КАСЭУ
Компьютерный анализ и синтез электронных устройств
Лектор: к.т.н., доц. Амелина М.А.
Программа курса
6 семестр
Числа, переменные, математические выражения и функции в программе Micro-Cap. Примеры их использования.
Резистор, конденсатор, катушка индуктивности, линия передачи (Transmission Line). Формат их задания в программе Micro-Cap и параметры моделей.
Взаимная индуктивность и магнитный сердечник. Магнитосвязанные линейные и нелинейные индуктивности. Параметры модели магнитного сердечника. Способы задания трансформатора в программе Micro-Cap.
Независимые источники постоянного напряжения и тока. Независимые источники напряжения, зависящие от времени Sine Source, Pulse Source. Независимые источники напряжения и тока сложной формы (Voltage Source и Current Source) формата SPICE. Параметры их моделей. Задание периодических импульсов прямоугольной, трапецеидальной, пилообразной форм, задание импульсов с экспоненциальным фронтом и срезом, синусоидального сигнала с частотной модуляцией, кусочно-линейного сигнала.
Модели диода, стабилитрона, биполярного транзистора BJT в программе Micro-Cap. Эквивалентные схемы моделей, основные параметры.
Модели полевых транзисторов с управляющим p-n переходом (JFET и GaAsFET), с изолированным затвором (MOSFET) Эквивалентные схемы замещения моделей, основные параметры.
Модель операционного усилителя OPAMP. Уровни моделей (Levels). Краткая характеристика моделей разных уровней сложности.
Режимы моделирования электронной схемы на постоянном токе. DC - расчет передаточных функций по постоянному току. Области применения режима анализа DC. Окно программы DC analysislimits, его краткая характеристика. Режим анализа Dynamic DC, область его применения. Показ различной информации о состоянии электронной схемы. Расчет малосигнальных передаточных функций Transfer Function, использование этого режима анализа для расчета малосигнальных параметров полупроводниковых приборов. Расчет чувствительностей на постоянном токе в режиме Sensitivity.
Режимы моделирования электронной схемы в частотной области. Анализ по переменному току на малом сигнале AC. Подготовка схемы к анализу, результаты анализа при подключении одного (нескольких) источников сигнала. Действия, выполняемые программой при проведении частотного анализа. Краткая характеристика окна задания параметров анализа AC analysis Limits. Переменные, вносимые в списки Y Expressions. Использование различных масштабов при выводе результатов моделирования. Интерактивный динамический малосигнальный частотный анализ Dynamic AC.
Режимы анализа схемы на большом сигнале во временной области. Режим анализа переходных процессов Transient. Краткая характеристика окна задания параметров анализа Transient analysisLimits. Опции анализа: State Variables (начальные условия), Operating Point (рабочая точка на постоянном токе). Их влияние на расчет переходных процессов. Спектральный анализ в рамках анализа переходных процессов Transient. Спектральный анализ и анализ нелинейных искажений в режиме моделирования Distortion. Основные опции окна Distortion analysis Limits.
Дополнительные возможности основных видов анализа. Многовариантный анализ при упорядоченном изменении параметров Stepping, способы вариации параметров. Краткое описание окна Stepping. Многовариантный анализ при статистическом разбросе параметров компонентов Monte Carlo. Задание диапазона случайного разброса параметров, статистических функций распределения случайной величины. Коррелированный и некоррелированный разбросы. Параметрическая оптимизация электронных схем. Спектральный анализ.
Просмотр и обработка результатов моделирования. Дополнительные возможности при построении графиков: панорамирование и масштабирование окна, нанесение размерных линий. Режим электронной лупы Scope. Функции раздела Performance, измерение выходных характеристик схемы с их помощью. Анимация. Построение трехмерных графиков.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. М.А. Амелина Компьютерный анализ и синтез электронных устройств. Конспект лекций в виде слайдов, файл КАСЭУ_Slides_Amelina.pdf.
2. М. А. Амелина Компьютерный анализ и синтез электронных устройств. Конспект лекций (часть 2). Имеется в виде файла Модели_MC8.pdf
3. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. Версии 9, 10. – Смоленск, СФ МЭИ, 2012. – 617 с., ил. MC9-10_СФМЭИ.pdf
4. Амелина М. А., Амелин С. А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. — М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 464 с.: ил. (есть в библиотеке на абонементе)
5. Амелина М.А. Моделирование усилительных каскадов на биполярных и полевых транзисторах. Методические указания к лабораторным работам по курсу «КАСЭУ». — Смоленск: филиал ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)», 2005. – 56 с.
Дополнительная
6. Примеры схемных файлов для моделирования с помощью Micro-Cap, на которые ссылается конспект лекций (слайды), размещенные в подкаталоге BOOK-MC9.
7. Примеры схемных файлов для моделирования с помощью Micro-Cap с комментариями на русском языке (доработка каталога DATA дистрибутива), размещенные в подкаталоге DATA_RUS.