Макромодели
Отдельные фрагменты цепи или схемы замещения компонентов имеет смысл оформлять в виде макромоделей (подсхем). Описание макромодели начинается директивой .SUBCKT и заканчивается директивой .ENDS. Между ними помещаются описания компонентов, входящих в состав макромодели:
.SUBCKT <имя макромодели> <список узлов> + [OPTIONAL:<<узел интерфейса>= <значение по умолчанию>>*} + [PARAMS:<имя параметра>=<значение>*} + [TEXT:<<имя текстовой переменной> - <текст>>*] {описание компонентов}. ENDS [имя макромодели]Ключевое слово OPTIONAL используется для спецификации одного или более необязательных узлов макромодели – указываются имя узла и его значение по умолчанию. Если при вызове макромодели эти узлы не указываются, используются их значения по умолчанию, что удобно для задания источников питания цифровых устройств; после ключевого слова PARAMS приводится список параметров, значения которых передаются из основной цепи в макромодель. После ключевого слова TEXT – текстовая переменная, передаваемая из описания основной цепи в описание макромодели (используется только при моделировании цифровых устройств). Между директивами .SUBCKT и .ENDS можно помещать описания других макромоделей и другие директивы. Приведем пример:
* Макромодель ОУ К140УД11. Создана с помощью программы Model Editor * Соединения: неинвертирующий вход, инвертирующий вход, * источник положительного питания, источник отрицательного питания, выход .subckt k140ud11 12345c1 11 122.469E-12c2 6 7 28.00E-12;емкость внутренней коррекции cee109942.00E-12dc 5 53 dx de 54 5 dx dip 90 91 dx din 92 90 dx dp43dx egnd 99 0 poly(2) (3.0) (4.0) 0.5.5fb 7 99 poly(5) vb vc ve vip vln 0 4.737E6-5E6 5E6 5E6-5E6ga6011 122.639E-3gem 06 10 99 83.51 E-9lee 104dc1.400E-3hlim900 vlim 1Kq1 11 213qx1q2 12 1 14qx2r2 6 9 100.0E3rc1 3 11 378.9rc23 12378.9re1 1310341.9re2 14 10341.9ree 1099 142.8E3ro1 8 5 30ro2 7 99 40rp 3 4 4.546E3vb 9 0 dc 0vc 3 53 dc 3ve 54 4 dc 3vlim 7 8 dc 0vip 91 0 dc 25vln 0 92 dc 25.model dx D(ls=800.0E-18); модель диода .model qx1 NPN(ls=800.0E-18 Bf=150); модель биполярного транзистора .model qx2 NPN(ls=970.0E-18 Bf=320) .ends; конец описания макромоделиВызов макромодели, т.е. включение ее в нужное место цепи, осуществляется предложением:
Xxxx <список узлов> <имя макромодели> + [PARAMS:<<имя параметра>= <значение>>*} + [TEXT:<<имя текста>=<текст>>*]Например, описанная выше макромодель ОУ К140УД11 может быть включена в схему предложением:
X1 4015168K140UD11Имена узлов, устройств и моделей в описании макромодели являются локальными. Поэтому в основной цепи и в макромодели можно использовать совпадающие имена. При-обращении в основной цепи к какому-нибудь имени макромодели применяют так называемые составные имена. Они образуются из имени макромодели и внутреннего имени, разделенных точкой. Например, конденсатор С2 макромодели X1 имеет составное имя X1.С2. При ссылке на компоненты макромоделей составные имена заключаются в квадратные скобки, например, V([XOP1.X3.R2]) – падение напряжения на резисторе R2, который входит в состав макромодели ХЗ, которая, в свою очередь, является составной частью макромодели операционного усилителя ХОР1.
В программе PSpice имеются встроенные макромодели операционного усилителя, компаратора напряжения, регулятора напряжения и стабилизатора напряжения, параметры которых рассчитываются специальной программой Model Editor по их паспортным данным (разд. 5.3). Кроме того, имеются макромодели оптоэлектронных приборов, тиристоров, кварцевых резонаторов и т.п., составляемые фирмами-производителями и отдельными пользователями.
Заметим, что использование встроенной модели ОУ при расчете схем, состоящих даже из небольшого количества ОУ, приводит к большим затратам машинного времени. Поэтому в тех случаях, когда не требуется высокая точность воспроизведения динамических характеристик ОУ, целесообразно применять упрощенные модели ОУ.
Описание макромодели можно поместить непосредственно в файл задания на моделирование или в библиотечный файл макромоделей ОУ, например с именем op.lib. Тогда для включения этого ОУ в схему необходимо сначала по директиве .LIB обеспечить доступ к этому файлу и затем указать номера узлов подключения макромодели:
.LIB D:\ORCAD\PSPICE\LIB\OP .LIB X1 1718022925K140UD8AПри работе со схемным редактором PSpice Schematics библиотеки математических моделей компонентов подключаются по команде Analysis › Library and Include Files. Обратим внимание на механизм передачи параметров из описания основной схемы в описание макромодели и проиллюстрируем его на следующем примере. Рассмотрим фрагмент описания схемы:
Test .param C=1p LK=8m.step param C Itet 5p 10pX1 5 20 DL params: C={C} L={LK} .subckt DL 1 2 params: C=0 LK=5m R=1kR1 1 2 {R} C1 2 0 {C} L1 1 2 {LK} .ends DL .endЗдесь по директиве .SUBCKT определены параметры макромодели С и R и заданы их значения по умолчанию. При вызове макромодели X1 указаны значения параметра С, принимающего значения 5 и 10 пФ, и параметра LK = 8 мГн. Сопротивление резистора R1 по умолчанию принимает значение 1 кОм. Здесь специально подчеркнуто, что локальные и глобальные параметры могут принимать как совпадающие (С={С}), так и различные (L={LR}) обозначения.