KiCad շղթայի մոդելավորում. 7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Շղթաների գծագրումը և ձևավորումը հին գործընթաց է, նույնքան հին, որքան առաջին էլեկտրոնային բաղադրիչները: Այն ժամանակ հեշտ էր: Կային սահմանափակ քանակությամբ բաղադրիչներ և, հետևաբար, սահմանափակ թվով կազմաձևեր, այլ կերպ ասած. Սխեմաներն ավելի պարզ էին: Այժմ, այսպես կոչված տեղեկատվական դարաշրջանում, գոյություն ունի անհամար տարբեր բաղադրիչներ, և յուրաքանչյուր էլեկտրոնային բաղադրիչ ունի ավելի քան մեկ տասնյակ մոդել, և յուրաքանչյուր մոդել արտադրվում է մի բուռ ընկերությունների կողմից: Ավելորդ է ասել, որ յուրաքանչյուր մոդել և ընկերության յուրաքանչյուր բաղադրիչ տարբերվում են միմյանցից: Նրանք կարող են ունենալ իրենց կողմնակալությունները, տարբեր հանդուրժողականության սխալները, տարբեր առավելագույն և նվազագույն աշխատանքային պայմանները և, իհարկե, կարող են մի փոքր փոխել սխեման արձագանքելու և աշխատելու եղանակը: Այս ամենն ավարտելու համար ներկայումս սխեմաները չափազանց բարդ են. բաղկացած է մի քանի տասնյակ բաղադրիչներից, որոնք փոխազդում են միասին ՝ կատարվածի հիման վրա տարբեր առաջադրանքներ կատարելու համար:

Ինչպես ճիշտ կռահեցիք, մղձավանջ կլիներ փորձել այս սխեմաները վերլուծել հաշվարկով կամ ձեռքով: Ավելին, որոշ հանդուրժողականություններ և նրբերանգներ կկորչեն կամ կփոխվեն, քանի որ դրանք հատուկ են արտադրանքի համար: Այստեղ է, որ սկսվում է սիմուլյացիան: technologyամանակակից տեխնոլոգիաների ուժն օգտագործելով և գերարագ արագությամբ, շրջանային անալիզը, որը մարդկանց ժամերով աշխատող թիմերին կպահանջեր, այժմ նույնքան պարզ է, որքան

Պարագաներ

-Kicad տարբերակ 5.0 կամ ավելի ուշ

-Ինտերնետ կապ գրադարանները ներբեռնելու համար

Քայլ 1: Ինչպե՞ս է տեղի ունենում կախարդանքը:

Եկեք սա նախաբանենք ՝ ասելով, որ KiCad- ը չի վարում սիմուլյացիաները: KiCad- ը պարզապես UI է (Օգտվողի միջերես): Համեմատելի անալոգիա կլինի այն, որ KiCad- ը պարզապես միջնորդ է ձեր և մոդելավորման ծրագրի միջև, որը կարող է լինել «SPICE» կոչվող բազմաթիվ ծրագրերից մեկը:

SPICE- ը կարճ է «Մոդելավորման ծրագիր ինտեգրալ սխեմաների շեշտադրմամբ»: KiCad- ի դեպքում, KiCad 5.0-ը և ավելի ուշ գալիս է նախապես փաթեթավորված SPSP ծրագրով, որը կոչվում է ngspice: Ngspice- ն ունի իր յուրահատկությունները, վայնասուններն ու սահմանափակումները, բայց այն ծրագրաշարը կլինի, որի վրա մենք կկենտրոնանանք: Ngspice- ն օգտագործում է «Բաղադրիչներ» ՝ շղթայի վարքագիծը մոդելավորելու համար: Սա նշանակում է, որ շրջանային սխեմաները գծելուց բացի, մենք նաև պետք է ծանոթագրենք և «վերագրենք» մոդելներ առանձին բաղադրիչներին: Նույն բաղադրիչների բազմաթիվ մոդելների խնդիրը լուծելու համար, ngspice- ն որոշեց թույլ տալ, որ յուրաքանչյուր ընկերություն «համեմունքների մոդելներ» պատրաստի, որոնք կրկնօրինակում են իրենց իրական գործընկերների հատկություններն ու նրբությունները, այնուհետև դրանք փաթեթավորեն որպես ներբեռնվող գրադարաններ, որպեսզի շրջան կազմի: կլինի նույնքան պարզ, որքան անհրաժեշտ գրադարանները ներլցնելը և մոդելը մեր բաղադրիչներին հատկացնելը: Բայց այս ամենը խոսակցություն է, եկեք կեղտոտենք մեր ձեռքը և տեսնենք, թե իրականում ինչպես է դա աշխատում:

Քայլ 2. Շրջանի ընտրություն և պասիվ բաղադրիչների մոդելավորում:

Մենք ընտրեցինք մի պարզ միացում, որը թույլ է տալիս մեզ ցույց տալ, թե ինչպես կարող ենք բաղադրիչներին տրամադրել մեր սեփական SPICE արժեքները և ինչպես կարող ենք օգտագործել այն բաղադրիչները, որոնք նշված են մատակարարների կողմից

Նախ, ինչպես տեսնում ենք նկարից. այս շղթայի 8 բաղադրիչ կա. • 2 դիմադրություն

• 1 9 վ մարտկոց

• 1 LDR

• 1 BC 547 npn տրանզիստոր

• 1 լուսադիոդ

• 1 ռեոստատ •

1 հիմք

Մոդելավորման բոլոր տեսակի դիմադրողները Ngspice- ն «մոդելներ է նշանակում» դիմադրություններին, այլ կերպ ասած `ճանաչում է դրանք: Այսպիսով, մենք կարիք չունենք դրանք փոփոխելու, կամ դրանք գրադարաններ մտցնելու համար: Մենք նաև նկատում ենք, որ կա ռեոստատ և LDR: Ngspice- ում դրանք երկուսն էլ կարող են մոդելավորվել որպես մշտական դիմադրողներ, որոնք մենք կփոխենք դրանց արժեքները `ըստ անհրաժեշտության: Այլ կերպ ասած, եթե մենք պետք է «բարձրացնենք լույսը» կամ ավելացնենք ռեոստատի բեռը, մենք ստիպված կլինենք դադարեցնել մոդելավորումը, փոփոխել բեռը, այնուհետև այն նորից կրկնել:

Քայլ 3. Լարման աղբյուրների և հիմքերի մոդելավորում

Ngspice- ը չի ճանաչում «ստանդարտ» լարման աղբյուրները. դրանք, որոնք օգտագործվում են KiCad- ի կողմից: Այն տրամադրում է գրադարան հատուկ լարման աղբյուրների և հիմքերի համար

Գրադարան մուտք գործելու համար նախ պետք է ընտրել «Ընտրել խորհրդանիշ» ներդիրը և որոնել «համեմունք»

*Ինչպես երևում է (նկար 1), մենք ունենք «pspice» գրադարանը և «simulation_spice» մեկը: Լարման աղբյուրների համար մենք ցանկանում ենք ոլորել դեպի simulation_spice գրադարանը և ընտրել DC լարման աղբյուր

Դրանից հետո, մենք պետք է դրա արժեքները սահմանենք, որպեսզի սիմուլյատորը հասկանա, այս միացումում մենք ցանկանում ենք 9 վ DC աղբյուր: Մենք սեղմում ենք «E» լարման աղբյուրի վրա և բացվում է հետևյալ ընտրացանկը, որը ցույց է տրված (նկար 2): Մենք ընտրում ենք լարման աղբյուրի տեղեկանք, օրինակ ՝ VoltageMain, այնուհետև սեղմում ենք «Խմբագրել համեմունքների մոդելը»: Ինչպես ցույց է տրված վերևում

Հետո մենք ընտրում ենք dc 9v արժեքը, և դա դրա մասին է: Ինչպես ցույց է տրված (նկար 3)

The Ground- ը

Հողի համար մենք կրկին փնտրում ենք «համեմունք», և առաջին արդյունքը 0V- ի հղման ներուժն է, ինչպես ցույց է տրված ներսում (նկար 4): Ի տարբերություն սովորական սխեմաների, Spice ծրագրային ապահովման համար անհրաժեշտ է հող, քանի որ այն հաշվարկում է իր լարումները ՝ հիմնվելով 0v հղման վրա:

Քայլ 4: Տրանզիստորի մոդելավորում

Ինչպես տեսնում ենք շրջանի նկարից, օգտագործված տրանզիստորը շատ կոնկրետ մոդել է ՝ «BC547»: Որպես ընդհանուր դեպք, գրեթե բոլոր արտադրված բաղադրիչները կգտնվեն իրենց համապատասխան արտադրողի կայքում: Նրանց գործիքի կամ աջակցության ներդիրի տակ կլինեն «մոդելավորման մոդելներ», որոնք կներկայացնեն մոդելի համարը և համեմունքների համեմատական մոդելը: Մեր դեպքում ես առցանց փնտրեցի «bc547» - ը և պարզեցի, որ այն արտադրվել է «Կիսահաղորդիչների մասին» ընկերության կողմից: Ես փնտրեցի նրանց «https://www.onsemi.com/» կայքը և գտա մոդելը ՝ կատարելով հետևյալը.

• Ես բացեցի նրանց «Գործիքներ և աջակցություն» ներդիրը, որի տակ գտա դիզայնի ռեսուրսների ներդիրը: (նկար 1)
• Նախագծային ռեսուրսների ներքո նրանք խնդրեցին փաստաթղթի տեսակը, ես ընտրեցի «Մոդելավորման մոդելներ» (նկար 2)
• Ես փնտրեցի հատվածը անունով ՝ «BC547»: Մենք ցանկանում ենք գրադարանը, ուստի մենք ընտրում ենք «BC547 Lib Model» - ը և ներբեռնում ենք այն: (նկար 3)
• Ներբեռնելուց հետո ես lib ֆայլը դրեցի իմ նախագծի գրացուցակում: Այժմ իմ նախագծի գրացուցակը ցուցադրված է իմ բացած սկզբնական KiCad պատուհանում, ինչպես երևում է (նկար 4): Ես կտտացրեցի դեպի այդ գրացուցակը, կպցրի գրադարանի ֆայլը, ինչպես ցույց է տրված և վերադարձա, որպեսզի գտնեմ այն ցուցադրված իմ նախագծի ֆայլերի կողքին
• Այս ամենից հետո ասված և արված, եկեք գծենք տրանզիստորի խորհրդանիշը: Ես կտտացրել եմ «վայրի խորհրդանիշ» ընտրացանկի միջոցով և պարզապես որոնել եմ անունը: Դուք գտնում եք, որ գրեթե բոլոր բաղադրիչները գոյություն ունեն խորհրդանիշների ընտրացանկում, ինչպես (նկար 5):
• Այժմ, մնում է մոդելը խորհրդանիշին նշանակելը: Մենք, ինչպես միշտ, սեղմում ենք «E» նշանի վրա և սեղմում «Edit spice model» - ի վրա:

• Ինչպես տեսնում ենք, առկա միակ ներդիրներն են ՝ մոդելը, պասիվը և աղբյուրը: Քանի որ տրանզիստորները ոչ աղբյուր են, ոչ էլ պասիվ, մենք ընտրում ենք մոդելը և ընտրում ենք միացնել գրադարանը `այն լրացնելու համար: Theաշացանկը նախ բացվում է ծրագրի գրացուցակում, որի բախտը բերել է, որ արդեն գրադարանը դրել ենք դրա մեջ: Մենք կտտացնում ենք lib ֆայլը:

  • Հիանալի !! Այժմ ngspice- ը տրանզիստորը ճանաչել է որպես «BC547» և գրեթե պատրաստ է գործել: Կա մեկ մանրուք, որը պետք է նախ դասակարգել: Մենք պետք է միացնենք հանգույցների այլընտրանքային հաջորդականությունը և մուտքագրենք «3 2 1»: Պատճառն այն է, որ մենք պետք է անենք այս քայլը, այն է, որ ngspice- ն անվանում է 3 տրանզիստորային տերմինալներ այնպես, ինչպես հակառակ է KiCad- ի ցուցադրմանը: Այսպիսով, այն կարող է ունենալ 3 հանձնարարված կոլեկտորին, մինչդեռ KiCad- ը ցույց է տալիս 3 -ը որպես թողարկող: Խառնաշփոթությունից խուսափելու համար մենք վերակազմավորում ենք Spice- ի անվանման կարգը, ինչպես ցույց է տրված (նկար 7)
  • Եվ վերջ, դա այն է: Այս գործընթացը գրեթե նույնական է allvendor- պարագաների մոդելների համար: Երբ գլուխը փաթաթեք այս ձեռնարկի մասի շուրջ, կարող եք օգտագործել ցանկացած տեսակի էլեկտրոնային մոդել և բաղադրիչ ՝ միայն մի փոքր հետազոտությամբ:

Քայլ 5: LED- ների մոդելավորում

LED- ները մի փոքր ավելի բարդ են նրանով, որ դրանց մոդելավորումը պահանջում է որոշակի գիտելիքներ դրանց պարամետրերի և կորի տեղադրման վերաբերյալ: Այսպիսով, դրանք մոդելավորելու համար ես պարզապես փնտրեցի «LED ngspice»: Ես գտա բազմաթիվ մարդկանց, ովքեր տեղադրում էին իրենց «LED մոդելները» և որոշեցի գնալ այս « *Տիպ RED GaAs LED- ով. Vf = 1.7V Vr = 4V Եթե = 40mA trr = 3uS: ՄՈԴԵԼ LED1 D (IS = 93.2P RS = 42M N = 3.73 BV = 4 IBV = 10U + CJO = 2.97P VJ =.75 M =.333 TT = 4.32U) »:

Մենք կընտրենք «LED» նշանների ընտրացանկից և այս ծածկագիրը կպցրեք «Խմբագրել համեմունքների մոդելի» գրադարաններից ներքև գտնվող դատարկ տարածության մեջ: Մենք նաև միացնելու ենք հանգույցների այլընտրանքային հաջորդականությունը և գրում ենք «2 1», ինչպես ցույց է տրված նկար 1 -ում

Որոշակի վերջին հպումներ ավելացնելուց հետո, ինչպես դիմադրողները և լարերը միացնելով, մենք պատրաստ ենք սկսել մոդելավորումը

Քայլ 6: Սիմուլյացիա

Մոդելավորումը բարդ է, ուստի այս ձեռնարկում մենք կբացատրենք հիմունքները և ինչպես կարող եք սկսել:

• Նախ, մենք բացում ենք սիմուլյատորը վերին ժապավենի գործիքների ներդիրից (նկար 1)
• Այնուհետև մենք գնում ենք վերին ժապավենի սիմուլյացիայի ներդիր և կտտացնում կարգավորումները, այնտեղից կարող ենք նշել, թե ինչպիսի մոդելավորում ենք ուզում գործարկել և դրա պարամետրերը: (նկար 2)

Մենք ցանկանում ենք անցումային մոդելավորում վարել: Կա նաև DC և AC մաքրում ՝ որպես մոդելավորման տարբերակներ: Dc ավլումն ավելացնում է DC հոսանքի արժեքը և հաղորդում շրջաններում կատարվող փոփոխությունների մասին, մինչդեռ AC- ն վերահսկում է հաճախականության արձագանքը:

• Այնուամենայնիվ, անցողիկ վերլուծությունը նմանակում է շղթան իրական ժամանակում: Այն ունի 3 պարամետր, որից մենք պատրաստվում ենք օգտագործել երկուսը: Stepամանակի քայլն այն է, թե որքան հաճախ է սիմուլյատորը գրանցելու արդյունքները, իսկ վերջնական ժամանակը `քանի վայրկյանից հետո է ձայնագրությունը դադարում: Մենք մուտքագրում ենք 1 միլիվայրկյան և 5 միլիվայրկյան և այնուհետև ok, այնուհետև գործարկում ենք սիմուլյացիան (նկար 3)
• Ինչպես տեսնում եք, տեքստի ստորին ցուցադրման մեջ այն մեզ ցույց տվեց տարբեր բաղադրիչների լարման և հոսանքի արժեքները: Մենք կարող ենք նաև գծագրել այս արժեքները ՝ օգտագործելով «ավելացնել ազդանշաններ» կոճակը, այնուհետև ընտրելով որոշակի բաղադրիչի լարումը կամ հոսանքը: Մենք կարող ենք նաև զննել մոդելավորումն սկսելուց հետո: Proննումը թույլ է տալիս մեզ ուղղակիորեն սեղմել որոշակի բաղադրիչի լարման և հոսանքի կորերը: (նկար 4)

Քայլ 7: Փաթեթավորում

Քանի որ ենթադրվում էր, որ այս շղթան պետք է կատարվի LDR- ով և ռեզիստորով, մենք կարող ենք փոխել այս երկու բաղադրիչների դիմադրությունը և այնուհետև նորից միացնել սխեման `որոշելու համար դիմադրության արժեքները, որոնք մենք կցանկանայինք այս լուսադիոդային լուսադիոդի համար` օգտագործելով ընդհանուր արտանետիչ npn տրանզիստոր: որպես անջատիչ միացում: