Подготовка к моделированию и запуск программ PSpice и Probe

Подготовка к моделированию и запуск программ PSpice и Probe

Подготовка к моделированию и само моделирование проводятся в несколько этапов.

1. Размещение» символов сигналов. После создания схемы моделируемого устройства должны быть введены символы источников сигналов, примеры которых приведены в табл. 3.8 (полностью они помещены в Приложении 2 [7]).

Таблица 3.8. Фрагменты библиотек символов сигналов

В библиотеке Sourcstm.slb находятся символы источников сигналов, которые создаются с помощью программы Stimulus Editor (см. разд. 5.3). Символы VSTIM и ISTIM предназначены для создания источников напряжения и тока аналоговых сигналов, DigStim — источник цифрового сигнала. После двойного щелчка по такому символу пользователю предлагается ввести имя сигнала (по умолчанию имя сигнала совпадает с позиционным обозначением символа) и затем управление передается программе Stimulus Editor для выбора типа сигнала, предназначенного для анализа переходных процессов, и ввода его параметров. Наиболее часто эти. возможности используются для задания цифровых сигналов. Источники аналоговых сигналов VSTIM и ISTIM имеют два атрибута DC и АС, определяющих постоянную составляющую напряжения или тока и амплитуду сигнала при анализе в частотной области. Значения этих атрибутов устанавливаются по команде Edit> Attribute или щелчком по пиктограмме [И].

В библиотеке Source.slb находятся символы аналоговых и цифровых сигналов, параметры которых определяются с помощью атрибутов, описание которых приведено в разд. 4.2. При заполнении атрибутов следует принимать во внимание правила составления шаблонов символов TEMPLATE, изложенные в п. 3.3.2. Проиллюстрируем правила заполнения атрибутов на примере символа источника импульсного напряжения VPULSE, помещенного в табл. 3.8.

2) Запись? DC|DC @DC| означает, что если атрибут DC определен, то в строке описания сигнала будет внесена запись DC < значение атрибута DO; такие атрибуты вводить не обязательно;

3) Запись? TD/@TD/~TD/0/ означает, что если атрибут TD определен, то в строке описания сигнала будет внесена запись < значение атрибута TD>; если же атрибут TD не определен, то его значение будет положено равным 0;

4) Запись #TR/@TR/ означает, что если атрибут TR определен, то в строке описания сигнала будет внесена запись < значение атрибута TR>; если же атрибут не задан, то удаляется вся остальная часть шаблона.

1. Простановка позиционных обозначений. Перед моделированием схемы всем ее компонентам (резисторам, конденсаторам, диодам и т.п.) необходимо присвоить уникальные имена, так называемые позиционные обозначения (Reference Designator). Позиционные обозначения обычно вводятся при расстановке компонентов на схеме. Однако если в процессе редактирования часть компонентов получили совпадающие позиционные обозначения или не для всех компонентов проставлены эти обозначения, выполняется команда Tools> Annotate. Кроме того, эта команда выполняет так называемую «упаковку» компонентов, необходимую для разработки ПП. Упаковка отдельных символов в физически существующие корпуса компонентов заключается в простановке номеров секций и указании типов корпусов. В диалоговом окне команды в пункте Function выбирается тип операции:

• Package and Assign Reference Designators — упаковка компонентов и назначение позиционных обозначений всем символам (простановке номеров секций и указании типов корпусов) в соответствии с данными раздела Set Values for (необходима при разработке печатных плат);
• Assign Reference Designators Only — назначение только позиционных обозначений компонентов без проведения их упаковки, что достаточно для проведения моделирования;
• Undo Packaging — удаление всех атрибутов, проставленных в процессе обратной корректировки схемы по команде Tools> Back Annotate (необходимо при возникновении проблем при генерации цепей).

В разделе Set Values for выбирается метод простановки позиционных обозначений компонентов:

• All Except User-Assigned — автоматическая простановка позиционных обозначений, имен секций и типов корпусов за исключением тех, что проставлены пользователем;
• Only Unpackaged — простановка позиционных обозначений, имен секций и типов корпусов, которые еще не назначены;
• All — простановка позиционных обозначений, имен секций и типов корпусов всем компонентам (с переопределением существующих).

Заметим, что по команде Options> Auto-Naming можно включить режим автоматической простановки позиционных обозначений компонентов при нанесении их символов на схему (пометив курсором панель Enable Auto-Naming и задав начальный номер позиционных обозначений Starting Designator). К сожалению, как при автоматической простановке позиционных обозначений, так и при выполнении команды Tools> Annotate позиционные обозначения расставляются неупорядоченно. Поэтому перед выпуском документации по ЕСКД приходится отредактировать позиционные обозначения компонентов вручную.

1. Именование цепей. Осуществляется по команде Edit> Label или после двойного щелчка мыши на выбранной цепи. При выполнении некоторых видов анализа (например, при спектральном анализе, статистическом анализе по методу Монте-Карло, расчете уровня шума) необходимо указывать имена выходных переменных, в качестве которых могут быть потенциалы и разности потенциалов узлов и токи ветвей. При записи выходных переменных можно пользоваться всеми правилами программы PSpice, однако ссылки на имена узлов цепи (имена проводников) возможны, только если они обозначены на схеме.

2. Проверка схемы. По команде Analysis> Electrical Rule Check проверяется наличие в схеме неподсоединенных (плавающих) выводов компонентов, совпадающих позиционных обозначений и др. Полнота проверки тем больше, чем больше информации о типе компонентов и их выводов занесено в библиотеку символов. При обнаружении ошибок на экран выводится информационное сообщение. Перечень ошибок просматривается по команде File> View Messages.

3. Создание списка соединений. По команде Analysis> Create Netlist создаются список соединений схемы и задание на моделирование, которые заносятся в файлы с расширениями *.NET, *.ALS и *.CIR. При наличии ошибок в схеме или директивах моделирования выводится информационное сообщение. В этих сообщениях приведена информация (INFO), предупреждения (WARNING) и ошибки (ERROR). Если курсором щелкнуть по строке ошибок, то это окно закроется и курсор покажет на схеме связанный с этой ошибкой вывод компонента. Повторно информационное сообщение выводится по команде File> View Messages или нажатием клавиши F10.

Файлы списков соединений просматриваются по команде Analysis> Examine Netlist с помощью встроенного текстового редактора. Однако необходимость в этом возникает крайне редко при отладке новых схем и моделей компонентов.

4. Составление задания на моделирование. Перед проведением моделирование необходимо составить задание на моделирование по команде Analysis> Setup или щелкнув по пиктограмме. В открывшемся окне нажатием курсором отмечают нужные директивы моделирования (при этом в графе Enabled проставляется галочка) и нажатием соответствующей кнопки открывают диалоговые меню задания директив, которые подробно рассматриваются в разд. 4.1.

5. Подключение библиотек и других файлов. Перед выполнением моделирования необходимо убедиться, что подключены файлы с математическими библиотеками компонентов схемы. Поставляемые вместе с системой фирменные библиотеки перечислены в файле NOM.LIB (и его лучше не редактировать). Дополнительные библиотеки и другие необходимые для моделирования файлы подключаются по команде Analysis> Library and Include Files. Сначала в строке File Name указывается имя файла, которое проще отыскать нажатием кнопки Browse. Далее в зависимости от типа файла нажимается одна из кнопок:

o Add Library* — библиотеки математических моделей (файлы *.LIB и *.MOD);

o Add Include* — файлы, подключаемые по директиве.INCLUDE;

o Add Stimulus* — влешние воздействия (файлы *.STL).

1. Конфигурирование программы построения графиков Probe. Конфигурирование программы Probe выполняется по команде Analysis> Probe Setup, меню которой имеет три раздела.

1) Раздел Probe Startup содержит две группы команд.

• Auto-Run Option (параметры автоматического запуска программы): - Automatically Run Probe After Simulation — автоматический запуск программы Probe после завершения моделирования;
• - Monitor Waveforms (auto update) — построение графиков в процессе моделирования;
• - Do not auto-run Probe — не запускать программу Probe автоматически. At Probe Startup (спецификация выводимых графиков):
• - Restore last Probe session — вывод данных последнего сеанса Probe;
• - Show all markers — вывод графиков, соответствующих всем маркерам;
• - Show selected markers — вывод графиков, соответствующих выбранным на схеме маркерами;
• - None — графики не выводятся.

2) Раздел Data Collection содержит две группы команд.

• Data Collection (перечень данных, помещаемых в выходной файл):
• - At Markers Only — только данные, отмеченные маркерами;
• - All — все данные о схеме;
• - All but Internal Subcircuits — все данные о схеме За исключением данных о подсхемах;
• - None — ничего.
• • Text data file format (CSDF) — текстовый формат файла данных (расширение имени *.ТХТ).

3) Раздел Checkpoint содержит две группы команд.

• Automatically load data for open checkpoints -- автоматическая загрузка данных для открытых вариантов схем.
• Show Results in (окна для показа результатов):
• - Same window for all schematics (working and checkpoint) — в одном и том же окне для всех схем;
• - A separate window for each working schematic including its checkpoints — в отдельных окнах для каждой основной схемы, в том числе и для ее вариантов;
• - A separate window for each schematic (working or checkpoint) — в отдельных окнах для каждой схемы (основная схема и ее варианты).

1. Запуск программы моделирования PSpice. Моделирование текущей схемы начинается после выбора команды Analysis> Simulate (или после нажатия клавиши F11. При этом автоматически выполняются команды Electrical Rule Check и Create Netlist, если они не были выполнены заранее. Экран программы PSpice показан на рис. 5.1, команды ее меню приведены в табл. 5.1.

2. Просмотр результатов моделирования. Результаты моделирования, представленные в текстовом виде в файле.out (текстовое описание схемы и директивы моделирования, параметры математических моделей компонентов, карта режима по постоянному току, результаты статистического анализа по методу Монте-Карло и др.) просматриваются по команде Analysis> Examine Output или непосредственно из меню программы PSpice. Графики результатов моделирования просматриваются с помощью программы Probe, которая вызывается автоматически после завершения моделирования, если в меню команды Analysis> Probe Setup включена опция Auto Run Option. Построение графиков в процессе моделирования выполняется при выборе опции Auto Run Option. Автономный вызов Probe выполняется командой Analysis> Run Probe или нажатием клавиши'Р12. В некоторых случаях, например при моделировании схемы большого размера или выполнении статистического моделирования, файл данных.dat приобретает очень большие размеры. Для его уменьшения рекомендуется включить опцию Data Collection: At Markers Only команды Analysis> Probe Setup — тогда в этот файл заносятся данные только о переменных, отмеченных маркером.

Программу Probe можно вызвать в отдельном окне и одновременно просматривать графики результатов и принципиальную схему анализируемого устройства. В многооконном режиме, когда на экране одновременно (или поочередно) находятся окна графического редактора PSpice Schematics и программы Probe, удобно пользоваться маркерами, проставляемыми по командам Markers (или щелчком по пиктограммам, назначение которых описано в разд. 3.1). По этим командам специальными значками на схеме помечаются цепи или выводы компонентов, потенциалы или токи которых нужно вывести на экран программы Probe. Маркеры можно нанести на схему как до завершения моделирования, так и после него. В последнем случае необходимо дополнительно выполнить команду Show All (вывести на экран графики всех отмеченных переменных) или Show Selected (вывести на экран только графики выбранных переменных). Ввод маркеров завершается нажатием правой кнопки мыши. После этого выводится экран программы Probe с построенными графиками. Если окна Probe не видно, то нажатием клавиш Alt+Tab перелистывают открытые окна до появления нужного. Более подробно работа с программой Probe изложена в разд. 5.1.