Данные, помещаемые в выходном файле

Таблица 4.8. Данные, помещаемые в выходном файле


	Параметр	Значение
	NUNODS	Количество узлов схемы устройства без учета подсхем
	NCNODS	Количество узлов схемы устройства с учетом подсхем
	NUMNOD	Общее количество узлов схемы замещения устройства с учетом внутренних узлов встроенных моделей компонентов
	NUMEL	Общее количество компонентов устройства с учетом подсхем
	DIODES	Количество диодов с учетом подсхем
	BJTS	Количество биполярных транзисторов с учетом подсхем
	JFETS	Количество полевых транзисторов с учетом подсхем
	MFETS	Количество МОП-транзисторов с учетом подсхем
	GASFETS	Количество арсенид-галлиевых полевых транзисторов с учетом подсхем


	Параметр	Значение
	IGBTS	Количество статически индуцированных биполярных транзисторов с учетом подсхем
	NDIGITAL	Количество цифровых устройств с учетом подсхем
	NSTOP	Размерность воображаемой матрицы цепи (фактически не все элементы разреженных матриц хранятся в памяти)
	NTTAR	Фактическое количество входов в матрице цепи в начале вычислений
	NTTBR	Фактическое количество входов в матрице цепи в конце вычислений
	NTTOV	Количество ненулевых элементов матрицы цепи
	IFILL	Разность между NTTAR и NTTBR
	IOPS	Количество операций с плавающей запятой, необходимых для решения одного матричного уравнения цепи
	PERSPA	Степень разреженности матрицы цепи в процентах
	NUMTTP	Количество шагов интегрирования переходного процесса
	NUMRTP	Количество моментов времени при расчете переходного процесса, при которых шаг интегрирования был слишком велик и расчет повторен с меньшим шагом
	NUMNIT	Общее количество итераций при расчете переходного процесса
	DIGTP	Количество временных шагов при логическом моделировании
	DIGEVT	Количество логических событий
	DIGEVL	Количество вычислений логических состояний цифровых устройств
	MEMUSE	Размер используемой области ОЗУ в байтах
	Matrix solution	Время, затраченное на решение матричного уравнения
	Matrix load	Время, затраченное на составление уравнений компонентов
	READIN	Время, затраченное на чтение входного файла и поиск ошибок в нем
	SETUP	Время, затраченное на формирование матрицы цепи
	DC sweep	Время, затраченное на расчет передаточных функций по постоянному току
	Bias point	Время, затраченное на расчет режима по постоянному току в рабочей точке
	Digital simulation	Время, затраченное на вычисление логических состояний цифровых устройств
	AC and noise	Время, затраченное на расчет в частотной области
	Transient analysis	Время, затраченное на расчет переходного процесса
	Monte Carlo	Время, затраченное на выполнение директив .МС и .WCASE
	OUTPUT	Время, затраченное на переформатирование данных, необходимое перед выполнением директив .PRINT и .PLOT
	OVERHEAD	Время, затраченное на выполнение задания
	Total job time	Общее время выполнения задания, за исключением времени, затраченного на загрузку файлов программы PSpice

Parametric — многовариантный анализ. Вариация параметров назначается по директиве .STEP, имеющей следующие разновидности:

.STEP [LIN] <имя варьируемого параметра> <начальное значение> + <конечное значение> <шаг приращения параметра>

.STEP [ОСТ] [DEC] <имя варьируемого параметра>

+ <начальное значение> <конечное значение> <количество точек>

.STEP <имя варьируемого параметра> LIST < значение>*

На каждом шаге вариации параметров по очереди выполняются все виды анализа характеристик цепи, задаваемых директивами .DC, .AC, .TRAN и др. Варьироваться могут все параметры всех моделей компонентов и глобальные параметры за исключением:

параметров L и W МОП-транзистора (разрешается варьировать аналогичные параметры LD и WD);
температурных коэффициентов TCI, TC2 резисторов и других компонентов.

Приведем примеры:

.STEP VIN -.8 .8 .2 .STEP LIN I2 5mA-2mA-0.1mA

.STEP RES RMOD(R) 0.9 1.1 0.05

.STEP TEMP LIST 0 20 27 50 80

.STEP PARAM VPOWER 4 6 0.2

Ключевое слово PARAM в последнем примере указывает, что после него следует имя глобального параметра, определенного ранее по директиве .PARAM.

Дадим пояснения, как с помощью директивы .STEP организовать многовариантный анализ.

Например, многовариантный анализ переходных процессов при изменении амплитуды А гармоиического сигнала реализуется следующим образом:

.PARAM A=0

VSIGNAL1 OSIN(0{A}1kHz)

.STEP PARAM A LIST 12510 TRAN 0.1ms 5ms

Обратим внимание, что при вариации глобальных параметров их необходимо предварительно объявить по директиве .PARAM.

Изменение сопротивления резистора (и параметров других пассивных компонентов) осуществляется двояко. Во-первых, с помощью глобального параметра

.PARAM P=1

R1 2 О {Р}

.STEP PARAM P 15,45,10

Во-вторых, используя модель резистора

.MODEL RMOD RES(R=15)

R1 2 О RMOD 1

.STEP RES RMOD(R) 15,45,10

Здесь RMOD — имя модели резистора; RES — тип модели; R — имя варьируемого параметра.

В связи с тем, что многовариантный анализ производится также с помощью директив .TEMP, .MC, .WCASE и .DC, в одном задании на моделирование вместе с директивой .STEP разрешается помещать только одну из них. Две директивы .STEP в одном задании не допускаются.

При работе с управляющей оболочкой Schematics спецификация варьируемых параметров выполняется в диалоговом окне, открывающемся после нажатия на кнопку Parametric в меню выбора директив моделирования. Назначение его полей такое же, как и для директивы DC Sweep .

Sensitivity — чувствительность в режиме по постоянному току.

Чувствительность в режиме малого сигнала рассчитывается по директиве SENS <выходная переменная>*

Чувствительность рассчитывается после линеаризации цепи в окрестности рабочей точки. По директиве .SENS рассчитывается чувствительность каждой из указанных выходных переменных к изменению параметров всех компонентов и моделей. Поэтому объем результатов расчета чувствительностей может быть огромным. Результаты расчета выводятся в файл .out. Выходные переменные указываются по тому же формату, что и в директивах .PRINT для режимов TRAN и DC. При этом накладывается ограничение: если выходная переменная должна быть током, то допускается только ток через независимые источники напряжения.

Приведем пример. Если предположить, что цепь состоит из компонентов R1, R2, С1 и т.д., то по директиве

.SENS V(9) V(4,3) I(VCC)

будут рассчитаны чувствительности

dV(9)/dRl, dV(9)/dR2, dV(9)/dC1, .,,, dV(4,3)/dR1 ...

При работе с управляющей оболочкой Schematics имена выходных переменных указываются в диалоговом окне (рис. 4.13), открывающемся после нажатия на кнопку Sensitivity в меню выбора директив моделирования (рис. 3.49).

Temperature — вариация температуры. Вариация температуры производится по директиве

.TEMP <температура>*

Здесь указывается список значений температуры (по шкале Цельсия), для которых следует выполнить все указанные в задании директивы анализа характеристик. Если указано несколько значений температуры, то все виды анализа проводятся для каждой температуры. Если директива .TEMP не приведена, а в директиве .OPTIONS не указано другого значения температуры, то расчеты проводятся для номинальной температуры Tnom = 27 °С.

При работе с управляющей оболочкой PSpice Schematics список температур указывается в диалоговом окне, открывающемся после нажатия на кнопку Temperature в меню выбора директив моделирования.

Transfer Function — передаточные функции по постоянному току. Малосигнальные передаточные функции в режиме по постоянному току рассчитываются по директиве

.TF <выходная переменная> <имя источника напряжения или тока>

Они рассчитываются после линеаризации цепи в окрестности рабочей точки. Выходные переменные имеют тот же формат, что и по директиве .PRINT. Если выходная переменная должна быть током, то это ток через независимый источник напряжения. В качестве входной переменной может быть использовано напряжение или ток источника напряжения или тока. Результаты расчетов выводятся в выходной файл *.OUT без обращения к директивам .PRINT или .PLOT. В программе Probe они не могут быть просмотрены.

Приведем примеры:

.TF V(5)VIN TFV(15, 14)I(VDRIV)

В первом случае рассчитывается передаточная функция dV(5)/dVIN, а во втором — dV(15,H)/dI(VDRIV). Кроме того, всегда рассчитываются входные и выходные сопротивления. При работе с управляющей оболочкой Schematics определение передаточной функции задается в диалоговом окне, открывающемся после нажатия на кнопку Transfer Function в меню выбора директив моделирования— указываются имена выходной и входной переменной.

Transient — расчет переходных процессов. Переходные процессы рассчитываются по директиве

.TRAN[/OP] <шаг вывода данных> <конечное время> + [<начальный момент времени вывода данных> + [<максимальный шаг>]] [SKIPBP]

Переходные процессы всегда рассчитываются с момента t = 0 до момента <конечное время>. Перед началом расчета переходных процессов рассчитывается режим по постоянному току. Шаг интегрирования выбирается автоматически. Если задан параметр <начальный момент времени вывода данных>, то вывод результатов расчетов подавляется на интервале времени от t = О до указанного значения. Максимальное значение шага интегрирования устанавливается параметром < максимальный шаг>; если он не указан, то максимальный шаг интегрирования устанавливается равным <конечное время> /50. Если исследуемая схема не имеет инерционностей, то шаг интегрирования равен величине <шаг вывода данных>.

Величина <шаг вывода данных> используется для вывода данных по директивам .PRINT и .PLOT. При этом для расчета значений переменных применяется квадратичная интерполяция между дискретными отсчетами (это не относится к выводу графиков с помощью программы Probe, где применяется линейная интерполяция). С <шагом вывода данных> рассчитываются с помощью обратного преобразования Лапласа импульсные характеристики управляемых источников, заданных передаточными функциями.

Если задан параметр <начальный момент времени вывода данных>, то вывод результатов расчета подавляется на интервале времени от t = 0 до указанного значения.

Параметр < максимальный шаг> задает максимальное значение шага интегрирования. В частности, его полезно использовать при выполнении спектрального анализа как с помощью директивы .FOUR, так и в программе Probe.

Режим по постоянному току определяет начальные условия для расчета переходных процессов. Это связано с тем, что значения источников сигналов в момент t = 0 могут отличаться от их постоянных составляющих. При этом в выходной файл .out выводятся только значения узловых потенциалов в режиме по постоянному току. Указание в директиве .TRAN суффикса /ОР выводит в этот файл полную информацию о режиме по постоянному току (как по директиве .ОР).

Если в конце директивы .TRAN указать параметр SKIPBP (Skip Bias Point), то расчет режима по постоянному току отменяется. При этом начальные значения напряжений на емкостях и токов через индуктивности указываются в опциях вида IС= ..., включенных в описания конденсаторов и индуктивностей, а начальные значения узловых потенциалов указываются в директиве .IC.

При моделировании смешанных аналого-цифровых цепей шаги интегрирования в аналоговых и цифровых устройствах выбираются разными независимо друг от друга. Шаг интегрирования, указываемый для информации на экране программы PSpice, равен шагу интегрирования аналоговой части цепи. Шаг интегрирования цифровой части определяется значениями задержек в цифровых компонентах. Его минимальное значение определяется параметром DIGFREQ директивы .OPTIONS, оно равно 1/DIGFREQ. По умолчанию DIGFREQ = 10 ГГц, но не более 10 15 /TSTOP. Задержками меньше половины шага интегрирования пренебрегают.

При отсутствии сходимости расчета переходного процесса рекомендуется по директиве .OPTIONS увеличить максимальное количество итераций на одном временном шаге ITL4 (по умолчанию ITL4=10).

Допустимая относительная ошибка расчета токов и напряжений задается опцией RELTOL (по умолчанию 10- 3 ), а абсолютные ошибки токов, зарядов и напряжений — опциями ABSTOL (по умолчанию 10- 12 A), CHGTOL (по умолчанию 10- 14 Кл), VNTOL (по умолчанию 10- 6 В). Однако нельзя устанавливать абсолютные ошибки чрезмерно малыми. В частности, при анализе сильноточных или высоковольтных цепей задание абсолютных ошибок по умолчанию может привести к потере точности вычислений из-за ограниченности разрядной сетки ПК.

Приведем примеры:

.TRAN 5ms 500ms

.TRAN/OP 5ms 500ms 100ms SKIPBP

.TRAN 5ms 500ms Oms 0.5ms

Рассмотрим в качестве более конкретного примера особенности расчета переходных процессов в автогенераторе — транзисторном мультивибраторе (рис. 4.16). Сначала рассчитывается режим мультивибратора по постоянному току в соответствии со следующим заданием:

Multivibrator R1 121k R2 5 0 750 R3 1 3 100k

Содержание раздела