Etapas de Criação de Modelos
A criação de modelos no QucsStudio possui três abordagens principais: componentes de equação, modelos VerilogA e modelos em C++. Cada uma dessas abordagens possui características e vantagens distintas, mas todas têm o objetivo comum de construir modelos de simulação precisos.
1. Componente de Equação
Os componentes de equação são ideais para definir o comportamento dos componentes usando fórmulas simples. Este método é intuitivo e acessível, permitindo incorporar rapidamente características elétricas básicas ou modelos lineares na simulação. Consiste em inserir diretamente equações matemáticas e verificar os resultados em tempo real, sendo perfeito para iniciantes ou necessidades de simulação básicas.
2. Modelo VerilogA
Os modelos VerilogA são adequados para modelar componentes com características não lineares ou dependentes de frequência. VerilogA é uma linguagem de descrição de hardware para sistemas analógicos e mistos, oferecendo flexibilidade suficiente para representar comportamentos complexos ou dispositivos personalizados. Essa abordagem permite definir comportamentos detalhados e reproduzir fenômenos físicos específicos, sendo adequada para simulações de nível intermediário a avançado.
3. Modelo C++
Os modelos C++ são especialmente úteis quando é necessário realizar algoritmos matemáticos complexos ou cálculos intensivos. O uso da linguagem C++ permite uma personalização avançada e cálculos eficientes, atendendo às necessidades de simulações complexas. Esse método permite utilizar bibliotecas existentes e integrar técnicas avançadas de análise numérica, construindo os modelos de simulação mais flexíveis e poderosos.
Pontos Comuns e Escolha da Abordagem
Essas três abordagens têm como objetivo comum a criação de modelos de simulação precisos no QucsStudio. A escolha depende do objetivo da simulação, da precisão necessária, do nível de habilidade do desenvolvedor e da complexidade do projeto. Começar com modelos simples e progredir para abordagens mais avançadas, conforme necessário, proporciona flexibilidade para atender a diversas necessidades de simulação. Cada abordagem funciona como uma ferramenta para fornecer soluções ideais para os problemas específicos enfrentados pelos usuários.
Utilização de Componentes de Equação
- Exemplo de Modelo de Resistência Simples:
- Utilize um “componente de equação” para definir o comportamento de uma resistência em relação a uma determinada tensão.
- Exemplo: Cálculo da corrente
Iusando a fórmulaI = V/R, ondeVé a tensão eRo valor da resistência.
Etapa 1: Adicionar um Componente de Equação
No painel “Components”, localizado à esquerda da janela principal, procure pela seção “nonlinear components”. Encontre o “componente de equação”, clique e arraste para a área de trabalho (esquema).
Etapa 2: Definir a Equação
Clique duas vezes no componente de equação para abrir o editor de propriedades. No campo “Equation”, insira a equação que define o modelo de resistência, I = V/R, onde I representa a corrente, V a tensão e R o valor da resistência.
Se necessário, adicione equações adicionais para definir os valores de V e R. Por exemplo, defina V = 5 (tensão de 5 volts) e R = 100 (resistência de 100 ohms).
Etapa 4: Executar a Simulação
Antes de iniciar a simulação, adicione uma fonte de tensão (V) e um componente de terra (GND) para completar o circuito.
Clique no botão “Simulação” para iniciar a simulação. Quando a simulação for concluída, os resultados serão exibidos. Verifique o valor da corrente I para confirmar que a equação I = V/R foi calculada corretamente.
Criação de Modelos VerilogA
- Exemplo de Modelo de Transistor Personalizado:
- Crie um modelo de transistor com características não lineares específicas ou características de frequência usando a linguagem VerilogA.
- Exemplo: Descrever uma relação corrente-tensão específica para reproduzir um comportamento particular.
Etapa 1: Criar um Arquivo VerilogA
Use um editor de texto de sua escolha para escrever um arquivo .va contendo o código VerilogA.
Por exemplo, descreva a relação corrente-tensão de um transistor usando a linguagem VerilogA.
Abaixo está um exemplo básico de código para uma relação corrente-tensão.
module CustomTransistor(n1, n2, n3);
inout n1, n2, n3;
electrical n1, n2, n3;
parameter real Vth = 0.7; // Tensão de limiar
parameter real K = 1.0e-3; // Constante do transistor
analog begin
if (V(n2, n3) > Vth) begin
I(n1, n2) <+ K * (V(n2, n3) – Vth)^2;
end else begin
I(n1, n2) <+ 0;
end
end
endmodule
- Este código define um transistor com três terminais: n1 (base), n2 (coletor) e n3 (emissor).
Vthrepresenta a tensão de limiar do transistor, eKé uma constante que define suas características.- No bloco
analog begin ... end, a fórmula para o cálculo da corrente do coletor é definida.
Salve o arquivo de texto com a extensão .va e copie-o para a pasta do projeto QucsStudio onde este modelo será utilizado. Se colocado corretamente, o arquivo .va será acessível através da aba “Content” localizada à esquerda da janela principal.
Etapa 2: Colocar o Modelo VerilogA
Agora você pode adicionar o modelo de transistor VerilogA ao esquema. Selecione o modelo Verilog que deseja usar e mova o cursor sobre o esquema para posicioná-lo.
O modelo de transistor criado agora está pronto para ser utilizado na simulação.
Criação de Modelos em C++
Este artigo não aborda este ponto, mas é possível criar modelos em C++ de maneira semelhante ao VerilogA.
Conclusão
Através dessas etapas, mostramos como criar modelos personalizados no QucsStudio e utilizá-los para simulação. Para obter resultados de simulação precisos, é essencial ajustar corretamente os parâmetros do modelo e compará-los com as características dos dispositivos reais para verificação.
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