KiCad Circuit моделдөө: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Микросхемаларды чийүү жана долбоорлоо - бул биринчи электрондук компоненттер сыяктуу эски процесс. Ошондо оңой эле. Компоненттердин саны чектелүү болчу, демек конфигурациялардын саны чектелүү, башкача айтканда: схемалар жөнөкөй болгон. Азыр, маалымат доорунда, ар кандай компоненттердин сансыз көп саны бар, жана ар бир электрондук компоненттин ондон ашык модели бар жана ар бир модель бир нече компаниялар тарабынан өндүрүлгөн. Ар бир модель жана ар бир компаниянын конкреттүү компоненти бири-биринен айырмаланарын айтуунун кажети жок. Алардын көз караштары, ар кандай толеранттуулуктагы каталары, ар кандай максималдуу жана минималдуу иштөө шарттары болушу мүмкүн жана, албетте, схеманын жооп берүүсүн жана иштешин бир аз өзгөртүшү мүмкүн. Баарын толуктоо үчүн, схемалар азыркы учурда өтө татаал; киргизүүнүн негизинде ар кандай тапшырмаларды аткаруу үчүн чогуу аракеттенген ондогон компоненттерден турат.

Сиз туура болжогондой, бул схемаларды эсептөө же кол менен анализдөөгө аракет кылуу коркунучтуу болмок. Мындан тышкары, кээ бир толеранттуулуктар жана нюанстар продукттун өзгөчөлүгүнө жараша жоголот же өзгөртүлөт. Бул жерде симуляция пайда болот. Заманбап технологиянын күчүн жана заманбап ылдамдыкты колдонуу менен, бир нече саат бою иштеген адамдардын тобун ала турган схемалык анализ азыр жөндөөнү орнотуу сыяктуу жөнөкөй.

Жабдуулар

-Kicad 5.0 же андан кийинки версиясы

-Китепканаларды жүктөө үчүн интернет байланышы

1 -кадам: Сыйкыр кантип болот?

Келгиле, буга KiCad симуляцияларды иштетпейт деп айталы. KiCad жөн гана UI (Колдонуучу интерфейси). Салыштырмалуу окшоштук KiCad сиз менен "СПАЙС" деп аталган бир нече программалык камсыздоонун бири болушу мүмкүн болгон симуляциялык программанын ортосундагы ортомчу.

SPICE "Интегралдык микросхема басымы бар симуляция программасы" үчүн кыска. KiCad учурда, KiCad 5.0 жана андан кийин ngspice деп аталган SPICE программасы менен алдын ала пакеттелген келет. Ngspiceтин өзгөчөлүктөрү, кычышуулары жана чектөөлөрү бар, бирок биз көңүл бура турган программа болот. Ngspice схеманын жүрүм -турумун моделдөө үчүн "Компоненттерди" колдонот. Бул схемалардын схемаларын чийүүдөн тышкары, биз моделдерди аннотациялап, айрым компоненттерге "дайындообуз" керек дегенди билдирет. Бир эле компоненттердин бир нече моделдеринин көйгөйүн чечүү үчүн, ngspice ар бир компанияга чыныгы жашоодогу кесиптештеринин касиеттерин жана нюанстарын кайталаган "татымал моделдерин" түзүүгө уруксат берүүнү чечти, андан кийин бул моделдерди жүктөлүүчү китепканалар катары пакеттеп, схеманы тартуу үчүн керектүү китепканаларды жүктөп алуу жана моделибизди компоненттерибизге ыйгаруу сыяктуу жөнөкөй болмок. Бирок мунун баары кеп, колубузду булгап, бул кантип иштээрин көрөлү.

2 -кадам: бир схеманы тандоо жана пассивдүү компоненттерди моделдөө

Биз компоненттерге өзүбүздүн SPICE баалуулуктарыбызды кантип көрсөтө аларыбызды жана сатуучулар тизмектеген компоненттерди кантип колдоно аларыбызды көрсөтүүгө мүмкүнчүлүк берген жөнөкөй схеманы тандап алдык.

Биринчиден, биз сүрөттөн көрүп тургандай; Бул схемада 8 компонент бар. • 2 резистор

• 1 9v батарея

• 1 LDR

• 1 BC 547 npn транзистору

• 1 LED

• 1 реостат •

1 жер

Бардык типтеги резисторлор Ngspice каршылыктарга "моделдерди дайындайт", башкача айтканда: аларды тааныйт. Андыктан аларды өзгөртүү үчүн же китепканалар менен иштешүүнүн кереги жок. Ошондой эле реостат менен LDR бар экенин байкайбыз. Ngspiceде, экөөнү тең туруктуу каршылаштар катары моделдөөгө болот, биз алардын баалуулуктарын керектүү түрдө өзгөртөбүз. Башкача айтканда, эгерде биз "жарыкты көбөйтүү" же реостаттын жүгүн көбөйтүү керек болсо, анда биз симуляцияны токтотуп, жүктү өзгөртүп, анан кайра иштетишибиз керек болот.

3 -кадам: Voltage Source & Grounds моделдөө

Ngspice "стандарттык" чыңалуу булактарын тааныбайт; KiCad колдонгондор. Бул чыңалуу булактары жана негиздери үчүн атайын китепкана берет

Китепканага кирүү үчүн, биринчиден, "Символ тандоо" өтмөгүн тандап, "татымалдарды" издешибиз керек.

*Көрүнүп тургандай (1 -сүрөттө), бизде "pspice" китепканасы жана "simulation_spice" бар. Чыңалуу булактары үчүн simulation_spice китепканасына ылдый жылып, туруктуу токтун булагын тандап алгыбыз келет

Андан кийин, симулятор түшүнүшү үчүн анын маанилерин орнотушубуз керек, бул схемада биз 9v DC булагын каалайбыз. Биз чыңалуу булагына "E" басабыз жана төмөнкү меню ачылат (2 -сүрөттө). Биз чыңалуу булагы үчүн шилтеме атын тандайбыз, мисалы VoltageMain, анан "Специя моделин түзөтүү" дегенди чыкылдатыңыз. Жогоруда көрсөтүлгөндөй

Андан кийин биз dc 9v маанисин тандайбыз жана бул жөнүндө. Көрсөтүлгөндөй (3 -сүрөт)

Жер

Жер үчүн биз дагы "спайс" издейбиз жана биринчи натыйжа 0V шилтеме потенциалында көрсөтүлгөн. (Figure 4). Кадимки схемалардан айырмаланып, спайс программасы жерге муктаж, анткени ал 0v шилтемесине негизделген чыңалуусун эсептейт.

4 -кадам: Транзисторду моделдөө

Райондук сүрөттөн көрүнүп тургандай, колдонулган транзистор - бул өзгөчө бир модель, "BC547". Жалпысынан алганда, дээрлик бардык өндүрүлгөн компоненттер тиешелүү өндүрүшчүнүн веб -сайтынан табылат. Алардын куралы же колдоо өтмөгүнүн астында моделдин номери жана салыштырмалуу татымал модели камтылган "симуляция моделдери" болот. Биздин учурда мен интернеттен "bc547" издеп көрдүм жана ал "Жарым өткөргүчтөрдө" деген компания тарабынан чыгарылганын көрдүм. Мен алардын "https://www.onsemi.com/" веб -сайтын издедим жана моделди төмөнкүдөй кылып таптым:

• Мен алардын "Куралдар жана колдоо" өтмөгүн ачтым, астымда дизайн ресурстары өтмөгүн таптым. (сүрөт 1)
• Дизайн ресурстарынын астында алар документтин түрүн сурашты, мен "Симуляция моделдерин" тандадым (2 -сүрөт)
• Мен бөлүгүн аты менен издедим: "BC547". Биз китепкананы каалайбыз, ошондуктан "BC547 Lib Model" тандап, аны жүктөп алдык. (3 -сүрөт)
• Жүктөп алгандан кийин lib файлын долбоордун каталогуна койдум. Азыр менин проект каталогум баштапкы KiCad терезесинде көрүнүп тургандай көрүнөт (4 -сүрөт). Мен ал каталогго баруучу жолду чыкылдатып, китепкана файлын көрсөтүлгөндөй чаптадым жана аны долбоорумдун файлдары менен бирге көрсөтүлгөн жерине кайттым.
• Айтылып бүткөндөн кийин, келгиле, транзистордун символун тарталы. Мен "жердин символу" менюсун колдонуп чыкылдатып, жөн эле атын издедим. Сиз дээрлик бардык компоненттер символ менюсунда бар экенин көрөсүз (5 -сүрөт).
• Эми, калган нерсе - символго моделди ыйгаруу. Биз "E" белгисин ар дайым басабыз, жана "Edit spice model" дегенди басыңыз.

• Көрүнүп тургандай, жеткиликтүү жалгыз өтмөктөр модель, пассив жана булак. Транзисторлор булак да, пассив да болбогондуктан, биз моделди тандап, толтуруу үчүн китепканага плагин тандап алабыз. Меню адегенде долбоордун каталогуна ачылат, биз аны китепканага киргизгенбиз. Lib файлын чыкылдатып жатабыз.

  • Абдан жакшы!! Азыр ngspice транзисторду "BC547" деп аныктады жана дээрлик иштөөгө даяр. Алгач иретке келтириле турган бир кичинекей деталь бар. Биз башка түйүндүн ырааттуулугун иштетип, "3 2 1" теришибиз керек. Бул кадамды жасашыбыздын себеби, ngspice 3 транзистордук терминалды KiCad көрсөткөндөй карама -каршы кылып атаганында. Ошентип, ал коллекционерге 3 дайындалган болушу мүмкүн, ал эми KiCad эмитент катары 3 көрсөтөт. Башаламандыкты болтурбоо үчүн, биз Spiceтин аталыш тартибин кайра конфигурациялайбыз (7 -сүрөттө)
  • Anddddd бул! Бул процесс allvendor-берүүлөр моделдери үчүн дээрлик бирдей. Бул үйрөткүч бөлүккө башыңызды орогондон кийин, бир аз изилдөө менен электрондук моделдин жана компоненттин каалаган түрүн колдоно аласыз.

5 -кадам: LED ди моделдөө

Жарык диоддору бир аз татаалыраак, анткени аларды моделдөө алардын параметрлери жана ийри-буйру жөнүндө бир аз билимди талап кылат. Ошентип, аларды моделдөө үчүн мен "LED ngspice" деп карадым. Мен алардын "LED моделдерин" жарыялаган бир нече адамды таптым жана мен бул " *Typ RED GaAs LED менен барууну чечтим: 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)?"

Биз символ менюсунан "Светодиод" тандап, бул кодду китепканалардын астындагы бош жерге "Специя моделин түзөтүү" бөлүмүнө чаптайбыз. Биз ошондой эле альтернативдүү түйүндөрдүн ырааттуулугун күйгүзүп, 1 -сүрөттө көрсөтүлгөндөй "2 1" деп жазабыз

Резисторлор сыяктуу жана зымдарды туташтыргандан кийин, акыркы окшоштуктарды кошкондон кийин, биз симуляцияны баштоого даярбыз

6 -кадам: Симуляциялоо

Симуляция татаал болгондуктан, бул окуу куралында биз негиздерин жана кантип баштоону түшүндүрөбүз

• Биринчиден, симуляторду жогорку лентадагы куралдар өтмөгүнөн ачабыз (1 -сүрөт)
• Андан кийин биз жогорку лентадагы симуляция өтмөгүнө өтүп, орнотууларды чыкылдатып, ошол жерден биз кандай симуляцияны иштетүүнү жана анын параметрлерин көрсөтө алабыз. (сүрөт 2)

Биз убактылуу симуляцияны иштеткибиз келет. Ошондой эле симуляция катары DC жана AC тазалагычтары бар. Dc шыпыруу DC токтун маанисин жогорулатат жана чөйрөлөрдөгү өзгөрүүлөрдү билдирет, ал эми AC жыштыкка жооп берүүнү көзөмөлдөйт.

• Бирок, убактылуу анализ чынжылды реалдуу убакытта окшоштурат. Ал 3 параметрге ээ, анын ичинен экөөнү колдонобуз. Убакыт кадамы - бул симулятордун натыйжаларды канчалык тез -тез жазып турушу, ал эми акыркы убакыт - канча секунддан кийин жазуу токтойт. Биз 1 миллисекунд жана 5 миллисекунд киргизебиз, анан макулбуз, анан симуляцияны иштетебиз (3 -сүрөт)
• Көрүнүп тургандай, төмөнкү тексттик дисплейде ал бизге ар кандай компоненттердеги чыңалуу менен токтун маанилерин көрсөттү. Биз бул баалуулуктарды "сигналдарды кошуу" баскычын колдонуп, андан кийин белгилүү бир компоненттин чыңалуусун же токун тандап графикке келтире алмакпыз. Биз симуляцияны баштагандан кийин иликтей алабыз. Издөө бизге белгилүү бир компоненттеги чыңалуу менен токтун ийри сызыктарын аны басуу аркылуу көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. (сүрөт 4)

7 -кадам: Жыйынтыктоо

Бул схема LDR жана резистор менен жасалган деп болжолдонгондуктан, биз бул эки компоненттин каршылыгын өзгөртүп, анан жалпы жарык берүүчү npn транзисторунун жардамы менен бул жарык көзөмөлдөгөн LED үчүн каршылык маанилерин аныктоо үчүн схеманы кайра иштете алабыз. которуу схемасы катары.