М.А. Амелина

Конспект лекций по курсу
Компьютерный анализ и синтез электронных устройств

Пакет программ схемотехнического анализа MicroCAP-7

Методическое пособие содержит краткое описание пакета программ схемотехнического анализа MicroCAP-7. Большая часть информации актуальна и для MicroCAP-8. Рассмотрена методика моделирования электронных устройств при помощи программ схемотехнического анализа и особенности использования для этой цели пакетов MicroCAP-7.

Пособие сопровождается большим количеством примеров, иллюстрирующих способы задания различных компонентов электронных схем. В нем приведены также примеры моделирования электронных устройств различного класса (включая и цифровые схемы). Дается описание параметров встроенных моделей компонентов.

Пособие предназначено для студентов специальности «Промышленная электроника», изучающих дисциплину «Компьютерный анализ и синтез электронных устройств». Кроме того, оно может быть полезно студентам этой и других специальностей в ходе выполнения выпускных и дипломных работ, а также инженерам и научным работникам, занимающимся разработкой и эксплуатацией электронных устройств.

Содержание

1. Основные сведения о программе

      Введение
1.2. Установка системы
1.3. Состав программного пакета MC7
1.3.1. Корневой каталог МС7
1.3.2. Подкаталоги DATA и LIBRARY
1.4. Работа с меню системы
1.4.1.Основные способы общения с программой
1.4.2.Основные команды меню

2. Форматы задания компонентов

2.1. Общие сведения
2.1.1. Числа
2.1.2. Переменные
2.1.3. Математические выражения и функции
2.1.4. Текстовые директивы

3. Модели аналоговых компонентов

3.1. Общие сведения о моделях компонентов
3.2. Пассивные компоненты (Passive components)
3.2.1. Резистор (Resistor)
3.2.2. Конденсатор (Capacitor)
3.2.3. Индуктивность (Inductor)
3.2.4. Взаимная индуктивность и магнитный сердечник (К)
3.2.5. Трансформатор (Transformer)
3.2.6. Линия передачи (Transmission line)
3.2.7. Диод (Diode) и стабилитрон (Zener)
3.3. Источники сигналов (Waveform sources)
3.3.1. Независимые источники постоянного напряжения и тока
3.3.2. Источники сигнала, зависящего от времени
3.4. Линейные и нелинейные зависимые источники
3.4.1. Зависимые источники линейные и полиномиальные (Dependent Sources)
3.4.2. Линейные управляемые источники, задаваемые преобразованиями Лапласа и Z-преобразованиями
3.4.3. Функциональные источники сигналов (Function Sources)
3.5. Смесь (Miscellaneous)
3.5.1. Ключ (Switch)
3.5.2. Ключ, управляемый напряжением (S)
3.5.3. Ключ, управляемый током (W)
3.5.4. Устройство выборки-хранения Sample and Hold
3.5.5. Стрелки (Arrow) и контакты (Bubble)
3.6. Активные компоненты (Active components)
3.6.1. Биполярный транзистор (Bipolar transistor — BJT)
3.6.2. Арсенид-галлиевый полевой транзистор (GaAsFET)
3.6.3. Полевой транзистор (JFET)
3.6.4. МОП-транзистор (MOSFET)
3.6.5. Операционный усилитель (ОРАМР)

4. Выполнение моделирования

4.1.Расчет передаточных функций по постоянному току (DC)
4.1.1. Задание параметров моделирования DC Analysis Limits
4.1.2. Использование клавиши Р
4.1.3. Меню режимов расчета передаточных функций DC
4.2.Расчет режима по постоянному току (Dynamic DC)
4.3.Расчет малосигнальных передаточных (Transfer Function)
4.4.Расчет чувствительностей по постоянному току (Sensitivity)
4.5.Анализ по переменному току на малом сигнале (AC )
4.5.1. Задание параметров моделирования AC Analysis Limits
4.5.2. Использование клавиши Р
4.5.3. Меню режимов расчета частотных характеристик АС
4.5.4. Вывод численных данных
4.5.5. Расчет уровня внутреннего шума
4.6.Анализ переходных процессов (TRANSIENT)
4.6.1. Задание параметров моделирования Transient Analysis Limits
4.6.2. Использование клавиши Р
4.6.3. Меню режимов расчета переходных процессов TRANSIENT
4.6.4. Задание начальных значений и редактирование переменных состояния
4.6.5. Вывод численных данных
4.7.Многовариантный анализ
4.8.Параметрическая оптимизация
4.9.Статистический анализ по методу Монте-Карло
4.10. Просмотр и обработка результатов моделирования
4.10.1.Окно отображения результатов моделирования
4.10.2.Панорамирование окна результатов моделирования
4.10.3.Масштабирование окна результатов моделирования
4.10.4.Режим электронной лупы Scope
4.10.5.Функции раздела PERFORMANCE
4.10.6.Вывод графиков характеристик в режиме Probe
4.11. Анимация и трехмерные графики

2. Основные сведения о программе

MicroCAP-7 — это универсальный пакет программ схемотехнического анализа, предназначенный для решения широкого круга задач. Характерной особенностью этого пакета, впрочем, как и всех программ семейства MicroCAP (MicroCAP-3… MicroCAP-8) [1, 2], является наличие удобного и дружественного графического интерфейса, что делает его особенно привлекательным для непрофессиональной студенческой аудитории. Несмотря на достаточно скромные требования к программно-аппаратным средствам ПК (процессор не ниже Pentium II, ОС Windows 95/98/ME или Windows NT 4/2000/XP, память не менее 64 Мб, монитор не хуже SVGA), его возможности достаточно велики. С его помощью можно анализировать не только аналоговые, но и цифровые устройства. Возможно также и смешанное моделирования аналого-цифровых электронных устройств, реализуемое в полной мере опытным пользователем пакета, способным в нестандартной ситуации создавать собственные макромодели, облегчающие имитационное моделирование без потери существенной информации о поведении системы.

От младших представителей своего семейства MicroCAP-7 отличается более совершенными моделями электронных компонентов разных уровней (LEVEL) сложности, а также наличием модели магнитного сердечника. Это приближает его по возможностям схемотехнического моделирования к интегрированным пакетам DESIGNLAB, ORCAD, PCAD2002 — профессиональным средствам анализа и проектирования электронных устройств, требующим больших компьютерных ресурсов и достаточно сложных в использовании.

Перечисленные достоинства делают пакет программ MicroCAP-7 весьма привлекательным для моделирования электронных устройств средней степени сложности. Удобство в работе, нетребовательность к ресурсам компьютера и способность анализировать электронные устройства с достаточно большим количеством компонентов позволяют успешно использовать этот пакет в учебном процессе. Настоящее пособие не претендует на полное руководство по работе с MicroCAP-7. Здесь рассмотрены лишь основные сведения, необходимые для начала работы с пакетом и анализа большинства электронных схем, изучаемых в специальных дисциплинах и используемых при курсовом и дипломном проектировании. В случае необходимости дополнительные (и более подробные) сведения могут быть получены из встроенной подсказки системы (вызывается клавишей <F1> или через меню HELP/Contens) и из [1–3].

3. Особенности установки

Для удобства работы автором изменена библиотека изображений наиболее распространенных компонентов электронных схем (например, резисторов, индуктивностей) в соответствии с российскими стандартами. Кроме того, добавлены макромодели, упрощающих моделирование ключевых устройств, некоторые компоненты из библиотеки MicroCAP-8, а также ряд отечественных полупроводниковых приборов, библиотеки для которых были скачаны в свое время из INTERNET.

Поэтому стандартные каталоги MicroCAP 7.0.8 даже в полной версии желательно доработать, установив дополнительные компоненты. Без такой доработки ряд рассматриваемых схем работать не будет, поскольку там используются макромодели, отсутствующие в стандартных библиотеках.
Доработанные автором файлы (библиотеки), которые нужно переписать в каталог, созданный при установке MC7. Объема библиотек достаточно, чтобы работали все схемы, выложенные на этом сайте (и еще очень многих других).

ВНИМАНИЕ! Поскольку запись будет проводиться поверх стандартных библиотек, настоятельно рекомендуется предварительно сохранить их копии, чтобы не потерять ранее добавленную туда информацию. Поэтому, если Вы уже работали в MicroCAP-7 до установки предлагаемых библиотек, то желательно в отдельной папке сохранить исходные файлы из корневого каталога с расширениями cmp, pkg и shp, а также каталог Library, для того, чтобы в случае необходимости можно было все вернуть обратно.

Порядок установки MicroCAP-7 должен быть следующий:

1.Запустить Setup.exe

2.В процессе установки указать необходимый путь для размещения пакета;

3.В образовавшийся каталог с исполняемым модулем MC7.exe скопировать содержимое каталога MC7libup с заменой существующих файлов (обновление библиотек компонентов и их изображений);

4.Снять атрибут «только для чтения» со всего каталога (включая вложенные папки), в котором установился исполняемый модуль MC7.exe;

MicroCap является коммерческим продуктом и свободно распространяется только его ограниченная версия. Поэтому использование различных вариантов взлома (например, MC7crack.exe) или взломанных и русифицированных версий является нарушением авторских прав производителя и их использование не рекомендуется. Хотя нельзя не отметить, что взломанные версии MC7 получили большое распространение, поскольку процесс «обновления» до полнофункциональной версии очень прост: достаточно запустить MC7crack.exe и после запуска указать путь для распаковки — каталог, в котором установился исполняемый модуль MC7.exe;

5.Запустить MC7.exe, зайти в подменю File/Path (Файлы/Пути) и установить пути:

а) для цепей (Data) — пусто (В этом случае анализируемые схемы будут загружаться из последнего открытого командой FILE/Open каталога). Целесообразно каждому пользователю создать свой подкаталог внутри подкаталога поставляемых схем …MC7\DATA во избежание долгого перелистывания большого списка файлов.
б) для библиотек (Model Library) — ...\LIBRARY в) для данных (Picture) — ...\DATA

После такой установки изображения основных электронных компонентов будут соответствовать российским стандартам. Для изучения MicroCAP-7 рекомендуется также скачать каталог CIR_LECTIONS, в котором находятся примеры, рассмотренные далее в конспекте лекций.

Примечание. При первом запуске программы новые компоненты видны не будут, но произойдет коррекция конфигурационных файлов и при последующих запусках будет осуществляться работа с обновленной библиотекой компонентов.

4. Файлы для скачивания  

Конспект лекций в формате doc (архив 0.72MB)
Дополнительные компоненты и библиотеки
(MC7libup.rar, 1,56MB)
Примеры возможностей MicroCAP-7 (CIR_LECTIONS.rar, 0,69МВ)
Примеры моделирования различных электронных устройств
Electronic_devices.rar (0,4МВ) и Electronic_devices2.rar (0,3МВ)

Литература

1. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-CAP 7. — Горячая линия-Телеком, 368 с. 621.38 Р-17 /2003 – 9 аб, 2 чз
2. Разевиг В.Д. Система моделирования Micro-Cap 6. – М.: Горячая линия-Телеком, 2001. — 344 с., ил.
3. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V. – Москва, «Солон», 1997. – 273 с. 621.3 Р17 /1997 – 1 аб, 3 чз
4. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. – Москва, «Солон», 1999. 004 Р-17 /2003 – 1 аб/ 2000 – 11 аб, 5 чз
5. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение.— Москва: Солон-Р, 2001. – 726 с. 004 K23/ 10 аб, 5 чз.
6. Micro-Cap 7.0 Electronic Circuit Analysis Program Reference Manual Copyright 1982-2001 by Spectrum Software 1021 South Wolfe Road Sunnyvale, CA 94086

Хостинг от uCoz
на сайте на Народ.Ру на Яндексе