Меню Analysis

Меню Analysisиспользуется при подготовке схем, а также для задания параметров моделирования. В раскрытом виде это меню приведено на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 Меню Analysis

Команда Activate (Ctrl+G) – запуск моделирования.

Команда Pause(F9) – прерывание моделирования. Эта команда может быть выполнена также нажатием соответствующей кнопки, расположенной в правом верхнем углу экрана.

Команда Stop (Ctrl+T) – остановка моделирования. Эта команда может быть выполнена также нажатием соответствующей кнопки, расположенной в правом верхнем углу экрана.

Команда Analysis Options…(Ctrl+Y) – набор вспомогательных команд для установки параметров моделирования. При выполнении этой команды возникает набор закладок (подменю) с диалоговыми окнами:

Global – настройки общего характера, которые задаются в диалоговом окне, приведены на рисунке 1.6. Параметры в этом окне имеют следующее значение:

Absolute current tolerance (ABSTOL) – абсолютная ошибка расчета токов;

Gmin minimum conductance (GMIN) – минимальная проводимость ветви (проводимость ветви, меньшая GMIN, считается равной нулю);

Pivot relative ratio (PIVREL) – относительная величина элемента строки матрицы узловых проводимостей (например, при расчете по методу узловых потенциалов), необходимая для его выделения в качестве ведущего элемента;

Pivot absolute tolerance (PIVTOL) - абсолютная величина элемента строки матрицы узловых проводимостей, необходимая для его выделения в качестве ведущего элемента;

Рисунок 1.6 Диалоговое окно Global

Relative error tolerance (RELTOL) – допустимая относительная ошибка расчета напряжений и токов;

Simulation temperature (TEMP) – температура, при котором проводится моделирование;

Absolute voltage tolerance (VNTOL) – допустимая ошибка расчета напряжений в режиме Transient (анализ переходных процессов);

Charge tolerance (CHGTOL) – допустимая ошибка расчета зарядов;

Ramp Time (RAMPTIME) – начальная точка отсчета времени при анализе переходных процессов;

Relative convergence step size limit (CONVSTEP) – относительный размер шага итерации при расчете режима по постоянному току;

Absolute convergence step size limit (CONVABSSTEP) – абсолютный размер шага итерации при расчете режима по постоянному току;

Convergence limit (CONVLIMIT) – включение или выключение дополнительных средств для обеспечения сходимости средств для обеспечения сходимости итерационного процесса;

Analog node shunt resistance (RSHUNT) – допустимое сопротивление утечки для всех узлов относительно общей шины (заземления);

Temporally file size for simulation (Mb) – объем дисковой памяти для хранения временных файлов (в Мбайт);

Кнопка Reset defaults (отказ от изменений), расположенная в левой нижней части диалового окна, предназначена для установки по умолчанию типовых параметров. Используется в том случае, если после редактирования необходимо вернуться к исходным данным. Такие же кнопки имеются и в других диалоговых окнах.

DC – настройки общего характера, которые задаются в диалоговом окне, приведены на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 Диалоговое окно DC

Параметры в этом окне имеют следующее значение:

Operating Point Analysis Iteration Limit (ITL1) – максимальное количество итераций приближенных расчетов;

Steps in Gmin stepping algorithm (GMINSTEPS) – размер приращения проводимости в процентах от GMIN (используется при слабой сходимости итерационного процесса);

Steps in source stepping algorithm (SRCSTEPS) – размер приращения напряжения питания в процентах от его номинального значения при вариации напряжения питания (используется при слабой сходимости итерационного процесса);

Transient – настройка параметров режима анализа переходных процессов, задаются в диалоговом окне, приведена на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 Диалоговое окно Transient

Параметры в этом окне имеют следующее значение:

Transient time point iterations (ITL4) – максимальное количество итераций за время анализа переходных процессов;

Maximum order for integration method (MAXORD) – максимальный порядок (от 2 до 6 ) метода интегрирования дифференциального уравнения;

Transient Error Tolerance Factor (TRTOL) – допуск на погрешность вычисления переменной;

Transient Analysis Integration Method (METHOD) – метод приближенного интегрирования дифференциального уравнения;

Print statistical data (ACCT) – разрешение на вывод статистических сообщений о процессе моделирования;

Device– выбор параметров МОП-транзисторов, которые задаются в диалоговом окне, приведенном на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 Диалоговое окно Device

Параметры в этом окне имеют следующее значение:

MOS drain diffusion area (DEFAD) – площадь диффузионной области стока, м² ;

MOS source diffusion area (DEFAS) - площадь диффузионной области истока, м² ;

MOS channel length (DEFL) – длина канала полевого транзистора, м;

MOS channel width (DEFW) – ширина канала, м;

Model parameters normal temperature (TNOM) – номинальная температура компонента;

Nonlinear Model Evaluation Device Bypass (BYPASS) – включение или выключение нелинейной части модели компонента;

Compact transmission line data (TRYTOCOMPACT) – включение или выключение линейной части модели компонента.

Instruments– настройка параметров контрольно-измерительных приборов, которые задаются в диалоговом окне, приведена на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10 Диалоговое окно Instruments

Параметры в этом окне имеют следующее значение:

Pause after each screen – пауза (временная остановка моделирования) после заполнения экрана осциллографа по горизонтали (Oscilloscope);

General time steps automatically – автоматическая установка временного шага (интервала) вывода информации на экран;

Minimum number of time points – минимальное количество отображаемых точек за период наблюдения (регистрации);

Maximum time step (TMAX) – промежуток времени от начала до конца моделирования;

Initial condition - установки инициализации;

Set to Zero – установка в нулевое (исходное) состояние контрольно-измерительных приборов перед началом моделирования;

User- defined – управление процессом моделирования производится пользователем (ручной пуск и остановка);

Calculate DC operating point – выполнение расчета режима по постоянному току;

Points per cycle – количество отображаемых точек при выводе амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик (прибор Bode plotter);

Use engineering notation – использование инженерной системы обозначений единиц измерения (например, напряжения будут, выводится в милливольтах (мВ), микровольтах (мкВ) и т.д., а не только в основной единице (В) ).

Команда DC Operating Point – расчет режима по постоянному току.

В этом режиме из моделируемой схемы исключаются все конденсаторы и закорачиваются все индуктивности. При использовании этой команды целесообразно в меню Circuit>Schematic Options>Show/Hide включить опции Show Reference ID и Show Nodes, так как результаты расчета привязаны к конкретным узлам. При выполнении этой команды возникают закладки ( подменю) с окнами, в основной из которых - DC Bias -,приведены результаты расчета с указанием соответствующих узлов схемы. Остальные окна появляются по ходу действия оператора. Например, при изменении параметров моделируемой схемы появляется окно Statistics (Analog) в котором приводятся все варианты параметров схемы, а при возникновении ошибки в схеме, появляется окно Error Log с указанием на ошибку (на английском языке…).

Команда AC Frequency …- расчет частотных характеристик. Выполнение команды начинается с задания в выведенном диалоговом окне следующих параметров (при наличии схемы на рабочем поле):

Start frequency (FSTART) – минимальное (начальное) значение частоты;

End frequency (FSTOP) – максимальное (конечное) значение частоты;

Sweep type – масштаб по горизонтали: декадный (Decade), линейный (Linear) и октавный (Octave);

Number of points – число точек;

Vertical scale – масштаб по вертикали: линейный (Linear), логарифмический (Log) и в децибелах (Decibel);

Nodes in circuit - список всех узлов схемы;

Nodes for analysis – номера узлов, для которых рассчитываются характеристики схемы (перечень таких узлов устанавливается нажатием соответствующих кнопок – Add-> (добавить) и <-Remove (удалить);

Simulate – кнопка запуска моделирования (справа вверху). После нажатия (с помощью мыши) этой кнопки появляется диалоговое окно

AC Analysis (анализ на переменном токе), приведенное на рисунке 1.11:

Рисунок 1.11 Диалоговое окно AC Analysis

Дополнительные манипуляции с результатами расчета выполняются с помощью командных кнопок, расположенных в верхней части этого окна.

Первые восемь кнопок являются стандартными для Windows (WinWord) и пояснений не требуют. Далее, по порядку, расположены следующие кнопки (следует помнить, что при наведении стрелки курсора на кнопку, через небольшую паузу, “всплывает” название соответствующей кнопки):

Кнопка Properties – параметры графического изображения. При ее нажатии, в свою очередь, открывается набор диалоговых окон, имеющий закладки General, Left Axis, Bottom Axis, Right Axis, Top Axis и Traces.

Окно General состоит из четырех блоков:

Title – редактирование названия с возможностью изменения шрифта;

Grid – нанесение на графики сетки с возможностью редактирования толщины линий и их цвета;

Trace Legend – отображение на экране сигнала в контрольных точках схемы с указанием цвета соответствующих графиков;

Cursors – вывод на экран характеристик АЧХ и ФЧХ соответствующих графиков; в табличном виде для одного или всех выбранных узлов схемы.

Окно Left Axis состоит из следующих блоков:

Label – редактирование обозначения оси Y, с возможностью изменения шрифта и его атрибутов (например, можно заменить символ обозначения напряжения V на U );

Axis – изменение толщины линии оси Y и ее цвета;

Division – количество разбиений в одном большом делении сетки;

Range – диапазон значений по оси Y;

Scale – установка масштаба по оси Y (линейный, логарифмический и т.д.).

Для окон Bottom Axis, Right Axis,Top Axis параметры настроек имеют одинаковый вид и предназначаются для:

Trace – выбор номера контрольной точки, для которой редактируется изображение характеристики;

Label – задание метки рассматриваемой точки;

Pen Size – выбор ширины линии для изображения характеристики;

Color – выбор цвета линии;

Sample – образец линии;

X Range – выбор оформления для оси X, аналогичного выбранному в окне Bottom Axis или Top Axis;

Y Range – выбор оформления для оси Y, аналогичного выбранному в окне Left Axis или Right Axis.

Offsets – установка смещения координат по осям X и Y.

Кнопка Toggle Grid - вставить сетку.

Кнопка Toggle Legend – вставить обозначение контрольной точки.

Кнопка Toggle cursor – вывести числовые данные.

Кнопка Restore Graph – восстановить графическое обозначение (проигнорировать введенные изменения).

Кнопка Reverse Colors – реверс цвета (негатив – позитив).

Команда Transient … -расчет переходных процессов. Диалоговое окно команды приведено на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12 Диалоговое окно Transient

Окно содержит следующие основные данные:

Initial conditions – установка начальных условий моделирования;

TSTART – время начала анализа переходных процессов;

TSTOP – время окончания анализа;

Generate time steps automatically – расчет переходных процессов с переменным шагом, выбираемым автоматически в соответствии с допустимой относительной ошибкой RELTOL (заданной в диалоговом окне настройки параметров общего характера – Analysis Options …). Если эта опция выключена, то расчет ведется с учетом двух других опций, описанных при рассмотрении окна настройки параметров контрольно-измерительных приборов.

TSTEP – временной шаг вывода результатов моделирования на экран монитора.

Nodes in circuit – список всех узлов цепи.

Nodes for analysis – номера узлов, для которых рассчитываются характеристики схемы, перечень таких узлов устанавливается нажатием кнопок Add -> (добавить) и <- Remove (удалить).

Simulate – кнопка запуска моделирования (справа вверху).

Команда Fourier…-проведение Фурье-анализа (спектрального анализа). При выборе этой команды необходимо задать параметры моделирования с помощью диалогового окна, приведенного на рисунке 1.13 .

Рисунок 1.13 Диалоговое окно Fourier

Опции в этом окне имеют следующие значения:

Output node – номер контрольной точки (узла), в которой анализируется спектр сигнала;

Fundamental frequency – основная частота колебания (частота первой гармоники);

Number harmonic – число гармоник, подлежащих анализу;

Vertical scale – масштаб по оси Y (линейный, логарифмический, в децибелах);

Advanced – набор опций этого блока предназначен для определения более тонкой структуры анализируемого сигнала путем введения дополнительных выборок (по умолчанию выключены);

Number of points per harmonic – количество отсчетов (выборок) на одну гармонику;

Sampling frequency – частота следования выборок;

Display phase – вывод на экран распределения фаз всех гармонических составляющих в виде непрерывной функции (по умолчанию – в виде линейчатого спектра).

Команда Monte Carlo… проведение статистического анализа по методу Монте-Карло, который позволяет исследовать, как изменение составляющих свойств воздействует на эксплуатационные показатели электросхемы. При выполнении этой команды возникает диалоговое окно, показанное на рисунке 1.14.

Рисунок 1.14 Диалоговое окно Monte Carlo Analysis

Для каждого моделирования, составляющие параметры беспорядочно изменены, согласно дистрибутивному типу и допуску параметра, который устанавливается в диалоговом окне.

Первое моделирование всегда выполняется с номинальными величинами. Для остальной части моделировании, треугольное значение беспорядочно добавляется к номинальной величине. Вероятность добавления специфического треугольного значения зависит от вероятности распределения. Доступны два вероятностных распределения:

Uniform - линейное распределение, которое генерирует треугольные значения равномерно в пределах диапазона допуска. Любое значение в диапазоне допуска имеет одинаковую вероятность быть выбранным.

Распределение Гаусса генерируется со следующими параметрами функции:

U - номинальное значение параметра;

S - значение среднеквадратичного отклонения;

X - независимая переменная.

Среднеквадратичное отклонение, S, рассчитывается от допуска параметра.

Процент от совокупности, включенный в диапазон допуска, определен номинальным параметром компонента, оценивает плюс или минус S среднеквадратичных отклонений, SD, в диапазоне допуска. SD, связан с процентом от совокупности, включенной как показано:

SD 1.0 1.96 2.0 2.58 3.0 3.29