KiCad схемасын модельдеу: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Схемаларды сызу және жобалау - бұл алғашқы электронды компоненттер сияқты ескі процесс. Ол кезде оңай болды. Компоненттердің саны шектеулі болды, сондықтан конфигурациялардың саны шектеулі болды, басқаша айтқанда: схемалар қарапайым болды. Қазір ақпараттандыру дәуірінде әр түрлі компоненттердің сансыз көп саны бар, әр электронды компоненттің оннан астам моделі бар және әр модельді бірнеше компаниялар шығарады. Айта кету керек, әр модель мен әрбір компанияға тән компоненттер бір-бірінен ерекшеленеді. Оларда әр түрлі төзімділік, әр түрлі максималды және минималды жұмыс шарттары бар қателіктер болуы мүмкін және, әрине, тізбектің жауап беруін және жұмыс істеуін аздап өзгертуі мүмкін. Бәрінен бұрын, қазіргі кездегі схемалар өте күрделі; енгізуге негізделген әртүрлі тапсырмаларды орындау үшін өзара әрекеттесетін ондаған компоненттерден тұрады.

Сіз дұрыс болжағандай, бұл тізбектерді есептеу немесе қолмен талдауға тырысу қорқынышты болар еді. Сонымен қатар, кейбір төзімділіктер мен нюанстар өнімге тән болғандықтан жоғалады немесе өзгертіледі. Бұл жерде симуляция пайда болады. Заманауи технологияның қуаты мен жоғары жылдамдықпен жұмыс жасау, бірнеше сағат бойы жұмыс жасайтын адамдар тобын қабылдайтын тізбекті талдау қазіргі кезде параметрлерді орнату сияқты қарапайым.

Жабдықтар

-Kicad 5.0 немесе одан кейінгі нұсқасы

-Кітапханаларды жүктеу үшін интернет байланысы

1 -қадам: Сиқыр қалай болады?

Мұны KiCad модельдеуді басқармайды деп айтамыз. KiCad-бұл пайдаланушы интерфейсі (UI). Салыстырмалы ұқсастық болар, KiCad - бұл сіз бен модельдеу бағдарламасының арасындағы делдал, ол «SPICE» деп аталатын бірнеше бағдарламалық жасақтаманың бірі болуы мүмкін.

SPICE «интегралды схемаға баса назар аударатын имитациялық бағдарлама» дегенді білдіреді. KiCad жағдайында, KiCad 5.0 және одан кейін ngspice деп аталатын SPICE бағдарламасы алдын ала оралған. Ngspice -тің өзіндік ерекшеліктері, ысқырығы мен шектеулері бар, бірақ біз назар аударатын бағдарламалық жасақтама болады. Ngspice схеманың мінез -құлқын модельдеу үшін «Компоненттерді» пайдаланады. Бұл дегеніміз, схеманы сызудан басқа, біз жеке компоненттерге модельдерді аннотациялауымыз және «тағайындауымыз» керек. Бір компоненттердің бірнеше модельдерінің мәселесін шешу үшін, ngspice әр компанияға өзінің өмірлік әріптестерінің қасиеттері мен нюанстарын қайталайтын «дәмдеуіштердің модельдерін» жасауға рұқсат берді, содан кейін бұл модельдерді жүктелетін кітапханалар ретінде жинақтап, схеманы сызады. қажетті кітапханаларды жүктеу және біздің компоненттерге модель тағайындау сияқты қарапайым болар еді. Бірақ бұл әңгіме, қолымызды ластап, оның қалай жұмыс істейтінін көрейік.

2 -қадам: схеманы таңдау және пассивті компоненттерді модельдеу

Біз компоненттерге SPICE -тің өзіндік мәндерін қалай беру керектігін және жеткізушілер тізімдеген компоненттерді қалай қолдануға болатынын көрсетуге мүмкіндік беретін қарапайым схеманы таңдадық.

Біріншіден, суреттен көріп тұрғандай; Бұл тізбекте 8 компонент бар. • 2 резистор

• 1 9в батарея

• 1 LDR

• 1 BC 547 npn транзисторы

• 1 жарық диоды

• 1 реостат •

1 жер

Ngspice резисторларының барлық түрлерін модельдеу қарсылықтарға «модельдер тағайындайды», басқаша айтқанда: ол оларды таниды. Сондықтан оларды өзгертудің қажеті жоқ немесе оларды жасау үшін кітапханалармен айналысудың қажеті жоқ. Біз реостат пен LDR бар екенін байқаймыз. Ngspice -те олардың екеуін де тұрақты резисторлар ретінде модельдеуге болады, біз олардың мәндерін қажетіне қарай өзгертеміз. Басқаша айтқанда, егер бізге «жарықты арттыру» немесе реостат жүктемесін арттыру қажет болса, онда біз модельдеуді тоқтатып, жүктемені өзгертуге, содан кейін оны қайта іске қосуға мәжбүр боламыз.

3 -қадам: Кернеу көздері мен жерге тұйықталуды модельдеу

Ngspice «стандартты» кернеу көздерін танымайды; KiCad қолданатындар. Ол кернеу көздері мен жерге қосу үшін арнайы кітапхананы ұсынады

Кітапханаға кіру үшін алдымен «Таңбаны таңдау» қойындысын таңдап, «дәмдеуіштерді» іздеу керек.

*(1 -суретте) көрсетілгендей, бізде “pspice” кітапханасы мен “simulation_spice” бар. Кернеу көздері үшін біз simulation_spice кітапханасына төмен жылжып, тұрақты ток кернеуінің көзін таңдағымыз келеді

Осыдан кейін біз тренажер түсінуі үшін оның мәндерін орнатуымыз керек, бұл тізбекте біз 9В тұрақты ток көзін алғымыз келеді. Біз кернеу көзіндегі «Е» түймесін басамыз және келесі мәзір ашылады (2 -суретте). Біз кернеу көзіне сілтеме атауын таңдаймыз, мысалы, VoltageMain, содан кейін «Дәмдеуіштер моделін өңдеу» түймесін басыңыз. Жоғарыда көрсетілгендей

Содан кейін біз dv 9v мәнін таңдаймыз, бұл туралы. Көрсетілгендей (3 -сурет)

Жер

Жер үшін біз тағы да «дәмдеуіштерді» іздейміз және бірінші нәтиже 0В эталондық потенциал болып табылады. (4 -сурет). Кәдімгі схемалардан айырмашылығы, дәмдеуіштерге арналған бағдарламалық қамтамасыз ету жерге керектігін көрсетеді, себебі ол 0в сілтеме негізінде кернеуді есептейді.

4 -қадам: транзисторды модельдеу

Тізбектегі суреттен көріп отырғанымыздай, қолданылатын транзистор - бұл ерекше модель, «BC547». Әдетте, өндірілген барлық компоненттер өндірушінің веб -сайтында болады. Олардың құралы немесе қолдау қойындысында модель нөмірі мен салыстырмалы дәмдеуіш үлгісі бар «модельдеу модельдері» болады. Біздің жағдайда мен Интернеттен «bc547» іздедім және оны «Жартылай өткізгіштерде» деп аталатын компания шығарғанын білдім. Мен олардың «https://www.onsemi.com/» веб -сайтын іздедім және келесі түрде модельді таптым:

• Мен олардың «Құралдар мен қолдау» қойындысын аштым, астымда дизайн ресурстары қойындысын таптым. (сурет 1)
• Дизайн ресурстарының астында олар құжат түрін сұрады, мен «Модельдеу модельдерін» таңдадым (2 -сурет).
• Мен бөлімді атымен іздедім: «BC547». Біз кітапхананы қалаймыз, сондықтан біз «BC547 Lib Model» таңдап, оны жүктеп алдық. (сурет 3)
• Жүктеп алғаннан кейін lib файлын жобаның каталогына қойдым. Енді менің жобалар каталогы мен ашқан KiCad терезесінде көрсетілген (4 -суретте). Мен сол каталогқа баратын жолды нұқтым, кітапхана файлын көрсетілгендей қойдым және оны жобамның файлдарының жанында көрсетілгенін табу үшін қайттым.
• Айтылғаннан және жасалғаннан кейін транзистордың таңбасын саламыз. Мен «орын белгісі» мәзірін шертіп, атауды іздедім. Сіз барлық дерлік компоненттер символдық мәзірде бар екенін көресіз (5 -сурет).
• Енді модельді символға тағайындау қалды. Біз әрқашан «E» таңбасын басамыз және «Специя үлгісін өңдеу» түймесін басыңыз.

• Көріп отырғанымыздай, қол жетімді жалғыз қойындылар - бұл модель, пассив және дереккөз. Транзисторлар бастапқы немесе пассивті емес болғандықтан, біз үлгіні таңдаймыз және толтыру үшін кітапхананы қосуды таңдаймыз. Мәзір алдымен жобаның каталогына ашылады, оған біз кітапхананы енгіздік. Lib файлын шертеміз.

  • Тамаша !! Енді ngspice транзисторды «BC547» деп анықтады және жұмыс істеуге дайын. Алдымен сұрыпталатын бір ұсақ -түйек бар. Біз түйіндердің баламалы тізбегін қосып, «3 2 1» теруіміз керек. Бұл қадамды жасаудың себебі - ngspice 3 транзисторлық терминалды KiCad көрсететініне қарама -қарсы түрде атайды. Сонымен, ол коллекторға 3 тағайындалған болуы мүмкін, ал KiCad эмитент ретінде 3 көрсетеді. Шатастырмау үшін біз Spice -тің атау тәртібін қайта конфигурациялаймыз (7 -сурет).
  • Anddddd бұл! Бұл процесс allvendor-жеткізілім модельдері үшін іс жүзінде бірдей. Сіз бұл оқулыққа басыңызды орағаннан кейін, электронды модель мен компоненттің кез келген түрін аз ғана зерттеумен пайдалана аласыз.

5 -қадам: жарықдиодты модельдеу

Жарықдиодты шамдар біршама қиын, себебі оларды модельдеу олардың параметрлері мен қисық қондырғылары туралы белгілі бір білімді қажет етеді. Осылайша, оларды модельдеу үшін мен тек «LED ngspice» іздедім. Мен олардың «жарықдиодты модельдерін» жариялайтын бірнеше адамды таптым және мен осы « *Type RED GaAs светодиодпен жүруді шештім: Vf = 1.7V Vr = 4V If = 40mA trr = 3uS. MODEL LED1 D (IS = 93.2P RS = 42M N = 3.73 BV = 4 IBV = 10U + CJO = 2.97P VJ =.75 M =.333 TT = 4.32U)? »

Біз «Светодиодты» таңбалар мәзірінен таңдаймыз және осы кодты «Дәмдеуіштер үлгісін өңдеу» бөліміндегі кітапханалардың астындағы бос орынға қоямыз. Біз сонымен қатар түйіндердің балама тізбегін қосамыз және 1 суретте көрсетілгендей «2 1» деп жазамыз

Резисторлар мен сымдарды қосқаннан кейін, соңғы әсерлерді қосқаннан кейін біз модельдеуге кірісуге дайынбыз

6 -қадам: модельдеу

Модельдеу күрделі, сондықтан бұл оқулықта біз негіздерді және қалай бастау керектігін түсіндіреміз

• Алдымен тренажерды жоғарғы таспадағы құралдар қойындысынан ашамыз (1 -сурет).
• Содан кейін біз жоғарғы таспадағы модельдеу қойындысына өтіп, параметрлерді нұқамыз, сол жерден біз қандай модельдеуді жүргізгіміз келетінін және оның параметрлерін көрсете аламыз. (сурет 2)

Біз өтпелі имитацияны жүргізгіміз келеді. Сондай -ақ, имитациялық опция ретінде тұрақты және айнымалы ток тазартқыштары бар. Тұрақты токты өшіру тұрақты токтың мәнін арттырады және шеңберлердегі өзгерістер туралы хабарлайды, ал айнымалы ток жиіліктік жауапты бақылайды.

• Алайда, өтпелі талдау тізбекті нақты уақытта модельдейді. Оның 3 параметрі бар, олардың екеуін қолданамыз. Уақыт қадамы - бұл тренажер нәтижелерді қаншалықты жиі жазады, ал соңғы уақыт - жазу қанша секундтан кейін тоқтайды. Біз 1 миллисекунд пен 5 миллисекундты енгіземіз, содан кейін жақсы, содан кейін біз модельдеуді жүргіземіз (3 -сурет)
• Көріп отырғаныңыздай, төменгі мәтіндік дисплейде ол бізге әр түрлі компоненттердегі кернеу мен ток мәндерін көрсетті. Біз бұл сигналдарды «сигналдарды қосу» батырмасын пайдаланып, содан кейін белгілі бір компоненттің кернеуін немесе токын таңдау арқылы диаграммалай аламыз. Біз модельдеуді бастағаннан кейін зонд жасай аламыз. Зондтау белгілі бір компоненттегі кернеу мен ток қисықтарын тікелей басу арқылы бақылауға мүмкіндік береді. (сурет 4)

7 -қадам: жинау

Бұл схеманы LDR мен резистор арқылы жасау керек деп есептелгендіктен, біз осы екі компонентті де қарсылықты өзгерте аламыз, содан кейін осы жарықпен басқарылатын жарықдиодты қарсылық мәндерін анықтау үшін тізбекті қайта жібере аламыз. ауысу тізбегі ретінде.