Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание




НазваниеКонспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание
страница1/20
Дата публикации06.06.2013
Размер2.19 Mb.
ТипКонспект
uchebilka.ru > Информатика > Конспект
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20


Конспект лекций

по курсу

Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1)

Содержание

Литература 4

1.Основные сведения о программе 5

1.1.Введение 5

1.2.Установка системы 5

1.3.Состав программного пакета MC7 6

1.3.1.Корневой каталог МС7: 6

1.3.2.Подкаталоги DATA и LIBRARY 7

1.4.Работа с меню системы 8

1.4.1.Основные способы общения с программой 8

1.4.2.Основные команды меню 10

2.Форматы задания компонентов 26

^ 1.5.Общие сведения 26

1.5.1.Числа 27

1.5.2.Переменные 27

1.5.3.Математические выражения и функции 29

1.5.4.Текстовые директивы 35

3.Модели аналоговых компонентов 40

1.6.Общие сведения о моделях компонентов 40

^ 1.7.Пассивные компоненты (Passive components) 40

1.7.1.Резистор (Resistor) 40

1.7.2.Конденсатор (Capacitor) 42

1.7.3.Индуктивность (Inductor) 44

1.7.4.Взаимная индуктивность и магнитный сердечник (К) 45

1.7.5.Трансформатор (Transformer) 48

^ 1.7.6.Линия передачи (Transmission line) 48

1.7.7.Диод (Diode) и стабилитрон (Zener) 49

1.8.Источники сигналов (Waveform sources) 52

1.8.1.Независимые источники постоянного напряжения и тока 52

^ 1.8.2.Источники сигнала, зависящего от времени 52

1.9.Линейные и нелинейные зависимые источники 59

1.9.1.Зависимые источники линейные и полиномиальные (Dependent Sources) 59

^ 1.9.2.Линейные управляемые источники, задаваемые преобразованиями Лапласа (Laplace Sources) и Z-преобразованиями (Z Transform Sources) 60

1.9.3.Функциональные источники сигналов (Function Sources) 62

1.10.Смесь (Miscellaneous) 63

1.10.1.Ключ (Switch) 63

^ 1.10.2.Ключ, управляемый напряжением (S) 64

1.10.3.Ключ, управляемый током (W) 64

1.10.4.Устройство выборки-хранения Sample and Hold 64

1.10.5.Стрелки (Arrow) и контакты (Bubble) 65

^ 1.11.Активные компоненты (Active components) 65

1.11.1.Биполярный транзистор (Bipolar transistor — BJT) 65

1.11.2.Арсенид-галлиевый полевой транзистор (GaAsFET) 68

1.11.3.Полевой транзистор (JFET) 70

1.11.4.МОП-транзистор (MOSFET) 72

^ 1.11.5.Операционный усилитель (ОРАМР) 75

4.Выполнение моделирования 78

1.12.Расчет передаточных функций по постоянному току (DC —Alt+3) 78

1.12.1.Задание параметров моделирования DC Analysis Limits 78

^ 1.12.2.Использование клавиши Р 81

1.12.3.Меню режимов расчета передаточных функций DC 81

1.13.Расчет режима по постоянному току (Dynamic DC —Alt+4) 82

1.14.Расчет малосигнальных передаточных функций (Transfer Function — Alt+5) 83

^ 1.15.Расчет чувствительностей по постоянному току (Sensitivity — Alt+6) 84

1.16.Анализ по переменному току на малом сигнале (AC — Alt+2) 85

1.16.1.Задание параметров моделирования AC Analysis Limits (F9, ) 87

1.16.2.Использование клавиши Р 90

^ 1.16.3.Меню режимов расчета частотных характеристик АС 90

1.16.4.Вывод численных данных 92

1.16.5.Расчет уровня внутреннего шума 92

1.17.Анализ переходных процессов (TRANSIENT — Alt+1) 93

1.17.1.Задание параметров моделирования Transient Analysis Limits (F9, ) 93

^ 1.17.2.Использование клавиши Р 99

1.17.3.Меню режимов расчета переходных процессов TRANSIENT 99

1.17.4.Задание начальных значений и редактирование переменных состояния 100

1.17.5.Вывод численных данных 102

^ 1.18.Многовариантный анализ 102

1.19.Параметрическая оптимизация 105

1.20.Статистический анализ по методу Монте-Карло 107

1.21.Просмотр и обработка результатов моделирования 111

1.21.1.Окно отображения результатов моделирования 111

^ 1.21.2.Панорамирование окна результатов моделирования 112

1.21.3.Масштабирование окна результатов моделирования 112

1.21.4.Режим электронной лупы Scope 112

1.21.5.Функции раздела PERFORMANCE 115

^ 1.21.6.Вывод графиков характеристик в режиме Probe 117

1.22.Анимация и трехмерные графики 119


Методическое пособие содержит краткое описание пакета программ схемотехнического анализа MicroCAP-VII (VIII). Рассмотрена методика моделирования электронных устройств при помощи программ схемотехнического анализа и особенности использования для этой цели пакетов MicroCAP-VII (VIII). Пособие сопровождается большим количеством примеров, иллюстрирующих способы задания различных компонентов электронных схем. В нем приведены также примеры моделирования электронных устройств различного класса (включая и цифровые схемы). Дается описание параметров встроенных моделей компонентов.

Пособие предназначено для студентов специальности «Промышленная электроника», изучающих дисциплину «Компьютерный анализ и синтез электронных устройств». Кроме того, оно может быть полезно студентам этой и других специальностей в ходе выполнения выпускных и дипломных работ, а также инженерам и научным работникам, занимающимся разработкой и эксплуатацией электронных устройств.

^ Пакет программ схемотехнического анализа MicroCAP-7

    Литература

  1. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-CAP 7. — Горячая линия-Телеком, 368 с. 621.38 Р-17 /2003 – 9 аб, 2 чз

  2. Разевиг В.Д. Система моделирования Micro-Cap 6. – М.: Горячая линия-Телеком, 2001. — 344 с., ил.

  3. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V. – Москва, «Солон», 1997. – 273 с. 621.3 Р17 /1997 – 1 аб, 3 чз

  4. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. – Москва, «Солон», 1999. 004 Р-17 /2003 – 1 аб/ 2000 – 11 аб, 5 чз

  5. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение.— Москва: Солон-Р, 2001. – 726 с. 004 K23/ 10 аб, 5 чз.

  6. Micro-Cap 7.0 Electronic Circuit Analysis Program Reference Manual Copyright 1982-2001 by Spectrum Software 1021 South Wolfe Road Sunnyvale, CA 94086

  1. Основные сведения о программе

1.1.Введение

MicroCAP-7 — это универсальный пакет программ схемотехнического анализа, предназначенный для решения широкого круга задач. Характерной особенностью этого пакета, впрочем, как и всех программ семейства MicroCAP (MicroCAP-3… MicroCAP-8) [1, 2], является наличие удобного и дружественного графического интерфейса, что делает его особенно привлекательным для непрофессиональной студенческой аудитории. Несмотря на достаточно скромные требования к программно-аппаратным средствам ПК (процессор не ниже Pentium II, ОС Windows 95/98/ME или Windows NT 4/2000/XP, память не менее 64 Мб, монитор не хуже SVGA), его возможности достаточно велики. С его помощью можно анализировать не только аналоговые, но и цифровые устройства. Возможно также и смешанное моделирования аналого-цифровых электронных устройств, реализуемое в полной мере опытным пользователем пакета, способным в нестандартной ситуации создавать собственные макромодели, облегчающие имитационное моделирование без потери существенной информации о поведении системы.

От младших представителей своего семейства MicroCAP-7 отличается более совершенными моделями электронных компонентов разных уровней (LEVEL) сложности, а также наличием модели магнитного сердечника. Это приближает его по возможностям схемотехнического моделирования к интегрированным пакетам DESIGNLAB, ORCAD, PCAD2002 — профессиональным средствам анализа и проектирования электронных устройств, требующим больших компьютерных ресурсов и достаточно сложных в использовании.

Перечисленные достоинства делают пакет программ MicroCAP-7 весьма привлекательным для моделирования электронных устройств средней степени сложности. Удобство в работе, нетребовательность к ресурсам компьютера и способность анализировать электронные устройства с достаточно большим количеством компонентов позволяют успешно использовать этот пакет в учебном процессе. Настоящее пособие не претендует на полное руководство по работе с MicroCAP-7. Здесь рассмотрены лишь основные сведения, необходимые для начала работы с пакетом и анализа большинства электронных схем, изучаемых в специальных дисциплинах и используемых при курсовом и дипломном проектировании. В случае необходимости дополнительные (и более подробные) сведения могут быть получены из встроенной подсказки системы (вызывается клавишей или через меню HELP/Contens) и из [1–3].

^ 1.2.Установка системы

Автором изменены изображения часто используемых компонентов электронных схем (например, резисторов, индуктивностей…) в соответствии с российскими стандартами. Поэтому для того, чтобы создаваемая электронная схема имела привычный и близкий к отечественному стандарту вид, необходимо придерживаться следующего порядка установки.

  1. Запустить Setup.exe из каталога SPECTRUM MICROCAP V7.08\Spectrum Micro-Cap V7.08\;

  2. В процессе установки указать необходимый путь для размещения пакета;

  3. В тот же каталог скопировать содержимое каталога «MC7libup» с заменой существующих файлов;

  4. Снять атрибут «только для чтения» со всего каталога (включая вложенные папки), в котором установился исполняемый модуль MC7.exe;

  5. После установки запустить MC7crack.exe из каталога SPECTRUM ^ MICROCAP V7.08\CRACK и после запуска указать путь для распаковки — каталог, в котором установился исполняемый модуль MC7.exe;

  6. Запустить MC7.exe (MC72.exe — русифицированную версию), зайти в подменю File/Path (Файлы/Пути) и установить пути:

а) для цепей (Data) — пусто (В этом случае анализируемые схемы будут загружаться из последнего открытого командой FILE/Open каталога). Целесообразно каждому пользователю создать свой подкаталог внутри подкаталога поставляемых схем …MC7\DATA во избежания долгого перелистывания большого списка файлов.

б) для библиотек (Model Library) — ...\LIBRARY

в) для данных (Picture) — ...\DATA

  1. Каталог Примеры содержит примеры, рассмотренные далее в конспекте лекций.

После такой установки изображения основных электронных компонентов будут соответствовать российским стандартам.

^ 1.3.Состав программного пакета MC7

Система Micro-Cap 7 состоит из двух программ:

MC7.exe — основная программа;

MODEL.exe — программа расчета параметров математических моделей компонентов по паспортным данным.

После установки дистрибутива Micro-Cap 7 (в дальнейшем МС7) программа располагаются в трех каталогах, в которых размещаются следующие файлы.

^ 1.3.1.Корневой каталог МС7:

DEMO.MC7 — файл, в котором записаны демонстрационные примеры, помогающие начинающему пользователю освоить работу в среде программы. Они вызываются через меню HELP (3-я нижняя группа подменю с именами демонстрационных файлов). Для правильной работы Demo-примеров в подменю FILE/Path для файлов схем DATA должен быть установлен путь …\MC7\DATA. Остановить работу demo-примера (для чтения поясняющих сообщений на английском языке можно с помощью нажатия клавиши ), возобновить воспроизведение — с помощью нажатия любой клавиши (удобно использовать повторное нажатие ). Рассмотрев подробно работу demo-примеров в замедленном режиме (используя клавишу ), начинающий пользователь (предполагается лишь наличие у него знаний по основам электроники) может освоить все особенности работы с системой.

FILTER.BIN — бинарный файл, необходимый для синтеза фильтров.

IMPORT.CMP — расширенная библиотека компонентов, здесь хранится и информация о компонентах, созданных пользователем в процессе работы с пакетом.

IMPORT.SHP — расширенная библиотека условных графических обозначений (УГО) символов компонентов, здесь хранится и информация об УГО компонентов, созданных пользователем в процессе работы с пакетом;

МС7.ЕХЕ — программа МС7, исполняемый модуль;

MC7.HLP — встроенная помощь для программы МС7;

MCAP.DAT —- файл конфигурации программы МС7. Создается автоматически после первого запуска программы, в частности, в нем указываются полные имена подкаталогов, аналогичных подкаталогам \DATA и \LIBRARY, установленных с помощью подменю FILE/Path);

MODEL.DAT — файл конфигурации программы MODEL;

MODEL.EXE — программа MODEL, исполняемый модуль;

MODEL.HLP — встроенная помощь для программы MODEL;

STANDARD.CMP — простейшая библиотека компонентов;

STANDARD.PKG — простейшая библиотека упаковки компонентов (необходима для создания списков соединений схем, передаваемых в программы разработки печатных плат);

STANDARD.SHP — простейшая библиотека условных графических обозначений (УГО) символов компонентов.

^ 1.3.2.Подкаталоги DATA и LIBRARY

В подкаталог МС7\DАТА заносятся файлы схем и результатов моделирования. По умолчанию принято следующее соглашение о расширениях имен файлов:

.АМС —- текстовые файлы статистической обработки расчетов частотных характеристик при разбросе параметров по методу Монте-Карло;

.ANO — текстовый файл результатов расчета частотных характеристик, в который занесена информация о параметрах компонентов, режиме по постоянному току и таблице выходных переменных, отмеченных в меню AC Analysis Limits;

.ASA — бинарный файл результатов расчетов частотных характеристик;

.CIR — файлы описания схем в формате Micro-Cap 7. Именно такие файлы создаются пользователем при помощи графического редактора, и загружаются из каталога …MC7\DATA для различных видов анализа;

.СКТ — файлы описания схем и заданий на моделирование на языке SPICE;

.DMC — текстовые файлы статистической обработки расчетов передаточных функций по постоянному току при разбросе параметров по методу Монте-Карло;

.DNO — текстовый файл результатов расчета передаточных характеристик, в который занесена информация о параметрах компонентов, режиме по постоянному току и таблице выходных переменных, отмеченных в меню DC Analysis Limits;

.DSA — бинарный файл результатов расчетов передаточных характеристик;

.ERR — перечень ошибок упаковки компонентов;

.JED — файл программирования логических матриц в формате JEDEC;

.NET — текстовые файлы списков соединений для переноса схем на печатные платы;

.RES — значения сопротивлений резисторов, назначенных при проведении расчетов по методу Монте-Карло с учетом заданной величины разброса tolerance (формируется программой).

.S2P — текстовые файлы S-параметров линейных четырехполюсников;

.SEN — текстовый файл результатов расчета чувствительностей по постоянному току;

.STM — текстовые файлы цифровых сигналов;

.SVV — текстовые файлы значений переменных состояния, создаваемые редактором State Variables Editor;

.ТМС — текстовые файлы статистической обработки расчетов переходных процессов при разбросе параметров по методу Монте-Карло;

.TNO — текстовые файлы результатов расчета переходных процессов, в который занесена информация о параметрах компонентов, режиме по постоянному току и таблице выходных переменных, отмеченных в меню Transient Analysis Limits;

.TSA — бинарные файлы результатов расчетов переходных процессов;

.USR — текстовые файлы дискретных отсчетов выборок сигналов.

^ В подкаталог MC7\LIBRARY заносятся файлы библиотек математических моделей компонентов. По умолчанию принято следующее соглашение о расширениях имен файлов:

.САР— значения емкостей конденсаторов, назначенных при проведении расчетов по методу Монте-Карло с учетом заданной величины разброса tolerance (формируется программой);

.CIR — макромодели электронных компонентов, оформленные в виде подсхем;

.INC —содержание этого текстового файла включается в задание на моделирование;

.INX — индексный файл библиотек математических моделей компонентов;

.LBR — сокращенные бинарные файлы библиотек математических моделей компонентов, созданных программой MODEL, без сохранения экспериментальных данных; просматриваются и редактируются с помощью программы МС7;

.LIB — текстовые файлы библиотек математических моделей компонентов в формате SPICE; просматриваются и редактируются программой МС7 и любым текстовым редактором;

.MAC — макромодели электронных компонентов, оформленные в виде подсхем (Аналогично .CIR);

.MDL — полные бинарные файлы библиотек математических моделей компонентов, созданных программой MODEL, с сохранением экспериментальных данных;

.MOD — текстовые файлы математических моделей отдельных компонентов в формате SPICE;

.USR — текстовые файлы дискретных отсчетов выборок сигналов.

NOM.LIB — перечень загружаемых библиотек математических моделей компонентов (текстовый файл, по умолчанию создается при инсталляции программы и редактируется пользователем);

NOM_LIB.INX — индексный файл библиотек математических моделей компонентов (создается программой);

Запуск программы MC7.exe производится двойным щелчком мыши по пиктограмме (ярлыку) , программы Model.exe — по ярлыку .

^ 1.4.Работа с меню системы

1.4.1.Основные способы общения с программой

MicroCAP-7 является программой с многооконным графическим интерфейсом, позволяющим строить и редактировать схемы, модели и изображения компонентов, а также представлять результаты расчетов в удобном графическом виде. Для работы с этой программой необходимо использовать манипулятор «мышь». При помощи мыши можно менять расположение и размер окон, а также выбирать команды меню. Одновременно можно редактировать несколько схемных файлов, размещенных в разных окнах.

В интегрированном пакете MC7 используется стандартный многооконный интерфейс с ниспадающими и разворачивающимися меню.

После запуска программы MC7 экран монитора имеет вид, представленный на рис.1.



Рис. 1.1. Окно программы MC7

Верхняя строка окна (подсвеченная синим) — строка системного меню программы MC7. На ней слева находится кнопка системного меню, дублирующая по начертанию ярлык программы. С ее помощью изменяется и восстанавливается размер окон, они перемещаются, сворачиваются и закрываются. Аналогичные операции можно делать с помощью стандартных в OC WINDOWS кнопок, расположенных справа на строке системного меню. На этой же строке находится заголовок. Если открыто окно схем, то указывается имя файла схемы и каталога, в котором он расположен. Если же открыто окно анализа характеристик Analysis — указывается вид анализа.

Следующая строка (2-ая сверху) — строка меню команд программы. Слева на ней расположена кнопка меню схемы, управляющая размером окна схемы, а справа 3 стандартные в WINDOWS кнопки, выполняющие аналогичное управление. Между этими кнопками располагается ниспадающее меню команд программы MC7.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconВ. Н. Беловодский Элементы математической физики (Конспект лекций...
Элементы математической физики (Конспект лекций по курсу «Краевые задачи математической физики» для студентов специальности 080407...

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций по курсу Компьютерная электроника''
Общие сведения о сигналах в электронных устройствах (ЭУ). Прохождение сигналов через электрические цепи 7

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций по курсу Начертательная геометрия
Конспект лекций по курсу начертательная геометрия (для студентов заочной формы обучения всех специальностей академии). Сост. Лусь...

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций по курсу «Организация производства»
Конспект лекций по курсу «Организация производства» (для студентов и слушателей заочной формы обучения фпоизо специальностей 050100...

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций по курсу “Экономический анализ” Тема Предмет и виды экономического анализа
Анализ (от греч analisis) означает расчленение, разложение изучаемого объекта на части, элементы, составляющие

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций в двух частях часть 2
Аналитическая химия : конспект лекций / составители: И. Г. Воробьева, Л. М. Миронович, С. Б. Большанина. – Сумы : Сумский государственный...

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций по курсу “Общая химическая технология” / Составители:...
Конспект лекций по курсу «Общая химическая технология» предназначен для самостоятельного изучения курса студентами

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций по ахд конспект лекций по предмету: «Анализ хозяйственной...

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций по курсу “Экономический анализ” Тема Предмет и виды экономического анализа
Анализ (от греч analisis) значит расчленение, разложение изучаемого объекта на части, элементы, на внутренние, присущие этому объекту,...

Конспект лекций по курсу Компьютерный анализ и синтез электронных устройств (часть 1) Содержание iconКонспект лекций по курсу “Экономический анализ” Тема Предмет и виды экономического анализа
Анализ (от греч analisis) значит расчленение, разложение изучаемого объекта на части, элементы, на внутренние, присущие этому объекту,...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<