Читаем без скачивания Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE - Роберт Хайнеманн

Шаг 21 Откройте окно атрибутов (рис. 7.17) одного из двух резисторов типа Rbreak, дважды щелкнув по символу резистора.

Рис. 7.17. Диалоговое окно атрибутов резистора типа Rbreak

Шаг 22 Установленное по умолчанию значение сопротивления 1k (1 кОм) вполне подходит для данного моста. Следовательно, оставьте значение сопротивления таким, какое оно есть, и вызовите его индикацию на чертеж вашей схемы. Для этого щелкните по строке VALUE=1k, затем по кнопке Change Display и выберите в окне Change Attribute из списка What to Display опцию Value Only. Затем выведите на свой чертеж индикатор значения и для другого резистора, взятого вами из библиотеки BREAKOUT.slb. После этого ваша схема должна быть похожа на изображенную на рис. 7.18.

Рис. 7.18. Готовая схема термоизмерительного мостика

Теперь ваша схема термоизмерительного мостика готова. Можно приступать к проведению предварительной установки для запланированного анализа DC Sweep, где в качестве изменяемой переменной будет использоваться температура окружающей среды.

Шаг 23 Откройте окно Analysis Setup и активизируйте анализ DC Sweep, установив флажок рядом с соответствующей кнопкой. Затем откройте окно DC Sweep и проведите предварительную установку для анализа цепи постоянного тока, при котором в качестве изменяемой переменной будет варьироваться температура в диапазоне значений от -50 °С до 150 °С с шагом 0.1 °С (рис. 7.19).

Рис. 7.19. Окно DC Sweep с установками для проведения анализа цепи постоянного тока

Шаг 24 Завершите предварительную установку анализа щелчком по кнопке OK и запустите процесс моделирования. В первый раз перед началом моделирования схемы с новой моделью программа PSPICE сообщит вам о том, что ей придется создать новый индексный файл для библиотеки компонентов TERMOBRIDG.lib. Даже если PSPICE обозначит свое сообщение как Warning (Предупреждение), у вас нет никаких причин для беспокойства. Вы можете преспокойно закрыть окно Message Viewer (Окно просмотра сообщений). По завершении моделирования выведите на экран PROBE диаграмму напряжения в ветви вашего моста V(R3:1)-V(R4:2). В результате вы должны получить на экране PROBE такое же изображение, как на рис. 7.20.

Рис. 7.20. Диаграмма напряжения в ветви термоизмерительного мостика

Вы видите, что спроектированная вами схема термоизмерительного мостика вполне пригодна к использованию. Конечно, было бы совсем хорошо, если в результате мы имели бы абсолютную линейную зависимость между напряжением мостика и температурой окружающей среды, однако обычно такая точность не нужна. Например, для измерения температуры за пределами помещения характеристик этой рабочей схемы более чем достаточно. С заданными значениями она без проблем будет функционировать и в Арктике, и в Сахаре.

7.4. Сдвоенный анализ DC Sweep

По мере изучения этого раздела вы исследуете зависимость напряжения в схеме термоизмерительного мостика (см. рис. 7.13) от рабочей температуры при различных значениях температурного коэффициента ТС1, а затем представите результат этого двойного анализа в виде семейства кривых на одной общей диаграмме. Для выполнения подобных задач программа PSPICE предоставляет пользователям возможность наряду с основным анализом проводить так называемый «вложенный» (дополнительный) анализ (Nested Sweep) для еще одной изменяемой переменной.

Шаг 25 Снова загрузите на экран SCHEMATICS схему термоизмерительного мостика TERMOBRIDG.sch и откройте из окна Analysis Setup окно DC Sweep (рис. 7.21). Убедитесь, что в этом окне сохранены все ранее заданные вами установки (см. раздел 7.3 и рис. 7.19).

Рис. 7.21. Окно DC Sweep с установками для температуры в качестве изменяемого параметра

Внизу в окне DC Sweep расположена кнопка Nested Sweep…, с помощью которой вызывается окно DC Nested Sweep (Вложенный анализ цепи постоянного тока).

Шаг 26 Щелкните по кнопке Nested Sweep…, чтобы открыть окно DC Nested Sweep (рис. 7.22).

Рис. 7.22. Установки для температурного коэффициента в качестве дополнительного изменяемого параметра

Выберите в этом окне опцию Model Parameter (Модельный параметр), затем введите: в поле Model Туре (Тип модели) — Res, в поле Model Name (Название модели) — Rbreak, а в поле Parameter Name (Название параметра) — ТС1, так как температурный коэффициент ТС1 является параметром модели Rbreak, которая в свою очередь принадлежит к типу Res (Резистор).

Шаг 27 Выполните остальные установки согласно образцу на рис. 7.22. Таким образом, вы задаете линейное изменение (Sweep Туре) температурного коэффициента ТС1 от ТС1=0.0011/K до ТС1=0.0011/K. Затем активизируйте вложенный анализ Nested Sweep, установив флажок рядом с опцией Enable Nested Sweep (Разрешить вложенный анализ), и, щелкнув по кнопке Main Sweep… (Основной анализ), возвращайтесь к окну DC Sweep.

Шаг 28 Покиньте окно DC Sweep с помощью кнопки OK и вновь возвращайтесь к окну Analysis Setup. Проконтролируйте еще раз, чтобы в нем рядом с кнопкой DC Sweep был установлен флажок, и возвращайтесь обратно к редактору SCHEMATICS, щелкнув по кнопке Close.

Шаг 29 Запустите процесс моделирования и выведите на экран PROBE диаграмму, изображенную на рис. 7.23.

Рис. 7.23. Диаграмма, полученная в результате анализа схемы TERMOBRIDG.sch при изменении температуры и различных значений температурного коэффициента

7.5. Значение сопротивления в качестве изменяемой переменной

Теперь вы научитесь проводить анализ цепи постоянного тока DC Sweep, при котором в качестве изменяемой переменой будет использоваться значение сопротивления. В таких случаях значение сопротивления называется глобальным параметром (Global Parameter). При проведении анализа цепей переменного тока AC Sweep и анализа переходных процессов Transient Analysis этот термин используется, наряду со значением сопротивления, применительно еще к целому ряду других значений.

Анализ DC Sweep с использованием в качестве изменяемой переменной глобального параметра проводится несколько иначе, чем вы привыкли это делать на примере предыдущих анализов, где в качестве переменных выступали обычные параметры. Прежде вы могли выполнять всю предварительную установку для предстоящего анализа в пределах одного окна DC Sweep (иногда еще и в окне DC Nested Sweep). Для анализа DC Sweep с изменением глобального параметра, помимо вышеуказанных окон, необходимо определить изменяемые переменные еще в двух других местах. Всю эту процедуру вы изучите на примере проведения анализа последовательной цепи при изменении значения сопротивления одного из резисторов в диапазоне 0-20 кОм.

Шаг 30 Начертите схему последовательной цепи с двумя резисторами (рис. 7.24) и сохраните ее в папке Projects под именем PARAM1.sch.

Рис. 7.24. Последовательное соединение двух резисторов

Шаг 31 Двойным щелчком по значению сопротивления 10k откройте окно Set Attribute Value резистора R2. Удалите из строки значение 10k и вместо него введите для вашей переменной какое-нибудь имя (например, Rvar), которое вы должны заключить в фигурные скобки (рис. 7.25). Тем самым вы определяете R2 как параметр.

Рис. 7.25. Окно Set Attribute Value для резистора R2

Шаг 32 Закройте окно Set Attribute Value, щелкнув по кнопке OK. Отметьте, что значение резистора R2 на чертеже вашей схемы изменилось (рис. 7.26).

Рис. 7.26. Схема, где было изменено значение сопротивления резистора R2

Шаг 33 Достаньте из библиотеки SPECIAL.slb элемент PARAM и установите его на своем рабочем листе, как показано на рис. 7.27.

Рис. 7.27. Чертеж схемы с псевдокомпонентом PARAMETERS

Шаг 34 Дважды щелкните по элементу PARAMETERS, после чего откроется окно его атрибутов (рис. 7.28). В этом окне вы должны будете еще раз зарегистрировать Rvar как параметр.

Рис. 7.28. Окно атрибутов элемента PARAMETERS с установками для регистрации Rvar как параметра

В окне атрибутов элемента PARAMETERS вам уже не нужно заключать имя Rvar в фигурные скобки. Что вы должны сделать обязательно, так это задать для вашего параметра какое-нибудь значение (здесь: 10k), потому что PSPICE позволяет регистрировать сколько угодно параметров, даже если вы потом не будете использовать их в качестве переменной для анализа. В таких случаях пусть и зарегистрированные, однако не выбранные в качестве переменной компоненты получают значение, указанное вами в окне атрибутов PARAMETERS.