Средства моделирования. Моделирование аналоговых схем. Моделирование цифровых схем

СОДЕРЖАНИЕ

1      Средства моделирования. 2

1.1      Режимы моделирования. 2

1.1.1      Transient 2

1.1.2      AC Frequency. 4

1.1.3      Fourier 5

1.1.4      Noise. 6

1.1.5      Distortion. 7

1.1.6      Parameter sweep. 8

1.1.7      Temperature sweep. 8

1.1.8      Pole-Zero. 9

1.1.9      Transfer function. 10

1.1.10    Sensitivity. 10

1.1.11    Worst Case. 12

1.1.12    Monte Carlo. 12

1.1.13    Другие режимы моделирования. 13

2      Моделирование аналоговых схем. 14

2.1      Модели компонентов. 14

2.2      Независимые источники. 14

2.2.1      AC Voltage Source. 14

2.2.2      Источник постоянного напряжения. 20

2.2.3      Источник сигналов прямоугольной формы Clock. 21

2.2.4      Источник сигналов произвольной формы PWL Source. 21

2.3      Зависимые источники. 22

2.4      Пассивные компоненты RLC.. 22

2.5      Взаимная индуктивность и магнитный сердечник. 24

3      Моделирование цифровых схем. 26

3.1      Модели компонентов. 26

Домашнее Задание. 28

Задание на ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ №1. 28

контрольные вопросы.. 32

Список источников, рекомендуемых для изучения дисциплины   33

1  Средства моделирования

Существует достаточно много схемотехнических САПР, которые могут использоваться для моделирования радиоэлектронных узлов. Наиболее известные среди них Electronics Workbench (EWB), MultiSim, MicroCAP (MCAP), OrCAD. EWB является наиболее простым инструментом. Данный САПР легко осваивается, содержит виртуальные измерительные приборы и, таким образом, методически правильно начинать с него. Другие САПР в первом приближении дополняют EWB. Так MultiSim, OrCAD или MCAP могут использоваться для построения новых моделей элементов, построения дополнительных характеристик, которые в EWB строить невозможно или не удобно. При правильном изучении EWB другие схемотехнические САПР осваиваются быстро и эффективно. Данный лабораторный практикум использует, главным образом, EWB, но при решении некоторых задач используются OrCAD, MCAP именно с целью дополнения EWB.

Важно отметить, что во всех САПР на принципиальной схеме обязательно должна присутствовать «земля». В некоторых видах САПР, например, в OrCAD существует несколько типов «земли». Тогда нужно установить какая из них используется для моделирования. В OrCAD ее имя «0», т. е. нулевой провод. В EWB земля имеет один тип и извлекается с панели инструментов «Sources» – источников энергии и сигналов.

Составление принципиальной схемы в EWB максимально упрощено и может быть сделано даже интуитивно. В связи с этим, главным предметом изучения являются режимы моделирования и свойства моделей компонентов.

1.1  Режимы моделирования

1.1.1  Transient

Хотя режимов моделирования несколько, один из них является основным. Он напоминает работу инженера с макетом радиоэлектронного узла и поэтому его следует выделить из всех. Это режим Transient – расчет переходных характеристик (временных диаграмм сигналов в заданном узле схемы). Особенность EWB состоит в многоальтернативности реализации этого режима. Прежде всего, временную диаграмму сигнала можно получить с помощью виртуального осциллографа (Рис. 1). Он извлекается с панели «Instruments» – виртуальных приборов. Как показано на рисунке 1 к осцилографу достаточно подвести одну линию на вход A или B. Общий провод «земля» уже подключен у нему «по умолчанию». Если необходимо изменить подключение общего провода осциллографа, то нужно его общий провод подключить к узлу относительно которого анализируется напряжение на входах. Как и у реального прибора, у осциллографа есть вход синхронизации – второй сверху боковой контакт.