مقدمه‌ای بر معرفی نرم افزار HSpice
نرم افزار Hspice یکی از قدرتمندترین ابزارها برای تحليل و شبيه سازی مدارهای آنالوگ در فركانس‌های پايين و بالا است.
این آموزش کاربردی می‌تواند در بسیاری از دروس الکترونیک مخصوصاً در دوره ارشد و سطوح بالاتر مفید باشد و بسیاری از پروژه‌های دروس الکترونیک آنالوگ را می‌توان با آن بررسی و ارزیابی کرد.
در این آموزش نرم افزار HSpice تلاش شده است كه دانشجویان رشته‌ی مهندسی برق با تحليل مدارهای آنالوگ، اعم از ساده و فركانس پايين تا پيشرفته و فركانس بالا و شبيه سازی اين مدارات آشنا شوند. با این نرم افزار می‌توان مدارهای آنالوگ را به طور کامل بررسی کرد.
HSpice چیست؟
اسپایس برنامه‌ای است که مدارهای الکتریکی را بر روی کامپیوتر خانگی شبیه سازی میکند.
شما می‌توانید هر گونه ولتاژ با شکل موج جریان مربوط به مدار را مشاهده کنید. اسپایس این ولتاژها و جریان‌ها را در برابر زمان (آنالیز زود گذر) یا در برابر فرکانس (آنالیز Dc) محاسبه می‌نماید.
بسیاری از برنامه‌های اسپایس هم چنین دیگر آنالیز‌ها را مانند زیر را نیز انجام می‌دهند.
- تحلیل حساسیت
- تحلیل اعوجاج
- تحلیل نویز
- تحلیل AC
اسپایس مخفف عبارت شبیه سازی برنامه همراه با تاکید بر مدارهای مجتمع می‌باشد. محققان دانشگاه برکلی کالیفرنیا این برنامه کامپیوتری را در میانه‌های دهه 70 میلادی توسعه دادند.
چه چیزی باعث این توسعه و پیشرفت شد؟
ظهور مدارهای مجتمع روشی را برای امتحان طرح مدار قبل از فرایند گران قیمت ساخت را می‌طلبید و لازم بود نرم افزاری نوشته شود که بتواند فرایند طراحی و شبیه سازی مدار را آسان‌تر کند و مهندسان مدار مجتمع بتوانند طرح‌های خودشان را در محیط کامپیوتری شبیه سازی و عیب‌یابی کنند.
امروزه اسپایس، ابزارهای اشکال نموداری(شکل موج) و پردازشگرهای گرافیکی برای رسم نمودار‌ها و شکل موج‌ها و…. را در دسترس قرار می‌دهد.
شبیه سازها و کاربردهای اسپایس، به مدارهای آنالوگ و دیجیتال و ابزارهای میکرو ویو و سیستم‌های الکترومکانیکی بسط داده می‌شود.
چرا از نرم افزار HSpice استفاده می‌کنیم؟
اسپایس یک ابزار بزرگ برای آموزش الکترونیک است. همانطور که با برنامه‌ها کار و عملیات انجام می‌دهید. آزمایش کنید! و مدار را اصلاح کنید و ببنید که چه اتفاقی می افتد! این عمل چگونه اتفاق می افتد؟ مقدار مقاومت را تغییر دهید و اثر آن را بر روی مدار در چند ثانیه مشاهده کنید. شما می‌توانید درک و فهم خود را نسبت به مدارها افزایش دهید.
به طور ایده آل ما باید در حقیقت مدارها را ساخته و امتحان کنیم تا تمام رفتارهای آن مدار را درک کنیم. بعضی مدارات را می‌توانید روی برد تست کنید ولی تست بعضی مدارات روی برد امکان پذیر نیست ولی مدار های بزرگ و حقیقی هم چنین به تجهیزات گرانی مانند: منبع تغذیه، سیگنال ژنراتور، اسیلوسکوپ، نتورک و… نیاز دارند.
شما می‌توانید ساعت‌ها وقت بگذارید تا یک مدار حقیقی را بسازید و فقط یک مفهوم ساده از آن درک کنید با در نظر گرفتن اینکه اسپایس در چند دقیقه یک بینش و مفهوم کلی را برای شما مهیا میکند. اسپایس می‌تواند برد برد واقعی شما باشد حتی اگر شما زمان کمی برای تلف کردن داشته باشید شما می‌توانید قوانین وکاربردهای چندین مدار را پوشش دهید.
برخی از ویژگی‌های نرم افزار HSpice
- شبیه‌سازی، تست و آنالیز مدارهای الکترونیکی
- ارائه ابزارهای استاندارد برای شبیه‌سازی دقیق مدارهای الکترونیکی
- قدرت بسیار بالا در شبیه‌سازی و تست قطعات
- شبیه‌سازی و آنالیز قطعات Metallic Oxide Semiconductor
- شبیه‌سازی و پردازش واقع‌گرایانه مدارها و قطعات مختلف
- شبیه‌سازی آماری کارآمد تاثیرات عدم تطابق پارامترهای محلی
- شبیه‌سازی چند منظوره و سریع‌تر از روش مونت کارلو
- شبیه‌سازی مدارهای RF برای برنامه‌های PLL و VCO
- تجزیه و تحلیل روند کار دستگاه‌ها در فرآیند گذشت زمان و استهلاک
- تحلیل همه جانبه قطعات، بردها و پارتهای طراحی شده
- سرعت بسیار بالا در انجام آنالیزهای چندگانه
- ارائه داده‌های خروجی بسیار دقیق از نتایج تست و آنالیز مدارها
- راهکاری بسیار مناسب برای طراحی تقویت کننده‌ها و تعدیل کنندهای صدا
- برخورداری از حجم گسترده‌ای از مدلهای شبیه‌سازی شده اختصاصی و صنعتی
- دارای مکانیزم قدرتمند و موثر برای تعریف اثر تغییرات روند
- و …
اسپایس چگونه کار میکند؟
اساسا اسپایس اینگونه عمل میکند:
- مدار را در یک فایل متنی CIR که توصیف میکند اضافه می‌شود، که نت لیست نامیده می‌شود. یا مدار را با استفاده از علائم گرافیکی بر روی صفحه نموداری تصویری طراحی می‌کنید.
- شبیه ساز را فعال کنید اسپایس نت لیست را می‌خواند و سپس آنالیزهای در خواستی مانند AC و DC یا پاسخ های نا پایدار را اجرا میکند نتیجه در یک فایل خروجی OUT متنی اضافه می‌شود.
- می‌توانید نتیجه شبیه سازی را در فایل متنی خروجی( OUT) مشاهده کنید. بسیاری از برنامه های اسپایس یک نمایشگر گرافیکی را مهیا می کند تا شکل موج‌هایی که در فایل‌های داده‌های باینری ذخیره شده است را نمایش می‌دهد.
مراحل شبیه سازی مدار در نرم افزار HSpice
- مدار را رسم کنید و هر گره را نامگذاری کنید.
- به هر یک از اجزا برچسب زده و مقداری به آن نسبت دهید.
- یک فایل متنی را ایجاد کنید(نت لیست) تمامی اجزا و ارتباط‌های گره‌ها را در یک لیست وارد کنید.
- در مورد نمونه آنالیزی که شما می‌خواهید انجام دهید تصمیم گیری کنید.( AC ، DC ، نویز نا پایدار و غیره.) و شرح درخور و مناسبی برای مدار بنویسید.
- شبیه سازی را اجرا کنید و نتیجه را مشاهده نمایید.
فیلم معرفی و آموزش کوتاه نرم افزار HSpice را در زیر ببینید:
دانلود فایل‌های آموزش نرم افزار HSpice از لینک زیر:
دانلود فایل PDF آموزش از دانشگاه علم و صنعت
اگر مطلب آموزشی برایتان مفید بود ما را هم دعا کنید. #آرزوی_موفقیت
منبع: میکرودیزاینرالکترونیک
