kpue-sz_wykl-2_notatki.pdf

(313 KB) Pobierz
3. Podstawowe analizy –
zastosowanie i uruchamianie
OP – punktu pracy
Rodzaje podstawowych analiz – przypomnienie
• pojedyncza analiza dla składowej stałej
• napięcia i prądy źródeł mają wartości takie, jak zapisane
w pliku wejściowym
• seria analiz dla składowej stałej, przy zmieniającej się np.
wartości jednego ze źródeł napięcia
• seria analiz dla składowej przemiennej, przy zmieniającej się
częstotliwości
• pojedyncza analiza ze zmiennym czasem
• napięcia i prądy źródeł zmieniają się zgodnie z tym, co
zapiszemy w pliku wejściowym
DC – stałoprądowa (=dla składowej stałej)
AC – częstotliwościowa (=dla składowej przemiennej)
TRAN – czasowa (=przejściowa, stanów przejściowych)
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
27
OP – analiza punktu pracy
Ang.
Operating Point
– punkt pracy
Wyznacza punkt pracy obwodu
Zastosowanie
indukcyjności = zwarcie, pojemności = przerwa
wyznaczanie punktu pracy elementów układu dla znanych,
stałych wymuszeń
wyznaczanie parametrów zlinearyzowanych modeli
elementów nieliniowych
.OP
Format komendy
Uruchamiana zawsze przed innymi analizami,
chyba Ŝe uruchomimy analizę TRAN z opcją UIC
Wpisanie komendy OP powoduje wygenerowanie
dodatkowych danych wyjściowych
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
28
Wyniki wyznaczania punktu pracy
Dane wyjściowe w pliku OUT
potencjały węzłów
prądy źródeł napięciowych
sumaryczna moc wydzielana w elementach obwodu
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
29
1
Dodatkowe dane wyjściowe dla elementów
nieliniowych
Oznaczenie elementu i nazwa
modelu
Punkt pracy
napięcia międzykońcówkowe
prądy końcówek
Informacja o parametrach modelu
zlinearyzowanego w punkcie pracy
dioda = opornik
tranzystor bipolarny = wzmacniacz
prądowy
• BETADC – wzmocnienie
I
C
/I
B
• GM – transkonduktancja dI
C
/dI
B
• REQ – rezystancja dynamiczna
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
30
DC – analiza stałoprądowa
(analiza dla składowej stałej)
Ang.
Direct Current
– prąd stały
Wyznacza punkt pracy obwodu dla kaŜdego stałego
wymuszenia z podanego zbioru
Zastosowanie
deklaracja DC w źródle uzmiennionym jest ignorowana
wyznaczanie charakterystyk statycznych elementów
(np. tranzystorów) i układów (np. wzmacniaczy)
wyznaczanie wpływu parametrów na punkt pracy
.DC [LIN]
zmienna wartość_początkowa
+
wartość_końcowa krok
.DC DEC|OCT
zmienna wartość_początkowa
+
wartość_końcowa liczba_punktów
.DC
zmienna
LIST
wartość_1
…
wartość_n
31
Format komendy
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
Tryby uzmienniania
(tryby przemiatania zakresu)
Ang.
sweeping
– przemiatanie
Tryby uzmienniania dotyczą równieŜ komend AC
i STEP
Liniowy
zmiana liniowa ze stałym krokiem
.DC LIN
zmienna
-0.5 2.5 0.5
zmienna
= −0,5
→
−0,5 + 0,5 = 0
→
0 + 0,5 = 0,5
→
1
→
1,5
→
2
→
2,5
Z listą wartości
podstawiane są kolejne wartości z listy (rozdzielonej
spacjami)
.DC
zmienna
LIST 1 3.5 10 12
zmienna
= 1
→
3,5
→
10
→
12
32
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
2
Tryby uzmienniania
(tryby przemiatania zakresu)
Logarytmiczny dziesiętny
krok jest stały jeŜeli wykona się wykres w skali
logarytmicznej, natomiast w skali liniowej wygląda to tak,
Ŝe krok stopniowo rośnie
zamiast kroku podaje się liczbę punktów na kaŜdą dekadę,
czyli 10-krotną zmianę – np. od 10 do 100, od 1000 do
10 000 itd.
.DC DEC
zmienna
0.1 10 2
zmienna
= 0,1
→
0,1 · 101/2 = 0,316…
→
0,316… · 101/2 = 1
→
3,16…
→
10
.DC DEC
zmienna
0.1 10 4
zmienna
= 0,1
→
0,1 · 101/4 = 0,178…
→
0,178… · 101/4 = 0,316…
→
0,562
→
1
→
1,78…
→
3,16
→
5,62
→
10
33
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
Tryby uzmienniania
(tryby przemiatania zakresu)
Logarytmiczny dwójkowy
jak logarytmiczny dziesiętny, tylko zamiast liczby punktów
na dekadę podaje się liczbę punktów na oktawę, czyli
2-krotną zmianę – np. od 2 do 4, od 500 do 1000 itd.
.DC OCT
zmienna
2 8 2
zmienna
= 2
→
2 · 21/2 = 2,83…
→
2,83… · 21/2 = 4
→
5,66…
→
8
tryb liniowy: rząd wielkości zmiennej pozostaje ten sam
(8 V
→
12 V, 1 mA
→
5,5 mA itd.) lub zaleŜy nam na
równomiernym rozłoŜeniu punktów w skali liniowej
(0 °C
→
125 °C co 1 °C)
tryby logarytmiczne: zmienna zmienia się o kilka rzędów
wielkości (1 k
→
200 k , 5 nF
→
10 F)
34
Zastosowania
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
Tryby uzmienniania
– wyniki dla przykładów
.DC LIN v2 -0.5 2.5 0.5
skala liniowa
.DC DEC v2 0.1 10 4
skala liniowa
skala logarytmiczna
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
35
3
Dygresja: zmienne globalne
Deklaracja słowem kluczowym PARAM
.PARAM
nazwa_parametru = wartość_liczbowa
.PARAM
nazwa_parametru =
{wzór}
Nazw parametrów globalnych moŜna uŜywać
później w opisie obwodu jako elementów wzorów,
z których mają być obliczone parametry elementów
Wzory zapisujemy w nawiasach klamrowych
Najprostszym wzorem jest sama nazwa parametru
Więcej o wzorach będzie później
.PARAM REZYSTANCJA = 15K
R52 4 17 {REZYSTANCJA}
Przykład
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
36
Zmienne dostępne dla analizy DC
Wartość DC niezaleŜnego źródła napięcia lub prądu
Parametry modeli elementów
.DC LIN V15 3V 15V 0.75V
.DC OCT I23 0.15MA 20MA 10
zmienna
:=
rodzaj_elementu nazwa_modelu(nazwa_parametru)
.DC LIN D BAV10(IS) 100nA 500nA 50nA
rodzaj elementu: D – dioda
w jego modelu zadeklarowanym jako: .MODEL BAV10 D …
zmianie ulega parametr o nazwie: IS
jeŜeli są zdefiniowane inne modele diody, to ich parametry
pozostają bez zmian
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
37
Zmienne dostępne dla analizy DC
Temperatura
zmienna
:= TEMP
.DC TEMP LIST 25 50 100 175
zmienna
:=
PARAM
nazwa_parametru_globalnego
.PARAM WZMOCNIENIE = 100
.DC OCT PARAM WZMOCNIENIE 1 1000 8
zmianie ulega parametr globalny o nazwie WZMOCNIENIE
Parametry globalne
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
38
4
ZagnieŜdŜona analiza DC
Pozwala analizować zachowanie obwodu
w zaleŜności od 2 zmiennych jednocześnie
Format komendy
.DC
opis_zmienności_zmiennej_1
+ opis_zmienności_zmiennej_2
zmienna 1 będzie na wykresie zmienną osi X
zmienna 2 przejawi się w wykreśleniu nie pojedynczej
krzywej, ale rodziny krzywych dla poszczególnych wartości
zmiennej 2
tryb uzmienniania obu zmiennych nie musi być ten sam
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
39
ZagnieŜdŜona analiza DC
Przykład
.DC
LIN VDS 0 5 0.1 LIN VGS 0 5 0.5
krzywa dla VGS = 5 V
krzywa dla VGS = 4,5 V
krzywa dla VGS = 4 V
…
zmiana VGS
z krokiem 0,5 V
zmiana VDS z krokiem 0,1 V
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
40
AC – analiza częstotliwościowa
(analiza dla składowej przemiennej)
Ang.
Alternate Current
– prąd przemienny
Wyznacza odpowiedź układu na wymuszenie
sinusoidalne, dla kaŜdej częstotliwości z podanego
zbioru
Zastosowanie
źródła, które nie mają deklaracji AC, są zerowane
deklaracja SIN nie ma wpływu na analizę AC
pozostałe źródła są źródłami sinusoidalnymi o amplitudzie i
fazie podanej w deklaracji AC
jest to analiza małosygnałowa, tzn. charakterystyki
elementów są linearyzowane wokół obliczonego wcześniej
(niejawna analiza OP) punktu pracy
wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych
(amplitudowych i/lub fazowych) elementów i układów
Komputerowe projektowanie układów elektronicznych, EiT st. zaoczne sem. VI
Łukasz Starzak, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
41
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin