Инструкция для работы в этой среде
В среде схемотехнического моделирования «DesignLab» возможно исследование устройств, описанных на уровне принципиальной, функциональной и структурной схем, а также решение систем дифференциальных уравнений. Порядок действий при моделировании следующий.
0. В среде «DesignLab» отсутствуют развитые средства диагностики.
Поэтому советуем студенческой бригаде (даже состоящей из одного студента) серьезно подойти к решению задачи выбора студента-оператора, манипулирующего клавишами и мышью ЭВМ (ресурсы времени лабораторного занятия и нервных клеток преподавателя ограничены!).
1. Моделирование начинается с запуска редактора «Schematics». Жела-
тельно до начала моделирования организовать персональный каталог для записи файлов, создаваемых средой «DesignLab».
2. В редакторе Schematics составить схему моделируемого устройства.
Размещение компонентов схемы выполняется последовательностью команд «Draw/Get New Part/Libraries + Place» (фиксация компонента осуществляется нажатием левой кнопки мыши, а завершение размещения - правой). Если для удобства изображения схемы необходимо развернуть компонент, то используется комбинация клавиш «Сtrl+R» (Rotate).
Соединение компонентов выполняется после команды «Draw/Wire» или нажатия соответствующей дублирующей кнопки на панели управления средой (начало, изломы и конец линий фиксируются при нажатии левой кнопки мыши, а окончание рисования линий - правой).
3. Для редактирования параметров компонентов следует выделить (нажатием левой кнопки мыши) компонент и, либо двойным нажатием левой кнопки мыши, либо командами «Edit/Attributes» вызвать редактор параметров (атрибутов).
Числовые данные вводятся либо без размерности с фиксированной или плавающей точкой, либо с размерностью и масштабными суффиксами:
p=1e-12, n=1e-9, u=1e-6, m=1e-3, k=1e3, meg=1e6,g=1e9, t=1e12. Например: pF, kOm, megOm, mS, mSec и т.д. (строчные и прописные буквы не различаются).
После ввода каждого параметра следует дать команду «Save Attr». Для инерционных компонентов необходимо указать начальные условия (IС).
4. Командой «File/Save As» записать задачу в свой каталог. В дальнейшем можно пользоваться командой «File/Save». Для каждой задачи создавать отдельный каталог.
5. С помощью команды «Analysis/Electrical Rule Check» проверить правильность ввода схемы устройства.
6. С помощью команды «Analysis/Setup/...» задать директивы моделирования. Например, для выполнения вычислений частотных характеристик в разделе «Analysis/Setup/AC Analysis» установить октавное разбиение оси частот, выбрать желаемое число точек вычислений на октаву, а также начальное и конечное значения частоты. Для выполнения вычислений переходной характеристики в разделе «Analysis/Setup/Transient Analysis» установить шаг дискретизации и время анализа (рекомендуется шаг дискретизации подтвердить в нижнем окне «Step Ceiling»).
7. Создать список соединений с помощью команды «Analysis/Create Netlist». Этот список можно просмотреть по команде «Analysis/Examine Netlist».
8. Командой «Analysis/Simulate» запустить задачу на моделирование (в меню «Analysis/Probe Setup» должна быть включена первая позиция опции «Auto Run Option»).
9. В среде постпроцессора «Probe» построить результаты моделирования в виде графиков. Для этой цели используется команда «Trace/Add», а также командная строка «Trace Expression», в которую следует вывести наблюдаемые переменные или их функции (например: DB(V(5)/V(1)) - модуль в децибелах, P(...) - фаза, R(...) - реальная часть, IMG(...) - коэффициент мнимой части. D(...) - производная по времени и т.п.).
Для замены переменной по оси X используются команды:
«Plot/X Axis Setting/Axis Variable».
10. Для вывода числовой информации можно использовать следующие способы.
1). Использование двух курсоров, управляемых левой и правой кнопками мыши (команды «Tools/Cursor/Display»).
2). К соответствующей точке схемы подсоединить компонент «Print1» из библиотеки «Special.slb», для вывода частотных характеристик установить атрибут «Analysis=AC» (для вывода переходного процесса нужен еще такой компонент с атрибутом «Analysis =Tran»). В случае вывода функциональных преобразований (например, при построении логарифмических характеристик) можно использовать компонент «VPrint1», в атрибутах которого следует указать: AC=V(out), PHASE= V(out), DB=V(out). Результаты моделирования (таблицы) можно найти в файле *.out (команды «Analysis/Examine Output»).
3). Выделить желаемый график (идентификатор графика внизу экрана), командой «Edit/Copy» результаты моделирования занести в память, запустить текстовый редактор (например: «Пуск/Программы/Стандартные/Word Pad») и извлечь таблицу из памяти (команды «Правка/Вставить»).
11. Для построения семейства графиков (параметрический анализ) необходимо выполнить следующие манипуляции:
1). Значение параметра (сопротивление, емкость, ...) указать в виде {Rval}, {Cval} ... .
2). Добавить к схеме компонент «Param» из библиотеки «Special.slb» и в его атрибутах указать Name1: Rval, Value1: 1k.
3). В разделе меню «Analysis/Setup/Parametric» отметить разделы «Global parameter», «Value List» и указать Name: Rval, Values: перечень значений параметра, разделенных пробелом.
4). Выделить раздел «Parametric» в «Setup».
Замечание. В случае фатальной неудачи при выполнении действий по п.11, находчивые студенты создают несколько копий схемы моделирования с разными значениями резистора (и разными идентификаторами элементов!).
12. Для текущего контроля процесса моделирования (в случае длительных вычислений) используется компонент «Watch1», в атрибутах которого указывается вид анализа, а также нижнее и верхнее значения переменной.
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ РАДИОАВТОМАТИКИ МЕТОДОМ ЗАМЕЩЕНИЯ LCR-ЦЕПЬЮ(практическое занятие 1)
Цель работы:
1) экспериментальное определение показателей качества САУ и установление их связи со структурой и параметрами САУ, определяемыми ее передаточной функцией;
2) приобретение навыков работы со средой моделирования.