Иллюстрированный самоучитель по OrCAD

Директивы моделирования

Если после расчета режима по постоянному току непосредственно перейти к расчету переходных процессов, то мультивибратор, находящийся в одном из состояний равновесия, не возбудится. Предложим два способа возбуждения математической модели мультивибратора.

Перед началом переходного процесса с помощью директивы .IC задаются начальные значения узловых потенциалов и (или) с помощью параметра IС=… задаются начальные значения напряжений на конденсаторах, отличные от значений в состоянии равновесия:

И указать директиву расчета переходных процессов .IRAN 100us 1.2ms.

Заметим, что если с помощью директивы .IC и параметров IC в описаниях конденсаторов и индуктивностей полностью описан режим схемы по постоянному току, то перед расчетом переходного процесса этот режим рассчитывать не нужно – этот расчет отменяется с помощью параметра SKIPBP в директиве .TRAN:

Кроме того, для получения текущей информации о поведении мультивибратора полезно указать директиву:

Если автоколебания не возникли, то все узловые потенциалы будут сохранять постоянное значение, что будет видно на экране программы PSpice и позволит прервать моделирование.

Имитируется включение напряжения питания, задавая источник напряжения в виде импульсной функции с линейным передним фронтом и длительностью, равной конечному времени анализа (тогда ее можно явно не указывать):

Кроме того, для обеспечения самовозбуждения мультивибратора необходимо нарушить симметрию схемы, изменив, например, одно из сопротивлений на 1%:

Спектральный анализ проводится по директиве:

Спектральный анализ производится с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) после завершения расчета переходного процесса (в задании на моделирование должна иметься и директива .TRAN). Имена переменных, спектр которых должен быть рассчитан, указываются в списке <выходная переменная>. В директиве .FOUR задается частота первой гармоники f1 и количество гармоник. Максимальное количество гармоник п = 100. По умолчанию рассчитываются первые 9 гармоник. В программе рассчитываются амплитуды постоянной составляющей А₀ и остальных п гармоник А ₁ , A ₂ "…, A _п. Спектральному анализу подвергается участок реализации переходного процесса длительностью Т = 1/f ₁ в конце интервала анализа (чтобы завершились переходные процессы). Результаты спектрального анализа выводятся в выходной файл *.OUT в виде таблиц без указания директив .PRINT, .PLOT или .PROBE (в программе Probe они недоступны). Кроме того, рассчитывается коэффициент нелинейных искажений (в процентах) по формуле.

Для повышения точности расчета спектров рекомендуется с помощью параметра <максимальный шаг> задать максимальное значение шага интегрирования, равное требуемой величине шага дискретизации по времени.

Приведем пример:

Спецификация выходных переменных составляется по тем же правилам, что в директивах .PRINT или .PLOT. Заметим, что спектральный анализ производится также при обработке данных в графическом постпроцессоре Probe (см. разд. 5.1). Различие состоит в том, что при этом спектральному анализу подвергается целиком весь график, изображенный на экране дисплея, или его часть, размер которой указывается пользователем. При расчете спектров сигналов максимальное количество отсчетов равно 8192 = 2¹³.

При работе с управляющей оболочкой PSpice Schematics определение параметров расчета переходных процессов задается в диалоговом окне, открывающемся после нажатия на кнопку Transient в меню выбора директив моделирования.

В разделе Transient Analysis необходимо задать по крайней мере два параметра:

• Print Step – шаг вывода данных;
• Final Time – конечное время.

Остальные параметры No-Print Delay (начальный момент вывода данных) и Step Ceiling (максимальный шаг) являются необязательными.

На панели Detailed Bias Pt. отмечается необходимость вывода полной информации о режиме по постоянному току, на панели Skip initial transient solution – отмена расчета режима по постоянному току перед моделированием переходных процессов.

Спектральный анализ выполняется выбором панели Enable Fourier.

Замечание
Спектральный анализ, основанный на дискретном преобразовании Фурье результатов численного интегрирования дифференциальных уравнений, обладает невысокой точностью. Поэтому область применения PSpice – анализ спектров сигналов при большом уровне нелинейных искажений. Большей точностью обладают программы, использующие метод гармонического баланса, такие как Microwave Office фирмы Applied Wave Research.