Глава 4: ВИДЫ АНАЛИЗА. ════════════════════════ 4.1. Введение. ─────────────── В данной главе обсуждаются разнообразные виды анализа, выполняемые PSpice'ом и команды, которые управляют этими видами анализа. Эти команды должны быть размещены в Вашем схемном файле вместе с описанием схемы для расчета. Имеются следующие правила относительно команд PSpice'а. -Все команды содержатся в директивах, которые начинаются с ".". -Вам позволено определять команду или опцию более чем один раз. Если Вы сделали это несколько раз, то используется последний вызов команды. Например, если Вы задали команду: .WIDTH OUT=80 а позже повторно задали: .WIDTH OUT=132 то ширина выводимой информации будет равна 132 колонки. Кроме таких случаев, порядок размещения команд в схемном файле не влияет на расчеты. 4.2. Задание различных видов анализа. ─────────────────────────────────────── Имеется 8 видов анализа схем. Это следующие виды: 1) развертка в статистическом состояния источника входного напряжения/тока, параметра модели или температуры (.DC). 2) расчет точки смещения, или рабочей точки (.OP). Используя рабочую точку, возможны следущие виды анализа: 3) расчет частотных характеристик (.AC). 4) расчет шумов общий и индивидуальный (.NOISE). 5) расчет чувствительности на постоянном токе (.SENS). 6) расчет передаточной функции на малом сигнале (эквивалент Тевенин) (.TF). 7) Динамический анализ, или наблюдение за работой схемы на протяжении определенного интервала времени (.TRAN). Используя динамический анализ, можно провести: 8) Разложение в ряд Фурье результатов динамического ана- лиза(.FOUR). Каждый из видов анализа вызывается введением соответству- ющей директивы во входной файл. Например, при наличии директивы .DC вызовет расчет при развертке одной из величин в статическм состояния. Любой выбранный вид анализа выполняется в порядке, описанном выше. Следует запомнить, что это также значит, что каждый вид анализа выполняется один раз на каждый запуск программы. Если вы попробуете сделать какой-то анализ дважды, введя для этого две директивы (например, две директивы .DC), то только последняя директива будет выполнена. Остальные будут проигнорированы. 4.2.1. Развертка в статическом состоянии (.DC). ───────────────────────────────────────────────── Этот тип анализа позволяет Вам развертывать источник входного сигнала (тока или напряжения), параметр модели, или температуру в заданом диапазоне значений. Рабочая точка схемы расчитывается для каждого значения развертываемой величины. Такой расчет полезен при нахо- ждении передаточной функции усилителя, высокого и низкого порогов логиче- ского вентиля, и т. п. Найдите директиву .DC в файле EXAMPLE1. Она определяет, что входной источник напряжения VIN развертывается в диапазоне от -0.125 вольта до 0.125 вольта с шагом 0.005 вольта. Это значит, что выходная информация будет содержать (0.125+0.125)/0.005+1=51 строку. Фактически, значение VIN в статическом состоянии (по умолчанию равное 0) блокируется во время анализа .DC для того, чтобы произвести развертывание данного значения. Все остальные источники сохраняют свое значение. Найдите таблицу и график, озаглавленные DC TRANSFER CURVES в файле EXAMPLE1 (передаточные кривые при анализе статического состоя- ния). 4.2.2. Анализ рабочей точки (.OP) ─────────────────────────────────── Директива .OP вызывает расчет рабочей точки, и выдачу на печать значений рабочих точек источников и устройств. Найдите раздел в EXAMPLE1 сразу после DC TRANSFIR CURVES, озаглавленный SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION (расчет рабочей точки на малом сигнале). Он содержыт три подраздела: 1) Список напряжений во всех узлах 2) Токи всех источников напряжения и их общую мощность 3) Список малосигнальных параметров для всех устройств. В действительности, рабочая точка расчитывается независимо от того есть или нет директива .OP на входе. Это делается потому, что для других видов анализа, таких как анализ частотных характеристик (AC), необходима рабочая точка. Если директива.OP пропущена, то печатается первый подраздел (список всех узловых напряжений), а второй и третий подраздел не печатаются. Параметр NOBIAS директивы .OPTIONS подавляет вывод на печать узловых напряжений. 4.2.3. Малосигнальная передаточная функция (.TF) ─────────────────────────────────────────────────── Директива .TF вызывает на печать величину коэффициента усиления при малом уровне сигнала, входного и выходного сопротивлений. Они расчи- тываются путем линеризации схемы в области рабочей точки. Найдите директиву .TF и результирующую выходную информацию в EXAMPLE1. Выходная информация озаглавлена SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS (малосигнальные характеристики). 4.2.4. Анализ чувствительности на постоянном токе (.SENS) ─────────────────────────────────────────────────────────── Директория .SENS расчитывает и печатает чувствительность напряжения одного узла к каждому параметру устройства. Чувствительность расчитыва- ется путем линеаризации всех устройств в области рабочей точки. 4.2.5. Анализ частотных характеристик (.AC) ──────────────────────────────────────────── Хотя анализ шумов проходит перед анализом частотных характеристик, сначала необходимо понимание анализа частотных характеристик. Анализ частотных характеристик расчитывает малосигнальную передаточную функцию схемы (линеаризованную около рабочей точки) к сочетаниям входов. Найдите директорию .AC в EXAMPLE1. Она определяет что частота изме- няется от 100кГц до 10ГГц подекадно, с 10 точками на декаду. В отличие от директивы .DC, эта директория не задает входной источник. Взамен, каждый независимый источник содержит свою собственную спецификацию. Найдите VIN. Он имеет спецификацию AC (переменного тока) величиной 1 вольт с отно- сительной фазой 0 градусов (по умолчанию). Любой или все источ ники могут иметь амплитуду переменного тока и фазу. Во время анализа, вклады от всех истогников распостраняются через всю схему и суммируются в узлах. В EXAMPLE1, вход VIN - это единственный вход к усилителю, поэтому он является единственным источником, имеющим ненулевую величину переменного тока (AC). Найдите таблицу и график, озаглавленные AC ANALYSYS. Заметьте, что присутствуют и величина и фаза. 4.2.6. Анализ шумов (.NOISE) ───────────────────────────── Анализ шумов расчитывает шумовой вклад от каждого источника и под- считывает среднеквадратическую суму в одном выходном узле. Найдите директиву .NOISE в EXAMPLE1. Она определяет, что узел 5 является выходным узелом,а VIN - входом. Это не значит, что VIN является источником шума, а то что VIN является местом, в котором расчитывается эквивалентный входной шум. Иными словами, шумы суммируются в узле 5. Эта величина затем делится на коэффициент усиления от узла VIN к узлу 5, чтобы получить количество шума, которое при инжектировании через VIN в бесшум- ную схему, вызовет ранее расчитанную величину шума в узле 5. Этот расчет проводится для всех частот, определенных директивой .AC. Тоесть, вы должны сделать анализ частотных характеристик, прежде чем про- водить анализ шумов. Существует два вида выводимой на печать информации результатов шумового анализа: детализированные таблицы и общие таблици с графиками. Детализированные таблици задаются третьим значением в директиве .NOISE. В EXAMPLE1, оно определяет, что для каждой 30-ой частоты анализа частотных характеристик распечатывается детализированная таблица. Найдите эти таблицы в EXAMPLE1. Они озаглавлены NOISE ANALYSIS. Также найдите отпечатанные таблицы и графики озаглавленные AC ANALYSIS, и столбцы, озаглавленные INOISE и ONOISE. Это суммарная выходная информация показыва- ющая среднеквадратичный суммарный шум в узле 5 (ONOISE) и эквивалентный входной шум в VIN (INOISE). 4.2.7. Анализ переходных процесов (.TRAN) ─────────────────────────────────────────── Директива .TRAN вызывает расчет схемы от момента времени Т=0 до заданного конечного времени. Найдите директиву .TRAN в EXAMPLE1. Она определяет, что анализ идет от момента времени 0 до 1000нс и что результа- ты будут распечатываться каждые 20нс. Во время динамического анализа любой или все независимые источники могут иметь изменяемые во времени значения. В EXAMPLE1, единственный источник, который имеет изменяемую во времени величину - это вход VIN. На него подается 5МГц синусоидальный сигна...
fred1144