МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

Додаток А

А.1. АНАЛІЗ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЗЕМ НА БАЗІ СхСАПР

А.1.1. Характеристики і умови експлуатації ЗЕМ та його функціональні властивості у статичному режимі

А.1.2. Аналіз функціональних властивостей ЗЕМ у часовій та частотній областях

Крім статичного режиму, який розглянуто у попередньому підрозділі, робота ЗЕМ у значній мірі характеризується динамікою, а саме його функціональними властивостями у часовій та частотній областях. Можливі часові та частотні характеристики ЗЕМ, які необхідно проаналізувати у цьому підрозділі, оговорені вище у розділі 2 основної частини методичних вказівок. Вони вибираються з урахуванням особливостей ЗЕМ, обґрунтовуються і узгоджуються з керівником роботи. Для цифрових ЗЕМ потрібно проілюструвати виконання характеристичного рівняння (таблиці істиності) та детально показати форму відгуків у часовій області. Аналогові ЗЕМ треба обов’язково проаналізувати для типового вхідного сигналу у часі, а також навести для такого модуля характеристики, які описують його властивості у частотній області.

Для усіх варіантів аналізу необхідно привести рисунки, які ілюструють особливості роботи ЗЕМ, а також врахувати вплив температури на часові та частотні характеристики. При цьому потрібно детально описати яким чином одержані результати аналізу ЗЕМ у динаміці (директиви, установки у вікнах, тощо).

Перехідні процеси у часі розраховуються за директивою:

.TRAN[/OP] < крок виведення даних > < кінцевий час> + [< початковий момент часу ви-ведення даних > [< максимальний крок >]] [SKIPBP].

При цьому перехідні процеси завжди розраховуються від нуля до < кінцевого часу >. Перед початком аналізу перехідних процесів розраховується режим з постійного струму. Крок інтегрування вибирається автоматично. Максимальне значення кроку інтегрування встановлюється параметром < максимальний крок >; якщо його не вказано, то цей крок дорівнює < кінцевий час > / 50. Якщо схема ЗЕМ без інерційна, то крок інтегрування дорівнює величині < крок виведення даних >.

Величина < крок виведення даних > використовується для виведення даних.

Якщо у кінці директиви .TRAN вказати параметр SKIPBP (Skip Bias Point), то розрахунок режиму з постійного струму відміняється. Тоді початкові значення напруг на ємностях і струмів через індуктивності вказуються в опціях виду IC=… у описах кон-денсаторів та індуктивностей, а початкові значення вузлових потенціалів вказуються у директиві .IC.

При відсутності збіжності розрахунків перехідного процесу рекомендується за директивою .OPTIONS збільшити максимальну кількість ітерацій на одному часовому кроці ITL4 (за замовченням ITL4=10).

Допустима відносна похибка розрахунків струмів та напруг задається опцією RELTOL (за замовченням ), а абсолютні похибки струмів, зарядів і напруг – опціями ABSTOL (за замовчення А), CHGTOL (за замовченням Кл), VNTOL (за замовченням В).

При роботі з керуючою оболонкою Schematic визначення параметрів розрахунку перехідних процесів задаються у діалоговому вікні <<Transient>>, яке відкривається при натисканні кнопки Transient у меню <<Analysis Setup>>.

У розділі Transient Analysis маємо: Print Step – крок виведення даних; FinalTime – кінцевий час; No-Print Delay – початковий момент виведення даних; Step Celling – максимальний крок.

У панелі Detailed Bias Pt. відмічається необхідність виведення повної інформації про режим з постійного струму. На панелі Skip initial transient solution – відміна розрахунку режиму з постійного струму перед моделюванням перехідних процесів.

Частотні характеристики розраховуються за директивою:

.AC [LIN] [OCT] [DEC] < n > < початкова частота > < кінцева частота >.

Ця директива задає діапазон частот у межах < початкова частота >...< кінцева частота >. Параметр LIN встановлює лінійний крок по частоті, при цьому n – загальна кількість точок по частоті. Параметри OCT та DEC встановлюють логарифмічний характер зміни частоти октавами і декадами відповідно. Параметр n визначає у цьому випадку кількість точок по частоті у одній октаві чи декаді.

Аналіз спектральної щільності внутрішнього шуму виконується за директивою:

.NOISE V (< вузол > [,< вузол >]) < ім’я > < n >

Директива .NOISE вказується сумісно з директивою .AC, в якій задається діапазон частот аналізу. Джерелами шуму являються резистори, ключі та напівпровідникові прилади. На кожній частоті розраховується спектральна щільність вихідної напруги у, яка обумовлена наявністю статистично незалежних джерел внутрішнього шуму. Точок контролю вихідної напруги вказуються у специфікації V (< вузол > [, < вузол >]). До входу підключається незалежне джерело напруги чи струму, < ім’я > котрого є у списку параметрів директиви .NOISE. Якщо це джерело є джерелом напруги, то на вході розраховується еквівалентна щільність напруги у . Для джерела струму розраховується щільність струму.

Якщо вказано ціле значення параметра < n >, то на кожній частоті буде розраховуватися не тільки спектральна щільність сумарного шуму, але і вклад у неї кожного шумового джерела.

У діалоговому вікні завдання параметрів режиму <<AC Sweep>> є три розділи. У розділі AC Sweep Type маємо: Linear – лінійна шкала; Octave – зміна частоти за октавами; Decade – зміна частоти за декадами.

У розділі Sweep parameters задаються параметри діапазону частот: Total Pts, Pts/Decade, Pts/Octave – загальна кількість точок при відповідному виборі масштабу; Start. Freq. – початкова частота; End Freq. – кінцева частота.

Третій розділ Noise Analysis встановлює параметри розрахунку спектральної щільності внутрішнього шуму: Noise Enabled – вмикання режиму розрахунку рівня шу-му; Output Voltage – вихідна напруга; I/V Source - ім’я вхідного джерела напруги чи струму; Interval – інтервал розрахунку парціальних рівнів шуму.

Розрахунок характеристик у частотній області виконується після визначення режиму з постійного струму та лінеаризації нелінійних компонентів, що робиться автоматично без додаткових директив. Результати розрахунків виводяться за директивами .PRINT, .PLOT чи .PROBE.

Результати розрахунків рівнів шуму виводяться у вихідний файл .out за директивами .PRINT чи .PLOT.

.PRINT NOISE < вихідна змінна >* та .PLOT NOISE < вихідна змінна >*.

У якості вихідних змінних у цьому випадку використовуються наступні імена: INOISE, DB(INOISE) - - у відносних одиницях та децибелах; ONOISE, DB(ONOISE) - - у відносних одиницях та децибелах.

Графіки спектральних щільностей шуму можна побудувати за допомогою програми Probe при наявності директиви .PROBE.

Спектральний аналіз виконується за директивою:

.FOUR < частота першої гармоніки > [ кількість гармонік ] < вихідна змінна >*.

Спектральний аналіз виконується за допомогою швидкого перетворення Фур’є після закінчення розрахунку перехідного процесу ( в завданні на аналіз повинна бути директива .TRAN). Максимальна кількість гармонік n=100. За замовченням n=9. Результати спектрального аналізу виводяться у вихідний файл .out у вигляді таблиць без вказівки директив .PRINT, .PLOT чи .PROBE. Крім того, розраховується коефіцієнт нелінійних викривлень у відсотках.

Для підвищення точності розрахунку спектрів рекомендується за допомогою параметра < максимальний крок > задати максимальне значення кроку інтегрування, яке дорівнює бажаній величині кроку дискретизації у часі.

Специфікація вихідних змінних складається за тими ж правилами, що й у директивах .PRINT чи .PLOT.

При роботі з керуючою оболонкою Schematics спектральний аналіз виконується вибором панелі Enable Fourier у вікні <<Transient>>.

Enable Fourier – вмикання аналізу по Фур’є; Center Frequency – центральна частота; Number of harmonics – кількість гармонік; Output Vars. – вихідна змінна.