Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа №1
Изучение основных возможностей пакета PSpice для схемотехнического моделирования и анализа электрических цепей
Цель работы: Практическое освоение основных приемов работы с программной средой PSpice на примерах исследования процессов в RL, RC, RLC цепях.
Основные сведения
С системой автоматизированного проектирования печатных плат РСАD совместима программа моделирования электрических цепей PSpice. С ее помощью рассчитываются переходные процессы при действии различных входных сигналов, их спектры, режимы по постоянному току, частотные характеристики, спектральные плотности внутренних шумов и другие характеристики нелинейных и линеаризованных аналоговых устройств.
На рис.1.1 приведена принципиальная схема, на примере которой рассмотрим основные возможности программы PSpiсe.
Рис. .1
Решение
1. Составление задания на моделирование - для программы PSpiсe начинается с присвоения имен узлам принципиальной схемы. Имена узлов могут быть целыми числами от 0 до 9990 или алфавитно-цифровыми символами. В качестве этих символов используются буквы латинского алфавита от A до Z, цифры 0,1, ...., 9 и знаки $, _, * , /, %. Узлу «земля» всегда присваивается номер 0.
После этого составляют задание на моделирование, которое заносится в файл. Имя файла, в качестве расширения имени рекомендуется использовать .CIR.
2. Вызвать программу PSpiсe (файл ps.exe). Появится окно, вид которого показан на рис.1.2
Рис.1.2
3. Загрузить файл filter.cir
Примечание: в начале работы с программой PSpice под управлением оболочки Shell необходимо определить текущий входной файл описания схемы. Это может быть как уже существующий, так и новый файл. Для этого необходимо в меню Files выбрать пункт Current. В появившемся окне нужно задать имя входного файла и нажать клавишу <Enter>. Если вместо ввода имени нажать клавишу <F4>, откроется новое окно, в котором будут указаны имена всех существующих файлов в текущем каталоге с расширением .CIR. В этом случае достаточно отметить требуемый файл с помощью курсора и после нажать клавишу <Enter>. Этот режим отменяется нажатием клавиш <Esc>.
Если при загрузке входного файла не было обнаружено синтаксических ошибок, в поле статуса (в нижней части экрана) появится сообщение «Loaded». Если были обнаружены ошибки, то в поле статуса выводится сообщение «Errors».При нажатии клавиши <F6> появляется окно, содержащее список всех ошибок с указанием соответствующих номеров строк во входном файле. Перемещаться по списку можно с помощью клавиш <PgUp> и <PgDn>. Для выхода необходимо повторное нажатие клавиши <F6>. Заметим, что информацию об ошибках можно также получить в режиме просмотра выходного файла с расширением OUT.
4. Редактирование входного файла
Входной файл редактируется в пункте Edit в меню Files. В окне появится начало текущего файла. По умолчанию редактор находится в режиме Insert (вставка). В верхней строке окна редактора выводится текущее положение курсора (номер строки и столбца) и текущий режим Insert или Delete. Ограничения: максимальная длина строки 132 символа: максимальный размер редактируемого файла 32 Кбайт. При редактировании используются следующие команды:
<Ctrl>-<Z> - сдвиг вверх по тексту;
<Ctrl>-<W> - сдвиг вниз по тексту;
<Esc> - выход из редактора;
<Ctrl>-<PgUP> - переход на начало файла;
<Ctrl>-<PpDn> - переход на конец файла;
<Home> - переход на начало строки;
<End> - переход на конец строки;
<Ctrl>-<Home> - переход на начало страницы;
<Ctrl>-<end> - переход на конец страницы;
<Alt>-<S> - поиск подстроки.
Первая строка файла - строка заглавия, которая затем выводится в виде заголовка в выходном файле (в ней может быть помещен любой текст, не содержащий кириллицу). Строки комментариев содержит символ * в первой позиции (в них допускается использование кириллицы). Конец любой строки после знака <;> воспринимается как комментарий. Последняя строка файла .END. Порядок ввода промежуточных строк значения не имеет. Строка продолжения начинается с символа + в первой позиции. Число пробелов между операторами в строке произвольное. Пробелы и запятые или знаки равенства эквивалентны. Программа PSpiсe не различает большие и малые буквы. В одном файле можно объединить задания на моделирование нескольких цепей; каждое задание начинается со своего заголовка и заканчивается директивой .END.
Предложения входного языка программы PSpiсe делятся на описание компонентов и директивы управления заданием на моделирование.
Описание компонента считается любая строка, не начинающаяся с символа (кроме первой строки и строк комментариев продолжений). Описание компонента имеет следующую структуру:
<имя компонента> <номера двух или более узлов> [<имя модели>]
+<числовые данные>
Имя компонента состоит из последовательности символов латинского алфавита и цифр, общая длина имени не должна превышать 131 символа (рекомендуется не более 8 символов). Первый символ - одна из букв латинского алфавита от А до Z, далее в любом порядке алфавитно-цифровые символы и знаки $, _, , /, %. Первый символ имени компонента определяет его тип, например R12, ROUT, Q12..
Номера узлов перечисляются в определенном порядке, установленном для каждого компонента. Далее указываются численные значения параметров компонента.
С учетом вышеизложенного редактируем входной файл (filter.cir).
* имя задания для расчета:
EXAMPLE
* описание элементов:
R1 1 2 1000
L1 2 0 1MH
C1 2 0 1UF
* независимый источник напряжения: для временного анализа - описание единичного импульса, подаваемого между точками 1 и 0, положительным фронтом в момент времени 0 с длительностью фронта 0,01 нс, длительностью спада 0,01 нс, длительностью 30 с, периодом повторения 300 с. Для расчета частотной характеристики (по переменному току (АС)): для синусоиды единичной амплитуды и 0-фазы
VINCR 1 0 PULSE( 0 1 0S 0.01NS 0.01NS 30S 300S ) AC 1 0
* параметры расчета по переменному току: декада логарифмическая шкала, 10 точек на декаду, начальная частота 300 Гц, конечная частота 30 кГц
.AC DEC 10 300 30.000k
* задание на расчет переходного процесса: шаг расчета 1 мкс, время расчета 10 мс
.TRAN 1US 10MS
* разложение в ряд Фурье сигнала при расчете переходного процесса: в узле 2 (относительно 0) относительно 1-й гармоники частоты 10 кГц
.FOUR 10K V(2)
* задание на построение графиков
.PROBE
.END
При выходе из редактора на соответствующий запрос нажимается клавиша <S>, если необходимо сохранить изменения, или клавиша <D>, если режим редактирования завершается без сохранения внесенных изменений.
5. Анализ характеристик - начинается после выбора пункта Run_PSpice в меню Analysis. В этом случае появляется обычный вид экрана программы PSpice, считывается текущий входной файл и, если не обнаружены ошибки, начинают выполняться все заданные виды анализа. Если перед началом анализа в меню Probe_Run задать параметр Auto-Run и во входном файле задана директива PROBE, графический постпроцессор Probe начнет работу сразу после окончания анализа. После завершения работы с программой Probe управление передается в основное меню управляющей оболочки Shell. Текущий файл при этом остается прежним и доступным для редактирования и просмотра. Программа Probe вызывается не только автоматически, но и вручную, для чего в меню Probe следует выбрать пункт Run-Probe.
5.1. Вызываем программу Probe
После вызова программы Probe на экран выводится меню, вид которого показан на рис.1.3
Circuit - <заголовок задачи>
Date/Time run - <дата и время текущего сеанса>
Temperature - <температура>
Exit_program - завершение работы с постпроцессором Probe;
Ac_sweep - построение графиков частотных характеристик;
Transient_analysis - построение графиков переходных процессов.
Рис.1.3
Примечание: в начальном меню перечислены виды расчетов, выполненных при моделировании рассматриваемой цепи, заголовок которой указывается в верхней левой части экрана. Поэтому состав меню для каждой команды конкретной задачи определяется перечнем директив в задании на моделирование.
Для построения графиков частотных характеристик входим в режим Ac_sweep. При этом на экране выводится окно, вид которого показан на рис.1.4
Рис.1.4
Задание: построить графики частотных характеристик i(c1) , i(l1).
Решение: выбираем пункт Add _Trace, далее выводится запрос - <Enter variables or expression:>. в строке вводим i(c1) и нажима ем клавишу <Enter>. Для построения графика i(l1) снова входим в пункт Add _Trace , в строке вводим i(l1). При этом получаем графики, показанные на рис.1.5
Рис.1.5
Если необходимо размещение на одном экране графиков в отдельных координатных сетках с одинаковым масштабом по оси Х и произвольным по оси Y, то необходимо выбрать пункт Plot_Control / Add_Plot. На рис.1.6 показаны те же графики в отдельных координатных сетках.
Рис.1.6
б) Для построения графиков переходных процессов входим в режим Transient_analysis. При этом выводится окно, показанное на рис.1.7
Рис.1.7
На рис.1.8 показаны графики переходных процессов
Рис.1.8
Примечание: часто бывает необходимо повторять лишь некоторые из заданных видов анализа. Тогда, чтобы отменить ненужные, необходимо в главном меню выбрать режим Analysis, затем войти в соответствующий пункт меню и на запрос «Enable» («доступен?») ввести <N>. Если позже потребуется опять включить этот вид анализа, то достаточно будет на вопрос «Enable» ответить <Y> и все параметры анализа будут автоматически восстановлены.
в) Построим только графики переходных процессов, изменив значения L1 (L1=0.5 Гн).
Описания компонентов можно изменить в подрежиме Device режима Circuit. В окне появится перечень всех компонентов данной схемы соответствующих моделей (если они заданы) и значения их параметров. Изменив значения параметров компонентов, можно вернуться в режим анализа и определить, как данное изменение отразилось на характеристике схемы. Все изменения при этом будут занесены в файл описания схемы, причем строки, подвергшиеся изменениям, будут отмечены комментарием вида *ipsp*. Измененные описания компонентов помещаются на место старых, а измененные директивы добавляются в конец файла перед директивой END.
На рис.1.9 показан вновь полученный график переходного процесса при измененном значении индуктивности L1.
Рис.1.9
д) выйти из режима Probe
Выйти из редактора PSpice.
Задание к лабораторной работе
Рис.1.10
Таблица 1.1
|
Вари-ант |
№ рис. |
Вид анализа |
Источник |
Вывод ре-зультатов |
|
1 |
10 а |
расчет переходных процессов, спектральный анализ |
независимый источник напряжения синусоидальной формы |
в виде таблиц |
|
2 |
10 б |
расчет переходных процессов, спектральный анализ |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде графиков |
|
3 |
10 в |
расчет переходных процессов, спектральный анализ |
независимый источник напряжения синусоидальной формы |
в виде графиков |
|
4 |
10 г |
расчет переходных процессов, спектральный анализ |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде таблиц |
|
5 |
10 д |
расчет переходных процессов, частотных характеристик |
независимый источник напряжения синусоидальной формы |
в виде таблиц |
|
6 |
10 е |
расчет переходных процессов, частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде графиков |
|
7 |
10 ж |
расчет частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде графиков |
|
8 |
10 з |
расчет частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде таблиц |
|
9 |
10 и |
расчет частотных характеристик |
независимый источник напряжения синусоидальной формы |
в виде графиков |
|
10 |
10 к |
расчет частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде таблиц |
|
11 |
10 а |
расчет переходных процессов, частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде графиков |
|
12 |
10 б |
расчет переходных процессов, частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде графиков |
|
13 |
10 в |
расчет переходных процессов, частотных характеристик |
независимый источник напряжения синусоидальной формы |
в виде графиков |
|
14 |
10 г |
расчет переходных процессов, частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде таблиц |
продолжение таблицы 1.1
|
Вари-ант |
№ рис. |
Вид анализа |
Источник |
Вывод ре-зультатов |
|
15 |
10 д |
расчет переходных процессов, частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде графиков |
|
16 |
10 е |
расчет переходных процессов, частотных характеристик |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде таблиц |
|
17 |
10 ж |
расчет переходных процессов, частотных характеристик, спектральный анализ |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде таблиц |
|
18 |
10 з |
расчет переходных процессов, частотных характеристик, спектральный анализ |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде графиков |
|
19 |
10 и |
расчет переходных процессов, частотных характеристик, спектральный анализ |
независимый источник напряжения синусоидальной формы |
в виде таблиц |
|
20 |
10 к |
расчет переходных процессов, частотных характеристик, спектральный анализ |
независимый источник напряжения импульсной формы |
в виде графиков |
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА