1 TU0106(v1.1) February 17,2005

Defining & running Circuit Simulation analyses

Summary ในบทความนี้จะบอกวิธีการสรางตัวอยาง schematic ของวงจร analog filter เพื่อที่จะใชตรวจสอบและวิเคราะห การทํางานของ Tutorial วงจรและจะแสดงผลลัพธ จากการทดสอบผานทาง Waveform TU0106(v1.1) February 17,2005 Analyzer Creating a new project การเริ่มสรางโปรเจค

ในบทความนี้จะอธิบายถึงวิธีการทั้งหมดตั้งแตแรกเริ่ม โดยอันดับแรกเราจะตองทําการสรางโปรเจคของชิ้นงานขึ้นมาใหมกอน โดยโปรเจคที่เราจะตองใชงานเปนแกนหลักเพื่อที่จะจัดการสิ่งตางๆทั้งหมดนั้นจะอยูในรูปแบบของ PCB project โดยมีรายละเอียดการสรางดังนี้

1. จากเมนู เลือกที่ Files » New » Project » PCB Project 2. พาแนลของโปรเจคจะถูกแสดงออกมา ในชื่อ

PCB_Project1.PrjPCB โดยมีรายละเอียด ดังรูป 3. ใหทําการตั้งช่ือของโปรเจคใหม โดยไปที่เมนูเลือก Files » Save Project As. ในที่นี้จะใชช่ือวา Filter.PrjPCB จากนั้นใหเลือกโฟลเดอรที่ตองการจะบันทึก เมื่อเรียบรอยแลวก็ใหคลิ๊กตอที่ปุม Save

ในลําดับตอไปจะเปนการสรางไฟล schematic ขึ้น โดย schematic ในบทความนี้มีอยูเปนตัวอยางเรียบรอยแลวในโฟลเดอร \Program Files\Altium2004\Examples\CircuitSimulation\Filter โดยจะอยูในไฟลที่ช่ือวา Filter.PrjPCB ซึ่งสามารถเรียกนํามาใชไดทันที

Creating a new schematic sheet การสรางไฟลของ schematic

การสรางไฟลของ schematic มีรายละเอียดดังนี้ 1. จากเมนู เลือกที่ Files » New » Schematic จะปรากฎไฟล Schematic ที่ช่ือ

Sheet1.schDoc โดยจะอยูในลิสตดานลางของ PCB Project ในโฟลเดอรที่ช่ือ Source Documents

2. ทําการ Save as (เลือกที่ Files » Save As.) ใหต้ังช่ือวา Filter.SchDoc โดยใหเก็บไฟลไวที่เดียวกับไฟลของ PCB Project

2 TU0106(v1.1) February 17,2005

Drawing the schematic การเขียนวงจร schematic

ในขั้นตอไปเราจะเริ่มทําการสรางไฟล schematic ในลักษณะดังรูป ซึ่งประกอบไปดวยขั้นตอนหลายขั้นตอน โดยเริ่มตั้งแตการเลือกนําตัวอุปกรณมาวาง, การกําหนดคุณสมบัติตางๆภายในตัวอุปกรณ และการเช่ือมตอวงจรทั้งหมดเขาดวยกัน

Locating components and loading libraries การนําอุปกรณจากไลบรารมีาใชงาน อันดับแรกเราจะเริ่มที่ตัวอุปกรณ op amp เบอร LF411CN ดังในรูปกันกอน ซึ่งขั้นตอนตางๆมีดังนี้

1. คลิ๊กที่แท็บของ Libraries ที่อยูริมดานขวามือ จะปรากฎพาแนลของ Libraries แสดงออกมา 2. คลิ๊กที่ปุม search (หรือที่ Tool » Find Component) จะปรากฏไดอะล็อกซของ Libraries

Search 3. เลือกกําหนดขอบเขตของ path ของโฟลเดอรที่จะใหทําการ search หาไลบรารี โดยปกติคาตั้งตน

ของ path จะเปน C:\Program Files\Altium2004\Library\ จากนั้นใหเลือกติ๊ก ที่ชองของ Include Subdirectories

4. ที่ชองดานบนของไดอะลอกซ ใหพิมพ *LF411* เพื่อกําหนดชื่อของอุปกรณที่เราตองการคนหา 5. คลิกตอที่ปุม Search โปรแกรมก็จะทําการคนหา และจะแสดงผลลัพธจากการคนหาในพาแนลของ

Libraries ถาไมมีอะไรผิดพลาดเราจะพบเจาตัว LF411 ซึ่งอยูในไลบรารีของ NSC Operational Amplifier.IntLib

3 TU0106(v1.1) February 17,2005

Placing a simulation - ready component การจัดวางและเตรียมความพรอมของตัวอุปกรณ หลังจากที่คนหาพบอุปกรณที่ตองการในขั้นตอนที่แลว ในขั้นตอมาเราจะเริ่มทําการจัดวางตัวอุปกรณบน schematic กัน โดยรายละเอียดมีดังตอไปน้ี

1. คลิ๊กเลือก LF411CN จากในลิสตที่ search ได จากนั้นก็ให ดับเบิ้ลคลิ๊ก จะเปนการเลือกนําอุปกรณมาจัดวางใน schematic

2. ในกรณีที่ไมไดทําการ install ไวไดอะลอกซของ Confirm จะปรากฏออกมา ดังรูป

3. คลิ๊กที่ Yes เพื่อทําการ install จากนั้นเราก็จะสามารถทําการเลือกวางตัวอุปกรณได โดยจะปรากฏรูปของตัวอุปกรณในลักษณะตัวจางๆอยูกับไอคอนของเมาส

4. ในระหวางนี้เราสามารถกด TAB เพื่อทําการกําหนดคุณสมบัติตางๆใหกับตัวอุปกรณได โดยเมื่อกดแลวจะมีไดอะลอกซของ Component Properties จะปรากฏออกมา

4 TU0106(v1.1) February 17,2005

5. ในสวนของ Properties ภายในไดอะลอกซ ใหเปลี่ยนช่ือใน Designator ใหเปน U1 สําหรับ

อุปกรณตัวแรกของโปรเจค 6. อันดับตอไปใหเราดูที่

SIM model ดานขวาลาง ( ในสวนของ SIM model นี้จะมีความสําคัญ ในตอนใชงานเกี่ยวกับการจําลองการทํางานของวงจร ที่เราออกแบบ ) คลิ๊กเลือกที่ LF411_NSC ที่อยูในลิสต จากนั้นคลิ๊กเลือกตอที่ปุม Edit ไดอะลอกซของ Sim Model – General/Generic Editor จะปรากฏออกมา

7. หนานี้จะบอกถึงตําแหนงและไฟลของไลบรารีที่อุปกรณเราเรียกใชอยู (NSC Operational Amplifier.IntLib) ใหเราเลือกคลิ๊กดูที่แถบ Model File โดยในสวนนี้จะบงบอกรายละเอียดตางๆเกี่ยวกับตัวอุปกรณ

5 TU0106(v1.1) February 17,2005

8. ใหดูตอที่แถบของ Netlist Template และแถบของ Netlist Preview โดยทั้งสองสวนนี้จะบง

บอกถึงรูปแบบที่เช่ือมโยงกันภายใน Model เมื่อตรวจดูสวนตางๆเรียบรอยแลวก็ใหออกจากไดอะลอกซ

9. กลับมาที่ขั้นตอนที่กําลังจะวางตัวอุปกรณ สังเกตุที่ลักษณะทิศทางของตัวอุปกรณ ถาหากเราตองการให

รูปแบบที่จะวางเหมือนกับที่อยูภายในรูปถาพตัวอยางของวงจรที่อยูใน Schematic ก็ใหกดที่คีย Yเพื่อเปนการพลิกรูปกอนวาง จากนั้นก็ใหคลิ๊กซายหรือกด Key Enter เพื่อเปนการเลือกวางตัวอุปกรณ

10. จากนั้นใหออกจากขั้นตอนการวางตัวอุปกรณโดยการคลิ๊กขวาหรือที่ Key ESC

Adding a new SIM model file การนําไฟล SIM MODEL มาใชงาน SPICE Model ที่จะนํามาใชงาน ตอนจําลองทํางานของวงจร(ไฟลนามสกุล .ckt และ .mdl) นั้นจะอยูภายในโฟลเดอรที่ช่ือ C:\Program Files\Altium2004\Library ซึ่งเราสามารถนํามาใชงานไดโดย

1. คลิ๊กที่ปุม Search ในพาแนลของ Libraries ไดอะลอกซของ Libraries Search จะปรากฏออกมา

2. ใหพิมพเพื่อเลือกไฟล SIM Model ของตัว LF411 โดยพิมพวา HasModel ('SIM', '*LF411*',False) ถาหากตองการลองดูไฟลทั้งหมดภายในโปรแกรมก็ให พิมพวา HasModel ('SIM', '*',False) แทน 3. ผลลัพธของการคนหาจะถูกแสดงอยูในพาแนลของไลบรารี สําหรับรูปแบบของคําสั่งวิธีการคนหาสามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมไดที่ Query Helper โดยการ

คลิ๊กที่ปุม Helper ที่อยูในไดอะลอกซของ Libraries Search

6 TU0106(v1.1) February 17,2005

และสําหรับในกรณีที่เราตองการนําไลบรารีไฟลของโมเดล จากผูผลิตตัวอุปกรณหรือจากแหลงอื่นๆที่นอกเหนือจากในโปรแกรมมาใชงาน ก็สามารถทําไดโดยการไปเลือกที่ File » Open จากนั้นใหเลือกไฟลที่มีนามสกุล .Intlib ตอไปใหคัดลอกไฟลโมเดลที่เราตองการมาไวยังในโฟลเดอรเดียวกับที่เราสรางโปรเจคไว เพื่อความเขาใจในที่นี้จะลองยกตัวอยางการนําไฟลโมเดลของตัว LF411จากแหลงขอมูลอื่นที่นอกเหนือจากในไลบรารีของโปรแกรม มาใชงานภายในโปรเจคที่เราออกแบบ โดยไฟลที่วานี้จะมีช่ือวา LF411C.ckt และอยูภายในโฟลเดอร \Program Files\Altium2004\Examples\Circuit Simulation\Filter โดยขั้นตอนตางๆนั้นมีรายละเอียดดังนี้

1. ใหทําการคัดลอกไฟล LF411C.ckt จากในโฟลเดอรขางตน จากนั้นนํามาเก็บไวในที่เดียวกับไฟลของโปรเจคงานของเรา

2. คลิ๊กขวาที่ช่ือของโปรเจค (Filter.PrjPCB) ในพาแนลของ Projects จากนั้นเลือกที่ Add Existing to Project ใหเลือกไปที่ไฟลโมเดลที่เราเพิ่งทําการคัดลอกมา คลิ๊กตอที่ปุม Open เมื่อเรียบรอยแลว จะปรากฏเห็นไฟล LF411C.ckt อยูในโฟลเดอรยอยที่อยูในพาแนลของ Projects

3. ดับเบิ้ลคลิ๊กที่ออปแอมป ตัวที่วางไวบน schematic ลวงหนา เพื่อเปดไดอะลอกซ Component Properties ขึ้น ใหไปเลือกตอที่ตัว LF411_NCS ในสวนของ Model ซึ่งเปนไฟลโมเดลเดิม ใหคลิ๊กเลือกและทําการ Remove ไฟลอันที่วานี้ออกไป

4. ลําดับตอมาใหทําการคลิ๊กที่ปุม Add ในสวนของ Model List จากนั้นไดอะลอกซของ Add New Model จะปรากฏออกมา

5. ใหเลือกรูปแบบในไดอะลอกซเปนแบบ Simulation จากใน drop-down list จากนั้นคลิ๊กที่ปุม OK ไดอะลอกซของ SIM Model – General / Generic Editor dialog displays จะปรากฏออกมา

6. ใหเลือกตอที่ Spice Subcircuit จากในลิสตของ Model Sub-Kind

7 TU0106(v1.1) February 17,2005

7. ที่ชองของ Model Name ใหพิมพ LF411C และที่ Model Location ใหต๊ิกเลือกที่ Any ในระหวางนี้โปรแกรมจะทําการคนหาไฟลโมเดลที่เราตองการ และจะแสดงที่อยูของไฟลเมื่อคนพบ ตรงสวนของ Found in: ในกรณีที่ไมมีไฟลโมเดลหรือมี error ใดๆเกิดขึ้น จะมีขอความบอกเตือนอยูในแถบของ Model File

8. ลําดับถัดไปใหไปดูที่แถบของ Port Map เพื่อทําการตรวจสอบการเชื่อมโยงของขาอุปกรณระหวางขาใน schematic กับขาใน Model

9. สังเกตุดูตําแหนงของขาในโมเดล กับ ช่ือที่ระบุหนาที่การทํางานของขาใน schematic จะยังไม

สัมพันธกัน (ไมเหมือนในไฟลของ LF411_NSC ) กับในไลบรารี โดยเราจะดูหนาที่ของขาแตละขาของตัวอุปกรณไดจากในแถบ Netlist template ซึ่งลําดับของตัวเลขจะไปสัมพันธกับลําดับของตัวเลขในแถบ Model File

8 TU0106(v1.1) February 17,2005

ในขั้นตอนตอมาเราจะทําการเปลี่ยนขาเหลานี้ใหมีสัมพันธกัน ใหเรากลับไปที่แถบของ Port Map โดยคลิ๊กเลือกที่ในชองตัวเลขของ Model Pin จะปรากฏ drop-down list ใหเลือกเปลี่ยน ตําแหนงของขาในโมเดลโดยเลือกใหสอดคลองกับหนาที่ของขาที่ระบุใน schematic pin ( เชนขา 1 ของโมเดลที่เปน Non-Inverting Input จะไปตรงกับขา 3 ใน schematic pin ) ใหทําการ สลับเปลี่ยนตําแหนงของขาใหครบ ดังในรูป Original pin mapping Modified pin mapping

10. เมื่อเรียบรอยแลวก็ใหคลิ๊กที่ปุม OK ไปเรื่อยในไดอะลอกซตางๆ จนกลับไปยังหนาการทํางานในสวนของ schematic ก็เปนอันเสร็จเรียบสําหรับในขั้นตอนนี้

Setting up simulation - ready resistors การจัดวางและเตรียมความพรอมของตัวตานทาน (R)

ในขั้นตอนนี้จะเปนสวนของการเตรียมการนําอุปกรณประเภทตัวตานทานมาใชงาน โดยจะมีรายละเอียดดังตอไปนี้

1. ไปที่พาแนลของไลบรารี ทําการตรวจสอบดูวามีไฟลไลบรารี Miscellaneous Devices.IntLib วาถูก active แลวรึยังภายในโปรเจคของเรา (โดยปกติจะเปนไลบรารีที่ถูกดีฟอลซไวอยูแลว) สามารถดูไดจากการคลิ๊กที่ปุม Libraries… ถายังไมมีก็ใหทําการ install ไลบรารีซะกอน

2. กลับมาที่หนาแรกในพาแนลไลบรารี ที่ชองระบุช่ือไลบรารีใหเลือกที่ Miscellaneous Devices.IntLib และที่ชองถัดมาดานลางใหพิมพ res1

3. ใหเลือกที่ตัว RES1 ที่โปรแกรม search ได เพิ่อนํามาวางใน schematic กอนที่จะวางตัวอุปกรณ ( ขณะที่มีภาพตัวอุปกรณปรากฏจางๆบนเมาส ) ใหกดที่คีย TAB เพื่อทําการปรับแตงคาตางๆ

4. โดยใหแกคาของ Designator ที่อยูในสวนของ Properties จาก R? เปน R1 5. มาที่สวนของ Parameters ใหสังเกตุดูที่คอลัมนของ Name จะสังเกตุเห็นขอมูลที่ช่ือ Value ให

เราเปลี่ยนคาใหเปน 100K และที่ Type ใหแกไขเปน STRING (ในกรณที่ไมมีขอมูลที่ช่ือ Value อยูก็สามารถทําการคลิ๊กที่ปุม Add… เพิ่มเขามาได )

6. กลับมาที่ในสวนของ Properties ที่ชองของ Comment ใหเลือกคาเปน =Value ซะ จากนั้นก็ใหคลิ๊กที่ชอง Visible ที่อยูขางๆเพื่อเอาเครื่องหมายออกซะ

7. ตอมาใหไปดูในสวนของ SIM model ที่อยูในลิสตของโมเดล ใหคลิ๊กเลือกที่ช่ือของ RESISTOR และใหเลือกคลิ๊กตอที่ปุม Edit จากนั้นไดอะลอกซของ Sim Model-General/Resistor จะ

9 TU0106(v1.1) February 17,2005

ปรากฏขึ้นมา ดูตอที่ในสวนของ model file จะพบวาตัวอุปกรณแบบประเถทตัวดานทานนั้น จะไมไดมีขาที่กําหนดหนาที่การทํางานแบบเฉพาะเจาะจง จึงไมจําเปนตองมีขอมูลของ model file

ใหออกจากในสวนของไดอะลอกซ และทําการเลือกวางตําแหนงของอุปกรณบน schematic

8. ใหทําการวางตัวตานทานตัวตอไปทันที โปรแกรมจะเพิ่มช่ือที่อางอิงของอุปกรณใหโดยอัตโนมัติ ใน

ที่นี้จะเพิ่มเปนคา R2 9. สุดทายใหออกจากโหมดการวางอุปกรณโดยการคลิ๊กขวาหรือกดที่ปุมคีย ESC

Setting up simulation - ready capacitors การจัดวางและเตรียมความพรอมของตัวเก็บประจุไฟฟา ( C )

การวางอุปกรณตัวอื่นๆก็จะมีลักษณะคลายๆกันกับตัวของ LF411C และ Resistor ซึ่งจะแตกตางกันที่รายละเอียดปลีกยอยของแตละตัว โดยในสวนของอุปกรณตัวเก็บประจุนั้นจะมีขั้นตอนตางๆดังนี้

1. ไปที่พาแนลของไลบรารีเชนเดิม ในสวนของตัวเก็บประจุนั้นก็จะอยูในไลบรารีของ Miscellaneous Devices.IntLib เชนเดียวกับตัวตานทาน ใหเลือก search โดยใชคําวา cap เมื่อเจอแลวก็ใหเลือกที่ตัวอุปกรณเพื่อที่จะนํามาวางบน schematic

2. กดที่ปุมของคีย TAB เพื่อปรับแตงคาตางๆ ใหกําหนดคาในชองของ Designator เปน C1 3. ที่ชอง parameters เปลี่ยนคาขนาดของความจุเปน 112 pf และในสวนของ type ใหกําหนดเปน

String และเลือกติ๊กที่ชอง Visible 4. ที่สวนของ Properties ที่ Comment field เลือกคาใหเปน =Value และที่ชองของ Visible ที่

อยูดานขางๆ ใหเราไมตองติ๊กเลือก 5. ไปดูตอที่ในสวนของ Sim model ของตัว CAP แลวเลือก Edit ในสวนของตัวเก็บประจุที่ไมมีขั้ว

นี้ ก็ไมจําเปนที่จะตองมีการกําหนดคาใหกับในสวนของ Model file เชนเดียวกับตัวความตานทาน

10 TU0106(v1.1) February 17,2005

6. กลับออกไปที่หนาของไดอะลอกซ Component Properties คลิ๊กตอที่ปุม OK 7. เลือกตําแหนงการวางตัวอุปกรณ และสําหรับในสวนของคาของตัวเก็บประจุตัวที่สองนั้น ใหแกคาเปน

56 pf ( สามารถกดคีย spacebar เพื่อเลือกหมุนตัวอุปกรณกอนการวางบน schematic ได ) 8. เมื่อวางครบทั้งสองตัวแลวก็เปนอันเสร็จสิ้นสําหรับในขั้นตอนนี้

Adding the voltage sources การใส Voltage source ใหกับวงจร

ขั้นตอนตางๆการการนําเอาตัว Voltage sources มาใชงานมีดังนี้ 1. ตัวของ voltage sources ที่นํามาใช อยูในไลบรารีที่ช่ือ Simulation Sources.IntLib ซึ่ง

ไลบรารีตัวนี้จะยังไมไดถูกทําการเพิ่ม(install)เขามาในโปรเจคของเรา ใหทําการ install ในโปรเจคเสียกอน โดยตําแหนงของโฟลเดอรจะอยูที่ \ProjectFiles\Altium2004\Library \Simulation

เมื่อทําการ install แลวใหทําการ search หาโดยใชคําวา VSRC เมื่อเจอแลวใหเลือก เพื่อนําอุปกรณมาวาง โดยกอนจะวางใหกดที่ปุมของคีย TAB เพื่อทําการปรับแตงคุณสมบัติ ตางๆของตัวอุปกรณกอนเชนเดิม ใหต้ังช่ือในสวนของ Designator เปน VDD 2. ไปที่ Sim Model ดูที่โมเดลลิสต ใหเลือกที่ตัว VSRC แลวคลิ๊กตอที่ปุม Edit เพื่อเปดไดอะลอกซ

Sim Model – Voltage Source / DC source ใหเลือกคาที่ Model Kind เปน Voltage Source และที่ Model Sub-Kind ใหเลือกเปน DC Source

11 TU0106(v1.1) February 17,2005

3. ดูตอที่แท็บของ Parameters และใหต้ังคาตางๆตามรูปดานลาง

(ตัวเลข 5 V ที่ใสลงไปนั้นจะถูกอางอิงไปยังสวนของ Parameters ในหนาของไดอะลอกซ Component Properties ดวย ) ใหวางตัวอุปกรณบนลง schematic

4. ทําการวางอีกตัวโดยใหต้ังช่ือที่ Designator เปน VSS และในสวนของคา valueใหแกเปน -5 V 5. ลําดับถัดมาเราจะนําเอาตัว Sinusodial Voltage Sources เขามาใชงาน โดยทําการ คนหาจากในไลบรารีเดียวกันกับ VDD ,VSS โดยใหใชช่ือในการคนหาวา VSIN เมื่อเจอกใ็หเลอืก นํามาวาง กดที่ปุมคีย TAB กอนนํามาวาง เปลี่ยนช่ือตรง Designator ใหเปน VSIN ไปดูตอที่ SIM model คลิ๊กตอที่ปุม Edit แกคาที่ Model Kind และ Model Sub - Kind ใหเปน Voltage Source และ Sinusoidal ตามลําดับ 6. ดูตอที่แทบของ Parameters ต้ังคาตางๆตามรูปที่อยูถัดไป เมื่อเรียบรอยแลวก็ใหนําเจาตัว VSIN

ไปวางบน schematic

12 TU0106(v1.1) February 17,2005

7. ใหทําการ Save ไฟล schematic ของเรากอน [shortcut Ctrl+S]

Adding power ports การนําเพาเวอรพอรตมาใชงาน

เพาเวอรพอรตในตัวอยางนี้ ( รูปภาพตัวอยาง analog filter )จะประกอบไปดวย VIN,VDD และ VSS เปนตน รายละเอียดการนําเอาเพาเวอรพอรตมาใชงานมีดังนี้

1. จากเมนู เลือกที่ Place»Power Port จากนั้นกดที่คีย TAB จะปรากฏไดอะลอกซของ Power Port จะปรากฏขึ้นมา

2. ใหเลือกที่ style กําหนดคาใหเปน Bar สําหรับตัว VDD และ VSS คลิ๊กที่ปุม OK เพื่อเลือก กดที่คีย spacebar เพื่อเลือกปรับหมุนใหอยูในทิศทางตามที่ตองการ คลิ๊กซายเพื่อเลือกวาง

3. สําหรับ GND ใหเลือก style เปน Power Ground สวน OUT นั้นใหเลือก style เปนแบบ Circle

4. ทําการจัดวางใหเรียบรอยก็จะเสร็จสําหรับในสวนของขั้นตอนนี้

Wiring up the circuit การเชื่อมตอวงจร

ในขั้นตอนนี้เราจะเริ่มทําการเชื่อมตอตัวอุปกรณที่เราไดทําการวางไวบน schematic เขาดวยกันใหมีลักษณะเดียวกับรูปตัวอยาง analog filter ในตอนตน โดยขั้นตอนของการเชื่อมตอวงจรมีดังตอไปนี้ 1. จากเมนูเลือกที่ Place»Wire [หรือกดที่คีย p แลว w] หรือเลือก Wire จากในสวนของ Wiring tool ก็จะเขามาในโหมดของการเชื่อมตอลายวงจร

สําหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเชื่อมตอวงจร (wiring) สามารถดูไดจาก Getting Started with PCB Design 2. ทําการเชื่อมตอวงจรเขาดวยกันใหเหมือนดังในรูปวงจรตัวอยางใหเรียบรอย

13 TU0106(v1.1) February 17,2005

Nets and net labels การใชงานเกี่ยวกับเน็ต ในสวนของการใชงานเกี่ยวกับเน็ตจะมีความสําคัญในเรื่องของการนําเอาลักษณะของสัญญาณที่เกิดขึ้นในตําแหนงที่เราไดทําการสรางเน็ตไว มาดูผลลัพธจากการจําลองการทํางานของวงจร ซึ่งในบทความนี้สิ่งที่เราสนใจก็คือสัญญาณ IN และ OUT ของวงจร ซึ่งวิธีการใชงานเน็ตในวงจรของเรานั้นมีดังนี้

1. จากเมนูเลือกที่ Place » Net Label [หรือกดที่คีย p แลว n ] ตามดวยกดตอที่คีย TAB จากนั้นใหใสช่ือของเน็ต และเลือกตําแหนงบนลายวงจรของ schematic ที่เราตองการใหเปนตําแหนงของเน็ต IN และ OUT ( ดูตําแหนงไดจากรูปวงจรตัวอยางของ analog filter ) สําหรับรายละเอียดเพิ่มเติมของของการจัดการตางๆเกี่ยวกับเน็ตสามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมไดจาก

Getting Started with PCB Design 2. เมื่อเรียบรอยแลวใหออกโหมดนี้แลวใหทําการเซฟโปรเจค โดยไปที่ File»Save หรือไปที่พาแนล

ของโปรเจคแลวคลิ๊กขวาที่ช่ือของโปรเจคตอดวยเลือกที่ Save Projct

Compiling the project การคอมไพลโปรเจค การคอมไพลโปรเจคจะเปนการตรวจเช็คความถูกตองของสิ่งที่เราออกแบบมาทั้งหมดโดยอาศัยเงื่อนไข ของกฏตางๆโดยเงื่อนไขเหลานี้เราสามารถที่จะทําการกําหนดไดจากในสวนของ Project»Project Options และสําหรับวิธีการคอมไพล เราเลือกไดจาก Project » Compile PCBProject หลังจากที่ทําการคอมไพลแลว หากมีขอผิดพลาดใดๆจากการออกแบบจะมีขอความเตือนไวที่พาแนลของ Message ใหเราทําการแกไขขอผิดพลาดตางๆที่เกิดขึ้นใหเรียบรอย ถึงจะดําเนินการขั้นตอๆไปได

Setting up the analyses การเตรียมพรอมสําหรับการวิเคราะหการทํางานของวงจร

การปรับแตงคาตางๆในโปรเจคเพื่อใชสําหรับการวิเคราะหเพื่อดูผลลัพธของรูปแบบของสัญญาณ สามารถทําไดโดย

1. ใหเขาไปที่หนาของ schematic editor ของไฟล Filter.SchDoc ไปที่เมนูเลือกคําสั่ง Design »Simulate»Mix Sim หรือจะเรียกจากทูลบารโดยการเลือกที่ View»Toolbars»Mixed Sim แลวเลือกที่ไอคอน

ไดอะลอกซของ Analyses Setup จะถูกเปดออกมา โดยเราสามารถปรับแตงคาตางๆที่จะใช ในการจําลองการทํางานของวงจรไดจากในไดอะลอกซนี้ และคาตางๆที่เราไดทําการเลือกเซ็ตไวจะถูก เก็บอยูในรูปของไฟลนามสกุล *.nsx และไฟลนี้จะถูกเรียกนําออกมาใชในขณะที่โปรแกรมทําการ จําลองการทํางานของวงจร

14 TU0106(v1.1) February 17,2005

2. ตอมาใหเราเลือกลักษณะประเภทของโหนดที่ตองการนํามาเลือกดูสัญญาณ โดยสามารถเลือกไดที่ Collect Data For ใหเลือกเปน Node Voltage,Supply Current,Device Current and Powerจากในลิสต

ดูที่ชองของ Available Signals ใหเลือกดับเบิ้ลคลิ๊กที่ช่ือของ IN และ OUT ช่ือเสนสัญญาณ ทั้งสองจะไปปรากฏในสวนของ Active Signals สัญญาณที่มาอยูในชองนี้จะถูกนําไปวิเคราะห และนํามาแสดงผลลัพธในรูปของกราฟ และสําหรับในสวนของ Analyses/Options ในแตละ ตัวเลือกที่อยูในลิสตจะมีหนาการตั้งคาตางๆการทํางานที่ แตกตางกันไปตามแตละตัวเลือกในหัวขอ โดยบทความนี้จะแสดงรายละเอียดการทํางานที่จําเปนในหัวขอที่อยูถัดไป

Setting up a Transient/Fourier analysis การเตรียมพรอมสําหรับการวิเคราะห Transient/Fourier

สําหรับการวิเคราะห Transient และ Fourier จากการจําลองการทํางานของวงจร ผลลัพธที่ วิเคราะหไดจะถูกแสดงออกมาเปรียบเสมือนการใช oscilloscope จับสัญญาณของวงจรเลยทีเดียว โดยเราจะมีขั้นตอนตางๆในการเตรียมความพรอมใหกับการวิเคราะหดังนี้

15 TU0106(v1.1) February 17,2005

1. ใหต๊ิกเลือก Enable ที่ชองของ Operating Point Analysis กับ Transient/Fourier Analysis ตามลําดับ จากนั้นหนาทางดานขวาจะปรากฏหนาตางของ Transient/Fourier Analysis setup มาใหเราเซตคาพารามิเตอรตางๆ

2. ใหเลือกเอาเครื่องหมายติ๊กที่ชองของ Use Transient Defaults ออก 3. ทําการแกคาที่ชองของ Transient Stop Time, Transient Step Time, Transient

Max Step Time ใหเปน 60 us,100 ns,200 ns ตามลําดับ

คาที่เราไดทําการตั้งไปทั้งหมดจะถูกโปรแกรมนําไปใชคํานวณและแสดงผลลัพธออกมาตามที่ เรากําหนด

Setting up an AC Small Signal analysis การเตรียมพรอมสําหรับการวิเคราะห AC Small Signal

การวิเคราะหสัญญาณ AC จะเปนการแสดงผลลัพธของความถี่ตอบสนองจากวงจรที่เราออกแบบ แตมีขอแมวาวงจรที่เราทําการออกแบบนั้นจะตองมี AC Source อยางนอย 1 ตัวประกอบอยูในวงจร รวมถึงการตั้งคาที่จําเปนบางสวนใน Sim Model ดวย และสําหรับในตัวอยางของบทความนี้ AC Source ของเราก็คือตัว VSIN ที่เราไดทําการสรางขึ้นไวในโปรเจคของเราแลวนั่นเอง ขั้นตอนของการกําหนดคาใน AC Small Signal Analysis จะมีดังนี้

1. ใหเลือกติ๊กที่ชองของ AC Small Signal Analysis

16 TU0106(v1.1) February 17,2005

2. ทําการกําหนดคาพารามิเตอรตางๆตามรูปดานบนใหเรียบรอย Running the simulation การรันการจําลองการทํางานของวงจร

ถาเราไดทําตามขั้นตอนที่ผานมาทั้งหมดไดอยางถูกตอง ตอนนี้โปรเจคงานของเราก็พรอมที่จะใช

ทดสอบการจําลองการทํางานของวงจรแลว ซึ่งเราสามารถทําไดโดย 1. คลิ๊กที่ปุม OK บนไดอะลอกซของ Analyses Setup (หรือคลิ๊กที่ไอคอน บนMixed Sim

toolbar) ในกรณีที่มีขอผิดพลาดใดโปรแกรมจะไมสามารถทําการรันได ใหเขาไปดูที่พาแนล Message และทําการแกไขขอผิดพลาดตางๆใหเรียบรอยซะกอน

2. ถาไมมีปญหาใดๆ ขั้นตอนนี้โปรแกรมจะสรางไฟล *.nsx ( SPICE netlist ) ขึ้นมา จากนั้นโปรแกรมจะสรางแท็บสําหรับใชแสดงลักษณะของสัญญาณออกมา (*.sdf ) โดยจะอยูในหนาตางของ SimData Editor’s Waveform Analysis

3. เมื่อโปรแกรมทําการจําลองการทํางานเสร็จสิ้นเราจะเห็นรูปของผลลัพธตางๆของ Operating Point,Transient Analysis,AC Analysis ตามรูปดานลางนี้

Operating Point

17 TU0106(v1.1) February 17,2005

Transient Analysis Waveform

AC Small Signal analysis waveforms สําหรับรายละเอียดเพิ่มเติมของการใชงาน Waveform Analyzer และ พาแนลของ Sim Data

สามารถดูเพิ่มเติมไดจาก Waveform Analysis Window โดยจะอยูในบทความที่ช่ือ Performing Signal Integrity Analyses

18 TU0106(v1.1) February 17,2005

Creating a Bode plot การสราง Bode plot Bode plot ในบทความนี้จะประกอบดวยลักษณะของกราฟ 2 สวนคือกราฟของ gain และ phase โดยจะมีแนวแกน X นั้นอยูในรูปของ log สเกลที่มีคาในแตละชองซึ่งเปนคาของความถี่ที่หางกัน 10 เทา โดยขั้นตอนของการสราง Bode plot นั้นจะมีรายละเอียดตางๆดังนี้

1. เราจะกําการสรางกราฟของ dB(in), dB(out) , PHASE(in) และ PHASE(out) ใหเราเริ่มตนจากการ เขาไปที่แท็บของ AC Analysis

2. ใหคลิ๊กขวาที่คําวา in ที่อยูทางดานขวาบนของกราฟสัญญาณ เลือกที่ Edit wave ไดอะล็อกซของ Edit Waveform จะปรากฏออกมา

3. ที่ Complex Function ใหเลือก ที่ Magnitude (dB) จากนั้นคลิ๊กที่ปุม Create จากนั้นเราจะเห็นรูปกราฟที่ช่ือ dB(net_name) ในที่นี้จะชื่อ dB(in)

4. ตอไปเราจะทําการสรางกราฟของ dB(out) คลิ๊กขวาที่ช่ือของ out แลวเลือกที่ Add Wave to plot ไดอะล็อกซของ Edit Waveform จะปรากฏออกมา จากนั้นใหเลือกเหมือนในขอที ่(3)

5. ใหทําซ้ําที่ขอ 2-4 เพื่อสรางกราฟของ PHASE(in),PHASE(out) โดยที่ในสวนของ Complex Function ใหเลือกที่ Phase(Deg)

19 TU0106(v1.1) February 17,2005

6. เราสามารถสรางสเกลในแนวแกน Y ที่ตางๆกันออกไปไดโดยเขาไปในที่หนาไดอะล็อกซของ Edit Waveform แลวใหเลือกติ๊กที่ Add to new Y axisในกรณีที่เรา Add สเกลของแกน Y เขามาใหมแลว และถาหากเราเลือกลบสเกลที่สรางมาทิ้งไป รูปกราฟที่สรางมาจะหายไปทั้งหมดสําหรับสเกลที่ทําการลบนั้นๆ เราจะตองทําการสรางรูปกราฟขึ้นมาใหม

Using the measurement cursors การใชงานเคอเซอรตรวจวัดสัญญาณ ในสวนนี้เราจะลองใชงานเคอเซอรเพื่อหาจุด 3dB จากกราฟสัญญาณของวงจร โดยเราสามารถทําไดดังนี้

1. ขั้นแรกเราตองเลือกกราฟที่ตองการจะวัดซะกอน ในตัวอยางนี้เราจะเลือกกราฟของ dB(out) 2. คลิ๊กขวาแลวเลือกที่ Cursor A (หรือเลือกที่ Wave » Cursor A จากเมนู ) และทําซ้ําโดย

เลือกที่ Cursor B

3. ใหลองวางตําแหนงของ Cursor ทั้งสองดังในรูปโดยให

Cursor A อยูในสวน lowpass สวน Cursor B ใหเลือกกะวางตําแหนงที่คาของ dB ใกลๆ 3dB โดยคาการคํานวณนี้จะอยูในสวนของ Measurement Cursors ดังรูปที่อยูดานขาง ในที่นี้จะสังเกตุเห็นวาคาที่เปนตําแหนงของจุด 3 dB จะอยูที่ความถี่ 20 kHz

4. สําหรับการยกเลิกการใชงาน Cursor ก็ใหคลิ๊กขวาที่ Cursor แลวเลือก Cursor Off

20 TU0106(v1.1) February 17,2005

Running a Parameter Sweep analysis การรันโดยการเปลี่ยนคาตัวแปรในวงจร

เราสามารถที่จะรันดูรูปแบบผลลัพธของกราฟสัญญาณโดยการลองเปลี่ยนคาของตัวอุปกรณตางๆไดเชน

อุปกรณของ ตัวตานทานหรือตัวเก็บประจุเปนตน เพื่อเอาผลลัพธของวงจรจากคาตางๆของตัวอุปกรณมาเปรียบเทียบกันไดโดยขั้นตอนตางๆมีดังนี้

1. ใหไปที่ไดอะล็อกซของ Analyses setup ( สามารถดูไดจาก Setting up the analyses ) 2. ไปที่ Analyses/Option แลวใหคลิ๊กเลือกที่ Parameter Sweep จากนั้นไปดูตอที่ทางดาน

ขวามือใหเลือกที่ Primary Sweep Variable เลือกที่ตัวอุปกรณ C2 จากในลิสต 3. ใหแกคาที่ Primary Start Value, Primary Stop Value, Primary Step Value เปน

20p,-20p และ -10p ตามลําดับ และตอดวยที่ชองของ Primary Sweep type ใหเลือกเปน Relative Values

4. ใหเลือกติ๊กที่ชองของ Enable Secondary โดยวิธีการตั้งคาตางๆจะคลายในสวนของ Primary โดยในสวนของ Secondary นั้นใหเลือกเปนตัวอุปกรณ C1 แลวทําการตั้งคาในสวนของ Start,Stop,Step ของตัวแปรเปน -80p,80p และ 80p ตามลําดับ และที่ Sweep type ใหเลือก Relative Values

5. เมื่อเรียบรอยแลวก็ใหคลิ๊กเลือกที่ปุม OK เพื่อทําการรันโปรแกรม กราฟที่แสดงออกมานั้นจะมีช่ือของแตละกราฟเปน <net_name>_p<sweep_number> (เชน out_p01) กราฟเหลานี้จะอยูในแทบของ AC Analysis โดยเมื่อเราคลิ๊กเลือกที่ช่ือของกราฟในแตละเสนก็จะมีคําอธิบายใตรูปกราฟวา กราฟเสนนั้นๆเปนผลลัพธจากการใชคาของอุปกรณที่เราเลือกเปลี่ยนวามีคาเทาไรบาง

21 TU0106(v1.1) February 17,2005

Using Advanced Options การใชงานแอดวานซออปชัน่

ที่หนาของไดอะล็อกซ Analyses Setup ใหสังเกตุดูในสวนของ Analyses/Options ที่บรรทัดลางสุด จะเห็นบรรทัดที่ช่ือวา Advanced Option ใหเราคลิ๊กเลือกเขาไป ที่หนาตางดานขวาจะปรากฏหนาของ Spice Options ขึ้นมา

การต้ังคาของพารามิเตอรตางๆในหนานี้จะขึ้นอยูกับลักษณะของวงจรในโปรเจคที่เราออกแบบไวดวย ตัวอยาง เชน ถาหากในวงจรของเราไมจําเปนที่จะตองใชอุปกรณที่มีความเกี่ยวของกับความถี่ที่สูงๆเหมือนใน ตัวอยางของบทความนี้ เราก็อาจจะตองเลือกเปลี่ยนคาของ Integration method จาก Trapezodial เปน Gear โดยวิธี Trapezodail จะเหมาะกับงานที่ตองการความเร็วในการตรวจสอบสัญญาณหรืออื่นๆ ในวงจร แต

22 TU0106(v1.1) February 17,2005

แนวโนมของความถูกตองนั้นก็จะมีความคลาดเคลื่อนตามแตละเงื่อนไขที่แตกตางกันออกไป สวนสําหรับวิธีของ Gear นั้น จะเปนวิธีที่ใชสําหรับการตรวจสอบผลการทํางานของวงจรเมื่อเวลาผานไปในชวงระยะเวลาหนึ่ง ซึ่งวิธีนี้จะใหผลลัพธของการวิเคราะหที่แมนยํากวา แตก็ใชเวลาในการวิเคราะหที่มากขึ้นไปดวยเชนกัน Using a SPICE netlist for simulation การนํา SPICE netlist มาในการจําลองการทํางานของวงจร

อีกความสามารถหนึ่งของตัว simulator ของ Altium คือการที่เราสามารถทําการจําลองการทํางานของวงจรไดจากในสวนของ SPICE netlist และไฟล schematic ใดๆไดโดยตรง โดยขั้นตอนในการจัดการมีดังนี้

1. ใหนําไฟลเน็ตลิสตที่ตองการจะใช เพิ่มเขามาในโปรเจคงานของเรา เมื่อเรานําเน็ตลิสตไปใชงานและถาหากไดทําการเซฟโปรเจค ไฟลของเน็ตลิสตก็จะถูกเซฟเขามาโปรเจคดวยเชนกัน แตถาหากเราไมไดทําการแอดเขามาในโปรเจคคาตางๆของเน็ตลิสตที่นํามาใช โปรแกรมจะไมบันทึกเน็ตลิสตเก็บไวใชงานในครั้งตอๆไป

2. ตัวเครื่องจักรที่จําลองการทํางานของวงจรภายในโปรแกรมนั้น จะตองการไฟลเน็ตลิสตภายในประกอบดวย ขอมูลของตัวคอมโพเนนต , ลักษณะการเชื่อมตอของการออกแบบ และ ขอมูลของโมเดลนั้นๆ ถาในกรณีที่ในไฟลเน็ตลิสตไมมีสิ่งที่วานี้อยู หรือมีอยูแตเราไดทําการลบคาตางๆภายใน เน็ตลิสตทิ้งไป เมื่อเราเลือกไปที่ Simulate»Setup จะมีไฟลเน็ตลิสต ตัวใหมถูกสรางขึ้นมาในชื่อของ <original filename>_tmp.nsx โดยในไฟลนี้จะมีขอมูลที่ขาดหายไป จะเพิ่มขึ้นมาใหเองโดยไปอางอิงมาจากโปรเจคไฟลและขอมูลของไฟลเน็ตลิสตตัวเกามาผสมผสานกัน

และสําหรับในกรณีที่ไฟล เน็ตลิสต มีขอมูลตางๆที่ตองการพรอมอยูแลว โปรแกรมก็จะ สามารถรันการทํางานไดทันที ฟงกช่ันการทํางานในสวนนี้จะมีประโยชนสําหรับผูใชที่ตองการ เปลี่ยนแปลงคาตางๆเพื่อดูผลลัพธของการทํางานไดดวยตัวเอง แตเราจะตองไมทําการแอดคาคอนฟกต หรือปรับแตงขอมูลใดๆผานทางไดอะล็อกซของ Analyses Setup

3. ในที่นี้ถาเราไดทําการเพิ่มเน็ตลิสต เขามาในโปรเจคแลว แตภายในเน็ตลิสต ยังไมไดมีการถูกกําหนดคาใดๆลงไป เราสามารถเขาไปปรับแตงคาตางๆไดเองโดยการเลือกที่ Simulate » Setup

4. เมื่อเรียบรอยแลวใหทําการรันโปรแกรมในสวนนี้โดยเลือกที่ Simulate » Run ผลลัพธืที่ออกมาจะถูกแสดงอยูในรูปของกราฟสัญญาณ โดยจะอยูในรูปของไฟล *.sdf

5. ใหทําการเซฟไฟล เน็ตลิสต โดยการเปลี่ยนเปนช่ืออื่นๆเพื่อที่ไฟลจะไดไมถูกเขียนทับหากในกรณีที่เราตองการลองแกไขคาใดๆเพื่อทําการทดสอบอีกครั้ง

สําหรับขอมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการจําลองการทํางานของวงจรสามารถดูเพิ่มเติมไดจาก ระบบ Help System โดยเลือกไปที่แทบของ Content และไปเลือกดูตอที่ในหัวขอของ Simulation Models,Analyses Referance และ Digital SimCode Referance

23 TU0106(v1.1) February 17,2005

Revision History Date Version No. Revision 9 Dec2003 1.0 New product release 17 Feb2005 1.1 Updated for SP2 including Libraries Search queries. Software, hardware, documentation and related materials: Copyright © 2005 Altium Limited. All rights reserved. You are permitted to print this document provided that (1) the use of such is for personal use only and will not be copied or posted on any network computer or broadcast in any media, and (2) no modifications of the document is made. Unauthorized duplication, in whole or part, of this document by any means, mechanical or electronic, including translation into another language, except for brief excerpts in published reviews, is prohibited without the express written permission of Altium Limited. Unauthorized duplication of this work may also be prohibited by local statute. Violators may be subject to both criminal and civil penalties, including fines and/or imprisonment. Altium, Altium Designer, CAMtastic, Design Explorer, DXP, LiveDesign, NanoBoard, NanoTalk, Nexar, nVisage, P-CAD, Protel, CircuitStudio, Situs, TASKING, and Topological Autorouting and their respective logos are trademarks or registered trademarks of Altium Limited or its subsidiaries. All other registered or unregistered trademarks referenced herein are the property of their respective owners and no trademark rights to the same are claimed.