Инструменты анализа схем электрических принципиальных в программной среде NI Multisim 12.0.
Часть 4

Все статьи цикла.

Введение

Современные средства вычислительной техники и программное обеспечение позволяют реализовать на персональном компьютере виртуальную лабораторию, в которой можно максимально приближенно имитировать реальные лабораторные условия с точки зрения как элементной базы, так и современных приборов. Сегодня уже становится очевидным, что без подобного инструмента современный процесс разработки электронного устройства просто невозможно реализовать.

Multisim широко применяется при проектировании радиоэлектронных устройств, позволяя исследовать работу схем без создания реальных макетов в лаборатории. При этом достигается существенная экономия материалов и времени. Если проект требует изменений или улучшений, результаты легко могут быть получены на компьютере при изменении исходных условий. Инженер просто заменяет компоненты, которые обычно используются в реальных цепях, и после этого снова исследует работу и электрические свойства устройства. Обычно трудно предсказать, сколько таких компонентов должно быть заменено. Когда же этим занимается компьютерная программа, она производит все вычисления с меньшей вероятностью ошибок и намного быстрее, чем человек.

Средства анализа данных моделирования

Методы анализа цепей широко варьируются в зависимости от сложности задач. Одни схемы требуют решения единственного уравнения, для других понадобится решение системы уравнений. Если реакция схемы лежит в широкой полосе частот, анализ проводится как во временной, так и в частотной области. Чтобы облегчить задачу объемных вычислений, применяются различные инструменты анализа: от тригонометрических таблиц и логарифмических линеек до калькуляторов и компьютеров с соответствующим програм-мным обеспечением, в частности системой Multisim.

В Multisim для каждого анализа разработчик может настраивать определенные параметры, значения переменных, установки моделирования. Возможность настройки опций анализа появляется после его запуска, в результате чего будет открыто окно настроек.

Для начала анализа необходимо выбрать нужную функцию из основного меню программы Multisim посредством запуска команды «Моделирование/Вид анализа», настроить параметры анализа и выполнить анализ нажатием кнопки «Моделировать».

Анализ чувствительности на постоянном и переменном токе (DC and AC Sensitivity Analysis)

Во время анализа чувствительности производится расчет относительной чувствительности характеристик схемы к изменениям параметров выбранного компонента при частотном анализе на переменном токе (AC) или при расчете статического режима на постоянном токе (DC). Анализ чувствительности определяет множество компонентов схемы, которые будут влиять на выходной сигнал. В результате выявленные компоненты могут быть оптимизированы или для них могут быть назначены наименьшие допуски. Оставшиеся компоненты можно идентифицировать как такие, чья точность не критична для разработки, а значит, за счет них может быть уменьшена стоимость изделия. Анализ чувствительности определяет чувствительность напряжения выходного узла или тока с учетом параметров компонентов схемы. Чувствительность при этом выражается как изменение выхода на единицу изменения входа. Для анализа чувствительности на постоянном и переменном токе в электронной лаборатории Multisim предназначен анализ DC and AC Sensitivity Analysis, который включает два типа анализа: «Чувствительность на DC» и «Чувствительность на AC». Результаты анализа DC-чувствительности отображаются в виде таблицы, а AC-чувствительности — в виде графиков параметров заданного диапазона частот.

При подготовке к анализу DC and AC Sensitivity Analysis необходимо настроить его параметры. Для этого при помощи команды основного меню Multisim «Моделирование/Вид анализа/Чувствительность» откроем окно настроек анализа «Анализ чувствительности». Окно содержит четыре вкладки:

• «Анализируемые параметры»;
• «Переменные»;
• «Установки моделирования»;
• «Итоги».

Рассмотрим вкладку «Анализируемые параметры» (рис. 1). В верхней части вкладки расположено поле «Выходные узлы/токи», в котором, установив переключатель в одну из позиций, можно активизировать параметры следующих полей:

• «Напряжение»;
• «Ток»;
• «Выражение».

Рис. 1. Вкладка «Анализируемые параметры» окна «Анализ чувствительности»

При этом в поле «Напряжение» из выпадающих списков можно выбрать значения выходного узла для проверки и опорной точки для выходного узла (обычно это «земля»). В поле «Ток» — источник выходного тока, в поле «Выражение» ввести выходное выражение. Для полей «Напряжение» и «Ток» доступны кнопки «Изменить фильтр», для поля «Выражение» — кнопка «Редактировать», которая позволяет упростить процесс создания выражения или отредактировать уже составленное ранее выражение.

Значения полей «Напряжение» и «Ток» устанавливаются путем выбора из выпадающего списка, в котором по умолчанию отображаются только узлы, являющиеся частью текущей страницы схемы. Однако при проведении анализа необходимо учитывать и те случаи, когда схема содержит иерархические блоки и подсхемы, в свою очередь также имеющие компоненты электрической схемы. Для того чтобы отобразились узлы, содержащиеся внутри подсхем и иерархических блоков, необходимо воспользоваться кнопками «Изменить фильтр». Следует отметить, что на вкладке «Анализируемые параметры» три такие кнопки и для выбора источника выходного тока или определенного узла используется соответствующая ему кнопка. В результате нажатия на одну из кнопок «Изменить фильтр» будет открыто окно «Фильтр узлов» (рис. 2), в котором, установив флажки в чекбоксах, можно задать отображение в списке меню:

Рис. 2. Окно «Фильтр узлов»

• внутренних узлов иерархических блоков и подсхем — чекбокс «Вкл внутренние узлы»;
• всех не присоединенных узлов схемы — чекбокс «Вкл открытые выводы»;
• компонентов внутри полупроводниковых устройств, определяемых SPICE-моделью этого устройства, — чекбокс «Вкл субмодули».

Добавить выражение в поле «Выходное выражение» можно вручную или при помощи кнопки «Редактировать», в результате будет открыто окно «Анализируемое выражение» (рис. 3). В окне расположены поля «Переменные» и «Функции», в одном из них отображаются все возможные выходные переменные для текущей схемы, а в другом — доступные для использования функции. Для фильтрации списка выходных переменных и функций можно использовать меню выбора, а также кнопку «Изменить фильтр». Меню выбора позволяет фильтровать переменные по следующим типам:

• «Статические пробники»;
• «Напряжение и ток»;
• «Напряжение»;
• «Ток»;
• «Цифровые сигналы»;
• «Устройство/Параметры модели».

Рис. 3. Окно «Анализируемое выражение»

А также установить отображение сразу всех функций в списке или же выбрать определенный тип:

• «Реляционный»;
• «Логический»;
• «Алгебраический»;
• «Экспоненциальный»;
• «Тригонометрический»;
• «Векторный»;
• «Комплексный»;
• «Постоянный».

По умолчанию отображаются все выходные переменные и функции. При помощи кнопки «Изменить фильтр» можно путем установки флажка в чекбоксах в окне «Фильтр узлов» задать отображение:

• внутренних узлов (узлы внутри BJT-модели или внутри SPICE-подсхемы) — чекбокс «Вкл внутренние узлы»;
• открытых выводов — чекбокс «Вкл открытые выводы»;
• выходных переменных из любого подмодуля, содержащегося в схеме, — чекбокс «Вкл субмодули».

Для того чтобы составить выражение, необходимо скопировать в него переменные и функции. Добавление переменных производится путем их выбора при помощи левой кнопки мыши в поле «Переменные» и нажатия на кнопку «Копировать переменную в выражение», добавление функций — путем выбора в поле «Функции» и нажатия на кнопку «Копировать функцию в выражение». Составленное выражение появится в поле «Выражение». Очистить данное поле можно при помощи кнопки «Очистить». Нажмите кнопку ОК для завершения добавления выражения и закрытия окна «Анализируемое выражение». Надо отметить, что в окне «Анализируемое выражение» есть возможность добавлять в выражение доступные в поле «Последние выражения» составленные ранее выражения. Для этого необходимо выбрать из списка нужное выражение при помощи левой кнопки мыши и нажать на кнопку «Копировать в выражение». После закрытия окна «Анализируемое выражение» составленное выражение будет добавлено в поле «Выходное выражение» и при необходимости может быть отредактировано. Для чего следует нажать на кнопку «Редактировать», в результате снова будет запущено окно «Анализируемое выражение». Редактирование выражения производится в поле «Выражение». После выполнения необходимых изменений нажмите на кнопку ОК.

В нижней правой части вкладки «Анализируемые параметры» находится поле «Тип анализа», в котором путем установки переключателя в одну из позиций:

• «Чувствительность на DC»;
• «Чувствительность на АС» —

производится выбор типа анализа чувствительности. В случае установки переключателя в позицию «Чувствительность на АС» активизируется кнопка «Редактировать анализ», при помощи которой можно задать параметры частоты. После нажатия на кнопку «Редактировать анализ» будет открыто окно «Анализ чувствительности на АС» (рис. 4), в котором можно задать следующие параметры частоты анализа чувствительности:

• «Начальная (FSTART)» — начальная частота (отрицательные значения частоты не допускаются; если значение начальной частоты не указано, то расчет не будет произведен);
• «Конечная (FSTOP)» — конечная частота (отрицательные значения частоты не допускаются);
• «Хар-ка изменения» — тип изменения: декадный, линейный, октавный (определяет распределение вычисляемых точек в диапазоне частот);
• «Кол-во точек» — количество точек, в которых производится расчет частотных характеристик в процессе анализа (при увеличении количества точек будут получены наиболее точные результаты, однако может снизиться скорость симуляции схемы);
• «Вертикальная шкала» — вертикальная шкала: логарифмическая, линейная, затухания (дБ), октавная (данный параметр управляет масштабом по оси Y на выходном графике).
• Для того чтобы скопировать установки текущего AC Analysis в анализ чувствительности, необходимо нажать на кнопку «Возврат к основным значениям АС». Вернуться к значениям по умолчанию можно при помощи кнопки «По умолчанию». После того как все настройки произведены, необходимо нажать на кнопку ОК.

Рис. 4. Окно «Анализ чувствительности на АС»

В левой нижней части вкладки «Анали-зируемые параметры» находится поле «Шкала выхода», в котором из выпадающего списка задается одно из двух значений:

• «Абсолютная»;
• «Относительная».

Рассмотрим вкладку «Переменные» окна «Анализ чувствительности» (рис. 5). Данная вкладка содержит два окна, в одном из них отображаются все возможные выходные переменные для текущей схемы (окно «Выходные переменные»), а в другом — переменные, которые будут использоваться в анализе (окно «Переменные для анализа»). Добавление переменных в анализ производится при помощи перемещения их названия из первого окна во второе, путем выбора переменной при помощи левой кнопки мыши в окне «Выходные переменные» и последующего нажатия на кнопку «Добавить». При необходимости переменную можно вернуть обратно в исходное окно с помощью кнопки «Удалить». Для фильтрации списка выходных переменных и переменных для анализа можно использовать меню выбора, а также кнопки «Фильтровать невыбранные» и «Фильтровать выбранные». Меню выбора позволяет фильтровать переменные по следующим типам:

• «Статические пробники»;
• «Напряжение и ток»;
• «Напряжение»;
• «Ток»;
• «Устройство/Параметры модели».

Рис. 5. Вкладка «Переменные» окна «Анализ чувствительности»

По умолчанию отображаются все выходные переменные и переменные для анализа. При помощи кнопок «Фильтровать невыбранные» и «Фильтровать выбранные» можно путем установки флажка в чекбоксах в окне «Фильтр узлов» задать отображение:

• внутренних узлов (узлы внутри BJT-моде-ли или внутри SPICE-подсхемы) — чекбокс «Вкл внутренние узлы»;
• открытых выводов — чекбокс «Вкл открытые выводы»;
• выходных переменных из любого подмодуля, содержащегося в схеме, — чекбокс «Вкл субмодули».

Удалить параметр из списка выходных переменных можно при помощи кнопки «Удалить выбранные». Для того чтобы в конце моделирования в журнале моделирования/анализа были показаны значения всех компонентов и моделей схемы, установите флажок в чекбоксе «По окончании моделирования показать все параметры в контрольном листе». При помощи кнопки «Выбрать для сохранения» можно открыть окно «Выбрать переменные для сохранения». В данном окне указывают тип переменных, которые будут сохранены в файле результатов моделирования.

Рис. 6. Вкладка «Установки моделирования» окна «Анализ чувствительности»

Рассмотрим вкладку «Установки моделирования» окна «Анализ чувствительности» (рис. 6). В верхней части вкладки расположено поле «Установки SPICE», в котором, указав нужную позицию переключателя, можно задать настройки параметров Multisim по умолчанию либо пользовательские. В том случае если в поле выбран пункт «Пользовательские», становится активной кнопка «Выбрать», посредством нажатия на которую открывается окно «Выбор параметров анализа» (рис. 7). Данное окно содержит пять вкладок:

• «Общие»;
• «DC»;
• «Переходные»;
• «Устройство»;
• «Расширенные»,

на которых можно произвести настройку параметров (более подробно настройка параметров в окне «Выбор параметров анализа» была рассмотрена в [5]).

Рис. 7. Вкладка «Общие» окна «Выбор параметров анализа»

Выбор параметров анализа выполняется установкой флажка в чекбоксе в нужной строке, при этом становится активным поле значений, в которое можно вносить изменения с клавиатуры. По окончании внесения изменений в окне «Выбор параметров анализа» нажмите на кнопку ОК. При необходимости можно установить значения по умолчанию, для чего нужно нажать на кнопку «Вернуться к рекомендованным».

Продолжим рассмотрение вкладки «Установки моделирования». В ее нижней части расположено поле «Дополнительно». Установка флажка в чекбоксе «Выполнить проверку последовательности перед запуском» позволит произвести проверку схемы на уместность применения выбранного анализа. Разрешение данного параметра дает указание Multisim автоматически определять такие несовместимости, как открытые конденсаторы, пустые файлы схемы, отсутствие заземления схемы. В поле «Заголовок» отображается заголовок анализа (в нашем случае это Sensitivity), при необходимости его можно изменить путем ввода с клавиатуры нового значения.

Для просмотра информации об анализе предназначена вкладка «Итоги» (рис. 8), предоставляющая обзор всех установок анализа чувствительности.

Рис. 8. Вкладка «Итоги» окна «Анализ чувствительности»

Для того чтобы запустить анализ с текущими установками, необходимо нажать на кнопку «Моделировать», которая находится в нижней части окна «Анализ чувствительности». При моделировании или анализе схемы электрической принципиальной в Multisim иногда возникает ситуация, когда симулятор не может закончить работу. В таком случае попытайтесь изменить точность и ограничение на количество итераций для анализа в окне «Выбор параметров анализа», а также проверьте схему на наличие в ней ошибок.

Рассмотрим процесс анализа DC and AC Sensitivity Analysis на конкретном примере. Для этого определим на вкладке «Анализируемые параметры» окна «Анализ чувствительности» следующие настройки параметров анализа:

• в поле «Выходные узлы/токи» установим переключатель в позицию «Напряжение» и выберем значение выходного узла — V(14) и опорного узла — V(0);
• «Шкала выхода» — абсолютная;
• «Тип анализа» — чувствительность на АС;
• «Параметры частоты» (установка параметров частоты будет доступна после нажатия на кнопку «Редактировать анализ» в поле «Тип анализа»): «Начальная (FSTART)» — 1 Гц, «Конечная (FSTOP)» — 200 МГц, «Хар-ка изменения» — декадная, «Кол-во точек» — 10, «Вертикальная шкала» — логарифмическая.

На вкладке «Переменные» окна «Анализ чувствительности» в поле «Переменные для анализа» добавим следующие переменные для анализа: rr1–rr7.

После того как все параметры настроены, нажмем на кнопку «Моделировать» в окне анализа чувствительности. В результате системой будут построены графики параметров в диапазоне частот от 1 Гц до 200 МГц (рис. 9), которые отобразятся в окне плоттера Grapher. Анализируемая в данном примере схема речевого фильтра представлена на рис. 10. Здесь мы используем анализ чувствительности для определения компонентов, которые могут оказывать влияние на схему, если их значения будут немного отличаться от номинальных. Из графика мы можем определить, что если сопротивление любого из резисторов изменяется на 1 Ом, то результат не изменится существенно. Однако R7 будет оказывать большее влияние на выход схемы.

Рис. 9. Результаты анализа чувствительности в окне плоттера Grapher (тип анализа — чувствительность на АС)

Рис. 10. Анализируемая схема речевого фильтра

Для проведения измерений в окне плоттера Grapher можно использовать курсоры, которые активизируются при помощи одноименной кнопки панели инструментов Grapher. В результате чего на активном графике появятся два вертикальных курсора, а также откроется окно «Курсор», содержащее следующие данные:

• x1, y1 — координаты левого курсора;
• x2, y2 — координаты правого курсора;
• dx — разность между проверяемыми точками по оси Х;
• dy — разность между проверяемыми точками по оси Y;
• min x, min y — x и y минимумы внутри области измерений графика;
• max x, max y — x и y максимумы внутри области измерений графика.

Перемещение курсоров в области графика производится посредством их передвижения при помощи левой кнопки мыши или же путем установки курсора в точное место графика, координаты которого можно задать. Курсоры автоматически связаны с числовыми данными, отображающимися в окне «Курсор» синхронно с перемещением курсоров на графике.

Проведем анализ DC-чувствительности схемы речевого фильтра. Для этого на вкладке «Анализируемые параметры» окна «Анализ чувствительности» установим в поле «Тип анализа» значение «Чувствительность на DС», после чего нажмем на кнопку «Моделировать». Результаты анализа DC-чувствительности отображаются в виде таблицы (рис. 11).

Рис. 11. Результаты анализа чувствительности в виде таблицы (тип анализа — чувствительность на DC)

Анализ изменения температуры (Temperature Sweep Analysis)

Temperature Sweep Analysis позволяет проверять работу схемы, изменяя при симуляции значения температуры в заданном диапазоне, что исключает необходимость нескольких симуляций схемы с разными значениями температуры. При этом есть возможность установки начального и конечного значения температуры, а также ее приращения. В результате выдаются соответствующие функции анализируемой схемы (токи, напряжения и т. д.) при заданных температурах.

В Multisim запуск анализа Temperature Sweep Analysis производится при помощи команды основного меню «Моделирование/Вид анализа/Изменение температуры». В результате чего будет открыто окно «Анализ изменения температуры».

В данном окне помимо уже рассмотренных ранее стандартных вкладок находится вкладка «Анализируемые параметры» (рис. 12), которую мы и рассмотрим. В ее верхней части расположено поле «Изменение параметров», где отображаются установленные системой по умолчанию: тип параметра — «Температура», начальное значение — «27 °C», описание — «Изменение температуры при работе схемы». Значения данных параметров изменить нельзя.

Рис. 12. Вкладка «Анализируемые параметры» окна «Анализ изменения температуры»

В поле «Точки изменения» задаются следующие параметры анализа изменения температуры:

• «Характеристика изменения» — тип распределения: декадный, линейный, октавный, перечень;
• «Старт» — начальное значение температуры;
• «Стоп» — конечное значение температуры;
• «# точек» — количество точек, в которых производится расчет в процессе анализа;
• «Приращение».

В том случае если в поле «Характеристика изменения» выбрано значение «Перечень», в правой части поля отобразится окно «Перечень значений» (рис. 13), в котором с клавиатуры через запятую или пробелы вводится список значений температуры.

Рис. 13. Окно «Перечень значений»

В поле «Дополнительно» задается вид анализа, в результате чего можно выполнить три типа изменения: «Рабочая точка DC», «Анализ АС», «Анализ переходных процессов», «Внутренние изменения».

Для анализа «Рабочая точка DC» предусмотрен выбор отображения результатов анализа, для чего необходимо установить переключатель в одну из позиций: «Отображать результаты на графике» или «Отображать результаты в таблице». Результаты анализа изменения температуры (вид анализа — «Рабочая точка DC») представлены на рис. 14а в виде графика зависимости выходного напряжения от температуры и таблицы, в первой колонке которой указаны значения температуры, а во второй — соответствующие им значения напряжения (рис. 14б). Анализируемая схема представлена на рис. 15. Для анализов «Анализ АС», «Анализ переходных процессов», «Внутренние изменения» есть возможность настройки параметров при помощи кнопки «Редактировать», при этом доступные параметры зависят от выбранного анализа.

Рис. 14. Результаты анализа изменения температуры (вид анализа — «Рабочая точка DC») в виде:
а) графика зависимости выходного напряжения от температуры;
б) таблицы

Рис. 15. Анализируемая схема операционного усилителя

Флажок в чекбоксе «Все кривые на одном графике» устанавливается в том случае, когда не нужно отображать каждую кривую на отдельном графике.

При подготовке к такому виду анализа изменения температуры, как «Анализ АС», необходимо настроить его параметры. Для этого в окне анализа изменения температуры на вкладке «Анализируемые параметры» выберем в поле «Вид анализа» пункт «Анализ АС» и нажмем кнопку «Редактировать», в результате будет открыто окно «Изменения при анализе АС», в котором задаются следующие параметры:

• «Начальная (FSTART)» — начальная частота;
• «Конечная (FSTOP)» — конечная частота;
• «Хар-ка изменения» — тип изменения;
• «Кол-во точек» — количество точек, в которых производится расчет частотных характеристик в процессе анализа;
• «Вертикальная шкала» — вертикальная шкала: логарифмическая, линейная, затухания (дБ), октавная.

Рассмотрим настройку параметров такого вида анализа изменения температуры, как «Анализ переходных процессов». Для этого в окне анализа изменения температуры на вкладке «Анализируемые параметры» выберем в поле «Вид анализа» пункт «Анализ переходных процессов» и нажмем на кнопку «Редактировать», в результате чего будет открыто окно «Изменения при анализе переходных процессов» (рис. 16).

Рис. 16. Окно «Изменения при анализе переходных процессов»

В верхней части окна расположено поле «Начальные условия», в котором из выпадающего списка можно выбрать следующие значения:

• «Автоматическое определение начальных условий» — система начинает анализ, используя в качестве начальных значений рабочую точку по постоянному току. При аварийном завершении анализа Multisim попытается использовать нулевые начальные условия. Если и в этот раз не удастся выполнить анализ, то система будет использовать определенные разработчиком начальные условия;
• «Установить равным нулю» — анализ переходного процесса начинается с нулевых начальных условий;
• «Определенные пользователем» — система будет применять определенные разработчиком начальные условия;
• «Рассчитать рабочую точку на DC» — система рассчитывает рабочую точку по постоянному току схемы, после чего использует полученный результат в качестве начальных условий для анализа переходного процесса.

В поле «Параметры» устанавливается начальное время переходного процесса (параметр «Начало (TSTART)») и его конечное время (параметр «Окончание (TSTOP)») в секундах. Значение параметра «Начало (TSTART)» должно быть больше или равно нулю, но меньше значения параметра «Окончание (TSTOP)». Отрицательные значения начального и конечного времени переходного процесса не допускаются. Посредством установки флажка в чекбоксе «Использовать максимальный шаг по времени (TMAX)» и последующей установки переключателя в одну из позиций:

• «Минимальное кол-во шагов»;
• «Длительность макс. шага (TMAX)»;
• «Создавать автоматически» —

можно задать минимум временных шагов путем ввода с клавиатуры нужного количества расчетных точек между начальным и конечным временем переходного процесса, максимальное время шага в секундах, которое может поддерживать анализ, генерацию временных шагов автоматически.

В нижней части окна «Изменения при анализе переходных процессов» находится поле «Дополнительно», в котором путем установки флажка в чекбоксах:

• «Установить начальный шаг (TSTЕP)»;
• «Оценивать макс шаг на основе перечня соединений (TMAX)» —

можно задать значение временного шага в секундах (данное значение должно быть меньшим, чем значение максимального временного шага, установленное в поле «Длительность макс. шага (TMAX)»), необходимость оценки максимального шага на основе перечня соединений. В том случае если заданы параметры начального (TSTEP) и максимального временного шага (TMAX), размер временных шагов, получаемый в процессе анализа, будет начинаться с начального значения шага и увеличиваться до значения заданного максимального временного шага.

Для того чтобы вернуться к значениям по умолчанию, нажмите на кнопку «По умолчанию» в верхнем правом углу окна «Изменения при анализе переходных процессов».

В результате анализа переходного процесса вычисляется напряжение в зависимости от времени. Анализируемая схема и результаты анализа (окно плоттера Grapher) представлены на рис. 17.

Рис. 17. Анализируемая схема и результаты анализа изменения температуры (вид анализа — «Анализ переходных процессов»)

Рассмотрим настройку параметров такого вида анализа изменения температуры, как «Внутренние изменения». Для этого в окне «Анализ изменения температуры» на вкладке «Анализируемые параметры» выберем в поле «Вид анализа» пункт «Внутренние изменения» и нажмем на кнопку «Редактировать», в результате чего будет открыто окно «Изменение внутренних параметров» (рис. 18). В верхней части окна расположено поле «Изменение параметров», в котором можно задать:

• «Изменение» (параметры устройства/параметры модели);
• «Устройство» (тип устройства);
• «Название»;
• «Параметр» (доступные параметры для устройства/модели);
• «Начальное значение».

Рис. 18. Окно «Изменение внутренних параметров»

В поле «Описание» выводится описание выбранного параметра устройства/модели.

В поле «Точки изменения» задаются следующие параметры анализа:

• «Характеристика изменения» — тип распределения: декадный, линейный, октавный, перечень;
• «Старт» — начальное значение температуры;
• «Стоп» — конечное значение температуры;
• «# точек» — количество точек, в которых производится расчет в процессе анализа;
• «Приращение».

В том случае если в поле «Характеристика изменения» выбрано значение «Перечень», в правой части поля отобразится окно «Перечень значений».

В поле «Дополнительно» задается вид анализа, в результате можно выполнить три типа изменения: «Рабочая точка DC», «Анализ АС», «Анализ переходных процессов», «Внутренние изменения».

Для анализа «Рабочая точка DC» есть возможность выбора отображения результатов анализа, для чего необходимо установить переключатель в одну из позиций: «Отображать результаты на графике» или «Отображать результаты в таблице». Для анализов «Анализ АС», «Анализ переходных процессов», «Внутренние изменения» параметры настраивают при помощи кнопки «Редактировать», при этом доступные параметры зависят от выбранного анализа. Анализируемая схема и результаты анализа (окно плоттера Grapher) представлены на рис. 19.

Рис. 19. Анализируемая схема и результаты анализа изменения температуры (вид анализа — «Внутренние изменения»)

Закончим рассмотрение вкладки «Анализируемые параметры» окна «Анализ изменения температуры» и перейдем к вкладке «Переменные», на которой необходимо в поле «Переменные для анализа» добавить переменные. Вкладка «Установки моделирования» (рис. 20) окна «Анализ изменения температуры» имеет небольшие отличия от стандартной, а именно содержит дополнительное поле «Оцифровка аналогового сигнала», в котором разработчик может установить на свое усмотрение уровень логической «единицы» и логического «нуля». Запуск анализа производится после настройки всех параметров в окне «Анализ изменения температуры» посредством нажатия на кнопку «Моделировать», которая расположена в нижней части окна.

Рис. 20. Вкладка «Установки моделирования» окна «Анализ изменения температуры»

Анализ изменения параметров (Parameter Sweep Analysis)

Parameter Sweep Analysis — это многовариантный параметрический анализ электрической схемы, который позволяет проверять работу схемы, изменяя при симуляции значения параметров компонентов в заданном диапазоне, что исключает необходимость нескольких симуляций схемы с разными параметрами компонентов. Управление значениями выбранного параметра производится путем установки его начального значения, конечного значения, типа изменения параметра («Рабочая точка DC», «Анализ АС», «Анализ переходных процессов», «Внутренние изменения») и значения приращения.

Запуск анализа Parameter Sweep Analysis реализуется командой основного меню «Моделирование/Вид анализа/Изменение параметров». В результате чего будет открыто окно «Изменение параметров». Рассмотрим вкладку «Анализируемые параметры» данного окна (рис. 21).

Рис. 21. Вкладка «Анализируемые параметры» окна «Изменение параметров»

В верхней части окна расположено поле «Изменение параметров», в котором можно задать:

• «Изменение» (параметры устройства/параметры модели);
• «Устройство» (тип устройства для изменения);
• «Название»;
• «Параметр» (доступные параметры для устройства/модели);
• «Начальное значение».

В поле «Описание» выводится описание выбранного параметра устройства/модели. В поле «Точки изменения» задаются следующие параметры анализа:

• «Характеристика изменения» — тип распределения: декадный, линейный, октавный, перечень;
• «Старт» — начальное значение;
• «Стоп» — конечное значение;
• «# точек» — количество точек, в которых производится расчет в процессе анализа;
• «Приращение».

Если в поле «Характеристика изменения» выбрано значение «Перечень», то в правой части поля отобразится окно «Перечень значений».

В поле «Дополнительно» задается вид анализа, в результате чего можно выполнить три типа изменения: «Рабочая точка DC», «Анализ АС», «Анализ переходных процессов», «Внутренние изменения».

Для анализа «Рабочая точка DC» есть возможность выбора отображения результатов анализа, для чего необходимо установить переключатель в одну из позиций: «Отображать результаты на графике» или «Отображать результаты в таблице». Для анализов «Анализ АС», «Анализ переходных процессов», «Внутренние изменения» есть возможность настройки парамет-ров при помощи кнопки «Редактировать», при этом доступные параметры зависят от выбранного анализа. Если для выбранного типа анализа не было произведено редактирование его параметров, то во время анализа будут использованы значения параметров по умолчанию либо последние установки анализа.

Изменение значений параметров отдельных компонентов схемы приводит к изменению ее выходных значений. Перед тем как запустить анализ, нужно определить компоненты схемы и их параметры для изменения, а также узлы для анализа. При этом переменные для анализа добавляются на вкладке «Переменные» окна «Изменение параметров» путем их перемещения из поля «Выходные переменные» в поле «Переменные для анализа» при помощи кнопки «Добавить». После того как все настройки произведены, можно просмотреть информацию об анализе на вкладке «Итоги» (рис. 22). Данная вкладка предоставляет обзор всех установок анализа. Пример анализируемой схемы и результаты анализа (окно плоттера Grapher) показаны на рис. 23. Схема, представленная в примере, — это генератор Колпица, на выходе которого генерируется прямоугольный сигнал. При эмуляции схемы можно заметить, что с уменьшением индуктивности уменьшается и частота сигнала. Перед проведением анализа можно теоретически рассчитать ожидаемые результаты, а затем сравнить их с полученными во время анализа. Для проведения измерений можно воспользоваться курсорами, для чего необходимо на панели инструментов Grapher нажать на кнопку «Курсоры». В результате на активном графике появятся два вертикальных курсора, а также откроется окно «Курсор» (рис. 24), в котором синхронно с перемещением курсоров на графике будут отображаться числовые данные. Для проведения измерения частоты сигнала генератора установим курсор 1 к первому переднему фронту сигнала на графике, а курсор 2 — к следующему фронту. Полученные результаты отобразятся в окне «Курсор» (рис. 24). При этом для определения частоты нам потребуются значения х1 и х2 (f = 1/(х2–х1)).

Рис. 22. Вкладка «Итоги» окна «Изменение параметров»

Рис. 23. Анализируемая схема и результаты анализа изменения параметров (вид анализа — «Анализ переходных процессов»)

Рис. 24. Определение частоты сигнала при помощи курсоров