Программы моделирования и построения их результатов PSpice и Probe

Общие сведения о программах PSpice и Probe. В системе OrCAD 9.2 программа моделирования PSpice объединена с программой отображения и обработки результатов моделирования Probe [7].

Результаты моделирования, полученные с помощью PSpice, заносятся в файлы данных для построения графиков (имеют расширения имени *.DAT или *.ТХТ) и передаются в Probe. Перечень переменных, данные которых заносятся в эти файлы, устанавливается по команде Analysis> Probe Setup программы PSpice Schematics (либо все переменные, либо переменные, отмеченные на схеме маркерами). Программа Probe не только отображает графики полученных результатов, но и может выполнять их обработку, включая сложные арифметические и алгебраические вычисления, взятие интегралов, преобразование Фурье, измерение параметров сигналов, частотных характеристик и т.п. При моделировании аналого-цифровых устройств графики переходных процессов в цифровой и аналоговой части схемы выводятся на одном экране с одинаковым масштабом по времени. На графики можно наносить произвольные надписи и графические символы.

При вводе переменных в программе Probe соблюдаются следующие правила. Символы в верхнем и нижнем регистрах не различаются, за исключением суффиксов m =10- ³ и М = 10 ⁶ , используемых при назначении масштабов по осям координат. Остальные суффиксы в программе Probe имеют те же значения, что и в PSpice. Суффиксы используются только для обозначения масштаба осей переменных, и их нельзя применять в арифметических выражениях.

Кроме того, в программе Probe пользуются следующими суффиксами для простановки единиц размерности на осях координат:

V - вольты;

d — градусы;

А — амперы;

s — секунды;

W — ватты;

Н — герцы.

В программе Probe также определено, что W=V-A, V=W/A, A=W/V. Так что если построить график выражения V(5)*ID(M13), то ось ординат автоматически будет размечена в ваттах.

Вызов программ. Программа Probe вызывается автоматически после завершения моделирования в PSpice. Конфигурирование программы Probe в программе PSpice Schematics обсуждается в разд. 3.5. Управляющая оболочка программ PSpice и Probe может быть загружена и автономно щелчком по пиктограмме, вид ее экрана приведен на рис. 5.1. Расположенная в центе основная часть экрана предназначена для вывода результатов моделирования в графическом или текстовом виде на нескольких закладках. В левой нижней части экрана приводится информация о прохождении этапов моделирования.

В правой нижней части имеются 3 закладки последнего сеанса моделирования:

• Analysis — детальная информация о ходе моделирования;
• Watch — вывод текущих значений напряжений узлов, помеченных на схеме символами WATCH1 (из библиотеки Special);
• Devices — статистика состава компонентов проекта.

Команды управляющей оболочки программ PSpice и Probe приведены в табл. 5.1 (большинство команд относится к режиму Probe).

Рис. 5.1. Экран программ PSpice и Probe

Таблица 5.1. Команды программ PSpice и Probe

После выбора команды из меню команд вниз разворачивается подменю со списком подкоманд. Выбор пункта меню осуществляется с помощью клавиатуры или мыши. При использовании клавиатуры для выбора пункта горизонтального меню нажимается клавиша Alt и одновременно клавиша с буквой, подчеркнутой в имени команды. Для вызова команды из выпадающего меню просто нажимается клавиша с подчеркнутой буквой. Для ускорения работы ряд наиболее употребительных команд помимо пиктограмм вызывается с помощью так называемых «го.-рячих» клавиш — функциональных клавиш и комбинаций клавиш. Обсудим основные фазы работы с программой Probe.

1. Загрузка. Программа Probe загружается под управлением PSpice Schematics или автономно. В последнем случае после появления основного экрана программы по команде File> Open загружается файл данных с результатами-моделирования. При моделировании нескольких режимов предлагается выбрать один из них. Если в выбранном режиме проводился многовариантный анализ (варьировалась температура или другой параметр, выполнялся статистический анализ по Монте-Карло), на панели Available Sections приводится их перечень и предлагается выбрать одну или несколько секций. По умолчанию устанавливается режим Аll — выбор всех секций; для выбора одной или нескольких секций нажимается кнопка None (ничего) и затем курсором помечают нужные строки и нажимают кнопку ОК. Нажатие кнопки Cancel возвращает в предыдущее меню без выбора какой-нибудь секции.

В файл данных помещаются сообщения об ошибках, выявленных при моделировании цифровых устройств. Программа Probe выводит сообщение о их количестве и предлагает просмотреть их на экране (выбор кнопки ОК) или пропустить (Cancel). Текст сообщений об ошибках содержит номер секции (Section), значение момента времени (Time), тип сообщения (Message-Type) и позиционное обозначение компонента (Device). В строке Minimum Severity выбирается класс просматриваемых сообщений об ошибках. В графе Sort by выбирается принцип сортировки сообщений: Section — по секциям, Time — по моментам времени, Туре — по типам, Device — по устройствам. Нажатие кнопки Plot открывает окно Probe с фрагментом временной диаграммы, содержащим выбранную ошибку.

Сообщения подразделяются на следующие классы:

• FATAL — фатальные (моделирование прекращается);
• SERIOUS - серьезные;
• WARNING — предупреждения;
• INFO — информационные.

Перечень сообщений об ошибках приведен в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Сообщения об ошибках моделирования

2. Построение графиков. После выбора команды Trace> Add Trace открывается окно выбора переменных (рис. 5.6). Типы переменных, перечень которых приведен в окне, определяются положением выключателей:

• Analog — аналоговые переменные;
• Digital — цифровые переменные;
• Voltages — напряжения;
• Currents — токи;
• Noise (V ² /Hz) — спектральная плотность напряжения выходного шума;
• Alias Names — псевдонимы;
• Subcircuit Nodes — внутренние узлы макромоделей (только напряжения). Переменные помечаются курсором, и их имена переносятся в командную строку Trace Expression. В расположенном справа окне Functions or Macros можно выбрать математические функции и макросы. Так можно выбрать несколько переменных и отредактировать образованную строку для записи математических выражений. Графики строятся после нажатия кнопки ОК.

На экран выводится координатная сетка графика, по горизонтальной оси которого откладывается независимая переменная, соответствующая выбранному режиму, например Time (эта переменная изменяется в последующем по желанию пользователя). На экране может располагаться несколько окон, в каждом из которых строится несколько графиков. Активное окно (в котором в данный момент строятся графики) помечается слева символами «SEL»». В каждом окне может быть от 1 до 3 осей У с разными масштабами. Укажем на особенности построения графиков аналоговых и цифровых переменных.