Функциональные источники сигналов

Поскольку в описании атрибутов нелинейных зависимых источников (точнее генераторов) нельзя использовать параметры компонентов схемы и математические функции, то для получения сложных функциональных зависимостей в MC используется шесть функциональных источников сигналов. Источники работоспособны при проведении всех видов анализа схем. Путь к источникам: Component→Analog Primitives→Function Sources. Два из них NFV и NFI можно определять алгебраическими выражениями в атрибуте VALUE с использованием всех переменных и математических функций, допустимых в MC. Источники позволяют задавать сложные воздействия, например все виды модулированных колебаний.

	← функциональный источник напряжения (NFV)
	← функциональный источник тока (NFI)

Четыре зависимых источника: NTIofV (ИТУН), NTIofI (ИТУТ), NTVofV (ИНУН), и NTVofI (ИНУТ) определяются с помощью атрибута TABLE где задаются таблицы параметров.

Диоды и стабилитроны

Имя диода в библиотеке компонентов – Diode, а стабилитрона – Zener. Путь к данным компонентам: Component→Analog Primitives→Passive Components.

	← диод (Diode)
	← стабилитрон (Zener)

Данные компоненты имеют основные атрибуты: PART <имя> и MODEL <список параметров модели>. Определение атрибута MODEL возможно несколькими способами. Если компонент будет использоваться в нескольких схемах, то его целесообразно ввести в библиотеку моделей компонентов. В этом случае в поле атрибута MODEL вводится лишь имя диода из библиотеки моделей, например, MODEL=USER. При этом имя диода можно выбрать из уже имеющихся имен диодов в библиотеке щелчком мыши. Список имен, имеющихся в библиотеке, высвечивается в правом поле окна атрибутов. Если же необходимо внести в библиотеку моделей новый диод с новыми параметрами, то поступают следующим образом. Для обращения к библиотеке моделей выполняют команду File→Open. В открывшемся окне выбирается из списка типов файлов файлы библиотеки Model Library по расширению .lbr. В результате открывается список с именами имеющихся в программе библиотек. Выбирается библиотека по ее имени в списке. Открывается выбранная библиотека. В левом верхнем поле, по щелчку мыши на черном треугольнике, открывается окно со списком моделей компонентов данной библиотеки. В этом окне выбирается интересующий компонент с именем Diode. Открывается окно с именами и параметрами диодов. (Отметим, что описанным способом можно открыть окно с моделями любого типа компонентов, входящих в данную библиотеку). Для добавления в библиотеку нового диода необходимо нажать кнопку Add. В левом окне с именем Name List в конце списка появляется строка с именем New. В правом поле параметров устанавливаются параметры модели по умолчанию, которые возможно редактировать с учетом значений параметров требуемой модели. Далее необходимо присвоить новому диоду имя в библиотеке моделей, которое будет появляться в правом поле окна атрибутов. Для этого вводиться новое имя в окне Name (слева вверху окна компонента), например USER. Щелкнув мышью в строке New, переносим имя USER в эту строку вместо New. После этого введенный диод можно использовать в любой другой схеме. Важно, что при выборе имени диода из библиотеки моделей в окне атрибутов, параметры модели диода автоматически записываются в окно текстового отображения схемы. Поэтому определение атрибута MODEL возможно путем использования уже существующей модели из правой части окна атрибутов с последующей корректировкой параметров в текстовом окне МС редактора.

Кроме описанных способов пользователь может осуществить ввод параметров в поле атрибута MODEL в виде текста. Обозначения наиболее важных параметров диода следующие:

Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
Level	Тип модели (1 – SPICE2G, 2 – PSpice)	−	1
IS	Ток насыщения при температуре 27оС	А	10−14
RS	Объемное сопротивление	Ом
N	Коэффициент инжекции	−
TT	Время переноса заряда	с
CJO	Барьерная емкость при нулевом смещении	Ф
VJ	Контактная разность потенциалов	В
M	Коэффициент лавинного умножения	−	0,5
BV	Обратное напряжение пробоя (положительная величина)	В	∞
IBV	Начальный ток пробоя, соответствующий обратному напряжению пробоя (положительная величина)	А	10−10
KF	Коэффициент, определяющий спектральную плотность фликкерного шума	−
AF	Показатель степени, определяющий зависимость спектральной плотности фликкерного шума от тока через переход	−
RL	Сопротивление утечки перехода	Ом	∞

С полным списком параметров диода, воспринимаемых программой МС, можно ознакомится в [1, 2, 3].

2.2.11. Соединители

Путь к соединителям: Component→Analog Primitives→Connectors. В данном разделе размещены компоненты: Ground (земля), Tie (соединитель) и Jumper (перемычка без электрического контакта в точке пересечения с проводником).

	Компонент Ground должен обязательно содержаться в каждой схеме. Узлу, где подключен элемент Ground, программа МС присваивает номер 0 и считает потенциал в данном узле равным нулю.
	Компоненты Tie имеют текстовое обозначение и используются для соединения двух и более разнесенных на схеме точек в один узел. Все одноименные элементы Tie считаются электрически соединенными.
	Компоненты типа Jumper позволяют создавать пересечение без электрического контакта. В программе МС принято соглашение, что пересекающиеся проводники, имеющие символ точки при их пересечении, считаются электрически соединенными.

Активные компоненты цепей

Биполярные транзисторы

Имена биполярных транзисторов в библиотеке компонентов – NPN и PNP. Путь к биполярным транзисторам: Component→Analog Primitives→Active Devices.

	← n-p-n транзистор (NPN)
	← p-n-p транзистор (PNP)

Биполярные транзисторы имеют основные атрибуты: PART <имя> и MODEL <список параметров модели>. Определение атрибута MODEL возможно несколькими способами. Если компонент будет использоваться в нескольких схемах, то его целесообразно ввести в библиотеку моделей компонентов. В этом случае в поле атрибута MODEL вводится лишь имя биполярного транзистора из библиотеки моделей, например, MODEL=USER. При этом имя транзистора можно выбрать из уже имеющихся в библиотеке имен щелчком мыши. Список имен, имеющихся в библиотеке, высвечивается в правом поле окна атрибутов. Если необходимо внести в библиотеку моделей новый транзистор с новыми параметрами, то поступают следующим образом. Для обращения к библиотеке моделей выполняют команду File→Open. В открывшемся окне выбирается из списка типов файлов файлы библиотеки Model Library по расширению .lbr. В результате открывается список с именами имеющихся в программе библиотек. Выбирается библиотеку по ее имени в списке. Открывается выбранная библиотека. Открывается окно со списком моделей компонентов данной библиотеки. В этом окне выбирается интересующий компонент с именем NPN или PNP. Открывается окно с именами и параметрами биполярных транзисторов. Для добавления в библиотеку нового транзистора необходимо нажать кнопку Add. В левом окне с именем Name List в конце списка появляется строка с именем New. В правом поле параметров устанавливаются параметры модели по умолчанию, которые возможно редактировать с учетом значений параметров требуемой модели. Далее необходимо присвоить новому транзистору имя в библиотеке моделей, которое будет появляться в правом поле окна атрибутов. Для этого вводиться новое имя в окне Name (слева вверху окна компонента), например USER. Щелкнув мышью в строке New, переносим имя USER в эту строку вместо New. После этого введенный транзистор можно использовать в любой другой схеме. Важно, что при выборе имени транзистора из библиотеки моделей в окне атрибутов, параметры модели транзистора автоматически записываются в окно текстового отображения схемы. Поэтому определение атрибута MODEL возможно путем использования уже существующей модели из правой части окна атрибутов с последующей корректировкой параметров в текстовом окне МС редактора.

Кроме описанных способов пользователь может осуществить ввод параметров в поле атрибута MODEL в виде текста. Обозначения наиболее важных параметров биполярного транзистора следующие:

Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
IS	Ток насыщения при температуре 27оС	А	10−16
BF	Максимальный коэффициент усиления тока в нормальном режиме в схеме с общим эмиттером (без учета токов утечки)	−	102
BR	Максимальный коэффициент усиления тока в инверсном режиме в схеме с общим эмиттером	−
NF	Коэффициент неидеальности в нормальном режиме	−
NR	Коэффициент неидеальности в инверсном режиме	−
VAF	Напряжение Эрли в нормальном режиме для модели Гуммеля-Пуна	В	∞
VAR	Напряжение Эрли в инверсном режиме для модели Гуммеля-Пуна	В	∞
RC	Объемное сопротивление коллектора	Ом
RE	Объемное сопротивление эмиттера	Ом
RB	Объемное сопротивление базы (максимальное) при нулевом смещении перехода база-эмиттер	Ом
TF	Время переноса заряда через базу в нормальном режиме	с
TR	Время переноса заряда через базу в инверсном режиме	с
CJE	Емкость эмиттерного перехода при нулевом смещении	пФ
VJE(PE)	Контактная разность потенциалов перехода база-эмиттер	В	0,75
MJE(ME)	Коэффициент, учитывающий плавность эмиттерного перехода	−	0,33
CJC	Емкость коллекторного перехода при нулевом смещении	Ф
VJC(PC)	Контактная разность потенциалов перехода база-коллектор	В	0,75
MJC(MC)	Коэффициент, учитывающий плавность коллекторного перехода	−	0,33
CJS(CCS)	Емкость коллектор-подложка при нулевом смещении	Ф
VJS(PS)	Контактная разность потенциалов перехода коллектор-подложка	В	0,75
MJS(MS)	Коэффициент, учитывающий плавность перехода коллектор-подложка	−
KF	Коэффициент, определяющий спектральную плотность фликкерного шума	−
AF	Показатель степени, определяющий зависимость спектральной плотности фликкерного шума от тока через переход	−

С полным списком параметров биполярного транзистора, воспринимаемых программой МС, можно ознакомится в [1, 2, 3].

МОП транзисторы

Имена МОП транзисторов в библиотеке компонентов – NMOS и PMOS. Путь к биполярным транзисторам: Component→Analog Primitives→Active Devices.

	← n-МОП транзистор (NMOS, транзистор с каналом n-типа)
	← p-МОП транзистор (PMOS, транзистор с каналом p-типа)

МОП транзисторы имеют основные атрибуты: PART <имя> и MODEL <список параметров модели>. Определение атрибута MODEL возможно несколькими способами. Если компонент будет использоваться в нескольких схемах, то его целесообразно ввести в библиотеку моделей компонентов. В этом случае в поле атрибута MODEL вводится лишь имя МОП транзистора из библиотеки моделей, например, MODEL=USER. При этом имя МОП транзистора можно выбрать из уже имеющихся имен источников в библиотеке щелчком мыши. Список имен, имеющихся в библиотеке, высвечивается в правом поле окна атрибутов. Если же необходимо внести в библиотеку моделей новый МОП транзистор с новыми параметрами, то поступают аналогично случаю биполярных транзисторов. Кроме описанных способов пользователь может осуществить ввод параметров в поле атрибута MODEL в виде текста. Ввод параметров или выбор модели МОП транзистора осуществляется также как и для ранее перечисленных компонентов. Обозначения наиболее важных параметров МОП транзистора следующие:

Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
LEVEL	Уровень модели (1,2,3)	−	1
L	Длина канала	м	DEFL
W	Ширина канала	м	DEFW
VTO	Пороговое напряжение при нулевом смещении подложки	В
KP	Параметр удельной крутизны	А/В	2*10−5
GAMMA	Коэффициент влияния потенциала подложки на пороговое напряжение	В1/2	вычисляется
PHI	Поверхностный потенциал сильной инверсии	В	0,6
LAMBDA	Параметр модуляции длины канала (не используется при LEVEL=3)	1/В
RD	Объемное сопротивление стока	Ом
RS	Объемное сопротивление истока	Ом
RG	Объемное сопротивление затвора	Ом
RB	Объемное сопротивление подложки	Ом
IS	Ток насыщения переходов сток-подложка и исток-подложка	А/м2	10−14
CGSO	Удельная емкость перекрытия затвор-исток на длину канала за счет боковой диффузии	Ф/м
CGDO	Удельная емкость перекрытия затвор-сток на длину канала за счет боковой диффузии	Ф/м
CGBO	Удельная емкость перекрытия затвор-подложка за счет выхода затвора за пределы канала	Ф/м
TT	Время переноса заряда через переход	с
NSUB	Уровень легирования подложки	1/см3	нет
TOX	Толщина оксида	м	вычисляется
DELTA	Коэффициент влияния ширины канала на пороговое напряжение (не используется при LEVEL=1)	−
KF	Коэффициент, определяющий спектральную плотность фликкерного шума	−
AF	Показатель степени, определяющий зависимость спектральной плотности фликкерного шума от тока через переход	−

С полным списком параметров МОП транзистора, воспринимаемых программой МС, можно ознакомится в [1, 2, 3].

Операционные усилители

Имя операционного усилителя в библиотеке компонентов – Opamp. Путь к биполярным транзисторам: Component→Analog Primitives→Active Devices.

← операционный усилитель (Opamp)

Операционный усилитель имеет основные атрибуты: PART <имя> и MODEL <список параметров модели>. Определение атрибута MODEL возможно несколькими способами. Если компонент будет использоваться в нескольких схемах, то его целесообразно ввести в библиотеку моделей компонентов аналогично случаю транзисторов. Кроме описанных способов пользователь может осуществить также ввод параметров в поле атрибута MODEL в виде текста. Обозначения наиболее важных параметров операционного усилителя следующие:

Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
LEVEL	Уровень модели (1,2,3)	−	1
TYPE	Тип входного транзистора (используется только при LEVEL=3): 1 – NPN; 2 – PNP; 3 – JFET.	−
C	Емкость коррекции (используется только при LEVEL=3)	Ф	3*10−11
A	Коэффициент усиления по постоянному току	−	2*105
ROUTAC	Выходное сопротивление по переменному току	Ом
ROUTDC	Выходное сопротивление по постоянному току	Ом
VOFF	Напряжение смещения нуля (используется только при LEVEL=3)	В	10−3
IOFF	Разность входных токов смещения (используется только при LEVEL=3)	А	10−9
SRP	Максимальная скорость нарастания выходного напряжения (не используется при LEVEL=1)	В/с	5*105
SRN	Максимальная скорость спада выходного напряжения (не используется при LEVEL=1)	В/с	5*105
IBIAS	Входной ток смещения (используется только при LEVEL=3)	А	10−7
VCC	Напряжение положительного питания (используется только при LEVEL=3)	В
VEE	Напряжение отрицательного питания (используется только при LEVEL=3)	В	−15
VPS	Максимальное выходное положительное напряжение (используется только при LEVEL=3)	В
VNS	Максимальное выходное отрицательное напряжение (используется только при LEVEL=3)	В	−13
CMRR	Коэффициент подавления синфазного сигнала (используется только при LEVEL=3)	−	105
GBW	Площадь усиления (не используется при LEVEL=1)	−	106
PM	Запас по фазе на частоте единичного усиления (не используется при LEVEL=1)	градусы
PD	Потребляемая мощность (используется только при LEVEL=3)	Вт	2,5*10−2
IOSC	Выходной ток короткого замыкания (используется только при LEVEL=3)	А	2*10−2

С температурными параметрами операционного усилителя, воспринимаемыми программой МС, можно ознакомится в [1, 2, 3].

2.4. Создание новой библиотеки компонентов

Программа МС поставляется с большой библиотекой компонентов. Однако зачастую возникает необходимость пополнения библиотеки, в первую очередь за счет создания библиотек пользовательских компонентов и макромоделей типовых устройств. Создание новой библиотеки начинается с вызова диалогового окна New командой File→New из меню главного окна. В появившемся диалоговом окне выбирается опция «создание библиотеки» (Library). После чего открывается диалоговое окно, которое позволяет создавать и редактировать компоненты в новой библиотеке. Если требуется сохранить новую библиотеку, то по команде File→Save открывается следующее диалоговое окно. Если в процессе работы с MC требуется открыть ранее созданную библиотеку или библиотеку, входящую в состав MC, то по команде меню File→Open открывается диалоговое окно. В нижнем поле окна выбирается для открытия файлы библиотеки, т.е. Model Library (расширение .lbr). В левом верхнем поле в открывшемся списке выбирается имя требуемой библиотеки. Вновь созданную библиотеку можно подключить к системе MC несколькими способами:

- если компоненты из библиотеки используются только в одной схеме, то имя файла библиотеки можно указать с помощью атрибута символа компонента FILE, например FILE=USER.LIB;

- в файле, имя которого непосредственно указывается с помощью директивы .LIB, например, .LIB USER.LIB;

- в файле, ссылка на который (например .LIB USER.LIB) помещается в файл NOM.LIB, загружаемый в программу МС по умолчанию по директиве .LIB NOM.LIB (этот способ наиболее удобен для отлаженных библиотек).

2.5. Добавление в библиотеку компонентов и редактирование параметров

Часто возникает необходимость редактировать параметры компонентов в существующей библиотеке. После выбора имени библиотеки открывается диалоговое окно, в котором можно редактировать параметры существующих компонентов и добавлять новые компоненты. Для установки соответствия между компонентами библиотеки и их отображением на схеме применяется диалоговое окно редактора компонентов Component Editor, вызываемое командой меню Windows→Component Editor. Для создания нового компонента выбирается имя группы в правом окне Component Editor, в которой он должен быть расположен, и нажимается кнопка Add Component (Добавить компонент). Образуется новый компонент с именем (Name) new_1, new_2 и т.д. После этого заполняются поля текстовой информации и включаются необходимые опции, определяющие, будет или не будет виден атрибут компонента при редактировании схемы в редакторе схем. Каждому новому компоненту присваивается уникальное имя, указывается имя условного графического обозначения (Shape), после этого изображение символа в левом окне принимает необходимый вид. Далее указывается имя математической модели, начальное расположение позиционного обозначения и расположение имен выводов. Если компонент является макромоделью (Macro, Subckt), логическим выражением (Logic Expression), устройством задержки сигналов (Pin Delay) или устройством контроля (Constraints), необходимо дополнительно ввести выводы и присвоить им имена. Для этого щелчком мыши в окне символа отмечается расположение узла вывода и в открывшемся окне указывается его имя и тип: Analog – аналоговый, Digital – цифровой, по умолчанию устанавливается тип Analog. Для создания новой группы в списке компонентов курсор подводится к имени группы предыдущего уровня иерархии и нажимается кнопка Add Group (Добавить группу). Созданной группе автоматически присваивается имя New Group, которое затем может быть изменено в открывшемся в левой части экрана окне Group (Группа). Например, для создания в группе Analog Library библиотеки новых компонентов курсором выбирается имя этой группы, нажимается кнопка Add Group и в окне Group заменяется стандартное имя New Group на User или любое другое.

Для редактирования условных графических отображений компонентов используется диалоговое окно Shape Editor, вызываемое командой меню Windows→Shape Editor. В появившемся окне можно отредактировать уже имеющиеся условные графические отображения компонентов, а также создать необходимые новые. Работа в данном графическом редакторе предельно проста и не требует специальных пояснений.