Symulacja obwodu

Symulacja obwodów uruchamia stronę analogową schematu bezpośrednio z jego netlistem: punkt pracy zawsze, a skan AC, przejściowy i analizę szumów, gdy specyfikacja o nie prosi. Nie jest potrzebny projekt PCB, więc odpowiada na pytania, które decydują o schemacie: czy polaryzacja siedzi tam, gdzie powinna, jaka jest wzmocnienie przy 1 kHz, gdzie wyjście przycina, jak głośny jest szum.

#Rozpocznij jedną

agentee new sim preamp-ac --kind circuit

Przykład przedwzmacniacza przepuszcza 9 V przedwzmacniacz operacyjny przez każdą analizę. To jest jego przebieg AC i szumów, skrócony:

name = "preamp-ac"
kind = "circuit"
schematic = "preamp"
record = ["VCC", "VREF", "GAIN_OUT", "FILT_OUT", "OUT"]

[[drives]]
net = "VBAT"
dc = "9V"

[[drives]]
net = "IN"
ac = 1
resistance = "100ohm"

[ac]
from = "1Hz"
to = "1MHz"
points = 20

[noise]
output = "OUT"
input = "IN"
from = "20Hz"
to = "20kHz"

[[checks]]
v = "VREF"
min = 4.1
max = 4.3

[[checks]]
v = "OUT"
at = "1kHz"
min = 18.3
max = 19.3

[[checks]]
noise = "OUT"
at = "1kHz"
max = "500n"

[[blocks]]
ref = "U1"
kind = "opamp"
gain = 1e5
gbw = "0.7MHz"
en = "40n"
vos = "3mV"
headroom_high = "1.5V"
headroom_low = "5mV"

agentee sim preamp-ac
agentee render sim:preamp-ac -o preamp-ac.png

Przebieg zapisuje preamp-ac.result.json obok specyfikacji, z punktem pracy każdej sieci, prądem przez każdy element, każdą kontrolką i jej wartością oraz krzywymi zarejestrowanych sieci. Podgląd i render rysują wzmocnienie, fazę i szum.

#Sterowniki

Tylko sterownik zasila sieć, więc nadaj każdemu zasilaniu jeden. Sterownik to źródło napięcia do masy, albo do sieci w return, z resistance szeregowo. current = true czyni go źródłem prądu, co jest sposobem, w jaki przedwzmacniacz odbiera prąd spoczynkowy wzmacniacza operacyjnego z jego szyny. ac oznacza wejście analiz AC i szumów. Dla przejściowego sterownik przyjmuje steps (kawałkowo liniowy), pulse lub sine.

Masa to każda sieć nazwana GND, 0V, GROUND lub zaczynająca się od VSS.

#Analizy

• Punkt pracy: zawsze. Iteracja Newtona z ograniczeniem złącza, potem kroki gmin, potem kroki źródła, gdy się nie ustabilizuje.
• AC: [ac] skanuje od from do to z points na dekadę, liniaryzując w punkcie pracy. Wzmocnienia są w dB względem sterownika ac.
• Przejściowy: [tran] działa do stop z step jako największym krokiem. Zapisuje też widmo każdej zarejestrowanej sieci przez jej drugą połowę.
• Szumy: [noise] podaje gęstość na output i, z input, krzywą odniesioną do wejścia, plus RMS w paśmie. Rezystory, prądy złączy, kanały MOSFET i en wzmacniacza operacyjnego wszystko się liczy.

#Sprawdzanie

Kontrolka czyta jedną liczbę i trzyma ją między min a max. Co czyta, zależy od at:

Kontrolka, która zawodzi, to błąd na symulacji. Podnieś kontrolkę 1 kHz powyżej do min = 19 i przebieg zawiedzie, a agentee check raportuje to jako błąd, gdy ten wynik jest aktualny:

error: ./preamp-ac.sim.toml: preamp-ac result: v(OUT) at 1kHz is 18.7870 dB, wanted 19 to 19.3 dB

Wynik staje się przeterminowany, gdy specyfikacja lub netlist schematu się zmienia: sprawdzanie notuje go jako przeterminowany i odrzuca jego błędy, aż symulacja znów się uruchomi, więc uruchom symulację ponownie po każdej zmianie obwodu. Zacznij zakres thd lub freq po ustabilizowaniu się obwodu, inaczej krok rozruchu będzie czytany jako zniekształcenie.

#Modele pochodzą z datasheetu

Każdy element staje się elementem obwodu przez swój symbol referencyjny: R, C i L przez wartość, D jako dioda, Q jako BJT lub MOSFET przez nazwy pinów. Złącza, punkty testowe, otwory i kryształy są pomijane, a wszystko inne to błąd, dopóki nie ma bloku lub nie siedzi w ignore.

Wbudowane urządzenia to generyczne zamienniki: dioda krzemowa, małosygnałowy tranzystor BJT, tranzystor MOSFET o poziomach logicznych. Wynik, który opiera się na jednym z nich, opisuje zamiennik, a nie twój element. Każdemu istotnemu elementowi nadaj wpis [[blocks]] z wartościami z jego karty katalogowej:

• Wzmacniacze operacyjne to pojedynczy biegun z gain, gbw, rout, vos, en, ib, slew, psrr i płynnym ograniczeniem headroom od każdego szyny zasilania. Każda sekcja wzmacniacza podwójnego lub czwórnika to osobny wzmacniacz operacyjny na wspólnych szynach.
• Diody przyjmują is i n. Dopasuj je do dwóch typowych punktów VF oddzielonych dekadą prądu: n = dV / (Vt ln 10), a następnie is = I / exp(V / (n Vt)).
• Tranzystory BJT i MOSFET przyjmują is, bf, va lub vth, k, lambda oraz ich pojemności.
• LDO utrzymują vout, dopóki wejście nie zbliży się do dropout, a następnie podążają za nim w dół.
• Potencjometry przyjmują position od 0 do 1, dzięki czemu ślizgacz obciąża i jest obciążany tak jak w rzeczywistym elemencie.

Wpisz kartę katalogową i tabelę, z której pochodziła każda wartość, w polu description symulacji. Następna osoba czytająca wynik, często agent, wie wtedy, na czym on się opiera.

#Przykłady

• examples/preamp: punkt pracy, wzmocnienie i szumy stopnia wzmocnienia i filtra Sallen-Key na LM358, stuk przy włączeniu, przesterowanie i dioda chroniąca przed odwróconym zasilaniem.
• examples/ladder-vcf: tranzystorowy filtr drabinowy, którego symulacje sprawdzają śledzenie 1 okt/wolt przy trzech sygnałach CV, szczyt rezonansu i samowzbudzenie w przejściu.
• examples/lna: lna-supply sprawdza multipleksowanie dwóch wejść zasilania przez diody Schottky'ego, a lna-biastee ile sygnału RF bias tee przepuszcza na zasilanie.

Każdy klucz znajduje się w referencji obwodów.