Программа моделирования схем SPICE в процессе моделирование работы схем обеспечивает и моделирование работы диодов. Модели диодов основаны на характеристиках отдельных устройств, описанных в технических описаниях на конкретные продукты, и характеристиках технологических процессов, которые не указаны в описаниях на устройства. Некоторая информация, взятая из технического описания на 1N4004, приведена на рисунке ниже.
Определение диода начинается с имени элемента диода, которое должно начинаться с " d " плюс необязательные символы. Примеры имен элементов диодов: d1 , d2 , dtest , da , db , d101 . Два номера узлов определяют подключение анода и катода, соответственно, к другим компонентам. За номерами узлов следует имя модели, ссылаясь на последующий оператор " .model ".
Строка оператора модели начинается с " .model ", за которым следует название модели, соответствующее одному или нескольким определениям диода. Затем " d " указывает, что работа диода должна моделироваться. Остальная часть объявления модели представляет собой список дополнительных параметров диода в виде ParameterName=ParameterValue . В примере 1 такие параметры не используются. В примере 2 определены несколько параметров. Список параметров диодов приведен в таблице ниже.
Основная форма: d[имя] [анод] [катод] [название_модели] .model ([название_модели] d . . .) Пример1: d1 1 2 mod1 .model mod1 d Пример2: D2 1 2 Da1N4004 .model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=0 BV=400 IBV=5.00u CJO=30 M=0.333 N=2)
Самый простой подход для получения SPICE модели такой же, как и для получения технического описания: посмотрите на сайте производителя. В таблице ниже приведены параметры модели для некоторых диодов. Во втором случае можно создать SPICE модель по тем параметрам, которые указаны в техническом описании. Третий случай, который здесь не рассматривается, - это измерение параметров реального устройства. Затем вычислить, сравнить и подогнать параметры SPICE модели к результатам измерений.
Если параметры диода не указаны, как в первом примере выше, применяются параметры по умолчанию, взятые из таблиц выше и ниже. Это модели по умолчанию диодов в интегральных микросхемах. Они безусловно подходят для предварительной работы и с дискретными устройствами. Для более важной работы используйте SPICE модели, поставляемые производителем, поставщиками ПО SPICE и другими источниками.
| Элемент | IS | RS | N | TT | CJO | M | VJ | EG | XTI | BV | IBV |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| По умолчанию | 1E-14 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0.5 | 1 | 1.11 | 3 | ∞ | 1m |
| 1N5711 sk | 315n | 2.8 | 2.03 | 1.44n | 2.00p | 0.333 | - | 0.69 | 2 | 70 | 10u |
| 1N5712 sk | 680p | 12 | 1.003 | 50p | 1.0p | 0.5 | 0.6 | 0.69 | 2 | 20 | - |
| 1N34 Ge | 200p | 84m | 2.19 | 144n | 4.82p | 0.333 | 0.75 | 0.67 | - | 60 | 15u |
| 1N4148 | 35p | 64m | 1.24 | 5.0n | 4.0p | 0.285 | 0.6 | - | - | 75 | - |
| 1N3891 | 63n | 9.6m | 2 | 110n | 114p | 0.255 | 0.6 | - | - | 250 | - |
| 10A04 10A | 844n | 2.06m | 2.06 | 4.32u | 277p | 0.333 | - | - | - | 400 | 10u |
| 1N4004 1A | 76.9n | 42.2m | 1.45 | 4.32u | 39.8p | 0.333 | - | - | - | 400 | 5u |
| 1N4004 тех.описание | 18.8n | - | 2 | - | 30p | 0.333 | - | - | - | 400 | 5u |
В противном случае введите некоторые из параметров, приведенных в техническом описании. Сначала выберите значение для SPICE параметра N между 1 и 2. Это необходимо для диодного уравнения (n). Массобрио в книге “Semiconductor Device Modeling with SPICE” рекомендует «... n, коэффициент эмиссии обычно равен примерно 2». В таблице выше мы видим, что силовые выпрямительные диоды 1N3891 (12 А) и 10A04 (10 А) используют примерно 2. Первые четыре строки в таблице не актуальны, поскольку они представляют собой диод Шоттки, диод Шоттки, германиевый диод и кремниевый диод для малых сигналов, соответственно. Ток насыщения, IS, выводится из диодного уравнения, значения (V D , I D) на графике выше, и N=2 (n в диодном уравнении).
I D = I S (e V D /nV T - 1)
V T = 26 мВ (при температуре 25°C)
V D = 0,925 В (при 1 А на графике)
1 А = I S (e (0,925 В)/(2)(26 мВ) - 1)
Числовые значения IS=18.8n и N=2 приведены в последней строке таблицы выше для сравнения с моделью производителя 1N4004, что значительно отличается. По умолчанию RS установлено в значение 0. Это будет оценено позже. N, IS и RS являются важными статическими параметрами по постоянному току.
Рашид в книге “SPICE for Power Electronics and Electric Power” предлагает, чтобы TT, t D , время перехода, было аппроксимировано из восстанавливаемого заряда Q RR , параметра из технического описания (в нашем случае недоступного) и I F , прямого тока.
I D = I S (e V D /nV T - 1) t D = Q RR /I F
Мы принимаем TT=0 из-за отсутствия Q RR . Хотя было бы разумно взять TT, как у аналогичного выпрямительного диода 10A04, 4.32u. TT диода 1N3891 не подходит, так как выпрямителем с быстрым восстановлением. CJO, емкость перехода при нулевом смещении оценивается по графику зависимости C J от V R , который приведен выше. Емкость при ближайшем на графике к нулю напряжении составляет 30 пФ при 1 В. Если моделировать отклик на высокоскоростные переходы, как в импульсных источниках питания, то в модели должны быть учтены параметры TT и CJO.
Коэффициент плавности перехода M связан с профилем легирования перехода. Он не содержится в техническом описании устройств. Мы выбираем M = 0.333, что соответствует линейной плавности перехода. Мощные выпрямительные диоды в таблице выше используют более низкие значения M.
Мы берем значения по умолчанию для VJ и EG. Многие другие диоды используют VJ=0.6, что показано в таблице выше. Однако выпрямительный диод 10A04 использует значение по умолчанию, которое мы будем использовать для нашей модели 1N4004 (1N4001 тех. описание в таблице выше). Используйте значение по умолчанию EG=1.11 для кремниевых и выпрямительных диодов. В таблице выше приведены значения для диодов Шоттки и германия. Возьмите XTI=3, стандартный температурный коэффициент IS для кремниевых устройств. Для XTI диодов Шоттки смотрите таблицу выше.
Выдержка из технического описания, показанная на рисунке выше, приводит I R = 5 мкА и V R = 400 В, соответствующие IBV=5u и BV=400, соответственно. Параметры SPICE модели 1n4004, полученные из технического описания, перечислены в последней строке таблицы выше для сравнения с моделью производителя, указанной выше. BV необходим только в том случае, если моделирование производится при обратном напряжении, превышающем обратное напряжение пробоя диода, как в случае со стабилитронами. IBV, обратный ток пробоя, часто опускается, но может быть введен, если приведен и BV.
На рисунке ниже показана схема для сравнения модели производителя, модели, полученной из технического описания, и модели по умолчанию, использующей параметры по умолчанию. Для измерения токов через диоды необходимы три фиктивных источника 0 V. Источник 1 V изменяет своё выходное напряжение от 0 до 1,4 В с шагом 0,2 мВ. Смотрите инструкцию.DC в списке соединений в таблице ниже. DI1N4004 - это модель производителя, а Da1N4004 - модель, созданная нами.
Параметры списка соединений SPICE: (D1) DI1N4004 модель производителя, (D2) Da1N40004 модель, полученная из технического описания, (D3) модель по умолчанию:
*SPICE circuit <03468.eps> from XCircuit v3.20 D1 1 5 DI1N4004 V1 5 0 0 D2 1 3 Da1N4004 V2 3 0 0 D3 1 4 Default V3 4 0 0 V4 1 0 1 .DC V4 0 1400mV 0.2m .model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=0 BV=400 IBV=5.00u CJO=30 +M=0.333 N=2.0 TT=0) .MODEL DI1N4004 D (IS=76.9n RS=42.0m BV=400 IBV=5.00u CJO=39.8p +M=0.333 N=1.45 TT=4.32u) .MODEL Default D .end
Мы сравниваем три модели на рисунке ниже и данные графиков в таблице ниже. VD - это напряжение, подаваемое на диод для сравнения токов модели производителя, нашей расчетной модели и модели диода по умолчанию. Последний столбец "1N4004 график" - это данные из вольт-амперной характеристики из технического описания, которая приведена на рисунке выше, и с которой наши результаты должны совпадать. Сравнение токов трех моделей с последним столбцом показывает, что модель по умолчанию хороша при низких токах; модель производителя хороша при больших токах; а наша рассчитанная по техническому описанию модель лучше всего при токах до 1 А. Точка на 1 А почти идеальна, поскольку расчет IS основан на напряжении диода при 1 А. Наша модель сильно завышает значения тока выше 1 А.
| Индекс | VD | Модель производителя | Модель по тех. описанию | Модель по умолчанию | 1N4004 график |
|---|---|---|---|---|---|
| 3500 | 7.000000e-01 | 1.612924e+00 | 1.416211e-02 | 5.674683e-03 | 0.01 |
| 4001 | 8.002000e-01 | 3.346832e+00 | 9.825960e-02 | 2.731709e-01 | 0.13 |
| 4500 | 9.000000e-01 | 5.310740e+00 | 6.764928e-01 | 1.294824e+01 | 0.7 |
| 4625 | 9.250000e-01 | 5.823654e+00 | 1.096870e+00 | 3.404037e+01 | 1.0 |
| 5000 | 1.000000e-00 | 7.395953e+00 | 4.675526e+00 | 6.185078e+02 | 2.0 |
| 5500 | 1.100000e+00 | 9.548779e+00 | 3.231452e+01 | 2.954471e+04 | 3.3 |
| 6000 | 1.200000e+00 | 1.174489e+01 | 2.233392e+02 | 1.411283e+06 | 5.3 |
| 6500 | 1.300000e+00 | 1.397087e+01 | 1.543591e+03 | 6.741379e+07 | 8.0 |
| 7000 | 1.400000e+00 | 1.621861e+01 | 1.066840e+04 | 3.220203e+09 | 12. |
Решение заключается в том, чтобы увеличить RS со значения по умолчанию, которое равно RS=0. Изменение RS от 0 до 8m в модели по техническому описанию приводит к тому, что кривая пересекает 10 А (здесь не показано) при том же напряжении, что и модель производителя. Увеличение RS до 28.6m смещает кривую дальше вправо, как показано на рисунке ниже. Это приводит к более точному соответствию нашей модели с графиком из технического описания (рисунок выше). В таблице ниже показано, что ток 1.224470e+01 А соответствует графику при 12 А. Однако ток при 0.925 В ухудшился с 1.096870e+00 до 7.318536e-01.
Второе испытание для улучшения рассчитаной по техническому описанию модели по сравнению с моделью производителя и моделью по умолчанию.model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=28.6m BV=400 IBV=5.00u CJO=30
+M=0.333 N=2.0 TT=0)
| Индекс | VD | Модель производителя | Модель по тех. описанию | 1N4004 график |
|---|---|---|---|---|
| 3505 | 7.010000e-01 | 1.628276e+00 | 1.432463e-02 | 0.01 |
| 4000 | 8.000000e-01 | 3.343072e+00 | 9.297594e-02 | 0.13 |
| 4500 | 9.000000e-01 | 5.310740e+00 | 5.102139e-01 | 0.7 |
| 4625 | 9.250000e-01 | 5.823654e+00 | 7.318536e-01 | 1.0 |
| 5000 | 1.000000e-00 | 7.395953e+00 | 1.763520e+00 | 2.0 |
| 5500 | 1.100000e+00 | 9.548779e+00 | 3.848553e+00 | 3.3 |
| 6000 | 1.200000e+00 | 1.174489e+01 | 6.419621e+00 | 5.3 |
| 6500 | 1.300000e+00 | 1.397087e+01 | 9.254581e+00 | 8.0 |
| 7000 | 1.400000e+00 | 1.621861e+01 | 1.224470e+01 | 12. |
Предлагаемое упражнение для читателя: уменьшить N так, чтобы ток при VD = 0,925 В был восстановлен до 1 А. Это может увеличить ток (12,2 А) при VD = 1,4 В, требуя увеличения RS для уменьшения тока до 12 А.
Стабилитрон. Существует два подхода к моделированию стабилитрона: установка в инструкции модели параметра BV на напряжение стабилитрона или моделирование стабилитрона с подсхемой, содержащей диодный фиксатор уровня, установленный на напряжение стабилитрона. Пример первого подхода устанавливает напряжение пробоя BV в значение 15 для модели стабилитрона 1n4469 на 15 В (IBV необязательно):
Model D1N4469 D (BV=15 IBV=17m)
Второй подход моделирует стабилитрон с подсхемой. Фиксатор уровня D1 и VZ на рисунке ниже моделируют напряжение обратного пробоя 15 В стабилитрона 1N4477A. Диод DR учитывает в подсхеме проводимость стабилитрона при прямом смещении.
Туннельный диод. Туннельный диод может быть смоделирован с помощью SPICE подсхемы и пары полевых (JFET) транзисторов.
Диод Ганна. Диод Ганна также может быть смоделирован парой полевых транзисторов.
Подведем итоги
- Диоды описываются в SPICE с помощью инструкции компонента диода, относящейся к выражению.model . Инструкция.model содержит параметры, описывающие диод. Если параметры не указаны, модель использует значения по умолчанию.
- Статические параметры по постоянному току включают в себя N, IS и RS. Параметры обратного пробоя: BV, IBV.
- Для точного динамического моделирования требуются TT и CJO.
- Рекомендуется использовать модели, предоставляемые производителем.
Рисунок 3: AC анализ участка в градусах
Передачи постоянного тока характерно график показывает напряжение на выходе, слева направо, начиная за 0В до 5В и показывает входное напряжение, сверху донизу, от -0,15 до 0,15 В. Каждый раз, когда я смотрю сюжет, как это я получаю ностальгический, вспоминая те дни, когда я хотел перевернуть переключатели на передней панели PDP-8 и программ нагрузки загрузки с бумажной ленты. Но это уже другая история. Этот сюжет, конечно, не фантазия, по сегодняшним меркам, но это не передать необходимую информацию.
Рисунок 4: AC анализ Земельный участок в радианы
Вместо того, чтобы выбрать одну переменную для отображения в строке № 10 я выбрал все переменные для отображения. Это показывает, выходной импеданс составляет около.
А входное сопротивление составляет около
В строке 20 я провел анализ Фурье от напряжения во временной области, чтобы найти содержание гармоник искаженной синусоидальной волны. Мне пришлось указать на основной частоте 5 МГц в качестве, так же, как был дан в исходном файле, а узел напряжения анализ Фурье следует проверить. Как и следовало ожидать от сжатого форму синусоидальной волны выхода, коэффициент гармонических искажений (THD) достаточно высок.
Рисунок 5: AC анализ участка как функция величины
Если вы будете иметь проблемы с SPICE, скорее всего, он будет с цепью Вы не можете анализировать.Хорошей новостью является то, что SPICE3 улучшается в этом отношении, и у вас есть некоторый контроль над тем, как численные решения определяются. Когда SPICE рассчитывает узловых напряжений и токов отделение, он использует пороги допустимой ошибки, чтобы определить, когда имитация достигает своего ответа, то есть, когда он достигает численную сходимость. Трех параметров управления пороги могут быть установлены на. Заявление варианты и называются ABSTOL, VNTOL и RELTOL. ABSTOL самый маленький ток вы хотите принять SPICE. Увеличение ABSTOL от значения по умолчанию 12pA может помочь моделирование сходятся. VNTOL является наименьшим напряжением, что вы хотите, чтобы принять SPICE. Увеличение VNTOL от значения по умолчанию 10В может помочь моделирование сходятся.RELTOL это соотношение численного ответа найдены в ходе нынешнего итераций для численного ответа, найденные во время последней итерации. Увеличение RELTOL может помочь постоянного анализа сходятся, но увеличение RELTOL также может привести к проблемам переходных анализа. Если вы получите предупреждение от SPICE говорят "временной шаг слишком мал", RELTOL, вероятно, слишком велико.
Параметры ITL1 через ITL6 контроль количества итераций для выполнения перед SPICE сдается, и методы контроля используются для достижения конвергенции.
Очевидно, что точность результатов моделирования может быть лучше, чем сближение порогов использовали во время анализа.Если вам не нужно, чтобы расслабиться пороги, это не будет представлять проблему, так как допуски на значения компонентов и изменения в компонент производительности стоит представить гораздо больше расхождение между номинальным моделирование производительности и реальной измерять производительность.
Рисунок 6: синусоида входного и выходного напряжения
Резюме
Эта статья является далеко не исчерпывающей. SPICE может сделать для вас и как использовать его на полную катушку преимущество. SPICE является одновременно распространенным и полезным для инженеров, и было так на протяжении почти 30 лет. Если вы не используете SPICE, я надеюсь, что вы поймали по крайней мере, взглянуть на хлеб инженера и сливочное масло.
По мере освоения LТspice и усложнения моделируемых схем нередко возникает необходимость представить уже отработанные узлы в виде нового компонента. LTspice дает такую возможность через создание символа компонента и Spice-файла к нему. Однако сам процесс преобразования схемной модели в символ в Help и в его русскоязычных переводах описан весьма скудно и даже малопонятно. Немудрено, что у начинающих возникает вопрос – “куда же лошадь запрягать?” Надеюсь, что это сообщение окажется неплохим дополнением ко второму видеоуроку по LTspice и будет полезным для изучающих этот симулятор самостоятельно.1.1 О модели идеального трансформатора
Итак, давайте посмотрим, как создается новый компонент на примере создания символа идеального трехобмоточного трансформатора. Хочу сразу пояснить, почему для примера выбран именно идеальный трехобмоточный трансформатор. Дело в том, что в штатной папке sym, из которой производится вызов компонентов для включения в моделируемую схему, этот примитив (символ) отсутствует. Help LTspice в случае такой необходимости предлагает воспользоваться моделью линейного (неидеального) трансформатора в виде набора взаимно связанных индуктивностей с коэффициентом связи единица. Справедливости ради надо отметить, что в папке «Educational» из каталога «examples» можно найти файл IdealTransformer.asc, в котором представлена модель двухобмоточного идеального трансформатора с использованием 4-х источников тока, управляемых напряжением, (ИТУН или G в Spice-терминологии). Но модель эта выглядит достаточно громоздкой и, кроме того, не доведена до уровня символа.В то же время известны более компактные Spice-модели идеальных трансформаторов, одна из которых описана в статье L.G. Meares и Charles E. Hymowitz «SPICE Models For Power Electronics» (Spice-модели для силовой электроники)
www.intusoft.com/articles/satcore.pdf
Перепев этой модели, доведенный до уровня символ, под тем же названием, что и у авторов статьи, но с небольшими непринципиальными изменениями можно найти в громадном архиве LTspiceIV.zip, упоминавшемся в видеоуроке bsvi (файлы XFMR1.asy и XFMR2.asy, SUBCKT к ним в файле Sborka.lib).Именно эту модель возьмем в качестве прототипа для наших дальнейших изысков. Но при этом учтем одно интересное замечание из Help LtspiceIV:
«It is better to use a G source shunted with a resistance to approximate an E source than to use an E source. A voltage controlled current source shunted with a resistance will compute faster and cause fewer convergence problems than a voltage controlled voltage source. Also, the resultant nonzero output impedance is more representative of a practical circuit.»
В переводе это звучит так:
«Лучше использовать G-источник (ИТУН), шунтированный сопротивлением, чтобы аппроксимировать Е-источник (ИНУН - источник напряжения, управляемый напряжением), чем использовать просто Е-источник. Источник тока, управляемый напряжением, шунтированный сопротивлением, считается быстрее и вызывает меньше проблем со сходимостью, чем источник напряжения, управляемый напряжением. Кроме того, получаемые результаты благодаря ненулевому импедансу в большей степени репрезентативны по отношению к реальным цепям».
Обратимся теперь к базовой модели идеального двухобмоточного трансформатора из статьи L.G. Meares и Charles E. Hymowitz,
Рис.1 Модель идеального трансформатора, предложенная Кристофером Бассо
Мы видим, что входное напряжение первичной обмотки (порты 1 и 2) в качестве управляющего поступает на источник напряжения Е. Его выходное напряжение через источник напряжения с нулевым выходом VM поступает на порты 3, 4 и используется как напряжение вторичной обмотки. Источник VM используется как датчик тока для источника тока F, управляемого током. Напряжение, получаемое на резисторе RP от протекания тока источника F, воспроизводит ЕДС самоиндукции первичной обмотки. Резистор RS создает ненулевое выходное сопротивление цепи вторичной обмотки. Оба этих резистора RP и RS служат для устранения сингулярности матрицы, описывающей схему. Коэффициент трансформации задается параметром Ratio, равным отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной. Листинг модели (Netlist в терминах LTspice) показан в левой части рисунка. Заметим, что входное напряжение может подаваться на любую пару портов, относящихся к одной обмотке. По этой причине, что считать первичной обмоткой, а что вторичной, не имеет принципиального значения. Важно лишь правильно задавать параметр Ratio. Модели многообмоточных трансформаторов создаются путем параллельного включения первичных обмоток нескольких двухобмоточных трансформаторов. Пример построения трехобмоточного трансформатора показан на следующем рис.2: 
Рис. 2 Трехобмоточный идеальный трансформатор по модели К. Бассо
1.2 Варианты реализации символа нового компонента
В LTspice заложена возможность представить в виде символа некий функционально законченный узел в общей схеме сложного радиоэлектронного устройства в трех ипостасях:1) Как низкоуровневую часть иерархической схемы более высокого уровня.
В обычной инженерной практике такое иерархическое дробление сложного устройства на блоки, субблоки, модули и пр. встречается сплошь и рядом.
2) Как примитив с наперед заданными и неизменяемыми свойствами.
В этом смысле созданный символ подобен полупроводниковому прибору или микросхеме.
Никаких изменений в таком примитиве (символе) непосредственно из моделируемой схемы более высокого уровня произвести нельзя. Такое представление имеет смысл в случае многократного повторения данного узла в общей схеме и полной уверенности в отсутствии необходимости каких-либо подстроек.
3) Как примитив (символ) с возможным изменением отдельных параметров непосредственно из моделируемой схемы.
Рассмотрим вначале, как создается модель нашего идеального трехобмоточного трансформатора в случае его использования в качестве элемента схемы более высокого уровня, то есть при иерархическом построении моделируемой схемы. Нашу модель мы будем строить из штатных примитивов LTspice.
1.3 Электрическая схема нового компонента
Разработка модели начинается с электрической схемы функционального узла. Для начала определимся с размещением наших наработок в программе LTspice. Создадим в каталоге LTspiceIV новую папку. Назовем ее My Projects. На мониторе компьютера это выглядит примерно так:
В этой папке будем хранить наши рабочие файлы.
Открываем окно New Schematic (новая схема) в LTspice и рисуем схему нашей модели
Рис. 3 Электрическая схема модели идеального трехобмоточного трансформатора
Сохраним ее в папке My Proects под именем Ideal_Trans3.asc.
1.4 Редактирование компонентов электрической схемы
Приведенная схема требует некоторых пояснений и дополнительной работы. Во первых требуется отредактировать атрибуты компонентов. Для этого наводим курсор на компонент, подлежащий редактированию. Далее щелчком правой кнопки мыши открываем диалог «Component Attribute Editor». В нашем случае требуется отредактировать атрибуты компонентов F1, G1, V1, F2, G2, V2. Кроме того должны быть указаны величины сопротивления резисторов R1, R2, R3, что делается с помощью специализированного редактора резисторов. В качестве средства задания значения атрибутов компонентов схемы также используется Spice-директива.Params Ratio1=*** Ratio2=***.
Могут быть заданы любые положительные значения Ratio. Индекс 1 относится к верхнему выходу, имеющему порты «c» и «d», индекс 2 - к нижнему с портами «е» и «f».
Во вторых следует учитывать некоторые особенности программы LTspice. Так, для ИТУТ F в атрибуте Value должно присутствовать ключевое слово Gain. При использовании символа двунаправленного порта bi-direct следует помнить, что этот шестиугольный символ имеет только один активный угол, дающий электрическое соединение. Именно к нему должен подводиться проводник от внешнего компонента, используемого, например, при тестировании схемы функционально законченного узла. Аналогичным образом следует поступать с проводниками, идущими из самого функционального узла. Выводы схемы, предполагаемой для преобразования в символ, более различимы, если им присваивать буквенные обозначения. Как выглядят результаты редактирования атрибутов создаваемого символа можно видеть на следующих рисунках:
Рис. 4 Параметры компонентов модели идеального трехобмоточного трансформатора
Обратите внимание, что в значениях атрибута Value источников G1 и G2 фигурирует коэффициент 1е6. Это масштабный множитель, который вводится для учета величины сопротивления шунтирующих резисторов R1 и R2 равного 1 мкОм.
1.5 Тестирование электрической схемы нового компонента
Создав схему будущего символа, протестируем ее. Для этого дорисовываем в поле рабочего чертежа источник тестового сигнала, элементы, имитирующие нагрузку, необходимые связи и запускаем анализ переходных процессов Tran. О правильности созданной модели трехобмоточного трансформатора судим по отображению входных и выходных сигналов в окне анализа переходных процессов. Пример схемы тестирования модели и получаемые результаты теста показаны на следующем рисунке:
Рис. 5 Схема тестирования модели идеального трехобмоточного трансформатора и результаты теста
1.6 Создание библиотечного файла модели нового компонента
Убедившись в работоспособности модели, создаем ее библиотечный файл. Для этого удаляем из файла Ideal_Trans3.asc все дополнительные элементы, введенные для тестирования. Далее командной линией View->SPICE Netlist открываем содержимое списка соединений, т.е. Netlist. Нажатием на правую кнопку и перемещением курсора выделяем весь текст. При повторном нажатии на правую кнопку получаем предложение отредактировать выделение как самостоятельный листинг (Independent Netlist) или сгенерировать расходный листинг (Generate Expended Listing).
Рис. 6 Выделение Netlist для преобразования в файл Ideal_Trans3.cir
Выбираем первое и после нажатия на правую кнопку мыши открывается окно «Save as» с предложением сохранить текстовку как файл с расширением.cir в нашей папке «My projects». Нажимаем «Сохранить» и получаем файл Ideal_Trans3.cir. Однако этот файл еще не пригоден для непосредственного использования и требует дополнительного редактирования. Для этого открываем его в программе LTspice, делаем выделение и копируем в «Блокнот». Удаляем первую строку и вместо нее вставляем:
.subckt Ideal_Trans3 a b c d e f
Удаляем предпоследнюю строку. Последнюю строку записываем так:
.ends Ideal_Trans3
После этого сохраняем файл как библиотечный под именем Ideal_Trans3.lib в папке «My Projects». На этом работа с листингом заканчивается.
1.7 Создание условного графического изображения символа
Далее приступаем к созданию графического изображения символа идеального трехобмоточного трансформатора. Тут возможны два варианта действий:1) Использовать саму программу LTspice для генерации символа. Работает линия команд
«Hierarhy -> Open this Sheet"s Symbol» (то есть «Иерархия -> Открыть символ этой страницы») и так как символа еще нет, то последует предложение автоматически сгенерировать его. Согласившись, получим весьма неинтересный символ в виде продолговатого прямоугольника с шестью контактами. Его можно немного скорректировать для приведения к более удобному виду.
2) Самостоятельно нарисовать мнемонически более содержательный образ нового компонента, отвечающий привычному его изображению.
Пойдем по второму варианту. Открываем окно создания нового символа с помощью линии команд «File -> New Symbol». Далее используя меню «Draw», рисуем устраивающий нас символ. Ниже показан пример заготовки для создания символа идеального трехобмоточного трансформатора:
Рис. 7 Заготовка символа идеального трехобмоточного трансформатора
На рисунке мы видим некое подобие условного обозначения трансформатора, обрамляющий его прямоугольник, значки выводных контактов, а также множество красных кружочков. Это так называемые анкерные точки для создания дуг окружностей, изображающих обмотки, а также для привязки прямых линий и условных знаков из доступного алфавита. Наиболее трудоемким является рисование дуг. Ниже показан порядок нанесения анкерных точек для дуг, обращенных выпуклостью вверх или вниз,: 
Рис. 8 Последовательность установки анкерных точек при рисовании дуг
При нанесении дуг для получения качественного рисунка необходимо следить за координатами анкерных точек, которые отображаются в нижнем левом углу поля чертежа. Все координаты должны иметь значение, кратное 8. Закончив работу по созданию заготовки символа, помещаем его под именем Ideal_Trans3.asy во вновь создаваемую папку «Trans», которая должна быть размещена в каталоге «sym» программы LTspice. Это даст нам возможность вызывать создаваемую модель в разрабатываемую схему через нажатие на кнопку «Component» точно также как и для прочих компонентов.
Multisim базируется на промышленном стандарте SPICE 3F5. Ее поддерживаемые модели созданы с использованием стандартного синтаксиса SPICE. Вы можете создать модель, используя Model Makers и назначая значения параметров модели примитива или создавая модель-подсхему (subcircuit model).
6.6.2.1 Создание модели с использованием генераторов моделей
Чтобы использовать модель, созданную Model Makers :
1. Выберите Model ID в диалоговом окнеSelect a Model .
2. Щелкните по кнопке Start Model Maker . Появится диалоговое окноSelect Model Maker .
3. Выберите Model Maker , который вы хотите использовать для создания модели.
4. Щелкните Accept для продолжения начала процесса создания модели. ЩелкнитеCancel , чтобы вернуться на закладкуModel диалогового окнаComponent Properties .
5. Аналоговые Model Makers описаны в разделе «Создание моделей компонентов с использованием Model Makers», где есть процедуры для отдельных Model Makers. А RF модели описаны в «RF Model Makers».
6. Когда вы введете всю требуемую информацию в диалоговом окне Model Maker , щелкнитеОК . Данные модели, что вы только что создали, появятся в полеModel Data .
6.6.2.2 Создание модели примитива
Некоторые устройства имеют SPICE модели примитива. Эти устройства перечислены в таблице ниже. Модель примитива - это модель, которая определяется набором параметров. Они используются как базовые строительные блоки в схемах и подсхемах.
Multisim User Guide |
Пример модели примитива для 2n2222a NPN BJT Transistor (NPN биполярный транзистор) следующая. Первая строка модели примитива начинается с утверждения, .MODEL , за которым следует имя модели и тип примитива. В примере ниже модель названа «2N2222A» тип примитива «NPN». Последующие строки модели определяют параметры NPN BJT. Заметьте, что все они начинаются с «+». Детали, относящиеся к параметрам, можно найти в «Multisim Component Reference Guide». Вам не нужно определять все параметры, все, что здесь опущены, добавляются значениями по умолчанию.
MODEL 2N2222A NPN
IS=2.04566e-13 BF=296.463 NF=1.09697 VAF=10 +IKF=0.0772534 ISE=1.45081e-13 NE=1.39296 BR=0.481975 +NR=1.16782 VAR=100 IKR=0.100004 ISC=1.00231e-13 +NC=1.98587 RB=3.99688 IRB=0.2 RBM=3.99688 +RE=0.0857267 RC=0.428633 XTB=0.1 XTI=1
EG=1.05 CJE=1.09913e-11 VJE=0.99 MJE=0.23 +TF=2.96787e-10 XTF=9.22776 VTF=25.2257 ITF=0.0793144 +CJC=3.1941e-11 VJC=0.4 MJC=0.85 XCJC=0.901093 +FC=0.1 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5
TR=3.83883e-07 PTF=0 KF=0 AF=1
За дальнейшей информацией, относящейся к моделям примитивов, пожалуйста обратитесь к «Multisim Component Reference Guide» или к «SPICE 3F5 user manual» (http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/SPICE/ ).
6.6.2.3 Создание модели-подсхемы (Subcircuit Model)
Многие электронные устройства не представлены примитивами, но они еще хорошо походят как SPICE модели. Subcircuit Models используются для ввода характеристик этих моделей. Подсхемы моделей создаются из набора устройств, которые содержат модели примитивов,
National Instruments Corporation | Multisim User Guide |
источников напряжения и/или тока, и/или других моделей-подсхем.
Вы можете либо создать модель-подсхему из набросков, впечатывая их в окно данных модели, или можете вначале начертить схему в Multisim и экспортировать ее в SPICE netlist, а затем уже модифицировать для использования в модели-подсхеме.
Все модели-подсхемы должны начинаться со строки, которая начинается с утверждения
SUBCKT , за которым следует имя модели-подсхемы и внешние узлы подсхемы, которые будут соединяться с другими компонентами. Подсхема должна заканчиваться утверждением.ENDS .
SUBCKT
ENDS SubcircuitName
Модель-подсхема определяется по имени и соединяется внутренними устройствами, которые и создают подсхему. Например, для определения, что резистор 100kΩ со ссылочным указателем (reference designator) R1 соединен с узлами 4 и 5, вы должны написать:
Пример модели-подсхемы следующий:
Это подсхема для следующей схемы, начерченной в Multisim:
National Instruments Corporation |
Multisim базируется на промышленном стандарте SPICE 3F5. Ее поддерживаемые модели созданы с использованием стандартного синтаксиса SPICE. Вы можете создать модель, используя Model Makers и назначая значения параметров модели примитива или создавая модель-подсхему (subcircuit model). 6.6.2.1 Создание модели с использованием генераторов моделейЧтобы использовать модель, созданную Model Makers : 1. Выберите Model ID в диалоговом окнеSelect a Model . 2. Щелкните по кнопке Start Model Maker . Появится диалоговое окноSelect Model Maker . 3. Выберите Model Maker , который вы хотите использовать для создания модели. 4. Щелкните Accept для продолжения начала процесса создания модели. ЩелкнитеCancel , чтобы вернуться на закладкуModel диалогового окнаComponent Properties . 5. Аналоговые Model Makers описаны в разделе «Создание моделей компонентов с использованием Model Makers», где есть процедуры для отдельных Model Makers. А RF модели описаны в «RF Model Makers». 6. Когда вы введете всю требуемую информацию в диалоговом окне Model Maker , щелкнитеОК . Данные модели, что вы только что создали, появятся в полеModel Data . 6.6.2.2 Создание модели примитиваНекоторые устройства имеют SPICE модели примитива. Эти устройства перечислены в таблице ниже. Модель примитива - это модель, которая определяется набором параметров. Они используются как базовые строительные блоки в схемах и подсхемах.
Пример модели примитива для 2n2222a NPN BJT Transistor (NPN биполярный транзистор) следующая. Первая строка модели примитива начинается с утверждения, .MODEL , за которым следует имя модели и тип примитива. В примере ниже модель названа «2N2222A» тип примитива «NPN». Последующие строки модели определяют параметры NPN BJT. Заметьте, что все они начинаются с «+». Детали, относящиеся к параметрам, можно найти в «Multisim Component Reference Guide». Вам не нужно определять все параметры, все, что здесь опущены, добавляются значениями по умолчанию. MODEL 2N2222A NPN IS=2.04566e-13 BF=296.463 NF=1.09697 VAF=10 +IKF=0.0772534 ISE=1.45081e-13 NE=1.39296 BR=0.481975 +NR=1.16782 VAR=100 IKR=0.100004 ISC=1.00231e-13 +NC=1.98587 RB=3.99688 IRB=0.2 RBM=3.99688 +RE=0.0857267 RC=0.428633 XTB=0.1 XTI=1 EG=1.05 CJE=1.09913e-11 VJE=0.99 MJE=0.23 +TF=2.96787e-10 XTF=9.22776 VTF=25.2257 ITF=0.0793144 +CJC=3.1941e-11 VJC=0.4 MJC=0.85 XCJC=0.901093 +FC=0.1 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5 TR=3.83883e-07 PTF=0 KF=0 AF=1 За дальнейшей информацией, относящейся к моделям примитивов, пожалуйста обратитесь к «Multisim Component Reference Guide» или к «SPICE 3F5 user manual» (http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/SPICE/ ). 6.6.2.3 Создание модели-подсхемы (Subcircuit Model)Многие электронные устройства не представлены примитивами, но они еще хорошо походят как SPICE модели. Subcircuit Models используются для ввода характеристик этих моделей. Подсхемы моделей создаются из набора устройств, которые содержат модели примитивов,
источников напряжения и/или тока, и/или других моделей-подсхем. Вы можете либо создать модель-подсхему из набросков, впечатывая их в окно данных модели, или можете вначале начертить схему в Multisim и экспортировать ее в SPICE netlist, а затем уже модифицировать для использования в модели-подсхеме. Все модели-подсхемы должны начинаться со строки, которая начинается с утверждения SUBCKT , за которым следует имя модели-подсхемы и внешние узлы подсхемы, которые будут соединяться с другими компонентами. Подсхема должна заканчиваться утверждением.ENDS . SUBCKT ENDS SubcircuitName Модель-подсхема определяется по имени и соединяется внутренними устройствами, которые и создают подсхему. Например, для определения, что резистор 100kΩ со ссылочным указателем (reference designator) R1 соединен с узлами 4 и 5, вы должны написать: Пример модели-подсхемы следующий: Это подсхема для следующей схемы, начерченной в Multisim:
|
Значение слова неудачный
Обзор Samsung Galaxy A7 (2017): не боится воды и экономии Стоит ли покупать samsung a7
Делаем бэкап прошивки на андроиде
Как настроить файл подкачки?
Установка режима совместимости в Windows