Глава 1.Основные виды анализа и методика их применения

Тема 2. Анализ по постоянному току

Содержание

  1. Установки параметров DC-анализа
  2. Основные особенности DC-анализа

Выбирая DC Simulation компоненту из DC Simulation - палитры, можно решить следующие задачи:

Симулятор обеспечивает проведение анализа как при фиксированных значениях источников тока, напряжения, так и при их вариации. При этом можно проверить влияние на рабочие точки таких параметров, как температура или внешние источники смещения.

Данный симулятор автоматически проводит анализ статического режима схемы перед запуском линейного частотного анализа, чтобы определить параметры линеаризованных моделей нелинейных компонент, а также перед запуском метода гармонического баланса с целью определения начальных условий.

В данном разделе представлены следующие сценарии примеров моделирования:

Содержание


1. Установки параметров DC-анализа

Установка проводится с помощью пунктов меню в DC-Simulation – диалоговом окне:

Sweep – устанавливает параметры, подлежащие изменению (свипированию).
Parameters - устанавливает параметры, соответствующие сходимости, статусу и уровням отображаемой информации.
Display – отображает параметры в окне схемного редактора.

Более подробное описание вышеперечисленных опций:

  1. Sweep
    1. Parameter to sweep – установить конкретный параметр, подлежащий изменению (например, напряжение источника).
    2. Parameter sweep – опция выбора разновидностей изменяемых типов и других параметров.
    3. Sweep Type
      • Single Point – выбор фиксированного значения параметра.
      • Linear – выбор линейного закона изменения параметра.
      • Log – выбор логарифмического закона изменения параметра.
      • Start / Stop – выбор начального и конечного значений изменяемого параметра.
      • Center / Span – выбор центрального значения параметра и отклонения при его изменении.
      • Start – начальное значение параметра.
      • Stop – конечное значение параметра.
      • Step-size – размер шага изменения параметра.
      • Num of pts – допустимое количество точек, для которых проводится анализ.
  2. Parameters
    1. Convergence
      • Max.delta V – максимальное изменение узлового напряжения, допустимое на каждой итерации. По умолчанию принимается равным 0.1 В.
      • Max.iterations – максимальное количество итераций, допустимое при проведении анализа.
      • Mode – выбор алгоритма, по которому достигается сходимость :
        • Quick convergence test – использует результаты предварительных тестов, чтобы помочь предсказать какую комбинацию параметров сходимости нужно тестировать. При этом используется алгоритм Ньютона-Рафсона для различных величин допустимого шага (Max.delta V).
        • Robust convergence test – использует различные комбинации параметров сходимости (см. ниже).
        • Forward source – level sweep – при решении симулятор устанавливает все DC-источники равными 0 и изменяет их значения до требуемых величин.
        • Rshunt sweep – включает 1-омный резистор между каждым узлом и землей. Затем его значение меняется до бесконечной величины, соответствующей режиму холостого хода.
        • Revers source – level sweep – используется достаточно редко. Значения источников напряжения меняются в обратном направлении. Позволяет учесть эффект отрицательного сопротивления в идеальных моделях генераторов, описываемых уравнениями Ван-дер Поля.
        • Hybrid solver – использует возможности большинства из вышеперечисленных алгоритмов для обеспечения высокой скорости сходимости.
    2. Levels
      Данная опция позволяет выбрать уровень перечня выводимой информации.
      • Status level – позволяет варьировать уровень выходной информации.
      • Nesting level – определяет количество подсхемных уровней, для которых выводятся данные
    3. Device operating point level
      Эта опция позволяет выбрать уровень выводимой информации о рассчитанных рабочих точках, и определяется в окне Simulate в главном меню при редактировании дополнительных опций анализа статического режима:
      • None – отсутствие выводимой информации.
      • Brief – вывод рабочих точек только для определенных пользователем активных приборов.
      • Detailed – вывод рабочих точек для всех активных приборов схемы.
    4. Output solutions
      • Output solutions at all steps – установка симулятору сохранять все получаемые решения в блоке данных, что может повысить сходимость решения при повторном анализе.
  3. Display
    Используется для того, чтобы показать или скрыть все возможные параметры при моделировании:
    1. Display parameters on schematic – опция позволяет выбрать те параметры, которые необходимо отразить на изображении схемы.
    2. Set All – показать все параметры.
    3. Clear All – скрыть все параметры.

Содержание


2. Основные особенности DC-анализа

Следует отметить, что этот анализ выполняется автоматически перед малосигнальным частотным анализом, анализом во временной области и анализом методом гармонического баланса. Поэтому вследствие некорректного завершения этого анализа (например, неверное соединение элементов, отсутствие сходимости), эти виды анализов проводиться не будут.

Линейные элементы замещаются их проводимостями на нулевой частоте. Конденсаторы, микрополосковые разрывы, связанные линии рассматриваются как разомкнутые цепи. Индуктивности, проводящие нерегулярности рассматриваются как короткозамкнутые цепи. Линии передачи замещаются постоянными проводимостями, значения которых определяется их длиной. “Черные ящики”, представляемые файлами в виде S-параметров, должны иметь компоненты на нулевой частоте.

Анализ статического режима проводится на основании итерационной процедуры. Модифицируя критерии сходимости, рассмотренные ранее можно регулировать точность и скорость расчета. Так можно увеличить максимальное количество итераций. Если проводится анализ в диапазоне значений источников, то лучше всего уменьшать шаг их изменения, так как полученные на предыдущем шаге результаты используются в качестве начального приближения для следующей точки. Допускается также регулировать уровень ошибки расчета.

Перед запуском DC-анализа автоматически проверяется топология схемы по следующим критериям:

Однако проверка не выявляет вышеуказанные дефекты в случаях с трансформаторами или линиями передачи.

В случае обнаружения ошибок в топологии дефективные узлы подсвечиваются в Simulation / Synthesis Messages – окне. Для их идентификации нужно выбрать опцию Simulate>Highlight Node. Для обнаружения несоединенных линий или выводов элементов, нужно воспользоваться опцией Options>Check Representation>Unconnected pins.

Если сходимость решения не удается получить за данное количество итераций, то его можно увеличить следующим образом:

  1. В окне DC-анализа выбрать команду Parameters.
  2. Установить большее значение параметра Max.Iterations.

В случае анализа существенно нелинейных режимов алгоритмом по умолчанию и обнаружения несходимости, следует воспользоваться другими алгоритмами с помощью опции Parameters (см. выше).

Другой подход к решению проблемы сходимости – установка больших значений параметров контроля сходимости с помощью опции Component Palette List>Options>Convergence>DC Convergence>Tolerances с использованием следующих команд:

Содержание

Пройти практическое занятие


Назад     Оглавление     Вперед