Příručka SNAP

analýza:
Otevřete ve schématickém editoru soubor demopa1.cir. Poklepáním na značku operačního
zesilovače se přesvědčete, že jsou zadány jeho parametry A=200k, GBW=1MEG, R0=50Ω.
Provedeme analýzu přenosu napětí (Kv – voltage gain Vout/Vin, Iout=0). V složce se objeví
výsledky:
GBW
-20dB/decade=
-6 dB/octave
0
frequency
mag. in dB
A in dB
follower
OPA
f0
A-3dB
Lekce 3 – operační zesilovač jako sledovač napětí, soubor demopa1.cir
13





Z přenosové funkce je možno potvrdit, že:
• Stejnosměrné zesílení celého obvodu je
() dB
A
GBWGBWA
GBWAjsKA
V 0ˆ1999995,0
200000
11
1
11
1
22
20
0 ===
+
=
+
=+==== &&pp pw
• Pól přenosové funkce (kořen jmenovatele) závisí na GBW a A podle vzorce:
GBWAGBWssAGBWGBWA pppp 2112022 −= +−=⇒=++ &
takže lomový kmitočet kmitočtové charakteristiky je prakticky roven GBW.
• Přechodné děje v obvodu jsou popsány exponenciálními funkcemi typu
tet ee 62pt −− = ,
takže odpovídající časová konstanta je
nse 15962 1 == &pt
• V tomto zapojení se neuplatní vliv výstupního odporu OPA R0 (nefiguruje ve vzorcích).
Pokuste se o vysvětlení!
Klikneme do složky kmitočtové analýzy .
_____________symbolic_________________
6.28319*A*GBW
--------------------------------------
6.28319*A*GBW +6.28319*GBW
+s*( A )
____________semisymbolic______________
Multip. Coefficient = 6.28318530000000E+0006
1.00000000000000E+0000
--------------------------------------
6.28321671592650E+0006
1.00000000000000E+0000 * s
_______________zeros__________________
none
_______________poles__________________
-6.28321671592650E+0006
___________step response______________
9.99995000025000E-0001
-9.99995000025000E-0001*exp(-6.28321671592650E+0006*t)
___________pulse response_____________
6.28318530000000E+0006*exp(-6.28321671592650E+0006*t)
Výsledky symbolické analýzy:
sAGBWGBWA
GBWAK
V ++= pp
p
22
2
Výsledky semisymbolické analýzy:
seeKV += 62
162
pp


Nulové body neexistují
Pól (kořen jmenovatele):
62 es p−=
Přechodná charakteristika:
( ) teeth 621 p−−=&
Impulsní charakteristika:
( ) teeetg 6262 pp −=
schránka křivek
Lekce 3 – operační zesilovač jako sledovač napětí, soubor demopa1.cir
14
Pomocí kurzoru ověříme, že mezní kmitočet sledovače (pro pokles přenosu o 3 dB) je 1MHz.
Klikneme do složky časové analýzy . Pomocí kurzoru ověříme poučku, že za časovou
konstantu τ=159µs výstupní napětí dospěje na 0,632 násobek konečného napětí v ustáleném stavu.

Pokusme se nyní ke kmitočtové charakteristice sledovače přikreslit charakteristiku samotného
operačního zesilovače. Za tím účelem bude třeba:
1. Uložit aktuální charakteristiku do tzv. schránky křivek;
2. V editoru upravit schéma – rozpojit zpětnou vazbu z výstupu na invertující vstup a tento vstup
spojit se společným vodičem;
3. Zopakovat analýzu takto modifikovaného obvodu;
4. Přidat výslednou charakteristiku do schránky křivek a provést srovnání.

Klikněte do složky kmitočtové analýzy . Pak klikněte do ikony schránky křivek . Objeví
se okno, žádající nás o zadání názvu křivky. Zadáme například 1. Vytvoří se okno „Clipboard“, do
níž se překopíruje daná křivka.
Nyní na spodní liště najdeme zástupce „Editor“ a přepneme se do prostředí schématického editoru.
Poznámka: vyskytnou-li se při práci s editorem problémy, přečtěte si informace z kapitoly „Co je
nutné vědět před zahájením práce s editorem“.
Ujistíme se, že se nacházíme v režimu Select (musí být aktivní položka Select v spodní části
obrazovky). Pomocí levého tlačítka myši „uchopíme“ vertikální část spoje z výstupu OPA do
invertujícího vstupu, přemístíme jej tak, abychom spojili invertující vstup se společným vodičem, a
spoj umístíme uvolněním tlačítka. Poté klikneme do libovolného místa na plochu mimo součástky.
Výsledek by měl odpovídat obrázku vpravo. Zbylou část spoje nemusíme mazat, na výsledku
analýzy se neprojeví. Analýzou takto upraveného obvodu nyní získáme přenosovou funkci
samotného operačního zesilovače. Spustíme opět SNAP (Analysis/Snap nebo F11).
Ve výsledkovém okně Voltage gain se nyní objeví charakteristika blízká přímce (efekt nevhodného
měřítka). Tuto charakteristiku přidáme do schránky křivek ( , zadáme název křivky, např. 2).
Okno schránky má podobné atributy (Setup, kurzory,..) jako obyčejné výsledkové okno. Do
schránky se nepřenášejí vypočtené body křivky, ale celé vzorce, takže lze s křivkami dále
plnohodnotně pracovat. Pomocí Setup/Sweep nastavte rozmítání kmitočtu od 1 Hz do 1 GHz.
Dostanete výsledek podle obrázku.
Na tomto místě si můžete vyzkoušet některé
možnosti exportu vámi vytvořených dat, které
jsou nabízeny v položce Results. Například
položka Copy Graph zkopíruje obsah
grafického okna do schránky Windows
s možností dalšího zpracování grafiky
v aplikacích Windows apod. Podrobnosti
naleznete ve vestavěné nápovědě (F1).
Před ukončením práce s editorem schémat se
můžete pokusit o uvedení schématu do
původního stavu. Pokud se vám to nepodaří,
raději modifikované schéma neukládejte, neboť
byste si tím změnili originální soubor
demopa1.cir.
Tvorba vlastního zadání – příklady 1 až 4
15
TVORBA VLASTNÍHO ZADÁNÍ.
Příklad 1. Můj první obvod.
Nakreslete schéma RLC obvodu podle obrázku (viz též vzorový soubor demrlc1.cir). Součástkám
přiřaďte parametry R1=1kΩ, C1=10nF, L1=253µH.
Vysvětlující poznámka: Součástky typu In a Out jsou vstupní a výstupní dvojpóly. Umístěním
součástky In, resp. Out mezi 2 uzly definujeme vstupní, resp. výstupní svorky obvodu. Zda je
vstupní, resp. výstupní veličinou napětí nebo proud, se dodatečně určí až při analýze obvodu v
programu SNAP.
Po spuštění programu EDITOR.EXE se objeví jeho úvodní obrazovka:

Co je nutné vědět před zahájením práce s editorem (aneb nejčastěji se
vyskytující chyby začátečníka):
Standardně je editor nastaven v režimu Select. Jestliže však kliknete levým tlačítkem myši na
libovolnou součástku v sloupci součástek, editor se nastaví do režimu Component a je připraven pro
pokládání vyznačené součástky na pracovní plochu. K umístění součástky dojde kliknutím levého
tlačítka myši kamkoliv na pracovní plochu, a to do místa kliknutí. Z toho plynou důležité závěry:
• Při umísťování součástky najeďte kurzorem kamkoliv na pracovní plochu, zmáčkněte a držte
levé tlačítko myši. Umístěte součástku do místa, kam ji chcete položit, a až pak tlačítko
uvolněte.
Tip: pokud při držení levého tlačítka současně mačkáte pravé, dochází k rotaci schématické
značky. Opakujte tak dlouho, dokud není značka v požadované pozici. Jestliže je značka
složitější (např. tranzistor), dochází postupně i k jejímu zrcadlení.
• Pokud se vám nepodařilo součástku umístit do správné pozice a chcete ji dodatečně změnit,
neklikejte znovu na pracovní plochu. Jste totiž v režimu Component, takže každé kliknutí
znamená opakované umísťování téže vybrané součástky na plochu. Pokud se tak stane, musíme
se nejprve přepnout do režimu Select. Klikneme-li na součástku v tomto režimu, dojde k jejímu
prosvětlení. Nyní máme řadu možností editace:
sloupec součástek
lišta režimů editoru
vstup/výstup analýza obvodu

pracovní plocha
pro kreslení
Lišta režimů editoru:
Component: pokládání
schématických značek na
plochu pro kreslení.
Select: Editace již
položených značek, vodičů a
textů (mazání, rotace,
přemísťování, modifikace).
Line: Kreslení vodičů.
Jumper: Umísťování
„jumperů“ pro nevodivé
křížení vodičů.
Text: Umísťování textů na
plochu (nadpisy, nápisy,
poznámky…).
Tvorba vlastního zadání – příklady 1 až 4
16
• smazání (Del)
• přesun (držením levého tlačítka myši)
• rotaci a zrcadlení (držením levého a mačkáním pravého tlačítka myši)
• změny atributů součástky (dvojím kliknutím).
Zahájení práce s editorem:
Klikněte levým tlačítkem myši do lišty součástek na položku R (rezistor). Položka R se zvýrazní a
editor přejde do režimu Component (režim vkládání značek na pracovní plochu, zvýrazní se položka
Component v spodní liště). Nyní přesuňte kurzor myši kamkoliv do prostoru pracovní plochy a
zmáčkněte a držte levé tlačítko myši. Na místě kurzoru se objeví schématická značka rezistoru,
kterou můžeme pohybovat po ploše. Po nalezení vhodné polohy (předloha viz obr.) uvolníme levé
tlačítko, čímž se schématická značka umístí.
POZOR! Pokud nejste s pozicí
značky spokojeni, postupujte
podle výše uvedených pokynů
z části „Co je nutné vědět před
zahájením práce s editorem
(aneb nejčastěji se vyskytující
chyby začátečníka)“.

Poznámka: pokud se vám
podařilo součástku správně
umístit až na několikerý pokus
a mezitím jste prováděli její
mazání, budete mít
pravděpodobně namísto R1
součástku označenu vyšším
indexem. Vůbec se tím
neznepokojujte, nápravu
sjednáme na závěr tvorby
schématu.
Nyní přidáme kapacitor podle
následujícího obrázku.
Klikneme na C v sloupci
součástek, najedeme kurzorem
na pracovní plochu,
zmáčkneme a držíme levé
tlačítko myši. Kapacitor je
nutné překlopit do svislé
polohy, což zajistíme kliknutím
na pravé tlačítko myši. Pak
teprve součástku umístíme.
Pokud jste to zvládli, umístěte
obdobným způsobem induktor
(L), vstupní (input) a výstupní
(output) dvojpól. Snažte se
docílit stavu podle obrázku
(pozor na orientaci polarity
vstupního a výstupního
dvojpólu!).
Nyní můžeme doplnit schéma propojovacími vodiči.

Tvorba vlastního zadání – příklady 1 až 4
17
Postup při kreslení vodiče
z bodu A do bodu B:
• Editor přepneme do režimu
Line.
• Kurzor myši přemístíme do
bodu A.
• Zmáčkneme a držíme levé
tlačítko myši.
• Táhnutím přemístíme
kurzor do bodu B.
• Uvolníme tlačítko myši.

Aplikujte na naše schéma.
Výsledek by měl odpovídat
následujícímu obrázku.

Tip: Nejsou-li body A a B na
stejné horizontální úrovni, je
možné měnit charakter
zalomení čáry při jejím
„tažení“ přepínat pravým
tlačítkem myši.

Poznámka: Hodláte-li nyní
editovat položené součástky
nebo vodiče, je nutné přepnutí
do režimu Select.
Všimněte si, že vždy poslední
umístěný objekt je vykreslen
červenou barvou (je označen).
Toto odstraníme v režimu
Select kliknutím myší
kamkoliv na pracovní plochu
mimo prostor, kde jsou
umístěny objekty.

Parametry součástek

Součástky mají zatím zadány pouze své symbolické parametry R1, L1 a C1. Parametry je možné u
každé součástky modifikovat v okně Parameters, které se objeví, jestliže v režimu Select dvakrát
klikneme na tělo součástky.
Kliknutím na rezistor R1
zpřístupníme okno na obrázku.
Význam jednotlivých položek:
Part: Označení typu
součástky. R znamená rezistor.
Tmavé pozadí okénka značí, že
jeho obsah není možné
editovat.
označení součástky ve schématu
bližší specifikace parametru
zástupný symbol
Tvorba vlastního zadání – příklady 1 až 4
18
Name: Označení součástky ve schématu. Toto označení je možné uživatelem změnit.
R .. bližší specifikace parametru, v tomto případě odporu součástky R1. Zástupný symbol % má
následující význam:
Zastupuje výraz v položce Name, tj. v našem případě R1. Tento výraz je pak použit ve vzorci
symbolického výsledku. Chceme-li docílit, aby ve vzorci výsledku namísto R1 figurovalo
například jen krátké R, máme 2 možnosti:
- namísto symbolu % zapíšeme přímo R
- zástupný symbol necháme nezměněn, ale přepíšeme obsah položky Name z R1 na R. Tím se
ale ve schématu u rezistoru objeví označení R namísto R1.
Chceme-li blíže specifikovat parametr součástky, např. zadat i jeho číselnou hodnotu R1=1kΩ,
můžeme to udělat připsáním
%=1k
(podrobnosti v dalším textu).

Poznámka: Pokud indexy vašich součástek jsou z jakéhokoliv důvodu jiné než jedničky, změňte je
tak, aby vaše schéma odpovídalo obrázku.

V první fázi nebudeme parametry součástek dále modifikovat.

Ukládání zadání do souboru *.cir
Před analýzou je vhodné uložit vytvořené schéma na disk. Provedete tak pomocí nabídky File/Save
as. Na obrázcích je ukázka
ukládání do adresáře
examples/my. Název souboru
jsme zvolili first.cir.

Číslování uzlů, netlist a
analýza

Během vytváření schématu si
editor provádí interní číslování
uzlů. Výsledek číslování závisí
na tom, v jakém pořadí jsme
jednotlivé součástky umísťovali
na plochu. Čísla uzlů lze
zobrazit pomocí nabídky
Analysis/show Node numbers
(viz obr.).
V rozbaleném menu Analysis
Tvorba vlastního zadání – příklady 1 až 4
19
jsme si mohli všimnout položky
Save netlist.
Netlist je výstup editoru ve formě textového souboru *.snn, v němž
jsou uloženy informace o elektrických parametrech součástek a
jejich vzájemném propojení. Netlist je vstupním souborem pro
analyzátor SNAP.
Je-li schéma uloženo v souboru *.cir a spustíme-li analýzu přes
menu Analysis/Snap, automaticky se vygeneruje netlist *.snn, spustí
se Snap a převezme data z netlistu. V tom případě tedy není nutné
provádět samostatné ukládání netlistu příkazem Save netlist.
Pomocí menu Analysis/Snap (resp. stlačením horké klávesy F11)
tedy spustíme analyzátor Snap, čímž se otevře jeho okno.
Upozornění: Pokud se místo spuštění SNAPu objeví chybové hlášení „Could not launch application“, znamená to,
že je narušen obsah inicializačního souboru EDITOR.INI. V tom případě vyvolejte posloupností Options/Options
okno Options a vyplňte položku command line textem snap.exe %f. Podrobnosti viz dokumentace k editoru.
Nyní se přesvědčíme, že na disku je vygenerovaný netlist first.snn. Najdeme jej pomocí
průzkumníka nebo libovolného diskového manažera v stejném adresáři, do něhož jsme uložili
soubor first.cir. Prohlédneme si jeho obsah:

R_R1 1 2 R1
C_C1 2 3 C1
L_L1 2 3 L1
I_I1 1 3
O_O1 2 3

Každému řádku odpovídá jedna součástka ze schématu. První symbol na řádku koresponduje s
položkou Part v okně Parameters součástky. Pak následuje spojka _ a za ní obsah položky Name.
Čísla pak znamenají uzly, mezi nimiž je součástka zapojena. Řádek končí interpretací položky
bližší specifikace parametru, v níž jsme u všech součástek zatím ponechali zástupný symbol %.
Znamená to tedy, že se zde objeví kopie položky Name.
Vrátíme se do okna Snapu a klikneme do ikony Kv (přenos napětí). V okně výsledků se objeví tento
obsah:

_____________symbolic_________________
s*( L1 )
--------------------------------------
R1
+s*( L1 )
+s^(2)*( R1*C1*L1 )

Tento výsledek lze interpretovat jako vzorec pro přenosovou funkci
111
2
11
1
LCRssLR
sLK
V ++=
Další typy analýz (semisymbolická a numerická) nejsou k dispozici, protože jsme nezadali číselné
hodnoty parametrů všech součástek.
Zadávání číselných hodnot parametrů součástek – zpřístupnění dalších možností
analýzy
Následující práce budeme provádět ve schématickém editoru. Na spodní liště nalezneme jeho ikonu
a přepneme se do něj. Naším cílem bude nyní zadat numerické hodnoty parametrů R1=1kΩ,
C1=10nF, L1=253µH.
Tvorba vlastního zadání – příklady 1 až 4
20
Číselný parametr součástky se definuje v položce bližší specifikace parametru v okně Parameters.
V režimu Select dvakrát klikněte do schématické značky rezistoru R1. Zástupný symbol % doplňte
takto:
%=1k
Pozor! Mezi jednotlivými znaky nesmí být mezery! Další častou chybou je psaní desetinné čárky
namísto správné desetinné tečky, například: 1.75n (správně), 1,75n (špatně).
Tím jsme symbolu R1, který se skrývá za zástupným symbolem %, přiřadili hodnotu 1k. Stejně tak
dobře je možné místo 1k zapsat například 1000, 1e3 apod.
Poznámka k inženýrské notaci: nerozlišují se velká a malá písmena, takže 10-3 je 1m stejně jako
1M. Proto 106 má speciální označení 1meg (nebo 1MEG). Další anomálií je 10-6 jako 1u (1U).
Podrobnosti viz nápověda SNAPu.
Doplňte tedy postupně číselné hodnoty pro R1=1k (1k), C1=10nF (10n) a L1=253µH (253u). Pak
opět spusťte analýzu (F11 nebo Analysis/Snap). Pokud jste při zadávání udělali chybu, objeví se
chybové hlášení „Error in parameter definition“ s odkazem na číslo řádku v netlistu, kde k chybě
došlo. V tom případě nepostupujte dále, dokud chybu neodstraníte.
Zkuste si nyní prohlédnout netlist first.snn, který se mezitím změnil:

R_R1 1 2 R1=1k
C_C1 2 3 C1=10n
L_L1 2 3 L1=253u
I_I1 1 3
O_O1 2 3

Je doplněn o číselné parametry součástek.
Po aktivaci výpočtu KV v Snapu dostaneme kromě symbolické analýzy i analýzu semisymbolickou
a uvolní se další funkce včetně analýzy kmitočtových charakteristik a časových průběhů (viz Lekce
1 až Lekce 3).

Některé další možnosti bližší specifikace parametrů součástek

Vrátíme se do editoru. Změňme zadání symbolických parametrů tak, aby ve vzorci přenosové
funkce namísto symbolů R1, C1 a L1 figurovaly pouze zkrácené symboly R, L a C. V režimu Select
dvakrát klikněte na značku rezistoru a původní obsah položky
%=1k
přepišme na
R=1k
Původní zástupný symbol % představuje položku R1 z okénka Name. Nyní bude symbolický
parametr rezistoru R1 přímo R.
Obdobně změňte zástupné symboly C1 a L1 na C a L. Přesvědčte se, že výsledek symbolické
analýzy ve Snapu je nyní
________symbolic_________________
s*( L )
--------------------------------------
R
+s*( L )
+s^(2)*( R*C*L )

Další výsledky analýzy jsou pochopitelně nezměněny.

Vraťte se do editoru. Zkuste nyní modifikovat současný popis induktoru
L=253u
Tvorba vlastního zadání – příklady 1 až 4
21
na
253u.
Prohlédněte si nyní výsledky symbolické analýzy
_____symbolic_________________
s*( 0.000253 )
--------------------------------------
R
+s*( 0.000253 )
+s^(2)*( 0.000253*R*C )

a pokuste se porozumět principu. K čemu je možno tohoto postupu využít?
S dalšími možnostmi definování parametrů se seznámíme v příkladu 2. Detaily viz nápověda
Snapu.

Příklad 2. Obvod se součástkami, které jsou popsány několika parametry.
Doporučujeme nejprve prostudovat úvod k části Lekce 3. Předpokladem k práci na tomto příkladu
je i průchod předchozím příkladem 1.
Nakreslete schéma napěťového sledovače podle obrázku (viz též ukázkový příklad demopa1.cir).
Aktivní součástkou „OPAf1“ je jednopólový model operačního zesilovače, popsaný stejnosměrným
zesílením otevřené smyčky A, tranzitním kmitočtem GBW a výstupním odporem Ro. Těmto
parametrům přiřaďte hodnoty typické pro operační zesilovač typu 741: A = 200000, GBW = 1MHz,
Ro = 50Ω. Dále se pokuste získat přenos napětí pro ideální operační zesilovač, tj. pro A = ∞, GBW
=∞, Ro = 0.

Nejprve nakreslete schéma podle zásad, vysvětlených v příkladu 1. Poté v režimu Select dvakrát
klikneme na značku operačního zesilovače a prohlédneme si okno parametrů.


Jméno operačního zesilovače je O1. Zápisy %_A, %_GBW a %_Ro znamenají označení parametrů
A, GBW a Ro zesilovače O1. V případě více zesilovačů stejného typu v obvodu je tak zajištěna
jednoznačná identifikace jejich parametrů.
Analýza přenosu napětí Snapem dá pouze symbolický výsledek
_____________symbolic_________________
6.28319*O1_A*O1_GBW
Tvorba vlastního zadání – příklady 1 až 4
22
--------------------------------------
6.28319*O1_A*O1_GBW +6.28319*O1_GBW
+s*( O1_A )
který odpovídá vzorci
sAGBWGBWA
GBWAK
V ++= .2..2
..2
pp
p
Dlouhé symboly O1_A, O1_GBW a O1_Ro mohou činit symbolické výsledky nepřehlednými.
Navíc v případě jediného zesilovače ve schématu je takovýto zápis parametrů zbytečně složitý.
Změňte označení parametrů například tak jak je naznačeno na obrázku.
Namísto dlouhého výrazu GBW je použit kratší ft (tranzitní kmitočet). Pak spusťte analýzu.
Symbolický výsledek nyní bude přehlednější:
_____________symbolic_________________
6.28319*A*ft
--------------------------------------
6.28319*A*ft +6.28319*ft
+s*( A )

Nyní přiřadíme symbolickým parametrům číselné hodnoty:
Výsledky symbolické analýzy se pochopitelně nezmění, přibudou však