2015-07-03
643
1. Activate – активізувати роботу схеми.
2. Pause – пауза.
3. Stop – припинення роботи схеми.
4. Analysis Оption – набір команд для установки параметрів моделювання.
Відповідно до рис. 1.2, це вікно має 5 опцій, кожна з яких дозволяє задавати необхідні параметри для різних задач моделювання.
Перша опція – Global – дає можливість задавати установки загального типу. Параметри установок мають наступні значення:
Рис. 1.2
Absolute current tolerance (ABSTOL) – задає абсолютну помилку розрахунку струмів.
Gmin minimum conductance (GMIN) – мінімальна провідність гілки електричного кола (приймаємо, що менша величина провідності сприймається рівною нулю).
Pivot relative ratio (PIVREL) – відносна величина елемента строчки матриці вузлових провідностей.
Pivot absolute tolerance (PIVTOL) – мінімальна абсолютна величина елемента схеми, яка не сприймається як нуль.
Relative error tolerance (RELTOL) – допустима відносна помилка при розрахунку напруг і струмів.
Рис. 1.3
Simulation temperature (TEMP) – температура елементів схеми, при якій виконується моделювання.
Absolute voltage tolerance (VNTOL) – допустима помилка розрахунку напруг у режимі аналізу перехідних процесів (Transient).
|
|
|
Charge tolerance (CHGTOL) – допустима помилка розрахунку зарядів.
Ramp Time (RAMPTIME) – початкова точка підрахунку часу при аналізі перехідних процесів.
Relative convergence step size limit (CONVSTEP) – відносний розмір кроку ітерації при розрахунку режиму по постійному струму.
Absolute convergence step size limit (CONVABSSTEP) – абсолютний розмір кроку ітерації при розрахунку режиму по постійному струму.
Convergence limit (CONLIMIT) – підключення або відключення допоміжних засобів для забезпечення збігання ітераційного процесу (наприклад, за рахунок використання методу варіації напруг джерел живлення).
Analog node shunt resistance (RSHUNT) – допустиме значення електричних втрат для всіх вузлів електричної схеми відносно загальної шини (заземлення).
Temporary file size for simulation (Mb) – розмір тимчасового файла для моделювання.
Опція DC призначена для установки параметрів електричного кола постійного струму. Вигляд опції приводиться на рис. 1.3.
Operаting Point Analysis Iteration Limit (ITL1) – максимальна кількість ітерацій наближених розрахунків.
Steps in Gmin stepping algorithm (GMINSTEPS) – розмір приросту провідності у відсотках від Gmin (використовується при слабкому збіганні ітераційного процесу).
Steps in source stepping algorithm (SRCSTEPS) – розмір приросту напруги у відсотках від його номінального значення при варіації напруги живлення (використовується при слабкому збіганні ітераційного процесу).
Опція Transient призначена для установки параметрів під час аналізу перехідних процесів. Її вікно зображене на рис. 1.4.
Transient time point iterations (ITL4) – максимальна кількість ітерацій за час аналізу перехідних процесів.
|
|
|
Maximum order for iteration method (MAXORD) – максимальний порядок (від 2-х до 6-х) методу інтегрування диференційного рівняння.
Transient Error Tolerance Factor (TRTOL) – допуск на помилку обчислення змінної.
Рис. 1.4
Рис. 1.5
Transient Analуsis Integration Method (METHOD) – метод наближеного інтегрування диференційного рівняння. (Використовується два методи: TRAPEZOIDAL – метод трапецій та GEAR – метод Гіра).
Print statistical data (ACCT) – дозвіл на друк статистичних даних.
Кнопка Reset defaults – призначена для повернення до попередніх значень установок, які встановлюються по замовчуванню. Вона використовується в тих випадках, коли з’являється необхідність повернутись до початкових установок.
При проведенні дослідів канали осцилографа можна перемикати з однієї точки електричного кола до іншої, аналізуючи різні сигнали. При цьому процес моделювання не зупиняється. Не впливають на процес моделювання й зміна установок осцилографа – масштабу часу чи шкали амплітуд по будь-якому з входів.
Часові установки дають можливість керувати масштабом горизонтальної осі часу при установці Y/T. Максимальний масштаб – 1 с/діл (1.00 s/div), що відповідає частоті 1 Гц. Для збільшення зображення необхідно зменшувати масштаб часу. Наприклад, якщо необхідно один період сигналу з частотою 1 кГц вмістити в одне ділення осцилографа, то встановлюється масштаб часу 1 мс/діл. Якщо необхідно вмістити в одне ділення період сигналу 10 кГц, то масштаб часу повинен бути 0.1 мс/діл (рис. 1.5).
Вертикальна вісь має по три ділення в позитивній і негативній частинах. Тому, якщо заданий масштаб, наприклад, 0.5 В/діл, то на екрані осцилографа буде нормальним зображення сигналу до 1,5 В амплітудного значення. Якщо ж амплітудне значення перевищуватиме 1,5 В, то верхня і нижня половини синусоїди будуть виглядати зрізаними і в цьому випадку треба збільшити масштаб. Приблизне обчислення амплітуди виконується шляхом перемноження кількості поділок, яких досягає сигнал, на числове значення масштабу.Опція Device призначена для вибору параметрів МОН-транзисторів.
Опція Instruments – призначена для установки параметрів вимірювальних приладів. Вигляд вікна опції приводиться на рис. 1.5.
Pause after each screen – пауза (тимчасова зупинка моделювання) після заповнення екрану осцилографа по горизонталі.
Generate time steps automatically – автоматична установка часового кроку (інтервалу) виводу інформації на екран.
Minimum number of time points – мінімальна кількість крапок, що відображаються, за період реєстрації.
Maximum time step (TMAX) – інтервал часу від початку до кінця моделювання.
Set to Zero – установка в нульовий стан контрольно-вимірювальних приладів перед початком моделювання.
User-defined – керування процесом моделювання користувачем (пуск і зупинка).
Calculate DC operating point – виконання розрахунку режиму по постійному струму.
Points per cycle – кількість крапок, які відображаються при виводі амплітудно-частотних і фазочастотних характеристик (Bode plotter).
Use engineering notation – використання інженерної системи позначень одиниць вимірювань (наприклад, напруги виводитимуться у мілівольтах і т. п.).
5. DC Operating Point – виконання розрахунків по постійному струму. При роботі програми EWB у такому режимі витікає, що із схеми, яку моделюють, виключаються всі конденсатори і закорочуються індуктивності. Для використання такого режиму необхідно позначити всі вузли схеми. Це забезпечується тим, що при використанні команд меню Analуsis доцільно в меню Circuit -> Schematic option -> Show/Hide включити опції Show Reference ID і Show nodes. Прикладом схеми для аналізу по постійному струму є рис. 1.6.
Рис. 1.6
Рис. 1.7
Після вибору опції, що розглядаємо, з’являється вікно Analysis Graphs, вигляд якого приводиться на рис. 1.7, в режимі DC Вias і з назвою файлу (в даному випадку – Untitled.EWB).
Нижче приводяться номери вузлів та гілок схеми і відповідні значення напруг і струмів. Пункт V1#branch – позначає, який струм схема одержує від джерела живлення.
|
|
|
6. DC Sweep… – варіація параметрів джерел при розрахунку режиму по постійному струму. В задачах електротехніки використання опції, що описується, дозволяє прискорити оцінку диференційного опору нелінійних елементів електричних кіл. Вікно установок планованих коливань напруги зображено на рис. 1.8.
Рис. 1.8
Для будь-якого з двох джерел встановлюються початкові й кінцеві значення напруги або діапазон коливань. Після установки необхідних параметрів запускається режим аналізу (кнопкою Simulate) і на екрані монітора з’являється вікно Analysis Graph із графіком залежності абсолютних коливань напруги джерела й коливань напруги від часу в точці схеми, що аналізується. Більш детальний опис використання опції – в наступних розділах.
7. AC Frequency… – розрахунок частотних характеристик. Виконання аналізу починається з установок у діалоговому вікні AC Frequency Analysis (Рис. 1.9). Перед початком проведення досліду встановлюються діапазон частот, якій досліджується, тип вертикальної шкали, а також указуються ті вузли, для яких необхідно виконати обчислення частотних характеристик.
У вікні можна встановити наступні параметри моделювання:
Start frequency (FSTART) – початкова частота аналізу.
End frequency (FSTOP) – кінцева частота аналізу.
Sweep type – масштаб вісі частот. Може бути лінійним (Linear), декадами (Decade), та октавами (Octave).
Number of points – кількість крапок, яку програма розрахує для частотної характеристики.
|
Нижче, за допомогою вікон Nodes in circuit та Nodes for analysis, потрібно вказати перелік вузлів, потенціали яких, відносно землі, будуть відкладатися по вісі ординат. Для цього у вікні Nodes in circuit треба вибрати вузол, та натиснути на кнопку Add ->, вузол буде добавлений до вікна Nodes for analysis. У це вікно можна добавляти декілька вузлів. Щоб видалити вузол з цього списку, треба його вибрати курсором миші та натиснути кнопку <- Remove.
|
|
|
Рис. 1.9
8. Transient... – установка параметрів перехідного процесу і моделювання.
Для проведення аналізу треба виставити параметри моделювання (Рис. 1.10). В цьому вікні треба вказати початкове та кінцеве значення часу аналізу (TSTART, TSTOP), а також, якщо потрібно, максимальний часовий крок (TMAX) або мінімальну кількість крапок, яку програма повинна розрахувати. Так само, як і при аналізі DC Sweep, треба вказати номер вузла, потенціал якого буде вимірюватись в процесі аналізу. Під час цього аналізу використовуються наступні параметри.
У секції Initial сonditions вказується, звідки програма повинна брати початкові умови (значення потенціалів вузлів, струмів через джерела напруги на початковий момент часу) для розрахунку перехідних процесів:
Set to Zero – встановлюються нульові початкові умови.
User-defined – керування процесом моделювання користувачем (пуск і зупинка).
Calculate DC operating point – встановлюються значення, отримані після розрахунку режиму по постійному струму, який виконується перед розрахунком перехідного процесу.
Start time (TSTART) – значення початкового часу виводу на графік.
End time (TSTOP) – значення кінцевого часу аналізу.
Generate time steps automatically – опція, яка дозволяє програмі самостійно вибрати крок інтегрування. Якщо ця опція не встановлена, то крок інтегрування вибирається за наступними критеріями:
Minimum number of time points – мінімальна кількість крапок, які програмі потрібно розрахувати.
Maximum time step (TMAX) – максимальний крок інтегрування.
Set plotting increment – опція, яка дозволяє встановити крок виведення графіка.
Plotting increment (TSTEP) – крок виведення графіка.
Вікна Nodes in circuit та Nodes for analysis використовуються так само, як описано в пункті 7.
Рис. 1.10
Якщо симулятор не знаходить розв’язання задачі (вчасне обчислення вузлових напруг або струмів у гілках) в рамках визначених обмежень і числа ітерацій і якщо крок обчислення TSTEP нижчий мінімального значення TMIN, EWB використовує модифікований метод Ньютона-Рансона для розв’язання нелінійних кіл. Коли електричне коло містить нелінійні компоненти, виконується велика кількість ітерацій для обчислення нелінійних кіл. Якщо розв’язання не сходиться для представленої області допустимих значень і числа повторень, програма зменшує часових інтервал кроку обчислень і повторює обчислення до того часу, доки вузлові напруги і струми у гілках не стануть у межах допустимої похибки. Якщо крок обчислень зменшується до величини, меншої TMIN, процес обчислення призупиняється і у вікні з’являється повідомлення Time step too small (крок часу надто малий). Така помилка виникає, коли процес обчислення моделі стає нескінченним, зібрана нереальна схема і т. п. Вийти з проблеми, що склалася, можуть допомогти такі заходи:
а) перевірте топологію схеми і впевніться, що всі джерела живлення – як залежні, так і незалежні – включені правильно, а параметри усіх компонентів відповідають їх необхідним величинам;
б) збільшіть допустиму відносну помилку (Relative error tolerance (RELTOL)), яка по замовчуванню задається на рівні 0.001 (Analysis -> Analysis option -> Global);
9. Fourier analysis – забезпечує проведення гармонічного аналізу напруги в заданих точках.
Рис. 1.11
Вікно завдання параметрів наведене на рис. 1.11.
У вікні виставляються наступні параметри:
Output node – номер вузла, для якого треба здійснити гармонічний аналіз потенціалу.
Fundamental frequency – частота основної гармоніки.
Number of harmonics – кількість гармонік, які потрібно розрахувати.
Set advanced parameters – опція, яка дозволяє задати додаткові параметри для гармонічного аналізу.
Number of points per harmonic – кількість крапок, розрахованих на кожну гармоніку.
Sampling frequency – зразкова частота.
Vertical scale – масштаб по вісі ординат. Може бути лінійним (Linear), логарифмічним (Log), або децибельними рівнями (Decibel).
Display phase – опція, яка дозволяє виводить фази кожної гармоніки.
Output as line graph – опція, яка дозволяє виводити графік у вигляді безперервної лінії, а не лінійчатим спектром.
Натискаючи на кнопку Set transient options, можна побачити вікно параметрів Transient Analysis, по результатах якого будуються криві перехідних процесів (рис. 1.14, п. 12).
10. Noise … – забезпечує проведення дослідів з оцінювання рівня і спектру шумів у відповідних вузлах електронних кіл.
Рис. 1.12
Для проведення аналізу необхідно задавати наступні параметри (рис. 1.12):
Input noise reference source – ім’я джерела, відносно якого буде розраховуватися рівень вхідного шуму.
Output node, Reference node – номера вузлів, з яких знімається вихідна напруга для розрахунку вихідного шуму.
Start frequency (FSTART) – початкова частота аналізу.
End frequency (FSTOP) – кінцева частота аналізу.
Sweep type – масштаб по вісі частот. Може бути лінійним (Linear), декадами (Decade) та октавами (Octave).
Number of points – кількість крапок, яку необхідно розрахувати.
Vertical scale – масштаб по вісі ординат. Може бути лінійним (Linear), логарифмічним (Log) або децибельними рівнями (Decibel).
Set рoint per summary – опція, яка дозволяє розрахувати парціальні рівні шумів від кожного джерела шуму у вказаному компоненті. У вікні потрібно задати кількість крапок на весь діапазон, що необхідно розрахувати.
11. Distortion… – забезпечує аналіз нелінійних та інтермодуляційних спотворень сигналів в електричних і електронних колах.
12. Parameter Sweep… – забезпечує проведення дослідів при варіації параметрів електричних і електронних кіл. Широко використовується при оцінці “грубості“ схеми по відношенню до зміни параметрів. Для виконання аналізу у вікні, що відчиниться, треба виставити наступні параметри (рис. 1.13):
Рис. 1.13
Component – вказується елемент кола, параметрами якого треба варіювати.
Parameter – вказується параметр, яким потрібно варіювати.
Start value – початкове значення параметра, яким потрібно варіювати.
End value – кінцеве значення параметра, якім потрібно варіювати.
Sweep type – масштаб по вісі абсцис може бути лінійним (Linear), декадами (Decade) та октавами (Octave).
Increment step size – крок зміни параметра, яким потрібно варіювати.
Output node – номер вузла, потенціал якого треба відкладатися по вісі ординат.
У секції Sweep for: вказується тип аналізу, для якого проводиться параметричне варіювання. У пакеті Electronics Workbench 5.12варіювання параметрів можливо провести для трьох видів аналізу:
- розрахунок по постійному струму (DC Operating Point);
- розрахунок перехідних процесів (Transient Analysis);
- розрахунок частотних характеристик (AC Frequency Analysis).
Треба зазначити, що в пакеті EWВ при варіюванні параметрів для розрахунку по постійному струму по вісі абсцис відкладаються значення параметра, який варіюється, тобто будується графік залежності потенціалу вихідного вузла від параметра, що варіюється, а при варіюванні для розрахунку перехідних процесів та частотних характеристик будуються сімейства цих характеристик при зміні параметра, який варіюється. Тому для двох останніх видів аналізу треба додатково задати параметри моделювання так, як описано у розділах, присвячених цим різновидам аналізів.
Рис. 1.14
Рис. 1.15
Для цього потрібно натиснути на кнопки, відповідно: Set transient options та Set AC options. У вікнах, які відчиняться (рис. 1.14 та рис. 1.15), на відміну від звичайних вікон для цих аналізів, додатково з’явилась кнопка Load from Transient Analysis або Load from AC Analysis, натискаючи на яку, програма передає параметри, встановлені у вікні Transient Analysis або AC Frequency Analysis, у задане вікно. Інші параметри в ціх вікнах, перелічені в описах відповідних аналізів.
13. Temperature Sweep … – використовується при оцінці впливу температури на роботу електричних та електронних кіл. Для проведення аналізу у вікні, що відчиниться (рис. 1.16), треба встановити наступні параметри:
Start temperature – початкова температура аналізу.
End temperature – кінцева температура аналізу.
Sweep type – масштаб по вісі абсцис може бути лінійним (Linear), декадами (Decade) та октавами (Octave).
Increment step size – крок зміни температури.
Output node – номер вузла, потенціал якого відкладатиметься по вісі ординат.
Робота з секцією Sweep for: проводиться аналогічно директиві параметричного аналізу (Parameter Sweep) з попереднього пункту.
Рис. 1.16
14. Pole-Zero… – забезпечує розрахунок карти нулів і полюсів передаточної характеристики схеми, що моделюється.
15. Transfer Function… – розрахунок передаточної функції.
16. Sensitivity… – розрахунок відносної чутливості характеристик схеми до зміни параметрів вибраного компонента при частотному аналізі або при розрахунках по постійному струму.
17. Worst Case… – забезпечує виконання розрахунків у режимах постійного або змінного струмів при граничних відхиленнях характеристик схеми.
18. Monte Carlo… – забезпечує проведення статистичного аналізу схеми по методу Монте-Карло.
19. Display Graphs – цією командою викликаються на екран графіки результатів виконання однієї з команд моделювання. Якщо у процесі моделювання використано декілька команд цього меню, то результати їх виконання накопичуються і на вікні, що зображене на рис. 1.7, відображаються у вигляді закладок з найменуванням команд, що виконувались. Виклик результатів моделювання у відповідності до команди забезпечується вибором відповідної команди. Це дає можливість оперативно продивлятись результати моделювання без його повторення.
Рис. 1.17
