Приложение B. Компоненты и директивы PSpice

Приложение B. Компоненты и директивы PSpice

(Подробное описание на английском языке находится в файле DocumentsPSpice_with_CapturePspcref.pdf на прилагаемом к книге компакт-диске.)

Компоненты PSpice

В — арсенид-галлиевый транзистор GaAsFET

Общая форма:

В<имя> <узел стока> <узел затвора> <узел истока> <модель> [<область>]

Пример:

BIN 100 1 0 GFAST

В13 22 14 23 GNOM 2.0

С — конденсатор

Общая форма:

С [имя] <+узел> <-узел> <имя модели> <емкость> [IC = начальное значение]

Пример:

СLOAD 15 0 20pF

CFDBK 3 33 CMOD 10pF IC=1.5v

D — диод

Общая форма:

D[имя] <+узел> <-узел> <имя модели> [область значений]

Примеры:

DCLAMP 14 0 DMOC

D13 15 17 SWITCH 1.5

Е — источник напряжения, управляемый напряжением

Общие формы:

Е[имя] <+узел> <-узел> <+узел управления> <-узел управления> <коэффициент усиления>

Е[имя] <+узел> <-узел> POLY(значение) <+ узел управления> <- узел управления> <значения полиномиальных коэффициентов>;

Е[имя] <+узел> <-узел> VALUE = {<выражение>}

Е[имя] <+узел> <-узел> TABLE{<выражение>}<(входное значение)(выходное значение)>*

Е[имя] <+узел> <-узел> LAPLACE={<выражение>}{<изображение>}

Е[имя] <+узел> <-узел> FREQ {<выражение>}<(частота в дБ, фаза в град)>

Примеры:

EBUFF 1 2 10 11 1.0

ЕАМР 13 0 POLY(1) 2 6 0 500

ENLIN 100 101 POLY(2) 3 0 4 0 0.0 13.6 0.2 0.005

ESQRT 10 0 VALUE=(SQRT(V(5)))

ETAB 20 5 TABLE (V(2)) (-5v,5v)(0v,0v)(5v,-5v)

E1POLE 10 0 LAPLACE (V(1)) (1/(1 + s))

EATTEN 2 0 0 FREQ (V(100))) (0,0,0 10,-2,-5 20,-6,-10)

F — источник тока, управляемый током

Общие формы:

F[имя] <+узел> <-узел> <имя управляющего устройства V> <коэффициент усиления>

F[имя] <+узел> <-узел> POLY(значение) <имя управляющего устройства V>* <значения полиномиальных коэффициентов>*

Примеры:

FSENSE 1 2 VSENSE 10.0

FAMP 13 0 POLY(1) VIN 500

FNLIN 100 101 POLY(2) V1 V2 0.0 0.9 0.2 0.005

G — источник тока, управляемый напряжением

Общие формы:

G[имя] <+узел> <-узел> <+узел управления> <-узел управления> <крутизна>

G[имя] <+узел> <-узел> POLY(значение) <+узел управления> <-узел управления>* <значения полиномиальных коэффициентов>*

G[имя] <+узел> <-узел> VALUE = (<выражение>)

G[имя] <+узел> <-узел> TABLE(<выpaжeниe>)<(вxoднoe значение)(выходное значение)>*

G[имя] <+узел> <-узел> LAPLACE =(<выражение>)(<изображение>)

G[имя] <+узел> <-узел> FREQ {<выражение>}<(частота в дБ, фаза в град)>

Примеры:

GBUFF 1 2 10 11 1.0

GAMP 13 0 POLY (1) 2 6 0 500

GNLIN 10 0 101 POLY (2) 3 0 4 0 0.0 13.6 0.2 0.005

GSQRT 10 0 VALUE = (SQRT(V(5)))

GTAB 20 5 TABLE (V(2)) (-5v,5v)(0v,0v)(5v,-5v)

G1POLE 10 0 LAPLACE (V(1)) (1 / (1 + s))

GATTEN 2 0 0 FREQ (V(100)) (0,0,0 10,-2,-5 20,-6,-10)

H — источник напряжения, управляемый током

Общие формы:

Н[имя] <+узел> <-узел> <имя управляющего устройства V> переходное сопротивление>

Н[имя] <+узел> <-узел> POLY(значение) <имя управляющего устройства V>* <значения полиномиальных коэффициентов>*

Примеры:

HSENSE 1 2 VSENSE 10.0

НАМР 13 0 POLY (1) VIN 500

HNLIN 100 101 POLY (2) V1 V2 0.0 0.9 0.2 0.005

I — источник тока

Общая форма:

I[имя] <+узел> <-узел> [[DC] <значение>] [АС <значение> [фазовый угол]

Спецификации формы тока:

ехр(<i1> <i2> <td1> <t1> <td2> <t2>)

pulse(<i1> <i2> <td> <tr> <tf> <pw> <per>)

PWL(<t1><i1> <ti2> <i1> ... <tn> <in>)

SFFM(<io> <ia> <fc> <m> <fs>)

sin(<io><ia> <f> <td> <df> <phase>)

Примеры:

IBIAS 13 0 2.3mA

IAC 2 3 AC 0.01

IACPHS 2 3 AC 0.01 90

IPULSE 1 0 PULSE (-1mA 1mA 2ns 2ns 2ns 50ns 100ns)

I3 26 77 DC .002 AC 1 SIN(.002 .002 1.5MEG)

J — полевой транзистор (JFET)

Общая форма:

J[имя] <узел стока> <узел управляющего электрода> <узел истока> <имя модели> [область];

Примеры:

JIN 100 1 0 JFAST

J13 22 14 23 JNOM 2.0

K — катушки индуктивности с магнитной связью

Общие формы:

K[имя] L[имя] L[имя] <коэффициент связи>

K[имя] L[имя] L[имя] <коэффициент связи> <имя модели> [значения размеров]

Примеры:

KTUNED L3OUT L4IN .8

KXFR1 LPRIM LSEC .99

KXFR2 L1 L2 L3 L4 .98 KPQT_3C8

L — катушка индуктивности

Общая форма:

L[имя] <+узел> <-узел> [имя модели] <индуктивность> [IС = значение]

Примеры:

LLOAD 15 0 20mH

L2 1 2 .2е-6

LCHOKE 3 42 LMOD .03

LSENSE 5 12 2uH IC=2mA

М — МОП-транзистор (MOSFET)

Общие формы:

М [имя] <узел стока> <узел управляющего электрода> <узел истока> <узел корпуса/подложки> <имя модели> [L-значение] [W=значение] [AD=значение] [AS-значение] [PD=значение] [NRD=значение] [NRS=значение] [NRG=значение] [NRB=значение]

Примеры:

M1 14 2 13 0 PNOM L=25u W=12u

М13 15 3 0 0 РSTRONG

М2А 0 2 100 100 PWEAK L=33u w=12u

+ AD=288p AS=288p PD-60U PS=60u NRD=14 NRS=24 NRG=10

N — цифровой вход

Общая форма:

N[имя] <ток узла> <напряжение низкого уровня> <напряжение высокого уровня> <имя модели> [SIGNAME = <имя>] [IS = начальное значение]

Примеры:

NRESET 7 15 16 FROM_TTL

N12 18 0 100 FROM_CMOS SIGNAME=VCO_GATE IS = 0

O — цифровой выход

Общая форма:

O[имя] <ток узла> <опорное напряжение> <имя модели> [SIGNAME = <имя>]

Примеры:

OVCO 17 0 16 TO_TTL

O5 22 100 TO_CMOS SIGNAME=VCO_OUT

Q — биполярный транзистор

Общая форма:

Q[имя] <узел коллектора <узел базы> <узел эмиттера> <узел подложки> <имя модели> [область значений]

Примеры:

Q1 14 2 13 0 PNPNOM

Q13 15 3 0 1 NPNSTRONG 1.5

Q7 VC 5 12 [SUB] LATPNP

R — резистор

Общая форма:

R[имя] <+узел> <-узел> [<имя модели>] [сопротивление],

Примеры:

RLOAD 15 0 2k R2 1 2 2. 4е4

S — ключ, управляемый напряжением

Общая форма:

S[имя] <+ узел ключа> <-узел ключа> <+узел управления> <-узел управления> <имя модели>

Примеры:

S12 13 17 2 0 SMOD

SRESET 5 0 15 3 RELAY

Т — линия передачи

Общая форма:

Т[имя] <+узел порта А> <-узел порта А> <+узел порта В> <-узел порта В> <ZO=значение> [ТD = значение] [F=значение] [NL = значение]

Примеры:

T1 1 2 3 4 ZO=220 TD=115ns

T2 1 2 3 4 ZO=50 F=5MEG NL=0.5

U — цифровая схема

Общая форма:

U<имя> <тип> <параметры> <узлы>* [<параметр> = <значение>]*

Типы: BUF, INV, AND, NAND, OR, NOR, XOR, NXOR, BUF3, INV3, AND3, OR3, NOR3, XOR3, NXOR3, JKFF, DFF, PULLUP, PULLDN, SUM.

Синтаксис временных параметров:

U<имя> STIM (<ширина> <radices>)> <узел> * <модель входа-выхода> [> [TIMESTEP = размер шага] <время>, <значение> | <время> GOTO <метка> <n> TIMES>| <время> GOTO <метка> <rv <значение>| <время> INCR BY<значение>|<время> DECR BY<значение>* <rv> = UNTIL GT | GE | LT | LE

Примеры:

U7 XOR() INA INB OUTXOR DEFGATE DEFIO

U101 STIM(1, 1) INI STMIO TIMESTEP=10ns

+ (LABEL=STARTLOOP) (+10c, 0) (+5ns, 1)

+ (+40c GOTO STARTLOOP 1 TIMES)

V — источник напряжения

V[имя] <+ узел> <-узел> [[DC] <значение>] [АС <значение> [фаза] [спецификация формы напряжения]

Спецификации формы напряжения:

ехр(<v1> <v2> <td1> <t1> <td2> <t2>)

pulse(<v1> <v2> <td> <tr> <tf> <pw> <per>)

PWL(<t1><i1> <ti2> <i1> ... <tn> <in>)

SFFM(<vo> <va> <fc> <m> <fs>)

sin(<vo> <va> <f> <td> <df> <phase>)

Примеры:

VBIAS 13 0 2.3mV

VAC 2 3 AC .001

VACPHS 2 3 AC.001 90

VPULSE 1 0 PULSE (-1mV 1mV 2ns 2ns 2ns 50ns 100ns)

V3 26 77 DC .002 AC 1 SIN(.002 .002 1.5MEG)

W — ключ, управляемый током

Общая форма:

W<имя> <+узел ключа> <-узел ключа> <имя управляющего источника V> <имя модели>

Примеры:

W12 13 17 VC WMOD

WRESET 5 0 VRESET RELAY

X — подсхема (вызов)

Общая форма:

X<имя> [<узел>] *<имя s> [PARAMS:<параметр> = <значение> *>]

Примеры:

Х12 100 101 200 201 DIFFAMP

XBUFF 13 15 UNITAMP

Директивы PSpice приведенные в PSpice.HLP

.AC — Анализ на переменном токе

Общая форма:

.AC [LIN] [OCT] [DEC] <число точек> начальная частота> <конечная частота>

Примеры:

.AC LIN 101 10Hz 200Hz

.AC OCT 10 1KHz 16KHz

.AC DEC 20 1MEG 100MEG

.DC — Анализ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Общие формы:

.DC [LIN] <варьируемая переменная> <начальное значение> <конечное значение> <шаг> [сложенное множество>] .DC [OCT] [DEC] <варьируемая переменная> <начальное значение> <конечное значение> <точки> [<вложенное множество>] .DC <варьируемая переменная> [LIST]<значение> * [<вложенное множество>]

Примеры:

.DC VIN -.25 .25 .05

.DC LIN 12 5mA -2mA 0.1mA

.DC VCE 0v 10v . 5v IB 0mA 1mA 50uA

.DC RES RMOD(R) 0.9 1.1 .001

.DC DEC NPN QFAST(IS) 1e-18 1e-14 5

.DC TEMP LIST 0 20 27 50 80

.DISTRIBUTION — распределение, определяемое пользователем (при анализе методом Монте-Карло и определении чувствительности при наихудшем случае)

Общая форма:

.DISTRIBUTION <имя><отклонение><вероятность> *

Пример:

.DISTRIBUTION bimodal(-1,1) (-.5,1) (-.5,0) (.5,0) (.5,1) (1,1)

.END — конец схемного файла

.ENDS — конец файла подсхемы

Общие формы:

END

.ENDS [<имя>]

Примеры:

.END

.ENDS

.ENDS 741

.FOUR — Анализ Фурье (гармонический анализ)

Общая форма:

.FOUR <частота> <выходная переменная> *

Пример:

.FOUR 10KHz v(5) v(6,7)

.FUNC — определение функции

Общая форма:

.FUNC <имя>([аргумент])* <тело функции>

Примеры:

.FUNC DR(D) D/57.296

.FUNC Е(X) ЕХР(Х)

.FUNC АРВХ(А,В,X) А+В*Х

.IC — начальные условия для переходного процесса

Общая форма:

.IC <напряжение узла> = <значение>*

Примеры:

.IC V(2)=3.4 V(102)=0

.INC — включение файла

Общая форма:

.INC <имя>

Примеры:

.INC SETUP.CIR

.INC C:PSLIBVCO.CIR

.LIB — библиотечный файл

Общая форма:

.LIB [<имя>]

Примеры:

.LIB

.LIB GPNOM.LIB

.LIB С:\PSLIB\QNOM.LIB

.МС — анализ по методу Монте-Карло

Общая форма:

.МС <#прохода>[DC][АС][TRAN] <переменные> <функция> <опции>*

Примеры:

.МС 10 TRAN V(5 ) YMAX .МС 50 DC IС(Q7) MIN LIST

.МС 2 0 AC VP(13,5) RISE_EDGE(1.0) LIST OUTPUT ALL

.WCASE — анализ на наихудший случай

Общая форма:

.WCASE <анализ> <переменные> <функция> <опции>*

Примеры:

.WCASE DC V(4,5) YMAX

.WCASE TRAN V(1) FALL_EDGE(3.5v) VARY BOTH BY RELTOL DEVICES RL

.MODEL — модель

Общая форма:

MODEL <имя> <тип> [<параметр> = <значение> [<tol>]]*

Примеры:

.MODEL RMAX RES (R=1.5 ТС=.02 ТС2=.005)

.MODEL QDRIV NPN (IS=1e-7 BF=30)

.MODEL DLOAD D (IS=1e-9 DEV 5% LOT 10%)

.NODESET — установка начальных напряжений узлов

Общая форма:

.NODESET <узел> = <значение> *

Примеры:

.NODESET V(2)=3.4 V(3)=-1V

.NOISE — анализ шума

Общая форма:

.NOISE <переменные> <имя> [<значения>]

Примеры:

.NOISE V(5) VIN

.NOISE V(4,5) ISRC 20

.OP — рабочая точка

Общая форма:

.OP

Примеры:

.OP

.OPTIONS — опции

Общая форма:

.OPTIONS[< fopt > *] [<vopt>=[<value>*]

Флаги опций:

Значения опций:

Примеры:

.OPTIONS NOECHO NOMOD RELTOL=.01

.OPTIONS ACCT DEFL=12u DEFW=8u

.PARAM — глобальные параметры

Общая форма:

.PARAM<имя> = <значение>*

Примеры:

.PARAM pi=3.14159265

.PARAM RSHEET=120, VCC=5V

PLOT — график

Общая форма:

.PLOT [DC][AC][NOISE][TRAN] [[<выходные переменные>* [(<нижняя граница значений>,<верхняя граница значений)>)]]*

Примеры:

.PLOT DC V(3) V(2, 3) V(R1) I(VIN)

.PLOT AC VM(2 ) VP(2 ) VG(2)

.PLOT TRAN V(3) V(2,3)(0,5V) ID(M2) I(VCC) (-50mA, 50mA)

.PRINT — печать

Общая форма:

.PRINT [DC][AC][NOISE][TRAN] [<переменные>]

Примеры:

.PRINT DC V(3) V(2,3) V(R1) IB(Q13)

.PRINT AC VM(2) VP(2) VG(5) 11(7)

.PRINT NOISE INOISE ONOISE DB(INOISE)

.PROBE — исследование

Общие формы:

.PROBE [/CSDF]

.PROBE [/CSDF] [<переменные> *]

Примеры:

.PROBE

.PROBE v(2) I(R2) VBE(Q13) VDB(5)

.PROBE/CSDF

.SENS — анализ чувствительности

Общая форма:

.SENS <переменные> *

Примеры:

.SENS V(9) V(4,3) I(VCC)

.STEP — анализ с шагом

Общие формы:

.STEP [LIN]<имя переменной> <начало> <конец> <шаг >

.STEP [OCT] [DEC] <имя переменной> <начало> <конец> <шаг> <число точек>

.STEP <имя переменной> LIST <значение>*

.STEP PARAM X 1 5 0.1

Примеры:

.STEP VIN -.25 .25 .05

.STEP LIN 12 5mA -2mA 0.1mA

.STEP RES RMOD(R) 0.9 1.1 .001

.STEP TEMP LIST 0 20 27 50 80

.SUBCKT — описание подсхемы

Общая форма:

.SUBCKT <имя>[<узлы>*] [PARAMS:<параметры>[=<значение>]*]

Примеры:

.SUBCKT ОРАМР 1 2 101 102

.SUBCKT FILTER IN OUT PARAMS: CENTER, WIDTH=10 KHz

.TEMP — температура

Общая форма:

.TEMP <значение> *

Примеры:

.TEMP 125 .TEMP 0 27 125

.TF — передаточная функция

Общая форма:

.TF <переменные> <входной источник>

Примеры:

.TF V(5) VIN

.TF 1(VDRIV) ICNTRL

.TRAN — анализ переходных процессов

Общая форма:

.TRAN [/OP] <шаг> <время анализа> [<без печати> [<максимальный шаг>]][ UIC]

Примеры:

.TRAN 1ns 100nS

.TRAN/OP 1nS 100nS 2 0ns UIC

.TRAN 1nS 100nS 0nS .1nS

.WIDTH — ширина

Общая форма:

.WIDTH OUT = <значение>

Пример:

.WIDTH OUT =80

Выходные переменные

В этом разделе описываются типы выходных переменных, которые могут использоваться в директивах .PRINT и .PLOT. Каждая директива может иметь до восьми выходных переменных.

Вариация на постоянном тока и анализ переходных процессов

V(<узел>)

V(<+узел>, <-узел>)

V(<имя>)

Vx(<имя>) Vxy(<имя>) Vz(<имя>) I(<имя>) Iх(<имя>) Iz(<имя>)

Ниже приведен сокращенный список компонентов с двумя полюсами, для которых может применяться как вариация на постоянном токе, так и анализ переходных процессов.

Типы компонентов: C/D/E/F/G/H/I/L/R/V

Источники типа Vx<имя>, Vxy<имя>, Iх<имя> должны быть трех- или четырехполюсниками. Ниже приведена аббревиатура для полюсов х и у в различных компонентах:

ху: D/G/S (для компонента В)

ху: D/G/S (для компонента J)

ху: D/G/S/B (для компонента М)

ху: C/B/E/S (для компонента Q)

z: A/B

Анализ на переменном токе

Суффиксы:

М: модуль

DB: модуль в дБ

Р: фазовый угол

G: групповая задержка

R: реальная часть

I: мнимая часть

Далее следует сокращенный список компонентов, токи через которые являются доступными для анализа.

Типы компонентов: C/I/L/R/T/V

Для получения тока в других компонентах необходимо поместить источник напряжения с нулевым значением последовательно с устройством (или полюсом) представляющим интерес.

Анализ шума

INOISE

ONOISE

DB(INOISE)

DB(ONOISE)

Общие источники ошибок во входных файлах PSpice

От узлов с плавающим потенциалом отсутствует путь постоянного тока на землю. Имеются три частые причины таких проблем:

1. Два конца линии передачи не имеют проводника, соединяющего их по постоянному току.

2. Управляемые напряжением источники не связаны по постоянному току со своими узлами управления.

3. Имеется ошибка в описании схемы.

Допустим, что схема описана правильно, тогда выход состоит в том, чтобы подключить узлы с плавающим потенциалом на землю через резисторы с большим сопротивлением.

Кроме того, PSpice проверяет наличие контуров с нулевым сопротивлением. Они могут быть образованы независимыми источниками напряжения (V), управляемыми источниками напряжения (Е и Н) и катушками индуктивности (L), кроме того, ошибка может содержаться в описании схемы. Допустим, что схема описана правильно, тогда решение состоит в том, чтобы включить в контур последовательный резистор с малым сопротивлением.

Проблемы сходимости могут возникать при вариации по постоянному току, вычислениях параметров смещения и при анализе переходных процессов:

Вариация на постоянном токе (DC Sweep) — наиболее часто проблема возникает при попытках анализировать схемы с регенеративной обратной связью (например, триггеры Шмитта). Пробуйте выполнить анализ переходных процессов вместо DC Sweep. Используйте кусочно-линейный источник напряжения (PWL), чтобы создать медленный пилообразный сигнал. Вы можете пройти через ряд точек и при одном запуске моделирования.

Анализ рабочей точки (Bias Point) — использует команду .NODESET, чтобы помочь найти решение на PSpice. Анализ с помощью команды .NODESET дает хорошие результаты для узлов, подобных выводам ОУ.

Анализ переходных процессов (Transient Analysis) — проблема может вызывать моделирование идеальных схем с ключами без паразитных емкостей, например, схемы, содержащей диоды и катушки индуктивности, но не имеющей никаких паразитных сопротивлений или емкостей.

Может быть, поможет уменьшение параметра RELTOL от .001 до .01. Использование опции «UIC» при анализе переходных процессов дает возможность обойтись без вычисления рабочей точки, приводящего к проблемам сходимости при анализе переходных процессов. Используйте вместо этого IC или .NODESET.

При высоких напряжениях и токах, может возникнуть необходимость увеличения параметров VNTOL и ABSTOL. Для напряжений в диапазоне киловольт необходимо увеличить VNTOL до 1 мВ. Для токов в несколько ампер увеличьте ABSTOL до 1 нА, для токов в диапазоне от нескольких килоампер - до 1 мкА.

Точность в PSpice определяется параметрами RELTOL, VNTOL, ABSTOL и CHGTOL директивы .OPTIONS. Наиболее важным параметром является RELTOL, который управляет относительной точностью всех напряжений и токов, которые вычисляются в PSpice. Значение RELTOL по умолчанию равно 0,1%. VNTOL устанавливает наибольшую точность для напряжений, ABSTOL — для токов, CHGTOL — для заряда/потока.

Обозначения глобальных узлов начинаются с префикса «$G». Например, $G_VCC $G_COMMON. Обозначения $D_HI, $D_LO, $D_NC и $D_X определяют узлы цифровых схем.

В PSpice можно использовать выражения для большинства случаев, когда применяются численные значения. Это относится к значениям компонентов, параметрам моделей, подсхем, начальным условиям. Выражение заключается в фигурные скобки {} и должно умещаться на одной строке.

Компоненты выражения включают номера, операторы (+ - * /), имена параметров, и функции (sin, cos, ехр итак далее). Например, значение резистора могло бы быть определено в терминах глобального параметра RSHEET:

Rel 20 21 {rsheet*1.10}

Выражения могут использоваться и для глобальных значений параметров, но эти выражения не могут содержать имен параметров. В выражениях, используемых для управляемых источников, могут дополнительно применяться напряжения узлов, токи и изменяющаяся переменная «время».

Глобальные параметры определяются командой .PARAM. Они могут затем использоваться в выражениях для значений компонентов. Например,

.param pi = 3.14159265

C1 2 0 {1/(2*pi*10khz*10k)}

Целый ряд параметров подсхем задан по умолчанию, однако эти значения могут заменяться при вызове подсхемы. Значения параметров подсхемы могут быть выражениями. Помимо обычно используемых величин в выражениях параметров подсхемы могут использоваться имена собственных параметров подсхемы (любые).

Если глобальный параметр и параметр подсхемы имеют одно и то же имя, то используется описание параметра подсхемы. Например, имеется описание паразитного узла:

.subckt para 1 params:r=1meg c=1pf

r1 10{r}

c1 10{c}

.ends

Тогда здесь используется параметр подсхемы

xpara1 27 para params:c=5pf

Данный текст является ознакомительным фрагментом.