Анализ шумов

При анализе шумов PSpice рассчитывает и выдает следующую информацию для каждой частоты, для которой производится анализ по переменному току:

• • шум, генерируемый на выходе некоторого устройства, который складывается из шумов, генерируемых каждым резистором и полупроводником, из которых состоит данное устройство. Для полупроводникового устройства составляющая шума определяется режимами его работы;
• • общий выходной и эквивалентный входной шум.

В табл. 4.2 приведены входные и выходные характеристики цепи, рассчитываемые при анализе шумов.

Таблица 4.2. Входные и выходные характеристики цепи, рассчитываемые при анализе шумов

При вычислении полного шума на выходе цепи PSpice вычисляет среднеквадратичную сумму шумов, генерируемых всеми «шумящими» элементами данной цепи.

При вычислении эквивалентного входного шума PSpice делит общий выходной шум на шум, который распространяется по анализируемой цепи от входа к выходу. Этот результат получается при определении входного шума, который обеспечивает на выходе эквивалентный расчетный выходной шум в случае идеальной (не шумящей) цепи.

Выбор анализа шумов

Задача.

Из списка возможных видов анализа выбрать анализ шумов (Noise).

Решение.

РЕ — D3.Analysis Туре^Л AC Sweep/Noise, Noise Analysis, Enabled->’V’, OK4

Настройка и запуск анализа шумов

Задача.

Перед анализом шумов задать его настройки: выходное напряжение (Output Voltage), равное ’X’, источник питания (I/V Source), обозначаемый ’Y’, интервал к расчета парциальных уровней шума (Interval), обозначаемый ’Z’, и начать моделирование.

Решение.

РЕ — D3.Analysis Туре^ЛАС Sweep/Noise, Noise Analysis, Enabled->4’, {Output Voltage->’X’& I/V Source->’Y’& Interval->’Z’}, OK - D44

Анализ переходных процессов

Анализ переходных процессов производится для сформированного проекта путем обращения к диалоговому окну Simulation Settings и выбору вида анализа Transient Analysis.

Во время анализа переходных процессов PSpice обеспечивает величину временного шага, которая непрерывно изменяется в соответствии с требуемой точностью до тех пор, пока величина шага не становится предельно допустимой. Если моделируемые процессы являются медленно изменяющимися, величина временного шага увеличивается. Естественно, что для быстропеременных процессов шаг уменьшается. Максимальная величина временного шага может управляться назначением параметра Maximum time step в диалоговом окне Simulation Settings. PSpice никогда не будет увеличивать значение шага более чем на два процента от общего времени анализа переходного процесса вне зависимости от абсолютной величины этого времени. Если максимальный шаг не задается пользователем, то по умолчанию его величина устанавливается равной TSTOP/50. При определении максимального шага по умолчанию при моделировании переходных процессов может возникнуть ситуация, которая сводится к тому, что при изменении времени TSTOP одна и та же схема с полностью идентичными параметрами анализа может успешно анализироваться или анализ прерывается из-за неустойчивости процессов численного интегрирования (Convergence). В этом случае обеспечить устойчивый анализ переходных процессов при любом значении TSTOP можно подбором величины Maximum Time Step. Ориентировочное значение этой величины при подборе определяется как TSTOP/50 при значении TSTOP, обеспечившем успешный анализ переходного процесса без конвергенции при назначении Maximum Time Step по умолчанию.

Временной шаг при интегрировании может не соответствовать требуемым временным шагам выдачи информации. Величины временных шагов выдачи информации рассчитываются исходя из шагов интегрирования с помощью интерполяционных полиномов второго порядка.

При моделировании смешанных аналого-цифровых цепей фактически реализуются два временных шага: аналоговый и цифровой. Это необходимо для повышения эффективности моделирования. Так как аналоговая и цифровая части моделируемой схемы часто характеризуются существенно различными скоростями протекания переходных процессов, то есть являются «быстрыми» и «медленными», то любая попытка совместить при моделировании аналоговые и цифровые части в одно целое может приводить к существенному замедлению процесса моделирования. Временной шаг, выдаваемый на осциллограммы при моделировании переходного процесса, фактически является шагом моделирования аналоговой части схемы.

Моделирование переходных процессов в цепях с коммутациями может вести к существенному увеличению времени моделирования. Временной шаг в PSpice при этом выбирается исходя из времени между коммутациями, а переходный процесс может включать в себя большое количество таких межкоммутационных интервалов времени.

Один из методов решения этой проблемы заключается в том, что схема с коммутациями преобразуется в эквивалентную схему без коммутаций. Эквивалентная цепь представляет собой квазистационарный аналог исходной схемы и позволяет корректно моделировать исходную схему на промежутках времени, когда переменные изменяются достаточно «медленно».

По умолчанию анализ переходных процессов осуществляется с нулевыми начальными условиями. В этом случае перед началом анализа переходного процесса среда OrCAD 9.2 анализирует схему по постоянному току и назначает полученные при этом напряжения на емкостях и токи через индуктивности в качестве начальных условий для анализа переходных процессов. Режим анализа по постоянному току может быть отключен (SKIPBP). В этом случае начальные условия могут быть либо нулевыми, либо отличными от нуля (задается пользователем, см. 3.2.3.3).

Режим вывода информации при анализе переходных процессов определяется заданием параметра Start saving data after ... seconds. При нулевом значении этого параметра осциллограммы переходных процессов выдаются на экран с момента времени t = 0. В случае, если указанный параметр назначается равным t, осциллограммы выдаются на интервале времени от t до TSTOP, что иногда бывает удобно в случае необходимости «растягивания» по времени определенных участков переходного процесса.

Авторы: Болотовский Ю.И., Таназлы Г.И.