Глава 11. Аналоговое поведенческое моделирование. ══════════════════════════════════════════════════ 11.1. Введение. ───────────────── Аналоговое поведенческое моделирование (опция Analog Behavior Modeling) обеспечивает гибкое описание электронных компонентов в терминах передаточных функций. Для нелинейных компонентов передаточные функции описывают в виде непрерывных функций зависимость входа от выхода (наприер, выходная величина принимает значение квадратного корня от входной величины). Для линейных компонентов передаточная функция описывает поведение его характеристики в частотной области. В любом случае, передаточная функция может быть описана в виде формулы или таблици. Опция Device Equation также может выполнять эти функции, но мы рекомендуем, где это возможно, использовать опцию Analog Behavior Modeling. Реализация опции Device Equation (построение собственных моделей для электронных компонентов) связана с изменением исходного кода программы PSpice. Хотя эта возможность является более гибкой по сравнению с аналоговым поведенческим моделированием и исполняется более быстро, она более трудна для реализации. Аналоговое поведенческое моделирование применимо в большинстве случев, более легко в реализации, не требует изменения исходного кода программы моделирования, ее перекомпиляции и переустановки. Опция Analog Behavior Modeling (аналоговое поведенческое моделирование) реализовано как набор расширений к двум управляемым источникам: E и G. Если Вы не знакомы с описанием этих источников, обратитесь, пожалуйста, к соответвсующим главам руководства, а также к разделу 4.8.2. Наиболее общим случаем использования управляемых источников является использование их в качестве линейных приборов. Например, источник напряжения, управляемый напряжением (E) часто используется как идеальный усилитель. Страндартная реализация программы SPICE допускает задание управляемых источников в виде полиноминальных функций. Однако, при этом имеют место следующие три ограничения: - многие передаточные функции плохо представляются с помощью полиноминальных функций - синтаксис записи полиноминальных функций является довольно сложным - не существует возможности описания поведения параметра в часточной области. Дополнительная реализованная опция Analog Behavior Modeling устраняет эти ограничения. 11.2. Нелинейные приборы. ─────────────────────────── Нелинейные приборы могут моделироваться в виде задания взаимозависимости между их входом (входами) и выходом. Взаимосвязь между выводами описывается в виде непрерывных функций. Например, для каждого момента времени значение выходного параметра равно корню квадратному от входной величины. Другими словами, прибор не имеет памяти или обладает плоской характеристикой в частотной области. Для анализа по переменному току, для нелинейного прибора сначала производится линеализация характеристики в рабочей точке для режима малого сигнала, а затем используются линейные уравнения. 11.2.1. Функции. ────────────────── В первом приближении управляемые источники позволяют записать мгновен- ную передаточную функцию в виде математического выражения в стандартной нотации: Общая форма описания: ─────────────────────── E<имя> <(+)узел> <(-)узел> VALUE = {<выражение>} G<имя> <(+)узел> <(-)узел> VALUE = {<выражение>} Примеры: ────────── ESQROOT 5 0 VALUE = {5V*SQRT(V(3,2)) GVCO 11 6 VALUE = {15MA*SIN(6.28*10kHz*TIME*(10V+V(3)))} EPWR 3 0 VALUE = {V(5,4)*I(VSENSE)} GRATIO 2 3 VALUE = {V(13)/V(2)} ELOG 6 0 VALUE = {10V*LOG(I(NS)/1)mA)} Управляемый источник E имеет выход по напряжению, а управляемый источник G имеет выход по току. <выражение> может содержать смесь напряжений и токов, так что пропадает разделение на источники , управляемые током и источники, управляемые напряжением. Если Вам необходим источник напряжения, используйте источник E. Если Вам необходим источник тока, используйте источник G. Управляемые источники F и H не поддерживают расширений для аналогового поведенческого моделирования. Ключевое слово VALUE указывает, что управляемый источник описывается в виде функциональной зависимости. Само описание функции заключено в фигурные скобки и записано в соответсвии с форматом, описанным в разделе 3.6.2.2 стр.53. Стандартные выражения функциональной зависимости могут содержать константы и переменные параметры. Напряжения могут быть напряжениями в узле, как например V(5), или разность потенциалов двух узлов, как например V(4,5). Токи могут представлять собой токи через источники напряжения (V -приборы). Например, I(VSENSE). Источники напряжения с нулевым напряжением, применяемые в качесве амперметров, могут испоьзоваться для этих целей. Наряду с алгебраическими операциями ("+", "-", "*", "/" ) в выражениях могут использоваться функции. Допустимые функции описаны в разделе 3.6.2.2. Примечание: <выражение> должно помещаться в одной строке. При помощи директивы .FUNCTION могут быть определены другие функции и затем использованы в выражениях. Это может помочь в размещении выражения в одной строке. Рассмотрим некоторые из вышеприведенных примеров: ESQROOT 5 0 VALUE = {5V*SQRT(V(3,2)))} разность напряжения между узлами 5 и 0 устанавливается равной 5 вольт умножить на квадратный корень от разности напряжений меду узлами 3 и 2. Как везде в программе PSpice 5V означает 5.0. Хотя в примере использованы только символы верхнего регистра, однако это не обязательно. GVCO 11 6 VALUE = {15MA*SIN(6.28*10kHz*TIME*(10V+V(3)))} GVCO представляет собой осцилятор, управляемый напряжением. Ток протекает от узла 11 через источник к узлу 6. Величина тока представляет собой синусоидальное колебание с амплитудой 10 миллиампер и номинальной (V(3)=0) частотой 100 килогерц. Потенциал узла 3 может повышать или понижать частоту с коэффициентом 10 килогерц/вольт. Относительно параметра TIME: все параметры, описанные в разделе 3.6.2 могут использоваться в выражениях. Это относится и к переменной TIME, которая представляет собой время переходного процесса. Для всех типов анализа кроме анализа переходных процессов, TIME=0. Для разрешения арифметических проблем в выражениях (деление на 0, LOG, LOG10) используются соответствующие пределы. Например, {V(13)/V(2)} при V(2)=0 принимает значения +1E12, -1E12 или 0 в зависимости от V(13)<0, V(13)=0, V(13)>0. 11.2.2. Табличное задание функций. ──────────────────────────────────── Второе расширение к управляемым источникам позволяет описывать передаточную функцию в виде таблици. Эта форма хорошо подходит, например, при вводе данных измерений. Общая форма задания: ───────────────────── E<имя> <(+)узел> <(-)узел> TABLE { <выражение>}= + <<(вход)значение>,<(выход)значение>^ G<имя> <(+)узел> <(-)узел> TABLE { <выражение>}= + <<(вход)значение>,<(выход)значение>^ Пример: ──────── GTUNNEL 5 0 TABLE {V(5)} = +(0,0) (.02,2.690E-03)(.04,4.102E-03)(0.06,4.621E-03) +(.08,4.460E-03)(.10,3.860E-03)(.12,3.079E-03)(0.14,2.327E-03) +(.16,1.720E-03)(.18,1.308E-03)(.20,1.042E-03)(0.22,8.734E-04) +(.24,7.544E-04)(.26,6.566E-04)(.28,5.718E-04)(0.30,5.013E-04) +(.32,4.464E-04)(.34,4.053E-04)(.36,3.781E-04)(0.38,3.744E-04) +(.40,4.127E-04)(.42,5.053E-04)(.44,6.380E-04)(0.46,7.935E-04) +(.48,1.139E-03)(.50,2.605E-03)(.52,8.259E-03)(0.54,2.609E-02) +(.56,7.418E-02)(.58,1.895E-01)(.60,4.426E-01) Как и выше прибор E представляет собой источник напряжения, а прибор G - источник тока. <выраженине> может представлять собой зависимость от любой комбинации токов и напряжений, так что пропадает разделение на источники , управляемые током и источники, управляемые напряжением. Если Вам необходим источник напряжения, используйте источник E. Если Вам необходим источник тока, используйте источник G. Управляемые источники F и H не поддерживают расширений для аналогового поведенческого моделирования. Ключевое слово TABLE указывает, что управляемый источник описывается в виде таблици. В качестве точки входа в таблице используется <выражение>, которое подчиняется правилам, описанным в ...
fred1144