора можно считать линейной в окрестности рабочей точки. В PSPICE эти модели используются в основном для расчётов в частотной области, расчёта чувствительности и мало-сигнальных передаточных функций по постоянному току.

Встроенные PSPICE-модели пассивных и активных компонентов являются динамическими моделями большого сигнала и справедливы для не очень высоких частот.

Высокочастотные модели для большого и малого сигналов учитывают разнообразные паразитные эффекты. Прежде всего, необходимо учитывать индуктивности емкости выводов реальных компонентов. Это требуется уже при расчетах на частотах выше 100 МГц. При этом удается значительно расширить частотный диапазон достоверного Pspice моделирования, до нескольких гигагерц.

Терминология PSPICE

· Схема электрическая - условное графическое изображение электронных компонентов и электрических связей между ними на каком-либо подобии бумажного носителя.


Узел - электрически общая точка соединения выводов компонентов схемы.

Компонент - схемная единица, используемая при описании электронных схем, как правило, соответствующая реально производимому промышленностью прибору. Компонент состоит из его названия, графического изображения и модели дополненной параметрами.

Модель - математическое описание компонента, описывающее физику его работы с точностью достаточной для практических целей.

Модель встроенная - модель, описание которой определено в теле программы PSPICE.

Макромодель - состоит из набора топологически связанных компонентов со встроенными моделями. Внутри макромодели можно использовать другие макромодели.

Макромодель стандартная - макромодель для которой предусмотрена штатная программа, способная по паспортным данным автоматически генерировать макромодель компонента. Так операционные усилители и компараторы в PSPICE имеют стандартные макромодели.

Определить модель - задать параметры соответствующие конкретному компоненту.

Параметры - числовые константы, которые подстраивают идеальную модель под свойства реального прибора.

Прототип - уже существующая модель, которая используется в качестве источника параметров для вновь создаваемого компонента. Прототипами удобно пользоваться при создании родственной группы компонентов с разницей лишь в отдельных параметрах.

Идеальный компонент - компонент, который использует модель с параметрами по умолчанию.

Библиотека – один или несколько файлов, в которых записаны модели и макромодели компонентов.

Задание на моделирование - текстовый файл в ASCII кодах, содержащий команды на входном языке программы PSPICE.

Резисторы, конденсаторы, индуктивности, диоды, транзисторы, магнитные сердечники, линии связи, источники напряжений и токов, базовый набор цифровых элементов и некоторые идеализированные элементы, — имеют встроенные модели. Они являются кирпичиками из которых можно строить макромодели. Это позволяет создавать модели сколь угодно сложных компонентов, включая модели микросхем высокой степени интеграции.

Чтобы использовать созданные PSPICE-модели в программах MICROCAP, DESIGN LAB, OrCAD, MultiSim их необходимо включить в состав имеющихся библиотек компонентов и создать соответствующий графический символ, желательно по ГОСТ. Дальнейшая работа с новым компонентами ни чем не будет отличаться от уже имевшихся.

Для понимания текста описания моделей рассмотрим особенности языка PSPICE.

Первая строка программы является комментарием.
Символы “*“ (звёздочка) и “;“ (точка с запятой) — обозначают строки с комментариями или комментарии в строках программы.
Символ “+“ (плюс) —перенос строки, используется при длинных операторах.
Символ “.“ (точка)—начало строки-директивы, управляющей процессом моделирования. “
Остальные строки относятся к описанию топологии и компонентов.

Комментарии играют вспомогательную роль.

Директивы управляют ходом вычислительного процесса, обращением к моделям и макромоделям и выводом результатов моделирования. Они всегда начинаются с точки.

Строки описания топологии формально описывают электрическую схему устройства, указывая на узлы подключения выводов компонентов и их модели.
 

Сравнение различных симуляторов

 

Возможности	Intusoft ICAP/4 Professional	Orcad/Unison Engineer (Pspice)	Electronic Wkbch Multisim 7 Power Pro	Protel nVisage	Spectrum MicroCap8
SPICE3F5/XSPICE	+	SPICE 2G	+	+	SPICE2G6 and C-based, + dig.simulation
Смешанное аналоговое и цифровое моделирование	+	+	+	+	+