Глава 6: ЗАМЕЧАНИЯ. 6.1 Плавающие узлы Во время считывания, PSpice контролирует описание элект- рической схемы. Один из видов контроля проводится для того, чтобы удостоверится, что не имеется плавающих узлов. Если есть плавающие узлы, PSpice будет индицировать ошибку чтения на эк- ране и в выходном файле будет содержаться сообщение, похожее на следущее: ERROR: Node 5 is floating Это значит, что из узла 5 на землю нет пути для постоян- ного тока. Путь для постоянного тока является таким путем по которому течет ток, например, путь через резисторы, емкости и транзисторы. Имеется несколько путей, по которым ток не течет и они не расчитываются: Два конца линии передачи не имеют соединения по постоян- ному току между собой: в следующем примере узел 1 имеет соединение в узле 0(зем- ля), но узлы 2 и 3 не имеют. T3 1 0 2 3 Z0=50 td=50ns Источники, управляемие напряжением не имеют соединения по постоянному току с ихними управляющими узлами, поэтому эти ис- точники не проводят ток из ихних управляющих узлов. В следую- щем примере узел 1 имеет соединения на землю, но узлы 2 и 3 не имеют. E5 1 0 2 3 10.0 G6 1 0 2 3 0.5 Две обкладки конденсатора не имеют соединения по постоян- ному току между ними. В следующем примере, узел 1 не имеет пу- ти постоянного тока на землю. С1 1 0 1uf Во всех этих случаях решение является однозначным: соеди- нить плавающую цепь на землю через резистор (обычно большого нала). 6.2 Источники напряжения/индуктивние контуры. Другим контролем описания электрической схемы является проверка каждой цепи на существование там контуров с нулевим сорпротивлением. Если они имеются, PSpice будет индицировать ошибку считывания на екране и в выходном файле будет содер- жаться сообщение, похожее на это: ERROR: Voltage loop involving V13 Это значит, что схема имеет контур с нулевим сопротивле- нием компонентов одним из которых является V13. Компонентамы с нулевым сопротивлением в PSpice являются: независимые источники напряжения (V), емкости (L), источники напряжения, управляемые напряжением (Н). Примерами таких кон- туров есть: V1 1 0 1v V2 1 0 2v L1 2 3 1uH L2 2 3 1uH V1 2 3 0v L13 2 3 1uH V3 1 0 0v E5 1 0 2 3 10.0 V1 1 0 1v L2 1 2 1uH L3 2 0 2uH Заметьте, что нет разницы, имеет ли источник напряжения значение 0 или нет. Имея источник напряжением 1В в контуре с нулевым сопротивлением, значит что при решении схемной матрици программе будет необходимо разделить 1 на 0. Но имея источник напряжением 0В в этом контуре, значит что программа будет должна разделить 0 на 0, что тоже невозможно. Присутствие кон- тура с нулевим сопротивлением представляет собой проблему. Если вы получили это сообщение, решение является одноз- начным: добавить последовательное сопротивление по крайней ме- ре одному компоненту в контуре. Выберите значение сопротивле- ния резистора таким, чтобы было достаточно маленьким и чтобы он не расстраивал работу схемы. Однако, чтобы избежать превы- шения динамического диапазона арифметических операций с удво- енной точностью, используемых в PSpice'е, мы будем рекомендо- вать не выбирать сопротивления меньше 1 микроОма. Чтобы быть более точным, выберите значения, которые апроксимирует дейс- твительное паразитное сопротивление компонента. 6.3 Проблемы сходимости. Анализ статических характеристик, расчет рабочей точки, динамический анализ - все они используют итерационные алгорит- мы. Эти алгоритмы запускаются с установкой узловых напряжений, и для каждой итерации они расчитывают новое значение узловых напряжений, которые имеют решение для законов Киргхоффа для напряжения и тока. Другими словами, используется первоначаль- ное приближение и успешные итерации поддержывают сходимость решения. Если итерации не сходятся к решению, тогда анализ не про- водится (проваливается). Анализ статических характеристик про- пускает остающиеся точки в развертке. Провал расчета рабочей точки предотвращает другие виды анализа (напр. частотних ха- рактеристик, чувствительности, и т.д.) которые зависят от то- го, прошел ли он. Динамический анализ пропускает остающееся время. Использование PSpice успешно при анализе большинства схем. Значительные усилия приводят к проблемам подавления ко- торые препятствуют продвижению вперед анализа схемы. Однако, гарантий нет. Если анализ для вашей схемы проваливается, име- ется несколько предложений. 6.3.1. Анализ статических характеристик. Наиболее общим случаем провала анализа статических харак- теристик является попытка анализа схемы с положительной обрат- ной связью, например триггер Шмитта. Имеется простое решение проблемы: не делать этого. Анализ статических характеристик не подходит для расчета гистерезиса таких схем, потому что он требует препрыгнуть неоднородность из одного решения к другому в точке пересечения. Взамен, используйте динамический анализ. Используйте ис- точник кусочно-линейного напряжения (PWL) чтобы сгенерировать очень медленное изменение, скажем 1 секунду. Не имеется огра- ничений со стороны тактовой частоты процесора, потому что PSpice поддерживает свой временной шаг, чтобы удаляться от то- чек перехода и быть меньшим в этой области. Используя очень медленное изменение, вы гарантируете, что время переключения схемы не будет воздействовать на уровни гистерезиса. Фактичес- ки, вы делаете так, как вы бы делали в лаборатории: медленно изменяете входное напряжение вплоть до переключения схемы. Это выгодно: для измерения гистерезиса вы обычно хотите иметь как возрастающий так и спадающий уровни переключения. При развертке на постоянном токе вы должны производить два за- пуска программы: один при спадающем, а другой при возрастающем переключении. Но с PWL источником в динамическом анализе, вы можете развертывать его с возрастанием и тогда обратно со спа- дом в одном анализе. 6.3.2. Рабочая точка. Самой лучшей помощью в проблемах расчета рабочей точки является идентификатор .NODESET. Используя замечания PSpice'а в форме начальных предположений, он начинает расчет. Немного здравого смысла должно быть приложено при назначении узловых напряжений. Если вы знаете правильные напряжения в пределах 1/2 вольта, тогда назначение входного узла операционного уси- лителя будет бесполезным, в то время как назначение выходного узла будет помогать расчету. Возникновение проблем несходимости при расчете рабочей точки является редкостью. Причина в том, что PSpice содержит алгоритм для автоматического масштабирования напряжений пита- ния если имеются трудности при нахождении решения. Этот алго- ритм сначала пытается найти рабочую точку с напряжением пита- ния в полном масштабе. Если не возникает сходимости, тогда напряжение питания снижается до 1/4 прежней силы и программа пытается произвести расчет снова. Если все еще нет сходимости, тогда напряжение питания снижается с другим коефициентом деле- ния от 4 до 1/16 прежней силы и так далее. Поскольку при нап- ряжении питания =0, схема определенно имеет решение (все узлы в 0 напряжении), программа будет находить решение для несколь- ких значений напряжений, масштабированых достаточно отдаленно. Вы можете увидеть на ЭЛТ когда алгоритм эффективен. Если сообщение Power suplies cut back to 25% (или несколько другой процент) появляется на ЭЛТ когда программа расчитывает рабочую точку, значит тогда используется этот алгоритм чтобы найти рабочую точку "упрямой" схемы. 6.3.3. Динамический анализ. Имеется только несколько средств для решения этой пробле- мы. Попробуйте ослабить RELTOL от 0.001 до 0.01. Попробуйте установить ITL4=40 в идентификаторе .OPTIONS. Установка ITL4=40 будет замедлять расчет, так что мы не рекомендуем ис- пользовать это для схем, которые не имеют проблем сходимости в динамическом анализе. Иногда нереальное моделирование диодов или биполярных тр-ров может вызвать проблемы сходимости динамического анали- за. Это относится к схемам, в которых p-n переходы не имеют ни паразитного сопротивления ни паразитной емкости. Особенно в сочетании с индуктивностями, отсутствие паразитов может выз- вать трудности в расчете PSpice'а. Когда индуктивности убрать, недостаток паразитов может вызвать нереально большие и быстрые проколы. Когда PSpice используется для высоких напряжений и токов, можно ослабить VNTOL и ABSTOL. Ихние установленные значения предназначены для схем с напряжениями в районе о...
fred1144