V tomto příspěvku, který je určen především začátečníkům v oblasti simulace elektronických obvodů, popíši základní principy a ovládání simulačního programu Micro Cap, jehož demoverze je uvolněna zdarma. Na příkladech jednoduchých obvodů si ukážeme, jak lze bez pájení a fyzických součástek vyzkoušet řadu zapojení.

Program Micro Cap slouží k počítačové simulaci obvodů, kdy využívá počítačových modelů součástí a na základě těchto modelů simuluje chování obvodu. Lidově řečeno, můžeme zde jednoduše nakreslit schéma a vyzkoušet funkci zapojení bez jediné fyzické součásti či pájení. Pochopitelně, chování v reálných podmínkách má svá jistá specifika, která je stejně třeba vyzkoušet na konkrétním vzorku zařízení, ale pro výpočty obvodů, testování různých zapojení, vývoj hardware všeho druhu nebo školní účely je takovýto simulační program k nezaplacení. Velmi dobře použitelná demoverze tohoto programu je ke stažení na adrese http://www.spectrum-soft.com/demodown.shtm.

 
Obr. 1 - Menu programu Micro-Cap 8 - kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě.

Základní ovládání programu

Základní funkce programu jsou přímo dostupné přes tlačítka. Přesný význam tlačítka se zobrazí ve stavovém řádku (v okně programu vlevo dole), pokud nad tlačítko najedeme kurzorem myši. Při zadávání hodnot je třeba počítat se specifikem amerických programů, kdy desetinnou čárku reprezentuje, na rozdíl od našich zvyklostí, tečka. Program akceptuje písmena za čísly pro označení exponentu jednotky: p = piko, n = nano, u = mikro, m = mili, k = kilo, meg = mega. Dále program Micro Cap nerozlišuje malá a velká písmena. Velkou výhodou při používání programu je rozsáhlá nápověda (ovšem pochopitelně v anglickém jazyce). Součástí je i celá řada hotových zapojení s nastavenými parametry simulace (ta se nachází v adresáři „DATA“ cílové složky instalace programu).

 
Obr. 2 - Příklad struktury menu

První kroky

Nejlepší bude program rovnou vyzkoušet. Pro jednoduchost můžeme použít nějaký již postavený obvod i s nastavenými parametry simulace, například astabilní klopný obvod s dobře známým časovačem 555, který se nachází ve složce „DATA“, v cílovém adresáři instalace Micro Capu. Zvolíme tedy File – Open – 555ASTAB.cir, nyní se na pracovní ploše objeví schéma a můžeme přistoupit k simulaci (v tomto případě Analysis – Transient), otevře se okno s nastavením simulace (obr. 3), vidíme zde parametry jako časový rozsah, maximální časový krok, teplotu atd. V  tomto případě je vše nastaveno a stiskem tlačítka „RUN“ spustíme vlastní simulaci, nyní vidíme průběhy v nastavených uzlech (OUT a C1 - obr. 6). Po zvolení Transient - Limits můžeme experimentovat s různými nastaveními (např. časový rozsah grafu, skupina grafu – číslo pod symbolem „P“ – Plot – kreslený průběh atd. Vážnější zájemce v tomto případě odkazuji na dobře zpracovanou nápovědu, neboť není možné v rozsahu tohoto příspěvku popsat všechny možnosti. Ještě však musím upozornit na možnost využití přesného odečítání v okně grafu. Např. po stisku tlačítka Peak, se symbolem špičky, se v okně grafu objeví kurzory, které jsou nastaveny na nejvyšší hodnotu průběhu. Těmito můžeme pohybovat a pod grafem se zobrazují přesné hodnoty aktuální pozice kurzoru.

 
Obr. 3 - Nastavení simulace - kliknutím na obrázek získáte náhled ve vyšší kvalitě.
 

Jak postavíme vlastní obvod? Po založení nového souboru (File – New) můžeme začít se stavbou vlastního zapojení. Součásti můžeme vybírat buď přímo na hlavní liště tlačítky, nebo přes rozbalovací menu Component. Na tomto místě nemá význam podrobněji rozepisovat strukturu menu, protože ovládání je v této fázi skutečně jednoduché (obr. 2). Součástku umístíme na plochu kliknutím levým tlačítkem myši, v případě, že levé tlačítko podržíme, můžeme stiskem pravého tlačítka součástkou otáčet. Důležité je nastavit parametry součástky v okně (především hodnotu – Value), které se objeví po umístění součástky na pracovní plochu, jeho vyvolání je možné také kdykoliv později poklepáním na součástku (obr. 4). Kurzor myši musí být v takovém případě nastaven v „select mode“. Módy kurzoru nastavujeme tlačítky na hlavním panelu (obr. 5). Pro simulaci je třeba jednoznačně určit zem obvodu (Components – Analog Primitives – Connectors – Ground). Pro napájení využijeme baterie (Components – Analog Primitives – Waveform sources – Battery), v případě, že potřebujeme použít střídavý napájecí zdroj, nebo definovat nějaký průběh, musíme zadat zdroj tohoto signálu.

 
Obr. 4 - Nastavení parametrů součástky

Zadání zdroje signálu

Pro zdroj signálu použijeme Component – Analog Primitives - Waveform Sources – Voltage Source, přesné zadání parametrů je uvedeno v nápovědě - Help – Contents – Topic Contents – Analog Device Models – Voltage Source. Mnohem jednodušší je však použít přímo hotový model zdroje signálu, např. Component – Analog Primitives - Waveform Sources – Pulse Source, průběh signálu konkrétního modelu můžeme zobrazit tlačítkem „Plot“.

 
Obr. 5 - Detail hlavního panelu

Složitější průběhy

Můžeme buď nadefinovat (Component – Analog Primitives - Waveform Sources – Voltage Source), nebo využít možnost sériového skládání hotových modelů zdrojů.

 
Obr. 6 - Zobrazení průběhů ve zvolených uzlech

Další možnosti

Po zvolení Help – General Demo Micro Cap sám předvede základní práci v tomto simulačním programu. V položce Help je celá řada těchto prohlídek funkcí programu Micro Cap, jejichž shlédnutí určitě bude mít vliv na rychlost pochopení používání Micro Capu.

Přeji příjemnou zábavu s tímto zajímavým programem, v příštím díle nasimulujeme jednoduchý funkční generátor.

DOWNLOAD & Odkazy

• Download demoverze programu - http://www.spectrum-soft.com/demodown.shtm
• Download flyeru k programu - mc8broc_hi.pdf