Графический постпроцессор Probe

Общие сведении о программе Probe. Программа Probe предназначена для обработки и графического вывода результатов моделирования, полученных с помощью программы PSpice. Если в задание на моделирование включена директива. Probe, то результаты моделирования заносятся в файл с расширением имени .dat. В этом файле содержатся сведения об ошибках, которые могут быть выведены в виде сообщений. Ошибки подразделяются на фатальные (FATAL), серьезные (SERIUS), информационные (INFO) и предупреждения (WARNIGN). При фатальной ошибке моделирование прекращается. Перечень переменных, данные которых заносятся в файл, устанавливается по команде (Analysis/Probe Setup) программы Schematics. Данные из файла с расширением .dat обрабатываются программой Probe и выводятся на экран монитора в виде графиков. Программа Probe способна выполнять обработку данных, включая сложные арифметические и алгебраические вычисления, взятие интегралов, преобразование Фурье, измерение параметров импульсов, частотных характеристик и т.н. При моделировании аналогоцифровых устройств графики переходных процессов в цифровой и аналоговой части схемы выводятся на одном экране с одинаковым масштабом по времени. На графики можно наносить произвольные надписи и графические символы и выводить их на принтер или плоттер.

Переменные. В программе Probe используются следующие типы переменных: аналоговые — Analog, цифровые — Digital, напряжения — Voltages, токи — Currents, спектральная плотность напряжения выходною шума — Noise (V2/Hz), напряжения внутренних узлов макромоделей — Subcircuit Nodes. При вводе переменных символы в верхнем и нижнем регистрах нс различаются, за исключением масштабных суффиксов т= 10−3 и М = 10−6. В программе Probe отсутствуют суффиксы MEG и MIL. Остальные суффиксы имеют те же значения, что и в программе PSpice. Для простановки единиц размерности на осях координат используют следующие обозначения: V — вольты; А — амперы; W — ватты; d — градусы; s — секунды; Н — герцы. При этом определено W = V-A, V = W/A, А = W/V, поэтому при построении графика по выражению V (5)*ID (M13) ось ординат будет автоматически размечена в ваттах. Формат переменных такой же, как в программе PSpice, за небольшими исключениями. В качестве независимых переменных в режиме DC (см. табл. 1) выступает напряжение или гок варьируемого источника, в режиме АС — частота, а в режиме TRAN — время. Размерность вертикальной оси графика устанавливается автоматически в соответствии с типом имени переменной. Например, в режиме АС при по;

строении графика модуля напряжения V (l) ось Y получит размерность в вольтах, фазы этого напряжения VP (1) — в градусах, а группового времени? запаздывания VG (1) — в секундах. На график можно вывести не только значения отдельных переменных, но и выражения, заданного набора математических операций.

Работа с программой Probe. Запуск программы. Программа может запускаться автоматически (под управлением Schematics) одновременно с началом моделирования, после завершения моделирования или автономно после появления основного экрана программы.

Вывод графиков. После выбора режима на экран выводится координатная сетка графика, по горизонтальной оси которого откладывается независимая переменная, соответствующая выбранному режиму. Отметим некоторые особенности построения графиков с аналоговыми и цифровыми переменными.

Аналоговые переменные. Программа Probe обеспечивает режимы построения графиков передаточной функции по постоянному току, частотных характеристик, переходных процессов. Если входной файл PSpice содержит задание на моделирование нескольких схем или одной схемы при нескольких значениях варьируемых параметра, файл данных для Probe состоит из нескольких секций (видов расчета). В этом случае имеется возможность построения графиков всех вариантов расчета (предлагается только при вариации параметров схемы или температуры) или выбора из выводимого на экран списка только тех данных, графики которых должны быть построены. После выбора того или иного режима на экран выводится координатная сетка графика, по горизонтальной оси которого откладывается независимая переменная, соответствующая выбранному режиму. Предоставляются возможности'.

=> вывода зависимостей выходных переменных или арифметических выражений, содержащих эти переменные;

=> редактирования имени переменных и математических выражений;

=> автоматического масштабирования координатных осей, установки логарифмического или линейного масштаба по координатным осям;

=> вывода несколько кривых на один график, каждая из которых выделяется цветом (а при выводе на принтер — значком);

=> добавление кривой на графике, удаление одного или всех графиков;

=> вывода части [рафика в заданном диапазоне значений переменных;

=> изменения имени переменной, откладываемой по оси X;

=> установки диапазона переменных по оси X для вычисления преобразования Фурье и других функций.

Цифровые переменные. Программа Probe позволяет выводить временные диаграммы логических состояний отдельных цифровых узлов или шин, на которых для одной переменной обозначают: двойной линией неопределенное состояние X, тройной — состояние Z высокого импеданса, нарастающие R и спадающие F фронты (рис. 1).

Рис. 1. Цифровые переменные.

Имя переменной, вводимой по запросу команды добавления графиков (Trace/Add), может быть именем цифрового узла или булевым выражением, содержащим имена таких узлов. Шина (многоразрядное число) формируется в виде заключенного в фигурные скобки списка цифровых узлов, разделенных пробелами или запятыми, например: {D3D2D1 00}. В выражениях для цифровых сигналов и шин допустимы следующие операции (в порядке убывания приоритета): объединение в ipyuny, логическое отрицание, умножение и деление (только для шин), сложение и вычитание (только для шин), логическое И, логическое исключающее ИЛИ, логическое ИЛИ.

В записи операций с цифровыми сигналами могут содержаться следующие логические константы: '0 — сигнал низкого уровня; '1 — сигнал высокого уровня; 'F — нарастающий фронт; 'R — спадающий фронт; 'X — неопределенное состояние; 'Z — состояние высокого импеданса.

Результат арифметических или логических операций с двумя шинами представляется в виде шины с достаточным количеством разрядов. Результат арифметических или логических операций с шиной и цифровым сигналом представляется в виде шины с тем же количеством разрядов.

Выражения с шинами могут содержать многоразрядные числа, записываемые в виде текстовой переменной в форме r’ddd, где г' — указатель системы счисления (х, h, d, о или b), ddd— последовательность цифр в указанной системе счисления, например: x'3FFFF — шестнадцатеричная, b' 100 110 —двоичная.

Управление построением графиков. С помощью команд реализуются следующие возможности:

=> размещение на одном экране графиков в отдельных координатных сетках с одинаковым масштабом по оси X и произвольным, но оси Y; => удаление с экрана выбранной координатной сетки вместе с построенными графиками. Оставшиеся координатные сетки масштабируются и заполняют весь экран;

=> активизация одной из координатных сеток, в которой в данный момент строятся графики. Слева от активной координатной сетки устанавливается метка SEL";

=> разрешение (запрещение) нанесения на различные графики специальных графических символов (кружки, ромбики и др.);

=> разрешение (запрещение) маркирования выводимых точек на графиках.

Макросы. При построении графиков можно использовать макросы, например: NORM (A)=(A — MIN (A))/(MAX (A) — MIN (A)). В этом случае выражение NORM (V (3)) вызовет построение нормированного графика переменной V (3). Имеется возможность создания новых и редактирования существующих макросов. В макросах допускаются ссылки на другие макросы. Макросы редактируются в текстовом редакторе.

Целевые функции. Перечень целевых функций помещается в диалоговом окне. Они используются для расчета по значениям в заданных точках. Результаты расчетов отображаются на графике. Например, с помощью целевой функции Bandwidth (l, db_level) = x2-xl рассчитывается полоса пропускания АЧХ на уровне -3 дБ.

Электронный курсор. Программа Probe обеспечивает считывание координат точек на графиках с помощью двух электронных курсоров. Курсоры могут быть связаны с одной или двумя кривыми и управляются манипулятором «мышь»: левая клавиша управляет первым курсором, правая — вторым. Текущие значения координат курсоров и их разность выводятся непрерывно в нижней правой части экрана. Имеются команды управления положением курсора. С их помощью можно перемещать курсор к следующему пику или впадине кривой, максимуму или минимуму, к точке следующего отсчета и т. п., а также осуществлять поиск определенной точки и перемещение в пес курсора.

Преобразование Фурье. С помощью специальной команды вычисляется быстрое преобразование Фурье всех функций, ipaфики которых как функции времени выведены на экран. Спектр процесса представляет собой комплексную величину. Ее модуль, фаза, действительная и мнимая части выводятся на экран по тем же правилам, что и в режиме АС. При выводе па экран частотной характеристики рассчитывается обратное преобразование Фурье, т. е. импульсная характеристика.

Изменение имени переменной по оси X. Такая необходимость возникает при построении фазового портрета, годографа, характеристики нелинейного элемента, но известному воздействию и отклику. По умолчанию по оси X откладывается независимая переменная, в качестве которой в режиме DC выступает напряжение или ток варьируе;

мого источника, в режиме АС — частота, а в режиме TRAN — время. Размерность вертикальной оси графика устанавливается автоматически в соответствии с типом имени переменной. Например, в режиме АС при построении графика модуля напряжения V (l) ось Y получит размерность в вольтах, фазы этого напряжения VP (1) — в градусах, а группового времени запаздывания VG (1) — в секундах. Специальная команда позволяет изменить имя переменной по оси X, после чего на экран будет выводиться требуемая из указанных выше зависимостей.

Параметрические зависимости. При проведении многовариантного анализа имеется возможность построения зависимости целевой функции от варьируемого параметра или температуры. Например, для усилителя можно построить зависимость резонансной частоты (целевая функция) от емкости контура (варьируемый параметр). Программа Probe предоставляет ручной способ построения параметрических зависимостей и с помощью Мастера.

Построение гистограмм. Такая возможность обеспечивается для целевых функций после проведения статистического анализа по методу Монте-Карло. По оси Y откладывается вероятность в процентах, по оси ординат параметр целевой функции. Ниже гистограммы приводятся среднее, минимальное и максимальное значения целевой функции, ее среднеквадратическое отклонение и другие величины.

Нанесение меток на графики. Метками являются текстовые символы и графические примитивы (отрезки линии, линейноломаные линии, стрелки, прямоугольники, окружности, эллипсы). Метки наносятся и удаляются с помощью мыши по определенным правилам.

Сохранение атрибутов экрана. К сохраняемым атрибутам относится число координатных сеток на экране, выбор линейного или логарифмического масштаба по осям X и Y и т. д. Такая возможность предусмотрена для автоматической установки атрибутов при последующих запусках программы Probe.

Вывод графиков на печать. Печать графиков на принтере или плоттере производится с помощью команд меню File по общепринятому правилу (выбор типа принтера/плоттсра, ориентации листа бумаги, размеров полей, шрифта и т. д.). При выводе на печать графика с несколькими зависимостями временные диаграммы выделяются различными значками. Содержимое текущего окна можно путем копирования в буфер передать в другие программы Графические и текстовые редакторы), а затем распечатать.