2. Анализ переходных процессов в pSpice.

Для исследования временной зависимости электрических процессов программа PSPICE использует Transient-анализ. Графическое отображение результатов анализа переходных процессов осуществляется с помощью программы-осциллографа PROBE. Свой первый опыт в проведении компьютерного анализа переходных процессов вы приобретете на примере уже знакомой вам схемы, которую без особого труда могли бы просчитать и без моделирования: схемы последовательного включения с резистивно-емкостной связью. Моделирование Загрузите схему последовательного включения резистора и емкости, которую вы сохранили в папке Projects под именем RC_AC.sch. Если на чертеже присутствуют символы VPRINT и IPRINT, удалите их. Вызовите на экран SCHEMATICS индикаторы атрибутов VAMPL = 1В и FREQ = 2 кГц и сохраните свой чертеж со всеми внесенными изменениями в папке Projects под именем RC_TRANS.sch. Двойным щелчком по символу источника напряжения VSIN откройте окно его атрибутов. Установите значения всех атрибутов как 0, за исключением VAMPL = 1 В и FREQ = 2 кГц; атрибуты SIMULATIONONLY, PKGREF, а также все атрибуты с пометкой "*" оставьте без изменения. Для установки параметров моделирования откройте окно Analysis Setup, выбрав из меню Analysis опцию Setup... Установите флажок рядом с кнопкой Transient... и затем щелкните по ней, чтобы открыть окно анализа переходных процессов. Настройте это окно. Оставьте значение в поле Print Step (Печатный шаг) как есть, так как этот атрибут не имеет для проводимых нами анализов никакого значения. В поле Step Ceiling (Ширина шага) вы можете изменять ширину шага вычислений, если вас не устраивают значения, автоматически выбранные PSPICE. Доверимся на первый раз программе и не будем пока ничего вводить в этом поле. Теперь закройте окно Transient с помощью кнопки ОК, а затем и окно Analysis Setup, щелкнув по кнопке Close.

В предварительных настройках (окно Transient) вы указали в поле Final Time (Конечное время) 4 мс. Это означает, что PSPICE будет исследовать схему во временном интервале от 0 до 4 мс, то есть проанализирует ровно восемь периодов входного напряжения. Теперь запустите моделирование, щелкнув по желтой кнопке. На экране появится окно PSPICE с индикаторами процесса моделирования. Анализ переходных процессов Теперь поговорим о том, какие имеются поля ввода в окне предварительной установки анализа переходных процессов и какие значения в этих полях являются оптимальными (раздел Transient Analysis): • Step Ceiling (Ширина шага) - PSPICE автоматически определяет временной интервал между пунктами (то есть между контрольными точками), для которых он проводит анализ схемы. Если токи и напряжения на определенных участках цепи изменяются слишком сильно, то PSPICE автоматически выбирает меньшие интервалы, при незначительных изменениях - наоборот, большие. Это сокращает время проведения расчетов, не нанося ущерба качеству анализа. Однако максимально возможный интервал между контрольными точками задается значением, которое вы вводите в поле Step Ceiling. Если вы оставляете поле пустым, PSPICE устанавливает максимальную ширину шага равную 2% от заданного значения в поле Final Time, то есть просчитывает как минимум 50 контрольных точек. Это значение по умолчанию использовалось еще во времена низкоскоростных компьютеров и зачастую слишком мало для того, чтобы получить высококачественное графическое изображение. Как правило, хороших результатов (за приемлемое время) вы сможете добиться при расчете 1000-2000 точек. Если волновые фронты на диаграмме получаются чересчур крутые, нужно увеличить количество контрольных точек: • Final Time (Конечное время) - конечная временная точка анализа; • Print Step (Печатный шаг) - вводимое в поле значение определяет, с какими интервалами следует записывать в выходной файл результаты анализа. Этот параметр имел значение раньше, когда графическая программа PROBE не была интегрирована в PSPICE. Сегодня же данная опция едва ли может оказаться полезной. Практически во всех случаях удобнее использовать значение 20 не, устанавливаемое по умолчанию;

• No Print Delay (Задержка печати) - в этом поле можно определить момент, с которого следует начать запись данных в выходной файл. С тех пор как существует программа-осциллограф PROBE, выходной файл в таких случаях уже практически не используется. Поэтому можно оставить это поле пустым. Следуя логике, значение в поле Print Step не может быть равно 0 и должно быть меньше значения, указанного в поле Final Time. Если вы когда-нибудь забудете об этом, PSPICE выдаст вам сообщение об ошибке. Индикаторы времени в окне PSPICE: • Time Step (Ширина шага) - ширина шагов при моделировании. Этот индикатор во время моделирования показывает расстояния, которые PSPICE в данный момент выбирает для контрольных точек анализа. В процессе моделирования они могут меняться; • Time (Время) - состояние моделирования на данный момент; • End (Конечное время) - конечное время, заданное в ходе предварительной установки в поле Final Time. Создание диаграмм в программе-осциллографе PROBE. Для графического отображения результатов моделирования, например для представления временной диаграммы напряжения, PSPICE, как уже говорилось, использует графическую программу PROBE. Эта программа обладает гораздо большими возможностями, чем просто программа-осциллограф. С помощью PROBE вы можете не только графически отображать результаты моделирования в виде диаграмм, но и математически связывать друг с другом различные результаты моделирования. Например, если вам нужно создать временную диаграмму мощности в конденсаторе, то PROBE вычислит точка за точкой произведение uc (t) * ic (t) и представит результат в виде диаграммы. На своей первой диаграмме PROBE вы сейчас попробуете отобразить напряжение на конденсаторе uc (t) вместе с общим напряжением и{ (t) для электросхемы последовательного включения с резистивно-емкостной связью. Однако сначала надо произвести предварительную установку графической программы PROBE. Откройте меню Analysis. Щелкните мышью по строке Probe Setup... и откройте окно Probe Setup Options с тремя вкладками. Выберите в окне Probe Setup Options на вкладке Probe Startup (Запуск PROBE) опцию Automatically Run Probe After Simulation (Автоматически запускать PROBE после моделирования), для того чтобы экран PROBE автоматически открывался после завершения моделирования, и опцию None (Ничего), чтобы при запуске PROBE не выполнялись какие-либо специальные предварительные установки. Вам нужны данные для всех узлов вашей схемы, поэтому на вкладке Data Collection (Сбор данных) маркируйте опцию АН (Все). Оставьте опции на вкладке Checkpoint (Контрольная точка) так, как есть. Подтвердите свой выбор, щелкнув во вкладках, где были внесены изменения, по кнопке ОК, и заново запустите процесс моделирования.