Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE - [25]
За пять уроков второй части вы научитесь:
• увеличивать фрагменты диаграмм, созданных в программе PROBE;
• определять точные координаты отдельных точек на диаграммах, созданных в программе-осциллографе PROBE, с помощью двух курсоров;
• математически связывать данные, полученные при моделировании, и представлять результат в виде PROBE-диаграммы;
• изменять (варьировать) какую-либо величину одной схемы (характеристики компонентов, температуру, входное напряжение, параметры модели) и представлять значения токов и напряжений в схеме, полученные на основании этих изменений, в виде кривых;
• изменять (варьировать) две величины одной схемы и представлять полученный результат в PROBE в виде нескольких кривых;
• проводить Фурье-анализ зависимых от времени величин;
• анализировать шумовые характеристики схемы;
• исследовать чувствительность схемы к разбросам параметров компонентов;
• использовать PSPICE в качестве логического анализатора для цифровых и смешанных цифро-аналоговых схем.
Степень вашей подготовленности к изучению материала, изложенного в пяти уроках второй части данного учебного курса, напрямую зависит от того, насколько прочно вы усвоили материал первой части. Вплоть до урока 8 включительно от вас потребуются знания только электрических цепей, состоящих из резисторов, катушек и конденсаторов. Урок 9 предполагает также наличие у вас базовых познаний в электронике, а чтобы успешно освоить материал урока 10, вы должны иметь представление об основах цифровой техники.
Урок 6
Работа с программой-осциллографом PROBE
Изучив этот урок, вы научитесь выполнять наиболее важные операции в программе-осциллографе PROBE: строить и правильно располагать диаграммы, а также увеличивать их отдельные фрагменты.
В качестве небольшой демонстрации широких возможностей PROBE в этом уроке мы исследуем с вами последовательную цепь, содержащую резистор, катушку индуктивности и конденсатор. Вы научитесь развертывать диаграммы PROBE, увеличивать их отдельные фрагменты, а также определять точные значения на диаграмме с помощью двух курсоров. Кроме того, вы узнаете, как можно располагать диаграммы PROBE друг под другом, сохраняя при этом их временную соотнесенность.
Шаг 1 Начертите изображенную ниже схему электрической цепи, состоящей из последовательного соединения резистора, катушки индуктивности и конденсатора, и сохраните ее под именем RLC.sch (рис. 6.1). При частоте f=11.254 кГц эта электросхема находится в резонансе.
Рис. 6.1. Схема электрической цепи, состоящей из последовательного соединения резистора, катушки индуктивности и конденсатора
6.1. Масштабирование координатной сетки Y
Если при заданной частоте в рассматриваемой последовательной цепи наступает электрический резонанс, вы, как хороший знаток теории, естественно, ожидаете, что при этом напряжения на конденсаторе и на катушке индуктивности должны быть равны по значению и в сумме давать ноль, поскольку фазы их колебаний противоположны. Соответственно, напряжение на активном сопротивлении R>1 должно быть равным полному входному напряжению.
Шаг 2 Проверьте, совпадут ли ваши ожидания с действительностью: проведите анализ переходного процесса (Transient Analysis) вашей цепи, а затем представьте графически полученные данные о полном напряжении и напряжении на активном сопротивлении. Установки: Final Time — 600 мкс, Step Ceiling — 200 нс (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Электрическая цепь, где R>1=1 кОм; полное напряжение и напряжение на активном сопротивлении R>1
Как вы того и ожидали, после короткого переходного процесса полное входное напряжение находится на активном сопротивлении R>1. Теория в очередной раз подтверждается. К сожалению, изображая кривые обоих напряжений, программа PROBE не использовала для этого всю рабочую поверхность экрана сверху донизу. Но вы можете внести в изображение соответствующие изменения, так как программа PROBE позволяет пользователю самому определять масштаб координатных осей.
Шаг 3 Для этого откройте в PROBE меню Plot, в котором содержатся опции, позволяющие вносить изменения в графическое отображение результатов моделирования (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Меню Plot
Шаг 4 Выберите опцию Y Axis Settings…, после чего откроется одноименное окно, показанное на рис. 6.4.
Рис. 6.4. Окно Y Axis Settings с установками для масштабирования оси координат Y
Шаг 5 Измените изображаемый в PROBE интервал, отметив в разделе Data Range (Диапазон данных) опцию User Defined (Определяемый пользователем), при этом опция Auto Range (Автоматически выбирать диапазон) будет деактивизирована. Затем задайте диапазон значений от -1 В до 1 В. Тем самым вы приведете в соответствие изображаемый в PROBE интервал с имеющимися у вас значениями напряжений. Закройте окно Y Axis Settings, щелкнув по кнопке OK, и оцените изменения, произошедшие на вашей диаграмме. Теперь она должна выглядеть так, как это показано на рис. 6.5: изменение масштаба оси Y позволило развернуть диаграмму на весь экран.
Рис. 6.5. Электрическая цепь с развернутой на весь экран диаграммой
Теперь диаграмма отображается на экране наиболее оптимально. Для большей наглядности к кривым, представленным на рис. 6.5, в качестве нулевой линии стоит добавить потенциал точки «земли» V(0), который вы можете найти в списке диаграмм в окне