Моделі аналогових пасивних компонентів програмного пакету MicroCAP-7
1. Резистор (Resistor)
2. Конденсатор (Capacitor)
3. Індуктивність (Inductor)
4. Взаємна індуктивність та магнітний сердечник (К)
5. Трансформатор (Transformer)
6. Лініяпередачі (Transmission line)
7. Діод (Diode) та стабілітрон (Zener)
Усі компоненти (аналогові та цифрові), з яких складається електрична принципова схема, мають математичні моделі двох типів:
1. Вбудовані математичні моделі стандартних компонентів, таких як резистори, конденсатори, діоди, транзистори, незалежні та залежні джерела сигналів, вентилі та ін., які не можуть бути змінені користувачами; можна лише змінювати значення їхніх параметрів;
2. Макромоделі довільних компонентів, складені користувачами на власний розсуд зі стандартних компонентів.
- прості моделі, що характеризуються малою кількістю параметрів, які можна вказати безпосередньо на схемі у вигляді атрибутів (наприклад, модель резистора описується одним – трьома параметрами, причому частину з них можна зробити на схемі невидимими, щоб не захаращувати креслення);
- складні моделі, що характеризуються великою кількістю параметрів, що заносяться до бібліотек моделей (наприклад, модель біполярного транзистора характеризується 52 параметрами).
У програмі МС7 використовується двоякий опис моделі, що моделюється: у вигляді креслення його принципової електричної або функціональної схеми або у вигляді текстового опису у форматі SPICE. Крім того, при складанні принципової схеми частина параметрів моделей компонентів задаються у вигляді їх атрибутів і вказуються безпосередньо на схемі - такі моделі називатимемомоделями у форматі схем. Решта моделей задається у текстовому вікні за допомогою директив .MODEL і .SUBCKT за правилами SPICE — їх так і називатимемо моделями у форматі SPICE. У програмі МС7 моделі всіх напівпровідникових приладів, операційних підсилювачів, магнітних сердечників, ліній передачі та компонентів цифрових пристроїв мають формат SPICE.
У меню компонентів розділ пасивні компоненти (Passive components) включені резистори, конденсатори, індуктивності, лінії передачі, високочастотні трансформатори, взаємні індуктивності, діоди і стабілітрони.
Звернемо увагу, що значення опорів, ємностей та індуктивностей можуть бути числом або виразом, що залежать від часу, вузлових потенціалів, різниці вузлових потенціалів або струмів гілок, температури та інших параметрів (причому безпосередня залежність параметрів від часу в програмі PSpice не передбачена, тут Micro- Cap очевидно лідирує).
Формат схем МІСROCAP-7:
АтрибутPART:;позиційне позначення
АтрибутVALUE: [ТС= [, ]];величина опору
АтрибутMODEL: [ім'я моделі]
АтрибутFREQ: [ ] — наприклад 10*f*v(10), при цьому значення атрибуту FREQ замінює значення атрибуту VALUE при розрахунку режиму постійного струму та проведенні АС-аналізу (тут f — частота), при розрахунку перехідних процесів опір резистора дорівнює значенню атрибуту VALUE;
SLIDER_MIN- мінімальне відносне значення опору, що змінюється в режимі Dynamic DC за допомогою двигуна;
SLIDER_MAX- максимальне відносне значення опору, що змінюється в режимі Dynamic DC за допомогою движкового регулятора;
Опір резистора, що визначається параметром може бути числом абовиразом, що включає змінні в часі змінні, наприклад 100+V(10)*2. Ці вирази можна використовувати лише під час аналізу перехідних процесів. У режимі АС ці вирази обчислюються для значень змінних у режимі постійного струму.
Мал. 1. Вікно завдання параметрів резистора
Параметри, що описують модель резистора MICROCAP-7, наведені в табл. 1.
Таблиця 1. Параметри моделі резистора
| Позначення | Параметр | Розмірність | Значення за замовчуванням |
| R | Масштабний множник опору | - | 1 |
| ТС1 | Лінійний температурний коефіцієнт опору | °C -1 | 0 |
| ТС2 | Квадратичний температурний коефіцієнт опору | °C -2 | 0 |
| ТСЕ | Експонентний температурний коефіцієнт опору | %/°C | 0 |
| NM | Масштабний коефіцієнт спектральної густини шуму | - | 1 |
| T_MEASURED | Температура виміру | °C | - |
| T_ABS | Абсолютна температура | °C | - |
| T_REL_GLOBAL | Відносна температура | °C | - |
| T_REL_LOCAL | Різниця між температурою пристрою та моделі-прототипу | °C | - |
Якщо описі резистора опущено, його опір дорівнює параметру в Омах. Якщо вказано і в директиві .MODEL відсутній параметр ТСЄ, то температурний фактор дорівнює
TF = 1 + ТС1 × (Т - TNOM) + TC2 × (T - TNOM) 2;
якщо параметрТСЕ зазначено, що температурний фактор дорівнює
TF = 1,01 TCE (T-TNOM).
Тут Т - поточне значення температури (вказується за директивою .TEMP); TNOM = 27 °С — номінальна температура (вказується у вікні Global Settings 10).
Параметр може бути як позитивним, і негативним, але з рівним нулю. Опір резистора визначається виразом:
Спектральна щільність теплового струму резистора розраховується за формулою Найквіста:
Для резисторів із негативним опором у цій формулі береться абсолютне значення опору.
Формат схем МІСROCAP:
Атрибут VALUE: [IC=]
Атрибут MODEL: [ім'я моделі]
Атрибут FREQ: [ ] — наприклад 10*SQRT(f), у своїй значення атрибута FREQ замінює значення атрибута VALUE під час проведення АС-анализа (тут f — частота), під час розрахунку перехідних процесів ємність конденсатора дорівнює значенню атрибута VALUE.
Ємність конденсатора, що визначається параметром , може бути числом або виразом, що включає змінні в часі змінні, наприклад 100+V(10)*0.002*TIME. Ці вирази можна використовувати лише під час аналізу перехідних процесів. У режимі АС цей вираз обчислюється для значень змінних у режимі постійного струму.
Мал. 2. Вікно завдання параметрів конденсатора
Параметри моделі конденсатора наведено у табл. 2.
Таблиця 2. Параметри моделі конденсатора
| Позначення | Параметр | Розмірність | Значення за замовчуванням |
| С | Масштабний множник ємності | - | 1 |
| VC1 | Лінійний коефіцієнт напруги | В 1 | 0 |
| VC2 | Квадратичний коефіцієнтнапруги | В 2 | 0 |
| ТС1 | Лінійний температурний коефіцієнт ємності | °С -1 | 0 |
| ТС2 | Квадратичний температурний коефіцієнт ємності | °С –2 | 0 |
| T_MEASURED | Температура виміру | °С | - |
| T_ABS | Абсолютна температура | °С | - |
| T_REL_GLOBAL | Відносна температура | °С | - |
| T_REL_LOCAL | Різниця між температурою пристрою та моделі-прототипу | °С | - |
Якщо в описі конденсатора опущено, то його ємність дорівнює параметру у фарадах, інакше вона визначається виразом
×С×(1 +VC×V+VC2×V 2 )[1 +TC1×(T-TNOM)+TC2×(T-TNOM) 2 ].
Тут V - напруга на конденсаторі при розрахунку перехідних процесів. При розрахунку частотних характеристик (режим АС) ємність вважається постійною величиною, що визначається в робочій точці постійного струму.
Атрибут VALUE: [IС=]
Атрибут MODEL: [ім'я моделі]
Атрибут FREQ: [ ] — наприклад 10u*(F/100), при цьому значення атрибуту FREQ замінює значення атрибуту VALUE при проведенні АС-аналізу (тут F — частота), при розрахунку перехідних процесів індуктивність дорівнює значенню атрибуту VALUE.
Індуктивність, що визначається параметром , може бути числом або виразом, що включає змінні в часі змінні, наприклад 100+I(L2)*2. Ці вирази можна використовувати лише під час аналізу перехідних процесів. У режимі АС ці вирази обчислюються для значень змінних у режимі постійного струму.
Параметри моделі індуктивності наведено у табл. 3.