ORCAD 9.x ORCAD 10x. Практика моделирования

Серия «Системы проектирования»
Ю. И. Болотовский, Г. И. Таназлы
ORCAD 9.x
ORCAD 10.x
Практика моделирования
Москва
СОЛОН-ПРЕСС
2021

УДК 621.396.218
ББК 32.884.1
Б79
Ю. И. Болотовский, Г. И. Таназлы
Б79
ORCAD 9.x, ORCAD 10.x. Практика моделирования. — М.: СОЛОНПРЕСС, 2021 . — 208 с.: ил. — (Серия «Системы проектирования»).
ISBN 978-5-91359-015-2
Книга посвящена описанию моделирования в среде OrCAD. В книге приводятся: сопоставительный анализ функциональных возможностей среды OrCAD
версий 9.х и 10.х; модели элементов, входящих в OrCAD; обзор приемов и методов моделирования; примеры функционального моделирования; ряд алгоритмов
решения проблемы численной неустойчивости; обзор ситуаций, приводящих к
затруднению процесса моделирования; обработка результатов моделирования и
сервисные функции; моделирование электронных схем. В книге содержится
большое количество различных примеров моделирования. В приложениях дана
информация, которая может быть полезна пользователям.
Отличительной особенностью книги является то, что она не только помогает
читателю пользоваться различными версиями OrCAD, но и подсказывает ему,
как получить результаты моделирования.
Книга предназначена для инженерно-технических работников, студентов и
всех тех, кто занимается моделированием электронных схем.
По вопросам приобретения обращаться:
ООО «АЛЬЯНС-КНИГА КТК»
Тел: (495) 258-91-94, 258-91-95, www.abook.ru
Сайт издательства СОЛОН-ПРЕСС: www.solon-press.ru.
E-mail: solon-avtor@coba.ru
ISBN 978-5-91359-015-2
© Макет и обложка «СОЛОН-ПРЕСС», 2021
© Ю. И. Болотовский, Г. И. Таназлы, 2021

Введение
В настоящее время, по мнению авторов, наиболее мощным и освоенным
средством моделирования электронных систем являются различные версии
среды OrCAD. Существует достаточно большое количество литературных источников (см. Список литературы), которые предназначены для того, чтобы
обучить пользованию средой OrCAD.
Существенной особенностью упомянутых источников является то, что
они, как правило, абстрактно учат, каким образом воспользоваться теми или
иными функциональными возможностями, предоставляемыми средой OrCAD.
Очевидно, что это удовлетворяет не всегда и не всех пользователей, поскольку
они хотели и хотят научиться применению функциональных возможностей
OrCAD при построении конкретных моделей. Одним из наиболее эффективных способов решения этой задачи, по мнению авторов, является построение
конкретных примеров реализации различных видов моделей. Полезным пользователю (особенно начинающему) может оказаться систематический обзор
ситуаций неудач при моделировании и рекомендаций, как этих неудач избежать. Во многих случаях камнем преткновения для пользователей является ситуация, когда он не может получить результаты моделирования из-за проблем
численной неустойчивости.
В предлагаемой книге авторы основное внимание уделили не тому, как
воспользоваться функциональными возможностями среды OrCAD (см. Список литературы), а тому как получить результаты моделирования.
Предлагаемая книга имеет следующую структуру: сопоставительный анализ функциональных возможностей различных версий среды OrCAD; модели
элементов, входящих в OrCAD и их усовершенствование; обзор приемов и
методов моделирования, проведенный на конкретных примерах; примеры
функционального моделирования; ряд алгоритмов решения проблемы численной неустойчивости (Convergence Problem); обзор ситуаций, приводящих к
затруднению процесса моделирования; обработка результатов моделирования
и сервисные функции; моделирование электронных схем. В книге содержится
большое количество различных примеров. В приложениях даны справочные
материалы, облегчающие практическое пользование средой OrCAD.
Книга основана на опыте, накопленном авторами во ФГУП НКТБ
«Вихрь» и ООО НПП «Курай» при моделировании в среде OrCAD. Материалы
настоящей книги, частично изложены в публикациях авторов в журналах «Силовая Электроника» и книге «OrCAD. Моделирование. «Поваренная» книга»
(см. Список литературы).
Авторы отмечают книги Всеволода Даниловича Разевига и Роберта Хайнемана, которыми многократно пользовались во время работы. Авторы благодарны Виктору Константиновичу Константиниди, Владимиру Александровичу

Введение
Митину и Татьяне Юрьевне Клапневой, заочное общение с которыми способствовало написанию книги. Доктор физико-математических наук, профессор
Владимир Павлович Житников оказал существенную помощь при обсуждении
проблем устойчивости численных методов, за что авторы искренне ему признательны. Авторы с благодарностью отмечают своих коллег Леонида Ильича
Гутина и Евгения Ивановича Вашкевича, которые внесли большой вклад в решение конкретных задач, нашедших свое отражение в книге.
Авторы понимают, что предлагаемая читателю книга не лишена недостатков и заранее благодарят всех, кто сочтет возможным сообщить о них по адресам: eltech@ufacom.ru или g_thanazly@mail.ru.

Глава 1
ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
ВОЗМОЖНОСТИ И ВЕРСИИ
СРЕДЫ ORCAD
Среда OrCAD позволяет решать вопросы сквозного проектирования электронных схем, начиная с их моделирования и заканчивая проектированием
печатных плат. В данной книге рассматриваются только вопросы моделирования с применением OrCAD.
1.1. Структура среды OrCAD
По функциональным возможностям версии OrCAD 9.2 и OrCAD 10.0 являются типичными представителями версий OrCAD 9.x и OrCAD 10.x. Поскольку более поздние версии OrCAD поддерживают работу с проектами, созданными в более старых версиях, в данном разделе в качестве основной будет
рассматриваться версия 9.2 и все изменения, касающиеся более поздней версии, будут приведены относительно этой версии.
Часть среды, обеспечивающая моделирование, состоит из следующих
программ:
1. OrCAD Capture [1, 2] — графический редактор, предназначенный для
создания моделей электрических схем из моделей элементов и предоставляющий следующие возможности:
Возможности менеджера проектов (project manager):
Версия 9.2.
• Создание новых проектов (планарных или иерархических).
• Создание новых библиотек элементов.
• Открытие существующих проектов.
• Открытие существующих библиотек.
• Сортировка по файлам или по иерархии.
• Работа со всплывающим меню.
• Работа с файлами в проекте.
• Изменение свойств существующих проектов.
• Просмотр информации о проекте.
• Обновление кэша (Cache).
• Экспорт и импорт проектов.

Глава 1. Характеристики, функциональные возможности...
• Обмен информацией с текстовым редактором.
• Сохранение проекта.
• Сохранение библиотеки.
• Закрытие проекта.
• Архивирование проекта.
Версия 10.0.
• Преобразование существующего в старом формате аналогового проекта
в новый формат.
• Присоединение библиотек, созданных разработчиками.
• Дополнительные возможности при работе с иерархическими проектами.
Синхронизация иерархических блоков проекта и подсхем. Пользователи
получили возможность динамически распространять изменения портов
от нижнего уровня проекта к верхнему уровню иерархического блока,
или обновлять вывод иерархического блока, устанавливая соответствие
между блоками нижних и верхних уровней простым кликом манипулятора «мышь».
• Возможность обмена проектами между Capture и SDT Release 4 и
SDT 386+.
• Генерирование новой создаваемой части проекта (Design) до создания
проекта (Project) (рис. 1.1).
• Расширение возможностей архивирования. В OrCAD 10.x диалоговое
окно Archive Project в OrCAD Capture позволяет сохранить проект (.OPJ)
и все относящиеся к нему файлы (проект, библиотеки, и проекты, на
которые имеются ссылки в основном проекте) в другой директории и
создать архивный файл этой директории. Также можно назначить любые дополнительные файлы или папки, которые также следует заархивировать вместе с файлами проекта. Также можно добавить большее количество файлов и директорий в архив, нажимая кнопку Add more
files>> в диалоговом окне Archive Project.
Рис. 1.1. Отношения понятий Design — Project — Library — Cache — Схема
Возможности графического редактора (schematic page editor):
Версия 9.2.
• Размещение на схеме элементов.
• Просмотр и соединение невидимых силовых выводов.
• Размещение на схеме символов «0» и «1» ($D_HI, $D_LO).
• Размещение на схеме символа «земля».
• Размещение на схеме символа отсутствия соединения.

Структура среды OrCAD
7
• Размещение на схеме иерархического блока.
• Размещение на схеме иерархического порта.
• Размещение на схеме иерархического вывода.
• Размещение на схеме соединителя страниц.
• Размещение на схеме проводов.
• Размещение на схеме шин.
• Размещение на схеме подводов к шине.
• Размещение и модификация текстовых меток.
• Размещение на схеме элементов из «кэша» (Cache).
• Размещение на схеме вспомогательных рисунков и закладок.
• Определение принадлежности сигналов в случае объединения шин.
• Поиск объектов.
• Фильтр при поиске элемента. Позволяет пользователям ограничить поиск элемента в библиотеке по определенному критерию.
• Зеркальное отображение объектов относительно осей координат.
• Перемещение и вращение объектов.
• Вырезание, копирование и вставка объектов.
• Изменение размеров объектов.
• Группировка и разгруппировка объекта.
• Удаление выделенного объекта.
• Использование инструментов для рисования.
• Рисование линий и геометрических объектов.
• Просмотр свойств страницы.
• Авто-инкремент позиционного обозначения для элемента, вставленного
из буфера.
Версия 10.0.
• Возможность перпендикулярного стыка «провод — вывод элемента».
• Существенные усовершенствования при назначении позиционных обозначений и их автоматическом переназначении. Во время назначения
позиционных обозначений на схеме, Capture CIS теперь использует силовые соединения и «мертвые» ссылки в пределах среды. Пользователи
также могут выбирать между назначением позиционных обозначений
по возрастанию в пределах листа схемы, либо в пределах менеджера
проектов (Project Manager). При использовании автоматического переназначения позиционных обозначений, Capture объединяет однотипные
элементы в единый корпус. Кроме того, указатели на ссылки будут автоматически переназначены при копировании и вставке объекта.
• Декомпозиция графического изображения модели. Capture обеспечивает
новый пользовательский интерфейс, называемый Split Part Section Input
Spreadsheet, который позволяет произвести декомпозицию графического
изображения модели.
• Выборочный фильтр. Возможно управление выбором объектов схемы с
помощью диалогового окна Selection Filter. В нем предусмотрены опции
типа «флажок», которые позволяют пользователю включать или исключать классы объектов при работе со схемой. Например, если установлены флажки Parts, Nets и Power/GND, пользователь может использовать
при создании схемы объекты только этих классов.

Глава 1. Характеристики, функциональные возможности...
• Увеличение количества моделей путем декомпозиции уже существующих. В OrCAD Capture обеспечивается функционирование электронной
таблицы, с помощью которой производится ввод информации о новых
элементах, что позволяет пользователям:
— определить число блоков, на которые пользователь желает разбить
модель элемента;
— выбирать соответствующий формат нумерации, что позволяет осуществлять разбиение требуемого пользователю блока на элементарные,
по отношению к исходному блоку, блоки, при этом количество уровней разбиения задается пользователем;
— осуществлять ручной ввод или выбор из раскрывающегося списка
свойства вывода элемента;
— добавлять новые выводы элемента в электронной таблице, с помощью которой производится ввод информации;
— удалять выводы элемента из электронной таблицы, с помощью которой производится ввод информации;
— сохранять выбранный элемент как новый элемент с измененными
значениями свойств в той же библиотеке под измененными значениями свойств.
• Создание нового элемента с помощью электронной таблицы. В OrCAD
Capture 10.0 упрощен процесс создания моделей новых элементов в открытой библиотеке. Возможно использование новой электронной таблицы для создания нового элемента. Новая электронная таблица для
создания моделей элементов имеет интерфейс, который позволяет вводить информацию из паспорта элемента в стандартном виде.
Возможность определения пользовательских настроек:
Версия 9.2.
• Настройка размера страницы для нового проекта.
• Масштабирование страницы.
• Настройка обозначения межрамочных полей.
• Определение опций выбора.
• Настройка вспомогательных опций.
• Управление шагом и визуализацией сетки. Используется интервал между выводами как интервал сетки для Schematic Page Editor. Это позволяет пользователю определять интервал сетки как процент от расстояния
между выводами.
• Определение цветовых настроек графической информации экрана.
• Определение цветовых настроек при печати.
• Назначение типов шрифтов.
• Настройка шрифтов для нового проекта.
• Настройка построения и информации углового штампа.
• Настройка иерархических опций новых проектов.
• Определение уровней иерархии.
Версия 10.0.
• Произвольное расположение на схеме углового штампа по умолчанию.
• Назначение и использование меток состояния страницы.

Структура среды OrCAD
9
• Синхронизация иерархических блоков и основных схем. Возможно динамически распространять изменения порта с более низкого уровня
проектирования до иерархического блока верхнего уровня или обновить
вывод иерархического блока, изменяя согласование нижнего уровня
схемы по однократному клику манипулятора «мышь».
Возможности редактора элементов (part editor):
Версия 9.2.
• Создание элементов.
• Редактирование элементов.
• Размещение выводов в элементе.
• Внесение графики, текстовых меток и IEEE символов в элемент.
Возможности текстового редактора (programmer's editor):
Версия 9.2.
• Создание VHDL-файлов.
• Открытие существующих VHDL-файлов.
• Настройка опций текстового редактора.
Версия 10.0.
• Создание Verilog-файлов.
• Открытие существующих Verilog-файлов.
• Создание иерархических блоков, содержащих VHDL-модель.
• Создание иерархических блоков, содержащих Verilog-модель.
• Проверка ошибок в VHDL- и Verilog-файлах.
• Возможность функционального моделирования.
Возможности работы с протоколами:
Версия 9.2.
• Создание списка сообщений (Session Log).
• Создание протокола проверки ошибок (Design Rules Check).
• Создание списка соединений (Netlist).
• Создание ведомости покупных (Bill of Materials).
• Создание отчета по перекрестному запросу (Cross Reference).
Версия 10.0.
• Создание списка соединений планарного проекта.
• Создание списка соединений иерархического проекта.
• Наличие ряда шаблонов списков соединений.
Возможности панели инструментов (Toolbar):
Версия 9.2.
• Возможность визуализации и девизуализации панели инструментов.

Глава 1. Характеристики, функциональные возможности...
Возможности панели инструментов режима редактирования схем (Tool
Palette):
Версия 9.2.
• Настройка панели инструментов режима редактирования схем для графического редактора.
• Настройка панели инструментов режима редактирования схем для редактора элементов.
• Возможность визуализации и девизуализации панели инструментов режима редактирования схем.
Версия 10.0.
• Наличие панели инструментов режима редактирования схем для макросов.
Возможности строки состояния:
Версия 9.2.
• Использование трехоконного интерфейса.
• Возможность визуализации и девизуализации строки состояния.
Возможность редактирования свойств:
Версия 9.2.
• Редактирование свойств, значение которых выбираются только из перечня возможных.
• Редактирование свойств, значение которых задается пользователем произвольным образом.
• Использование редактора свойств.
Сервисные возможности:
Версия 9.2.
• Предварительный просмотр печати.
• Масштабирование вывода на печать.
• Распечатка проекта и/или его частей.
• Распечатка графического изображения элемента.
• Распечатка списка сообщений.
• Распечатка текстового файла.
• Обновление экрана.
• Отмена, возврат и повтор последней операции.
• Возможность использования меню Accessories.
• Запись макросов.
• Конфигурирование макросов.
• Выполнение макросов.
• Возможность перехода к указанной области страницы.
• Перевод курсора в заданную точку схемы.
• Проверка ошибок в схеме.