JĘZYKI MODELOWANIA I SYMULACJI - KOLOKWIUM, CZĘŚĆ PSPICE
1. Podaj zasady tworzenia pliku symulacyjnego. Składnia ogólna pliku opisu układu:- pierwsza linia to tytuł obwodu,- kolejne linie zaczynające się od litery to lista połączeniowa układu,-linie zaczynające się od * to komentarz trwający do końca linii,-linie, w których występuje średnik ; - od pozycji średnika do końca linii są traktowane jako komentarz,-linie zaczynające się kropką stanowią polecenia symulatora,-ostatnia linia pliku powinna zawierać polecenie .end , jeśli plik zawiera linie za .end to są one traktowane jako kolejny obwód do analizy,- typowe rozszerzenie nazwy pliku to „*.cir”,- należy unikać polskich znaków i spacji zarówno w nazwach plików jak i w opisie wewnątrz pliku SPICE ,-składnia SPICE jes nieczuła na wielkość liter,- puste linie są pomijane,-długie linie (ponad 80 znaków) można przenieść do kolejnej linii opisu rozpoczynając ją znakiem „+”, -węzeł masy ma w SPICE zawsze nazwę „0” i musi on wystąpić w badanym układzie,-każdy z węzłów musi mieć przynajmniej dwa połączenia do elementów – w przeciwnym wypadku węzeł będzie typu floating i zablokuje możliwość symulacji,-węzły, które mają dwa połączenia, ale wyłącznie zrealizowane poprzez kondensatory są typu floating,- niedozwolone jest równoległe łączenie idealnych źródeł napięciowych,-niedozwolone jest szeregowe łączenie idealnych źródeł prądowych.
2. Czy składnia PSPICE jest czuła na wielkość liter ? NIE, składnia ta traktuje jednakowo litery duże i małe.
3. Jak umieszcza się komentarze w pliku symulacyjnym PSPICE ? Linie rozpoczynające się gwiazdką * są komentarzem trwającym do końca linii.
4. Jak definiuje się rezystor?
nazwa elementu węzeł połączenia (-) wartość rezystancji
R<nazwa> <węzeł +> <węzeł -> [model] <wartość> [TC1=<TC1> [,<TC2>]]
węzeł połączenia (+) opcjonalne współczynniki nazwa modelu temperaturowe rezystancji (opcjonalnie)
np. a) R1 out 0 10k – rezystor o nazwie 1, włączony pomiędzy węzły out i 0 i wartości 10kOhm, b) R1 out 0 my_res 10k - rezystor o nazwie 1, włączony pomiędzy węzły out i 0, modelu my_res i wartości 10kOhm;W tym przypadku, aby doszło do prawidłowej analizy musi być powołany model rezystora o nazwie my_res . Przykład deklaracji : .MODEL my_res RES (R=3 TC1=0.01 TC2=0.1).
5. Jak definiuje się kondensator?
nazwa elementu węzeł połączenia (-) wartość pojemności
C<nazwa> <węzeł +> <węzeł -> [model] <wartość> [IC=<wartość_początkowa>]
węzeł połączenia (+) nazwa modelu opcjonalna wartość napięcia początkowego (opcjonalnie) na kondensatorze
6. Jak definiuje się cewkę?
nazwa elementu węzeł połączenia (-) wartość indukcyjności
L<nazwa> <węzeł +> <węzeł -> [model] <wartość> [IC=<wartość_początkowa>]
węzeł połączenia (+) nazwa modelu opcjonalna wartość prądu (opcjonalnie) początkowego cewki
7. Jak definiuje się niezależne źródło napięciowe i prądowe?V<nazwa> <węzeł+> <węzeł->
+ [ [DC] <wartość> ]
+ [ AC <wartość_amplitudy>
+ [wartość_fazy]]
+ [specyfikacja_transient]
Źródło napięciowe i prądowe są definiowane identycznie, jedyną różnicą jest litera definicji V/I.
<węzeł+>, <węzeł-> - węzły połączeniowe[ [DC] <wartość> ] – wydajność źródła dla analizy stałoprądowej[ AC <wartość_amplitudy> [wartość_fazy]] - parametry źródła dla analizy małosygnałowej częstotliwościowej (AC), amplituda w V lub A oraz opcjonalnie faza w stopniach[specyfikacja_transient] – specyfikacja przebiegu czasowego dla analizy czasowej (TRAN).
a) Można podać dowolną ilość specyfikacji analiz – nawet zero, wówczas zostaną zastosowane wartości domyślne równe 0 dla każdej analizy t.j. AC, DC i TRAN. b) Słowo kluczowe DC jest opcjonalne i jego występowanie nic nie zmienia. c) Dla analizy AC faza jest w stopniach. d) Dla analizy TRAN tylko jeden typ specyfikacji może być podany.
Typ przebiegu może przyjąć jedną z następujących wartości:-EXP – dla przebiegu ekspotencjalnego,-PULSE – dla przebiegu prostokątnego,-PWL – dla przebiegu w postaci połączonych odcinków,-SFFM – dla przebiegu harmonicznego zmodulowanego częstotliwościowo,-SIN – dla przebiegu sinusoidalnego.
8. Jak oznaczony jest globalny węzeł masy ? 09. Co to są węzły „floating” i czy są dozwolone w symulowanym obwodzie?Jeżeli węzeł nie ma przynajmniej dwóch połączeń do elementów to będzie typu „floating” i zablokuje możliwość symulacji. Niektóre symulatory samodzielnie usuwają węzły typu „floating” i umożliwiają symulację generując jedynie ostrzeżenie o potencjalnym problemie. Ponad to, węzły które mają dwa połączenia, ale zrealizowane wyłącznie poprzez kondensatory są typu „floating”.
10. Jakie przyrostki wartości można stosować w składni SPICE? mil(MIL) -> 25.4*10-6f(F) -> 10-15 p(P) -> 10-12 t(T) -> 1012n(N) -> 10-9 g(G) -> 109u(U) -> 10-6 meg(MEG) -> 106m(M) -> 10-3 k(K) -> 103
11. Jaka jest dopuszczalna składnia zapisu wartości ?Formaty podawania wartości parametrów elementów:a) zwykły, np.: 123.23, - punktem dziesiętnym jest kropka, można nie podawać zera przed wartością np. 0.123=.123,b) naukowy, np.: 1.2323e-5,c) z użyciem przyrostka , np. 1.2323m,d) z dodatkowym podaniem jednostki , np. 1.2323e-3V,Uwaga na jednostkę F , gdyż jest to przyrostek oznaczający 10-15, więc: 1.2323e-6F nie jest równe 1.2323uF,e) wartości można również podawać pośrednio poprzez
wykorzystanie wyrażenia umieszczonego w nawiasie
klamrowym, np.: R1 1 0 {10k*2/23},f) wartości wyliczane w nawiasie klamrowym mogą wykorzystywać bardziej złożone zależności poprzez zastosowanie operatorów, funkcji oraz możliwość umieszczenia w wyrażeniu parametrów, np.: .param mult=10
R1 1 0 {mult*2*sin(mult)*1K}
12. Co to jest temperatura nominalna i bieżąca temperatura symulacji?Temperatura w SPICE jest w °C. Temperatura nominalna TNOM jest ustawiona do wartości domyślnej równej TNOM=27°C, wartość domyślnej temperatury nominalnej można modyfikować poleceniem .options.Bieżąca temperatura elementu może być ustawiona na kilka sposobów: parametr globalny TEMP, parametr modelu T_ABS oraz parametr modelu T_REL_GLOBAL.Temperatura poszczególnych elementów:a) dla elementu bez modelu lub dla elementu dla którego w modelu nie podano parametrów T_ABS lub T_REL_GLOBAL temperatura jest równa parametrowi TEMP,b) dla elementu dla którego w modelu podano parametr T_ABS temperatura jest równa temu parametrowi,c) dla elementu dla którego w modelu podano parametr T_REL_GLOBAL temperatura jest równa TEMP +T_REL_GLOBAL,d) dla elementu dla którego model jest typu AKO i podano parametr T_REL_LOCAL temperatura jest równa TEMP z modelu odniesienia + T_REL_GLOBAL.
13. Jakie są zasady w definiowaniu modeli ?
.MODEL <nazwa_modelu> [AKO: <nazwa_modelu_odniesienia>]
+ <typ_modelu>
+ ([<nazwa_parametru> = <wartość> [specyfikacja_tolerancji]]
+ [T_MEASURED=<wartość>] [[T_ABS=<wartość>] |
+ [T_REL_GLOBAL=<wartość>] | [T_REL_LOCAL=<wartość>]])
<nazwa_modelu> - nazwa modelu nadana przez użytkownika,
[AKO: <nazwa_modelu_odniesienia>] - nazwa modelu odniesienia
<typ_modelu> - typ modelu, jedna z wartości z listy dostępnych modeli, modele dostępne to m.in. : CAP, CORE, D, GASFET, IND, ISWITCH, LPNP, NIGBT, NJF, NMOS, NPN, PJF, PMOS, PNP, RES, TRN, VSWITCH,
[<nazwa_parametru> = <wartość> [specyfikacja_tolerancji] - lista wartości parametrów modelu wraz z ewentualnymi tolerancjami[T_MEASURED=<value>] - temperatura dla którego dokonano pomiaru parametrów
modelu, jeśli podana nadpisuje wartość TNOM dla danego elementu,
[[T_ABS=<value>] | [T_REL_GLOBAL=<value>] |[T_REL_LOCAL=<value>]] – parametry modyfikujące temperaturę danego elementu w stosunku do wartości ogólnych.
Parametry: T_MEASURED, T_ABS, T_REL_GLOBAL, T_REL_LOCAL mają identyczne znaczenie dla wszystkich modeli i nie będą dalej dla szczegółowych modeli powtarzane przy ich omawianiu.
14. Jaki jest model rezystora?Równanie modelu rezystora, gdy podano TCE:r=<wartość>*R*1.01TCE(T-TNOM)Równanie modelu rezystora, gdy nie podano TCE:r=<wartość>*R*(1+TC1(T-TNOM)+TC2(T-TNOM)2)
15. Jaki jest model cewki ?Równanie modelu cewki :l=<wartość>*L*(1+TC1(T-TNOM) +TC2(T-TNOM)2)*(1+IL1*I+IL2*I2)gdzie I jest prądem wpływającym do cewki.16. Jaki jest model kondensatora ?Równanie modelu kondensatora:c=<wartość>*C*(1+TC1(T-TNOM) +TC2(T-TNOM)2)*(1+VC1*V+VC2*V2) gdzie V jest napięciem występującym na okładkach kondensatora.
17. Jakie są analizy podstawowe możliwe do wykonania w symulatorze PSPICE ?a) analiza stałoprądowa DC,b) analiza częstotliwościowa AC,c) analiza czasowa TRAN.
18. Co to jest analiza stałoprądowa ?Analiza .DC wykonuje sparametryzowane obliczenie punktu pracy układu. Elementy inercyjne są pomijane (C -> rozwacie, L->zwarcie), elementy nieliniowe zachowują nieliniowy charakter. Argumentem tej analizy jest zmieniany parametr (pierwszy lub oba) a wynikiem rozpływ stałych prądów w układzie oraz wartości stałych napięć w węzłach.Analiza .DC występuje w 4 formach przemiatania parametrów analizy: LIN, OCT, DEC oraz LIST. Analiza może być zagnieżdżona tzn. zmiana parametru pierwszego jest wykonywana w pętli wewnętrznej i następuje częściej niż parametru drugiego.
Format ogólny: .op
Analiza wyznacza punkt pracy a szczegółowe wyniki umieszcza wpliku wyjściowym „.out”. Bez polecenia .op w pliku wyjściowym podawane są tylko wartości napięć węzłowych.
19. Co to jest analiza częstotliwościowa ?
Format ogólny:
.AC <typ przemiatania> <liczba punktów> <częstotliwość początkowa> ...
inzynieria.biomedyczna