Состав, изображения и параметры базовых блоков в Micro-Cap

Набор электрических компонент и операционных блоков, достаточный для лабораторного моделирования широкого класса задач, включает в себя:

• Сопротивление (Resistor): Схемное обозначение R1, присваиваемое пакетом при вызове на поле чертежа, может быть изменено, но начинаться имя обязано с этой же буквы. Полярность падения напряжения v(R1) и полярность клемм определяют знак числового значения напряжения v(R1) (Вольт) в функциональных выражениях. При их совпадении число будет положительным, при несовпадении - отрицательным. Величина сопротивления может быть функцией токов I(C3) и напряжений V(R2) других элементов схемы, температуры T и температурных коэффициентов  a, b, например:

• Конденсатор (Capacitor): Имя, полярность, величина у конденсатора формируются аналогично тому, как это делается для сопротивления. Дополнительно к записи величины емкости конденсатору может быть придано значение начального напряжения с помощью атрибута IC:

 .

• Индуктивность (Inductor):  Все, что было сказано об обозначениях для конденсатора, полностью применимо и для индуктивности. Лишь только задание начального значения относится к току, протекающему через индуктивность. Полярность, указываемая текстом, в приведенном изображении была отключена, потому что соответствует графической маркировке.

• Диод (Diode): В приводимом изображении D1 есть схемное имя, а KD105 - модельное имя. Формальные параметры модельного имени отображаются в SPICE-формате на специальном текстовом поле. Это поле включается кнопкой, расположенной в правом нижнем углу экрана. Если модельное имя в библиотеках не найдено, то в создаваемую схему вводится модель с этим именем и параметрами, установленными по умолчанию. Всего модельных параметров для диода 31. Установленный по умолчанию параметр можно изменить, если ввести в команду описания модели в качестве фактического параметра соответствующий оператор присваивания. Например, ниже для модели KD105 показаны установки обратного тока IS, последовательного сопротивления RS и времени рассасывания носителей заряда TT (среднее время пролета):

.MODEL KD105 D (IS=1e-15  RS=0.55  TT=5n)

Такая строка может быть помещена в поле чертежа схемы. В SPISE-формате параметры с их значениями перечисляются все.

• Источник ЭДС (V_), Источник тока (I_). Эти изображения источников напряжения и тока определяют физические устройства, на которых до начала численного анализа числовые значения уже существуют. Полярность ЭДС соответствует полярности клемм и стрелке, указывающей на Plus. Plus в источнике тока указывает на клемму, в которую ток входит, что мнемонически увязано с изображением двойной стрелки внутри. Имена этих источников обязаны начинаться с символов V... и  I...  Предопределенных источников классов V и I в составе встроенных примитивов моделирующего пакета несколько: постоянного тока, синусоидального тока и импульсного тока. Последние два кроме амплитуды имеют дополнительные параметры, которые описаны в Help.

• Земля, общий провод (Ground), Пересечение (Jumper), Соединитель (Tie):  Потенциал общего провода принят равным нулю. Вычисление напряжений в анализируемой схеме происходит относительно нулевого потенциала, а что и по отношению к чему измеряется для вывода в качестве результата указывается в таблицах анализа.

• Функциональные   источники          напряжения (NFV) и           тока (NFI):    Классы этих объектов в процессе анализа вычисляют значение, которое присваивается виртуальному объекту с размерностью Вольты или Амперы соответственно. Громоздкие вычисляемые выражения могут быть заменены одним идентификатором, которому с помощью команды .define присваивается нужное выражение. Введенный идентификатор представляет величину и фигурирует на поле чертежа в связке с изображением. Например, для приведенных объектов E1 и G1 величину их алгебраических выражений можно было бы обозначить соответственно u и i , разместив в поле чертежа две команды:

Перечень операций, применяемых для построения выражений, весьма широк и напоминает, к примеру, операции языка Паскаль. Список легко уточнить, если в алфавитном списке Help открыть понятие expressions.

• Интегратор (INT), и Усилитель (Yc): Интегратор вычисляет определенный интеграл от функции времени, которая представлена электрическим напряжением, подводимым к входу 1. Напряжения входные и выходные (Q) привязаны к потенциалу общего провода (земле). Начальное значение напряжения на выходе с требуемым знаком задается путем подключения источника ЭДС к входу in. Импульс с амплитудой 2 В и длительностью  мксек, поданный на вход R в процессе анализа, возвращает интегратор в исходное состояние и держится в нем t секунд. Усилитель Yc имитирует идеальное масштабное звено, умножая входное напряжение на любое действительное число со знаком. Это число k, записанное в скобках при имени, является фактическим параметром. Аналогичную роль числового параметра играет и число k1 в имени интегратора.

Эти блоки, как и все приводимые ниже, являются макросами соответствующих схем. Имена файлов схем имеют эти же имена.

• Сумматоры (SUM2, SUM3):               Формальные параметры этих блоков включают коэффициенты передач по каждому из входов, а ko умножает взвешенную сумму.

• Функциональные преобразователи          одного (Fx) и                                   двух     (Fxу)                                       аргументов.        

Преобразователи построены на основе схем, аргументами которых служат электрические напряжения v(x) и v(y), подведенные к входам с одноименными обозначениями.

Выражение функции, вычисляемой функциональным блоком, вводится командой .define в поле чертежа, как показано справа. Выходное напряжение представлено в этих блоках двух полюсным источником напряжения с обозначениями выходных клемм Q и . Заземление клеммы с обозначением Q умножает функциональное выражение на минус один, а заземление клеммы  - на плюс один. Один и тот же по имени формальный параметр может быть введен для нескольких функциональных блоков. Такие блоки вычисляют одну и ту же функцию, но со своими аргументами-напряжениями.

• Пороговый элемент (THR). Входные и выходные напряжения порогового блока задаются относительно земли. Напряжение на выходе равно                         V(OUT)=((V(IN1)-Un)+ABS(V(IN1)-Un))*k/2  .

• Фиксатор нулевого порядка (ZAP). Блок запоминает и хранит входное напряжение в течение интервала времени h, после чего выдает его в качестве выходного, запоминая по входу новое напряжение. Начальное напряжение на выходе вводится параметром Xo. Применяется для построения моделей дискретных блоков (см. п.1.3.4)

• Итератор (ITR3). Специальный блок, построенный на фиксаторах нулевого порядка. Обеспечивает последовательные приближения, используя метод Ньютона применительно к задачам моделирования краевых задач и др. (см. п.1.3.5)

В целом пакет содержит несколько десятков встроенных определений аналоговых и дискретных примитивов, которые при подключении базовой библиотеки NOM.LIB могут использоваться. Если этой библиотеки нет, то примитив вводится с идеализированными параметрами, установленными по умолчанию. Полный профессиональный пакет содержит многие тысячи аналоговых и цифровых компонент, которые становятся доступными после подключения соответствующих библиотек.