Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
СХЕМОТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ МОДЕЛІ СИСТЕМИ В СЕРЕДОВИЩІ ПРОГРАМИ MICRO-CAP.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут комп’ютерних наук та інформаційних технологій
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Системи автоматизованого проектуваня
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Методичні вказівки до лабораторної роботи
Предмет:
Моделювання систем
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
іНСТИТУТ КОМП’ютерних НАУК
та ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Кафедра “Системи автоматизованого проектування”
СХЕМОТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ МОДЕЛІ СИСТЕМИ
В СЕРЕДОВИЩІ ПРОГРАМИ MICRO-CAP
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання лабораторної роботи № 3
з дисципліни “Моделювання систем”
для студентів спеціальності 7.080402
“Інформаційні технології проектування”
Затверджено
на засіданні кафедри систем
автоматизованого проектування
Протокол № від . .2008 р.
на засіданні методичної ради ІКНІ
Протокол № від . .2008 р.
ВАК № від . .2008 р.
Львів-2008
Схемотехнічна реалізація моделі системи в середовищі програми Micro-Cap. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи № 3 з дисципліни “Моделювання систем” для студентів спеціальності 7.080402 “Інформаційні технології проектування” для денної та заочної форм навчання/Укл. П.В.Тимощук. - Львів: Національний університет ”Львівська політехніка”, 2008. – 20 с.
Укладач: Тимощук П.В.
Відповідальний за випуск: Лобур М. В., д-р техн. наук, професор
Рецензенти: Мичуда З. Р., д-р техн. наук, професор
Каркульовський В. І., канд. техн. наук, доцент
МЕТА РОБОТИ
Вивчити і закріпити знання та основні аспекти роботи, а також отримати практичні навички роботи в середовищі програми Micro-Cap. Реалізувати в середовищі програми Micro-Cap аналогову схему помножувача частоти та дослідити її чутливість.
РЕАЛІЗАЦІЯ В СЕРЕДОВИЩІ ПРОГРАМИ MICRO-CAP
АНАЛОГОВОЇ СХЕМИ ПОМНОЖУВАЧА ЧАСТОТИ
1. Основи роботи в середовищі програми Micro-Cap. Побудова та дослідження моделей систем ефективно здійснюються за допомогою сучасних схемотехнічних САПР таких, як Micro-Cap. Програма Micro-Cap (Microcomputer Circuit Analysis Program) виробництва фірми Spectrum Software призначена для схемотехнічного моделювання аналогових та цифрових електронних пристроїв. Програма орієнтована на ПК, сумісні з IBM PC. Остання VII версія програми Micro-Cap випускається для платформ IBM, NEC та Macintosh. Версії для IBM PC вимагають:
процесора не гірше Pentium II;
ОЗУ об’ємом не менше 64 Мб;
Microsoft або сумісну з нею двохкнопкову мишу;
оераційну систему Windows 95/98/ME або Windows 2000/NT 4/XP.
Micro-Cap VII складається з двох програм: Micro-Cap VII – основна програма та MODEL – програма розрахунку параметрів математичних моделей компонентів за паспортними даними.
У середовищі Micro-Cap версій V-VII можна досліджувати як аналогові, так і цифрові моделі систем, розв’язувати задачі аналізу і статистичних досліджень аналогових та цифрових радіоелектронних пристроїв у режимі постійного струму, в частотній області в режимі малого сигналу, у часовій області при дії вхідних сигналів будь-якої форми та амплітуди, в режимі спектрального аналізу (Фур'є-аналізу), а також статистичного аналізу методом Монте-Карло. Програма дозволяє на основі моделей будувати відповідні структурні схеми з конкретними значеннями параметрів елементів та заносити їх до бібліотеки моделей Micro-Cap. У програмі реалізовано графічний ввід схем лінійних та нелінійних аналогових пристроїв, їх моделювання та динамічне відображення графіків різних характеристик. Програма є сумісною з PSPICE як за моделями компонентів, так і за текстовим описом схем. Оскільки програма реалізована на платформі Windows, вона має зручний інтерфейс.
Бібліотека моделей компонентів Micro-Cap містить більше 10 тис. аналогових та цифрових електрорадіоелементів ведучих фірм, включаючи найбільш популярні цифрові інтегральні схеми дискретної логіки та аналогові компоненти типу діодів, біполярних, польових та МОП-транзисторів, магнітних сердечників, ліній передачі з втратами, макромоделі операційних підсилювачів, кварцевих резонаторів, давачів Холла та ін. Всі моделі написані у стандартному форматі SPICE і можуть використовуватись з програмами моделювання фірм Altium, Cadence, IntoSoft та ін. Макромоделі компонентів представляються у вигляді принципових електричних схем або у текстовій формі. Micro-Cap містить спеціальну програму MODEL, призначену для розрахунку параметрів математичних моделей аналогових компонентів за довідковими або експериментальними даними.
Максимальний об’єм схеми у професійній версії Micro-Cap 7 досягає 10 тис. вузлів. Є можливість параметричної оптимізації при здійсненні аналізу перехідних процесів. Існує режим аналізу нелінійних схем за постійним струмом та візуалізації безпосередньо на схемі вузлових потенціалів, струмів віток та розсіюваної потужності. В режимі багатоваріантного аналізу Micro-Cap допускає одночасну зміну до 10 параметрів і дозволяє будувати графіки залежностей характеристик схеми від зміни параметрів. Передбачена можливість оперативного налагоджування параметрів у режимі за постійним струмом за допомогою повзункових регуляторів без проведення повторного моделювання. Програма має засоби синтезу пасивних та активних аналогових фільтрів.
До Micro-Cap включено інтерфейс з програмами розробки друкованих плат OrCAD, PCAD, Protel та ін. Програма містить режим аналізу чутливості та передавальних функцій за постійним струмом, режим z-перетворення, давач випадкових чисел, режим анімації при виконанні аналізу цифрових пристроїв, режим параметричної оптимізації всіх основних видів аналізу.
Меню програми Micro-Cap. Програма Micro-Cap 7 (МС7) запускається шляхом подвійного натискання на її піктограму (рис. 1), після чого з’являється головне меню програми, наведене на рис. 2.
Рис. 1. Піктограма програми Micro-Cap 7.
Завантаження схеми. Курсором вибирається режим File. За піктограмою New робиться вибір Schematic – створення нової схеми у форматі MC7 (встановлюється за замовчуванням), яка заноситься у файл з розширенням *.CIR (рис. 3).
Виберемо ім’я файлу COLPITTS.CIR. В результаті завантажується схема,
показана на на рис. 4.
Аналіз перехідних процесів. Вид аналізу характеристик схеми вказується в меню Analysis (рис. 2, рис. 5):
Transient – аналіз перехідних процесів;
Рис. 2. Головне меню програми Micro-Cap 7.
Рис. 3. Створення нової схеми, текстового файлу або бібліотеки моделей.
AC – аналіз частотних характеристик;
DC – аналіз передавальних функцій за постійним струмом;
Dynamic DC – розрахунок режиму за постійним струмом та відображення на схемі вузлових потенціалів, струмів віток та розсіюваної потужності;
Transfer Function – розрахунок малосигнальних передавальних функцій за постійним струмом;
Sensitivity – розрахунок чутливості за постійним струмом вихідних змінних до зміни параметрів схеми;
Рис. 4. Вибір імені файлу та завантажена схема генератора Колпиця.
Probe Transient, AC, DC – оперативна побудова графіків результатів розрахунків.
Transient Analysis - аналіз перехідних процесів (рис. 6).
У стрічці Time range вказується тривалість інтервалу часу, у графі Operating Point вказується на необхідність перед розрахунком перехідних процесів виконувати розрахунок режиму за постійним струмом, у нижній частині вікна вказуються імена змінних, графіки яких необхідно побудувати.
Імена аналогових та цифрових змінних, які відкладаються по осі Y графіків, вказуються у графі Y Expression, при цьому допускається застосування математичних виразів та функцій.
Запуск моделювання. Моделювання починається після натискання на піктограму Run або на клавішу F2. Моделювання може бути зупинено у будь-який момент шляхом натискання на клавішу Esc. Приклад відображення результатів моделювання наведено на рис. 7. Графіки відрізняються кольором, який призначається в меню. Номери графіків відмічаються для кожної змінної у графі P. Масштаб графіків по осях X та Y вказується у явному вигляді у графах X Range, Y Range або вибирається автоматично,якщо
курсором помітити панель Auto Scale Ranges.
Рис. 5. Вибір виду аналізу характеристик схеми.
Рис. 6. Меню аналізу перехідних процесів (Transient Analysis).
Рис. 7. Графіки перехідних процесів.
Завершення моделювання. Завершення моделювання та повернення у вікно схеми здійснюється за командами Exit Analysis або шляхом натискання функціональної клавіші F3, завершення роботи з МС7 здійснюється за командою File>Exit (Alt+F4).
Меню редактора схем. Основні піктограми меню редактора схем:
Select mode (Ctrl+E) – вибір об’єктів для виконання редагування, очистки, видалення, переміщення, обертання, мультиплікування, дзеркального відображення.
Component mode (Ctrl+D) - додавання компонентів до схеми.
Text mode (Ctrl+T) – нанесення на схему текстових підписів: імен схем, описів моделей компонентів, коментарів.
Wire mode (Ctrl+W) – ввід ортогональних провідників.
Diagonal wire Mode - ввід провідників під довільним кутом.
Graphics Mode – нанесення графічних об’єктів: ліній, еліпсів, прямокутників, ромбів, дуг, секторів кіл, малюнків.
Info Mode - вивід інформації про параметри вибраного мишею компонента з можливістю редагування.
Help Mode (Ctrl+H) – виклик текстової інформації про модель компонента, вибраного курсором. Натискання Alt+F1 виводить опис синтаксису моделі компонента, вказаного курсором (без клацання) формату Spice або за допомогою схемного вводу.
Grid Text – висвічування всіх текстових підписів.
Node numbers – вивід номерів вузлів схеми.
Pin Connections – позначення виводів всіх компонентів.
Grid – висвічування сітки.
Основні команди меню File. Меню File містить команди для роботи з файлами схем, текстовими завданнями у форматі Spice, файлами бібліотек математичних моделей та текстовими документами, зокрема:
New (Ctrl+N) – створення нового файлу схеми, текстового файлу у форматі Spice або бібліотеки.
Open (Ctrl+O) - відкривання існуючого файлу (за замовчуванням відкривається каталог, з якого останній раз виконувалось завантаження).
Save (Ctrl+S) – збереження схеми з активного вікна у новому файлі, ім’я якого вказується за додатковим запитом.
Delete – видалення з диску вибраного файлу схеми.
Close (Ctrl+F4) – закриття біжучого вікна схеми.
Print Preview – попередній перегляд зображення схеми перед друком на папір вибраного формату.
Print (Ctrl+P) – вивід на друк схеми, переглянутої в режимі Print Preview у відповідності з параметрами, заданими у вікні Print Setup.
Print Setup - вибір принтера, розміру та орієнтації паперу.
Exit (Alt+F4) – завершення роботи з програмою.
Основні команди меню Edit.
Cut (Ctrl+X) – видалення вибраного об’єкту та розміщення його у буфері обміну Windows.
Copy (Ctrl+C) - копіювання вибраного об’єкту у буфер обміну.
Paste (Ctrl+V) – копіювання вмісту буфера обміну в активне вікно, точка прив’язки вказується курсором та відмічається натисканням на мишу.
Clear (Del, Ctrl+X) – видалення вибраного об’єкту без копіювання у буфер обміну.
Select All (Ctrl+A) – вибір всіх об’єктів біжучого вікна.
Copy to Clipboard – копіювання вмісту активного вікна у буфер обміну.
Add Page – додавання до схеми нової сторінки.
Delete Page – видалення одної або кількох сторінок схеми.
Основні команди меню Component. Меню Component містить каталог бібліотек аналогових та цифрових компонентів (рис. 8). Бібліотеки Analog Primitives та Digital Primitives мають моделі типових компонентів. Бібліотеки Analog Library та Digital Library містять моделі приблизно 7700 комерційних аналогових та цифрових компонентів. Параметри моделей компонентів знаходяться у текстових файлах з розширенням імені .LIB.
Рис. 8. Структура меню Component.
Після вибору компонента програма переходить у режим Component.
Розміщення вибраного компонента на схемі здійснюється натисканням на мишу у вікні схем.
Переміщення миші при натиснутій лівій кнопці призводить до переміщення компонента на схемі.
Одночасне натискання правої кнопки миші повертає компонент на 90 градусів проти годинникової стрілки.
Відпускання лівої кнопки миші фіксує компонент на схемі. Після цього відкривається вікно для введення позиційного позначення, параметрів компонента або імені його моделі (рис. 9).
Створення принципової схеми.
Підготовчі операції. Виконується команда File>New. Для спрощення побудови схеми на екран наноситься координатна сітка.
Додавання компонента до схеми. Компоненти вводяться з бібліотек Analog Primitives та Digital Primitives (компоненти бібліотек Analog Library та Digital Library містять набір відповідних атрибутів). Атрибути можна редагувати, відкриваючи вікна атрибутів шляхом подвійного натискання курсора на символі компонента. Приклад діалогового вікна атрибутів наведений на рис. 9. Найпростіші компоненти такі, як резистор, конденсатор та ін. мають мінімальний набір атрибутів, до яких відноситься позиційне поз-
Рис. 9. Меню моделювання резистора.
начення PART (наприклад, R1, R2, RC, C1) та номінальне значення параметра VALUE (наприклад, 2.2k, 100pF, 15u). Резистори та джерела постійної напруги мають додаткові атрибути SLIDER_MIN, SLIDER_MAX, які встановлюють межі зміни їх номінальних значень при виконанні аналізу схеми за постійним струмом у режимі Dynamic DC.
Більшість компонентів (за винятком найпростіших типу резистора, конденсатора, індуктивності, джерела постійної напруги та ін.) мають атрибут імені моделі MODEL (наприклад, транзистор КТ312А, операційний підсилювач UD 1407). Цифрові компоненти характеризуються, крім цього, логічними виразами, моделями вхід-вихід, таблицями імен вхідних сигналів та ін.
У списку атрибутів Name, Value вводяться/редагуються ім’я атрибута (як правило, не вимагається) та значення атрибута. За допомогою піктограми Display задається видимість імені та значення атрибуту на схемі.
На піктограмі Display Pin Names задається видимість на схемі імен виводів компонента.
Натискання на піктограму Expand відкриває вікно для вводу тексту великого об’єму.
Активізація піктограми Edit відкриває вікно перегляду/редагування параметрів математичної моделі компонента.
Отримання інформації про компоненти та їх моделі. Інформація про компоненти та їх моделі отримується за допомогою команд Mode/Info, Ctrl+I меню Options. При наявності труднощів з призначенням параметрів моделей компонентів можна скористатись командами Mode/Help меню Options.
Для додавання нового атрибуту натискається піктограма Add, в результаті чого в рядку Name з’являється стандартне ім’я атрибуту користувача User. Рядок Value заповнюється самостійно. При необхідності ім’я цього атрибуту може бути змінено.
За допомогою піктограми Delete вибраний атрибут вилучається.
Зміна шрифту атрибуту, його розміру та стилю здійснюється після натискання піктограми Font.
Ввід та редагування провідників. Режим вводу провідників вмикається шляхом натискання мишею піктограми Wire Mode, вибором команди Options>Mode/Wire або натисканням комбінації клавіш Ctrl+W. Початок провідника відмічається натисканням на мишу на виводі компонента. Шляхом пересування курсора при натиснутій лівій клавіші миші провідник наноситься на схему. Якщо курсор рухається по горизонталі або вертикалі, прокладається прямолінійний провідник. Якщо ж він рухається по діагоналі, утворюється згин під кутом 90 градусів. Відпускання клавіші фіксує закінчення лінії. Ввід провідників під довільним кутом виконується в режимі Options>Mode/WireD.
Ввід та редагування текстових надписів. Нанесення текстових надписів імен схем та опису моделей компонентів, а також довільних текстових коментарів здійснюється в режимі Options>Mode/Text, що активізується натисканням на комбінацію клавіш Ctrl+T. Висвічування імен схем, а також інших текстових надписів виконується в режимі Options>View/Grid Text. Текстові надписи переносяться із схеми у вікно тексту та навпаки шляхом вибору тексту та натискання Ctrl+B. Перемикання між вікном тексту та сторінкою схеми здійснюється за допомогою натискання піктограми Text, Page 1, Page 2,…
Збереження схеми. Після завершення створення схеми її слід зберегти у файлі. Команда Save меню File зберігає схему з активного вікна, використовуючи ім’я та шлях, вказаний у рядку заголовка. Якщо схема не має імені, програма пропонує його ввести. За командою Save As меню File схема зберігається у новому файлі.
Алгоритм моделювання аналогової схеми.
1. Запуск програми. Запустити програму шляхом подвійного натискання на її піктограму.
2. Ввід схеми. Нанести координатну сітку, натиснувши (лівою кнопкою миші) на піктограму Grid, розміщену на інструментальній панелі.
2.1. У головному меню програми зайти у режим File/New/Schematic (або File/Open/DATA/name.cir, де name – ім’я файлу схеми).
2.2. Ввести схему, заповнивши таблицю її параметрів. Видалення введеного компонента схеми здійснюється шляхом натискання піктограм Select Mode та Cut.
2.3. З’єднати елементи схеми провідниками, натиснувши на піктограму Wire Mode (ввід під прямим кутом) або Diagonal Wire Mode (ввід під довільним кутом) та пронумерувати вузли схеми, натиснувши на піктограму Node Numbers.
2.4. Нанести на схему необхідні текстові надписи. Для цього натиснути піктограми Grid Text і Text Mode, навести курсор на потрібні місця, набрати необхідний текст і натиснути клавішу OK.
2.5. Записати схему у базу даних DATA, натиснувши на піктограму SAVE.
3. Часовий аналіз схеми.
3.1. Зайти у режим Analysis\Transient.
3.2. Заповнити таблицю параметрів часового аналізу Transient Analysis Limits. Зокрема, задати межі аналізу по осі X (X-Range). По осі Y (Y-Expression) задати номери досліджуваних вузлів схеми.
3.3. Отримати перехідні процеси у досліджуваних вузлах, натиснувши на клавішу “Run” або “F2”.
4. Завершення моделювання. Вийти з режиму Analysis\Transient за допомогою команди Exit Analysis або шляхом натискання клавіші F3.
5. Збереження отриманих результатів. Записати досліджувану схему у папці DATA за допомогою команди File\Save as під оригінальним іменем name.cir.
6. Перенесення схеми на друковану плату. Перенесення схеми на друковану плату здійснюється за допомогою команди створення текстового файлу опису списку з’єднань у форматі OrCad File/Translate/Schematic to OrCad Text File.
7. Вихід з програми. Вийти з програми за командою File\Exit (Alt+F4) або шляхом натискання піктограми Close та вводу на запит програми Quit Micro-Cap команди Y (так).
2. Схемотехнічна реалізація моделі системи. Схемотехнічна реалізація функціональних блоків моделі системи може здійснюватись в сучасній інтегральній елементній базі. Так, для моделі аналогового помножувача частоти гармонічних сигналів майже ідеальні інтегратори конструюються на основі операційних підсилювачів. За допомогою операційних підсилювачів ефективно виконуються операції сумування та віднімання. Для перемноження сигналів можна використовувати мікросхеми AD427, AD429, AD432, AD433, AD434, AD530, AD531, AD532, AD532S, AD533, 525ПС1, 525ПС2, 526ПС1. Операція ділення реалізується за допомогою мікросхем AD201A, AD308, AD426L, AD427J, AD433, AD434B, AD436, AD530, AD531, AD531K, AD532, AD532J, AD532K. Піднесення до квадрату та видобування квадратного кореня аналогових сигналів здійснюються на мікросхемах AD433 та 525ПС2. Як відомо, поширена схема добування квадратного кореня на основі подільника із зворотнім зв’язком при малих значеннях вхідних сигналів функціонує із значними похибками, її швидкодія знижується, з’являється гістерезис. Видобування квадратного кореня ефективно здійснюється за допомогою багатофункціональних схем, виконаних на операційних підсилювачах з коефіцієнтом підсилення або послаблення. Точність функціонування таких схем при зменшенні величин вхідних сигналів підвищується. Існуючі схеми дозволяють отримувати квадратний корінь також у випадках, коли полярність вхідних сигналів невідома. Логарифмічні схеми виконання операції добування квадратного кореня при малих значеннях вхідних сигналів дозволяють уникати зниження точності, забезпечувати широкий динамічний діапазон вхідних сигналів. Логарифмічні схеми здійснення операцій перемноження, ділення сигналів, видобування квадратного кореня та піднесення до степеня, реалізовані на базі комутованих конденсаторів, дозволяють досягати точності перетворення 0.01% та часу виконання операцій 10-20 нс.
Багато з існуючих реальних схем вищеперелічених базових схемних елементів дають можливість обробляти сигнали реального часу з похибкою, що не перевищує 1% у динамічному діапазоні зміни вхідних сигналів EMBED Equation.3 та смузі робочих частот до мегагерців та вище. Треба відмітити, що існуюча елементна база дозволяє оптимізувати та спрощувати структуру схемотехнічних рішень. Так, наприклад, функція EMBED Equation.3 яка може бути реалізована за допомогою керованого вхідним сигналом перемикача, може реалізуватись і простіше - на звичайному напівпровідниковому діоді, що функціонує на лінійній ділянці ВАХ.
При схемотехнічній реалізації моделі помножувача частоти гармонічних сигналів неминучими є певні відхилення параметрів реальної схеми та вхідних сигналів від розрахункових величин. Для коректного проектування схеми необхідно оцінити, як впливають такі відхилення на властивості схеми. Задача оцінки чутливості, як правило, розглядається у двох аспектах: детермінованому, коли задаються межі зміни параметрів елементів схеми та статистичному, коли припускається, що відхилення параметрів від заданих значень описуються відомими розподілами імовірностей. Розглянемо задачу в першому аспекті, тобто у рамках детерміністичної теорії чутливості. Оскільки у нелінійних схемах, на відміну від лінійних, функції схеми у загальному випадку ввести неможливо, характеризуватимемо чутливість безпосередніми оцінками відхилення вихідних сигналів схеми в залежності від відхилення її параметрів від номінальних значень.
Знайдемо відхилення вихідних сигналів моделі схеми в залежності від відхилень її параметрів від розрахункових. Визначимо відхилення чисельними методами шляхом розв’язання задачі аналізу моделі та аналізу чутливості за постійним струмом за допомогою програми Micro-Cap у режимах Stepping та Sensitivity. Схема моделі помножувача частоти у середовищі Micro-Cap показана на рис. 10, де EMBED Equation.3 -
джерело вхідного сигналу з параметрами, вибраними з робочого діапазону зміни вхідних сигналів помножувача; EMBED Equation.3 – інтегратори з масштабними коефіцієнтами EMBED Equation.3 та початковими умовами EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3 – перемножувачі з масштабними коефіцієнтами EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 – підсилювачі з коефіцієнтами підсилення EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 – суматор
з ваговими коефіцієнтами доданків EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 - блок видобування квад-
Рис. 10. Схема аналогового помножувача частоти гармонічних сигналів на два.
ратного кореня, EMBED Equation.3 - подільник з масштабним коефіцієнтом EMBED Equation.3 .
Проаналізуємо, як впливають на функціонування схеми з рис. 10 зміни її параметрів. Для цього виконаємо спочатку в Micro-Cap багатоваріантний часовий аналіз схеми, задавши варіації параметрів EMBED Equation.3 у межах 1%. В результаті дії на схему вхідного сигналу EMBED Equation.3 отримуються вихідні сигнали помножувача, подані на рис. 11. Такі сигнали мають незначне відхилення від точних вихідних сигналів помножувача.
Промоделюємо функціонування реальної схеми помножувача частоти, задавши похибки всіх функціональних блоків схеми у межах 1%. Нехай, зокрема, масштабні коефіцієнти інтеграторів EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , коефіцієнти підсилення помножувачів EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ,
коефіцієнти підсилення підсилювачів EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , масштабні коефіцієнти суматорів EMBED Equation.3 , масштабний коефіцієнт блоку видобування квадратного кореня EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 , масштабний коефіцієнт подільника EMBED Equation.3 . Вихідний сигнал помножувача, отриманий в результаті виконання часового аналізу схеми при дії EMBED Equation.3 та заданих параметрах, наведений на рис. 12. Як можна бачити з рис. 12, відхилення реального сиг-
налу від ідеального є незначним, тобто схема помножувача з заданими відхиленнями параметрів від номінальних формує майже ідеальні вихідні сигнали.
Розрахуємо у Micro-Cap чутливості параметрів елементів схеми помножувача EMBED Equation.3 за постійним струмом. В результаті виконання необхідних розрахунків отримуються такі результати:
Рис. 11. Вхідний та вихідний сигнали аналогового помножувача частоти гармонічних сигналів на два при варіації параметрів.
Рис. 12. Вихідний сигнал аналогового помножувача частоти гармонічних сигналів на два при варіації параметрів.
EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ,
EMBED Equation.3 та EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 , де останній вираз означає приріст EMBED Equation.3 у відсотках, поділений на зміну EMBED Equation.3 у відсотках. Як видно з отриманих результатів, відхилення вихідних сигналів аналогового помножувача від точних значень є незначним, тобто пристрій є стійким до зміни значень вибраних параметрів у заданих межах. При наявності варіацій параметрів моделі змінюється лише амплітуда вихідних сигналів помножувача частоти.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Які системи можна досліджувати у середовищі Micro-Cap версій V-VII?
2. Що містить бібліотека моделей компонентів Micro-Cap?
3. Яким є максимальний об’єм схеми у професійній версії Micro-Cap 7?
4. Які інтерфейси включено до Micro-Cap?
5. Як створюється принципова схема в Micro-Cap?
6. Яким є порядок моделювання аналогової схеми?
7. Що таке чутливість моделі системи?
7. Для чого необхідно аналізувати чутливість систем?
8. Чому модель описаного помножувача частоти є прецизійною?
9. Що таке чутливість параметрів елементів схеми за постійним струмом?
ЗАВДАННЯ ДО ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
Ознайомитися з теоретичними відомостями
Увімкнути комп'ютер. Переконатись у наявності встановленої програми Micro-Cap.
Запустити програму Micro-Cap та ознайомитися з її описом.
Сформувати в середовищі Micro-Cap схему аналогового помножувача частоти гармонічних сигналів.
Виконати в багатоваріантний часовий аналіз схеми помножувача частоти з рис. 11, задавши варіації параметрів EMBED Equation.3 у межах 0.1n%, де n - № прізвища студента в списку групи.
Змоделювати функціонування схеми, задавши похибки всіх функціональних блоків схеми у межах 0.2n%.
Розрахувати чутливості параметрів елементів схеми EMBED Equation.3 за постійним струмом.
Реалізувати схему помножувача частоти в аналоговій елементній базі Micro-Cap та виконати для неї завдання 5-7.
Порівняти отримані результати з аналогічними результатами, отриманими в середовищі тулбоксу Simulink програми Matlab.
Проінформувати викладача про завершення роботи.
Продемонструвати на комп’ютері та пояснити результати виконання отриманих завдань.
Оформити звіт.
ЗМІСТ ЗВІТУ
1. Титульний аркуш.
2. Зміст.
3. Мета роботи.
4. Короткі теоретичні відомості.
5. Завдання.
6. Хід роботи.
7. Отримані результати.
8. Висновки.
ВИМОГИ ДО ЗВІТУ
Звіт повинен бути оформлений на стандартних листках формату А4. Звіт може бути надрукований (розмір шрифта – 14, інтервал між рядками – 1.5) або якісно написаний від руки українською мовою. В обох випадках текст розміщується на двох сторонах аркуша. Рекомендується розміщувати до 30 рядків на сторінці.
На аркушах слід залишати поля. Розмір лівого поля – 25 мм, правого – не менше 10 мм, верхнього і нижнього – не менше 20мм. На початку розділів рекомендується збільшувати розмір верхнього поля до 40 мм.
Нумерація сторінок має бути наскрізною, першою сторінкою є титульний лист. На титульному листі номер сторінки не ставиться.
Звіт повинен бути стислим, чітким, лаконічним і містити лише інформацію, що має пряме відношення до предмету дослідження. Обсяг теоретичних відомостей не повинен перевищувати двох сторінок.
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Автоматизация схемотехнического проектирования. Учебное пособие для высших учебных заведений. / В.И.Ильин, В.Г.Фролкин, А.И.Бушко / М., 1987.
2. Аналоговые и цифовые интегральные микросхемы. Справочное пособие/Под ред. С.В. Якубовского.-М.: Радио и связь, 1985.-432с.
3. Ильин В.И., Коган В.Л. Разработка и применение программ автоматизации схемотехнического проектирования. –М., 1984.
4. Калахан Д. Современный синтез цепей.-М.: Энергия, 1966.-192 с.
5. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализация: Пер. с англ.-М.: Мир, 1982.-592с.
6. Мичуда З.Р. Логарифмічні аналого-цифрові перетворювачі – АЦП майбутнього. -Львів: Простір, 2002.-242с.
7. Пат. 68902 А Україна, МПК 7H03B19/00. Помножувач частоти синусоїдальних коливань у парну кількість разів/ Тимощук П.В., Григор’єв А.С. - № 20031110346; Заявл. 17.11.2003; Опубл. 16.08.2004. Бюл. № 8. - 2 с.
8. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7.-М.: Телеком, 2003.-368с.
9. Справочник по нелинейным схемам. Проектирование устройств на базе аналоговых функциональных модулей и интегральных схем/Под ред. Д.Шейнгольда.-М.:Мир, 1977.-528с.
10. Тимощук П.В., Бардила Т.І. Алгоритмічний метод синтезу помножувача частоти на основі інтегрального рівняння//Комп'ютерні системи та мережі. -2000.-№ 385. - C.112 -114 (Вісн. Нац. ун-ту "Львівська політехніка").
11. Тимощук П.В., Ліщенюк В.І. Синтез помножувача частоти гармонічних сигналів//Відбір і обробка інформації. - 2000. - Вип. 14 (90). - C.68 - 72. (Збірник Фізико-механічного інституту ім. Г.В.Карпенко).
12. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное ру 118. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т. 1.-М.: Мир, 1986.-598с.
13. Функциональные устройства на микросхемах/Под ред. В.З.Найдерова.-М.: Радио и связь, 1985.-200с.
14. Чуа Л.О., Пен-Мин Лин. Машинный анализ электронных схем. –М.,1980.
15. J.A.Connelly, Analog Integrated Circuits. Devices, Circuits, Systems, and Applications, John Wiley and Sons, 1977.
16. Сайт http://www.cadence.com.
17. Сайт HYPERLINK "http://www.spectrum-soft.com" http://www.spectrum-soft.com.
18. Довідка (Help) програми Micro-Cap.
НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ
СХЕМОТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ МОДЕЛІ СИСТЕМИ
В СЕРЕДОВИЩІ ПРОГРАМИ MICRO-CAP
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання лабораторної роботи № 3
з дисципліни “Моделювання систем”
для студентів спеціальності 7.080402
“Інформаційні технології проектування”
Укладач: Тимощук Павло Володимирович
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора