Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Основы проектирования и моделирования радиоэлектронных устройств в среде МICRO-CAP 9

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 778157.01.99
Пособие содержит базовые сведения, позволяющие создавать и анализировать аналоговые схемы в среде MICRO-CAP 9. Материал поделен на четыре темы: набор схем в редакторе MICRO-CAP 9, с использованием большой библиотеки современных компонентов; анализ схем в статическом режиме, в том числе определение рабочих точек на входных и выходных вольт-амперных характеристиках усилительных элементов; анализ схем по переменному току на примере пассивных фильтров и аналоговых усилителей; анализ схем в импульсном режиме; изучение статистического метода Монте-Карло. Контрольные задания по темам представлены в 15 вариантах. Каждая тема начинается с изложения теории рассматриваемого вопроса в таком объеме, который позволяет решать приведенные задачи, не обращаясь к дополнительным источникам.
Дуркин, В. В. Основы проектирования и моделирования радиоэлектронных устройств в среде МICRO-CAP 9 : учебно-методическое пособие / В. В. Дуркин, О. Н. Шлыкова. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2020. - 56 с. - ISBN 978-5-7782-4161-9. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1866909 (дата обращения: 15.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

 
 
 
 
 
В.В. ДУРКИН, О.Н. ШЛЫКОВА 
 
 
 
 
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
И МОДЕЛИРОВАНИЯ 
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ 
УСТРОЙСТВ 
В СРЕДЕ MICRO-CAP 9 
 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2020 

 

УДК 621.396.6.001.63(075.8) 
   Д 841 
 
 
Рецензенты 
д-р техн. наук, проф. В.П. Разинкин 
д-р техн. наук, доц. М.А. Степанов 
 
 
Работа подготовлена кафедрой радиоприемных 
и радиопередающих устройств и утверждена  
Редакционно-издательским советом университета  
в качестве учебно-методического пособия 
 
 
Дуркин В.В. 
Д 841  
Основы проектирования и моделирования радиоэлектронных 
устройств в среде МICRO-CAP 9: учебно-методическое пособие / 
В.В. Дуркин, О.Н. Шлыкова. – Новосибирск: Изд-во НГТУ,  
2020. – 56 с. 

ISBN 978-5-7782-4161-9 

Пособие содержит базовые сведения, позволяющие создавать и анализировать аналоговые схемы в среде MICRO-CAP 9. 
Материал поделен на четыре темы: набор схем в редакторе MICRO-CAP 9, 
с использованием большой библиотеки современных компонентов; анализ схем 
в статическом режиме, в том числе определение рабочих точек на входных и 
выходных вольт-амперных характеристиках усилительных элементов; анализ 
схем по переменному току на примере пассивных фильтров и аналоговых усилителей; анализ схем в импульсном режиме; изучение статистического метода 
Монте-Карло. 
Контрольные задания по темам представлены в 15 вариантах. Каждая тема 
начинается с изложения теории рассматриваемого вопроса в таком объеме, который позволяет решать приведенные задачи, не обращаясь к дополнительным 
источникам.  

УДК 621.396.6.001.63(075.8) 
 
ISBN 978-5-7782-4161-9 
 Дуркин В.В., Шлыкова О.Н., 2020 
 
 Новосибирский государственный 
 
    технический университет, 2020 

1. ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ВВОДА  
ИНФОРМАЦИИ О СХЕМЕ 

1.1. РАБОТА В СРЕДЕ МС9 

1.1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ МС9 

MICRO-CAP 9 (МС9) – это универсальная программа схемотехнического анализа, предназначенная для решения широкого круга задач. 
Наличие удобного и дружественного графического интерфейса делает 
его особенно привлекательным для студентов. 
Настоящее пособие предусматривает изучение только основных 
возможностей аналогового схемотехнического проектирования. Более подробные сведения можно получить в книге: Амелина М.А., 
Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования MICROCAP. Версии 9, 10 / Смоленский филиал НИУ. – М.: МЭИ, 2013. 
МС9 обладает следующими возможностями. 
1. Графический ввод схем. 
2. Наличие в библиотеках практически исчерпывающего набора 
моделей компонентов и возможность пополнения библиотек. 
3. Анализ аналоговых, аналого-цифровых и цифровых схем в основных режимах. 
4. Получение результатов анализа в виде графиков и таблиц на экране. 
5. Распечатка анализируемых схем, графиков и таблиц. 

1.1.2. СОЗДАНИЕ СХЕМЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ 

При запуске программы открывается главное окно Main, в котором 
сразу можно приступить к рисованию схемы. Для ввода компонента в 
MICRO-CAP существуют три способа: выбрать его на верхней панели 

(там имеются условные графические обозначения наиболее часто используемых компонентов), выбрать его в меню Компоненты либо на 
левой панели компонентов. Наиболее удобно пользоваться верхней и 
левой панелью. 
Левая панель компонентов включается/отключается командой меню Опции > Панель компонентов. 
Для ввода компонентов необходимо установить курсор на нужную 
кнопку – пиктограмму на верхней панели или на название компонента 
на левой панели и щелкнуть левой клавишей мыши (ЛКМ). Затем переместить изображение компонента в нужную точку на поле схемы. 
При этом можно поворачивать изображение на 90 градусов, если при 
нажатой ЛКМ нажимать на правую кнопку мыши (ПМК). 
Условные графические обозначения наиболее часто используемых 
компонентов приведены в табл. 1.1. 
При добавлении каждого компонента в схему необходимо задать 
его атрибуты: позиционное обозначение (выполняется автоматически, 
но можно впоследствии поменять), номинальное значение и (или) модель. Для задания этих параметров открывается специальное окно.  
Для всех компонентов MС9 эти окна имеют примерно одинаковую 
структуру. Для большинства пассивных компонентов модель указывать не обязательно (хотя это и возможно). Если указана модель, то 
активными становятся поля с ее параметрами в нижней части окна. 
Особенность MС9 в отличие от более ранних версий – возможность 
задания паразитных параметров пассивных компонентов. Например, 
для резистора можно задать не только сопротивление, но и также емкость и индуктивность (CP и LS). Эти параметры задаются в модели 
резистора. Если модель не указана, паразитная емкость и индуктивность считаются равными нулю и не учитываются при моделировании. 
В простейшем случае для резистора достаточно задать его сопротивление (R = 100 Ом, K = 2.3E3 = 2.3 кОм). Следует обратить внимание, что 
целая часть отделяется от дробной части точкой, а не запятой. Ввод 
номинальных значений компонентов осуществляется в системе СИ. 
Значения параметров задаются в обычной (2600) либо в показательной 
форме (2.6E3). Можно использовать буквенные обозначения множителей (5K). В MICRO-CAP используется 9 таких буквенных обозначений 
(табл. 1.2). 

Т а б л и ц а  1.1 

Условные графические обозначения компонентов 

Название 
Изображение 
Название 
Изображение 

Пассивные элементы 

Резистор 
Катушка индуктивности 
 

Конденсатор 
Диод 

Активные элементы 

Биполярный транзистор p–n–p-структуры 
 

Биполярный транзистор n–p–n-структуры 
 

Полевой транзистор 
с управляющим  
p–n-переходом  
и каналом n-типа 
 

Полевой транзистор  
с управляющим p–nпереходом и каналом 
p-типа 
 

Полевой транзистор 
с изолированным 
затвором и каналом 
n-типа 
 

Полевой транзистор  
с изолированным затвором и каналом  
p-типа 
 

Источники сигналов 

Источники постоянного напряжения 
Источник постоянного 
тока 

Источник импульсного напряжения 
Источник синусоидального напряжения 

 
 
Т а б л и ц а  1.2 

Буквенные обозначения множителей для численных значений 

10–15 
10–12 
10–9 
10–6 
10–3 
103 
106 
109 
1015 

фемто 
пико 
нано 
микро 
милли 
кило 
мега 
гига 
тера 

F (f) 
P (p) 
N (n) 
U (u) 
M (m) 
K (k) 
MEG 
(meg) 
G (g)
T (t) 

Следует обратить внимание, что в MICRO-CAP большая буква M 
означает не «мега» (как принято в ЕСКД), а «милли». Для всех активных и некоторых пассивных компонентов непременно нужно задавать 
модель. Модель выбирается из списка в правой части окна. Если на 
этапе построения схемы непонятно, какую модель нужно использовать, или нужной модели нет в списке, можно использовать обобщенную модель для данного типа компонента – $Generic (она, как привило, первая в списке). В дальнейшем ее можно будет заменить на 
любую другую. 
MICRO-CAP позволяет включить/выключить отображение узлов 
на схеме (так же как и любого из атрибутов компонента) (табл. 1.3). 
Для удобства дальнейшего задания вывода графиков отображение номеров узлов целесообразно включить (что и сделано по умолчанию). 
Кроме того, возможно включение координатной сетки и точек подсоединения компонентов. Узлы и позиционные обозначения компонентов автоматически нумеруются по мере добавления их в схему. Но есть 
возможность упорядочить нумерацию (справа налево или сверху вниз) 
командой Редактирование > Изменить > Переименовать компоненты и узлы.  

Т а б л и ц а  1.3 

Назначение кнопок инструментального меню 

Вид кнопки 
Назначение 
Вид кнопки
Назначение 

 

Ввод/вывод индикации
позиционных 
обозначений компонентов 

Ввод/вывод индикации 
потенциалов узлов 

 

Ввод/вывод индикации
номеров узлов 
 

Ввод/вывод индикации 
токов в ветвях 

 
В случае присоединения одного компонента к другому следует обращать внимание, что точки выводов компонентов должны совпадать. 
Иначе между ними не будет электрического соединения. Проверить 
правильность соединения можно по номерам узлов. На всем протяжении проводника и на всех точках выводов компонентов номер узла 
должен стоять только в одном месте. 

По окончании построения схемы необходимо запустить требуемую 
разновидность анализа и задать, что нужно выводить на графики или 
схему. После этого будут построены заданные кривые зависимостей 
или выведены числовые значения непосредственно на схему. 

1.1.3. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ  
ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ 

При построении схемы моделируемого устройства необходимо выполнить ряд требований, иначе при попытке выполнить анализ программа выдаст предупреждающее сообщение и потребует скорректировать схему. Главное требование – один из узлов схемы должен быть 
присоединен к «земле». «Земля» – специальный компонент MICROCAP. Узел, соединенный с землей, всегда будет иметь нулевой потенциал, а от него будут отсчитываться потенциалы остальных. Из этого 
вытекает следующее требование: все остальные узлы схемы должны 
иметь электрическую (гальваническую) связь с узлом, присоединенным к «земле». 
Из требования гальванической связи каждого узла с «землей» вытекает невозможность последовательного включения конденсаторов 
без принятия дополнительных мер (рис. 1.1, а). Узел в точке соединения двух конденсаторов необходимо соединить с землей фиктивным 
резистором большого сопротивления (рис. 1.1, б), не влияющим на режимы работы схемы. 
 

 
           а                     б                                          в                                      г 

Рис. 1.1. Некоторые особенности построения схемы для моделирования 

Индуктивности, наоборот, нельзя соединять параллельно (рис. 1.1, в). 
В этом случае надо вводить дополнительные фиктивные резисторы 
бесконечно малого сопротивления последовательно с индуктивностями (рис. 1.1, г). 
Такие же требования, как и к индуктивностям, предъявляются к источникам напряжения: их нельзя соединять параллельно (даже если их 
напряжения равны). Источники тока, наоборот, нельзя подключать последовательно (даже если их ток одинаков). 

1.2. ЗАДАНИЕ 

В системе схемотехнического проектирования MICRO-CAP 9 (MC9) 
необходимо ознакомиться с процедурой ввода графического изображения основных компонентов аналоговых электронных схем с присвоением им определенных параметров (атрибутов) и с созданием чертежей принципиальных схем. Набор компонентов, подлежащих вводу, 
для каждого варианта приведен в табл. 1.4, а их атрибуты – в табл. 1.5. 
Принципиальные схемы пассивного фильтра и усилительного каскада, чертежи которых вам надо создать в среде МС9, показаны на 
рис. 1.2 и 1.3, а номиналы их элементов сведены в табл. 1.6 и 1.7. 

1.3. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ 

ЧАСТЬ 1. ПОИСК И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ 

Принятые сокращения 

R 
резистор

C 
конденсатор

L 
индуктивность

D 
диод 

DC 
стабилитрон

N 
биполярный транзистор n–p–n-структуры

P 
биполярный транзистор p–n–p-структуры

М-n 
полевой транзистор с изолированным затвором и каналом  
n-типа 

М-p 
полевой транзистор с изолированным затвором и каналом  
p-типа 

ПТ-n  
полевой транзистор c управляющим p–n-переходом и каналом n-типа

ПТ-p   
полевой транзистор c управляющим p–n-переходом и каналом p-типа 

ОУ 
операционный усилитель 

ИПН 
источник постоянного напряжения 

ИПТ 
источник постоянного тока 

ИИН 
источник импульсного напряжения 

ИСН 
источник синусоидального напряжения 

ИТУН 
линейный источник тока, управляемый напряжением 

ИТУТ 
линейный источник тока, управляемый током 

ИНУН 
линейный источник напряжения, управляемый напряжением 

ИНУТ 
линейный источник напряжения, управляемый током 

 
стрелка 

● 
контакт 

 
 

«земля» 
батарея 
 
Т а б л и ц а  1.4 

Набор компонентов, подлежащих вводу 

Номер 
варианта 
Обозначение вводимого элемента 

1 
C 
 
ИПН
M-n3
R1
ИСН
N3
L 
ИНУН
ПТ-p 
ИПТ 

2 
L 
ОУ4 
R1 
ИНУТ
D2
C 
P3
ИПТ 
ИПН 
ПТ-n 
ИИН 

3 
D2 
ПТ-n4
▬ 
N3 
ИПТ
R1 
ИСН 
L 
C 
M-n 
ИНУТ 

4 
DC3 
R1 
M-n 
ИСН 
C 
 
ИПН 
OУ5
ПТ-p 
L 
ИНУН 

5 
N 
L 
D2 
ПТ-n3
ИСН
V 
▬ 
ИПТ 
C 
ИТУТ
R1 

6 
ПТ-n4 
ИСН 
R1 
P4 
OУ 
ИПТ
L 
V 
DC4 
ИНУН
C 

7 
ОУ4 
L 
ИПН
DC 
● 
M-n5
ИИН 
R1 
C 
ИПТ 
N 

8 
R1 
ИПН 
C 
N2 
▬ 
V 
ИНУТ
ПТ-p 
ИСН 
L 
M-n 

9 
● 
M-n 
R1 
ИПТ 
ОУ4 ИПН
P3 
ИНУТ
ИСН 
C 
L 

 
Задание 

1 – позиционировать два резистора: один в горизонтальном, другой 
в вертикальном положении; 
2 – позиционировать три диода: в горизонтальном и вертикальном 
положениях и под углом к горизонту; 

3 – вывести метки и номера выводов; 
4 – вывести метки и названия выводов; 
5 – вывести метки, названия и номера выводов. 

ЧАСТЬ 2. УСТАНОВКА АТРИБУТОВ 

Т а б л и ц а  1.5а 

Атрибуты компонентов 

Атрибуты 
компоненты 
Номер варианта 

1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 

Обозначение  
в табл. 1.4 
С 
L 
D 
DC 
N 
ПТ-n 
ОУ 

Обозначение  
в окне схем 
Сe 
Lc 
VD1 
VD1 
VT1 
VT1 
A1 

Номинал или 
тип модели 
0,47 мкФ
1,1 мГн 
12CC12
1N3911 
2N2221 
2N3070 
LF147 

Обозначение  
в табл. 1.1 
 
ОУ 
ПТ-n 
R 
L 
ИСН 
L 

Обозначение  
в окне схем 
Ток базы
X2 
VT1 
Rb 
Rc 
L1 
VC 
Lh 

Номинал 
или тип модели 
_ 
LF353 
2N3458
5 МОм 3,3 
кОм 
1,1 мкГн 
1 кГц 
2,2 мB 
1,6 ГН 

Обозначение  
в табл. 1.1 
ИПН 
R 
 
M-n 
D 
R 
ИПН 

Обозначение  
в окне схем 
VC 
Rf 
R1 
 
VT1 
VD1 
R3 
R4 
VC 

Номинал или 
тип модели 
+12 В 
30 Ом 
2,2 кОм 
_ 
2N6568 
1N3028A
300 Oм 
9,1М Ом
–24 B 

Обозначение  
в табл. 1.1 
M-n 
ИНУТ 
N 
ИСН 
ПТ-n 
P 
DC 

Обозначение  
в окне схем 
VT1 
VI1 
VT2 
VS 
VT2 
VT2 
VD1 

Номинал 
или тип модели 
2N6759 
80 Ом 
2N2368
10 МГц 
20 В 
2N3823 
2N1132 
1N3017A 

Обозначение  
в табл. 1.1 
R 
D 
ИПТ 
C 
ИСН 
ОУ 
● 

Обозначение  
в окне схем 
Rb1 
Rb2 
VD1 
ICб 
Сf 
VC 
A2 
Вх ● 

Номинал или 
тип модели 
180 кОм 
16 МОм 1N3040A
20 мкА 
0,68 мкФ 
20 кГц 
2,5 В 
LM143 
_