Pasos para la creación de modelos
En QucsStudio, la creación de modelos incluye tres enfoques principales: componentes de ecuaciones, modelos VerilogA y modelos C++. Aunque cada uno tiene características y ventajas distintas, todos comparten el objetivo común de construir modelos de simulación precisos.
1. Componentes de ecuaciones
Los componentes de ecuaciones son muy adecuados para definir el comportamiento de los componentes utilizando fórmulas simples. Este método es intuitivo, accesible y permite integrar rápidamente características eléctricas básicas y modelos lineales en la simulación. Al introducir ecuaciones matemáticas directamente, se pueden verificar los resultados en tiempo real, lo que lo hace ideal para principiantes y necesidades de simulación básicas.
2. Modelos VerilogA
Los modelos VerilogA son adecuados para modelar componentes con características no lineales específicas o dependientes de la frecuencia. VerilogA es un lenguaje de descripción de hardware para sistemas analógicos y de señal mixta, y ofrece la flexibilidad necesaria para expresar comportamientos complejos o dispositivos personalizados. Este enfoque permite definir comportamientos más detallados y simular fenómenos físicos específicos, adecuados para simulaciones de nivel intermedio a avanzado.
3. Modelos C++
Los modelos C++ son ideales cuando se necesitan algoritmos matemáticos avanzados o procesamiento computacional. Utilizando el lenguaje C++, es posible lograr una personalización muy avanzada y cálculos eficientes, satisfaciendo las necesidades de simulación más complejas. Este enfoque permite el uso de bibliotecas existentes e incorporar técnicas de análisis numérico avanzadas, ofreciendo la construcción de modelos de simulación más flexibles y potentes.
Aspectos comunes y selección de enfoques
Estos tres enfoques comparten el objetivo común de construir modelos de simulación precisos en QucsStudio. La selección depende del propósito de la simulación, la precisión necesaria, el nivel de habilidad del desarrollador y la complejidad del proyecto. Comenzar con modelos simples y avanzar hacia enfoques más complejos según sea necesario, ofrece flexibilidad para satisfacer diversas necesidades de simulación. Cada enfoque sirve como herramienta para proporcionar la mejor solución a problemas específicos enfrentados por el usuario.
Uso de componentes de ecuaciones
- Ejemplo de un modelo de resistencia simple:
- Usar el «Componente de ecuación» para definir el comportamiento de una resistencia ante un voltaje específico.
- Ejemplo: Formular la corriente
Iusando el voltajeVy el valor de la resistenciaRen la formaI = V/R.
Paso 1: Agregar un componente de ecuación
Busque la sección «nonlinear components» en el panel «Components» en el lado izquierdo de la ventana principal. Encuentre «Equation Component», haga clic y arrástrelo al área de trabajo (diagrama de circuito).
Paso 2: Definir la ecuación
Haga doble clic en el componente de ecuación para abrir el editor de propiedades.
Ingrese la ecuación del modelo de resistencia I = V/R en el campo «Equation». Aquí, I representa la corriente, V el voltaje y R el valor de la resistencia.
También puede ingresar ecuaciones adicionales para definir los valores de V y R. Por ejemplo, establecer valores específicos como V = 5 (voltaje de 5 voltios) y R = 100 (resistencia de 100 ohmios).
Paso 4: Ejecutar la simulación
Antes de ejecutar la simulación, agregue componentes de fuente de voltaje (V) y tierra (GND) para completar el circuito.
Haga clic en el botón «Simulación» para iniciar la simulación. Una vez completada, se mostrarán los resultados. Verifique el valor de la corriente I y confirme que la ecuación I = V/R se ha calculado correctamente.
Creación de modelos VerilogA
- Ejemplo de un modelo de transistor personalizado:
- Crear un modelo de transistor con características no lineales y dependientes de la frecuencia específicas usando el lenguaje VerilogA.
- Ejemplo: Describir la relación corriente-voltaje única y replicar comportamientos específicos.
Paso 1: Crear un archivo VerilogA
Use cualquier editor de texto para escribir un archivo .va con el código VerilogA.
Por ejemplo, use el lenguaje VerilogA para describir la relación corriente-voltaje de un transistor.
A continuación, se muestra un ejemplo de código para la relación básica corriente-voltaje.
module CustomTransistor(n1, n2, n3);
inout n1, n2, n3;
electrical n1, n2, n3;
parameter real Vth = 0.7; // Voltaje umbral
parameter real K = 1.0e-3; // Constante del 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 un transistor con tres terminales: n1 (base), n2 (colector), n3 (emisor).
Vthes el voltaje umbral del transistor, yKes una constante que define las características del transistor.- Dentro del bloque
analog begin ... end, se define la fórmula para calcular la corriente del colector.
Guarde el archivo de texto con la extensión .va y cópielo en la carpeta del proyecto de QucsStudio donde utilizará este modelo.
Una vez colocado correctamente, podrá acceder al archivo .va desde la sección «Content» en el lado izquierdo de la ventana principal.
Paso 2: Colocación del modelo VerilogA
Ahora puede agregar su modelo de transistor descrito en VerilogA al diagrama de circuito.
Seleccione el modelo Verilog que desea usar y colóquelo en el diagrama de circuito moviendo el cursor.
Con esto, ahora puede utilizar el modelo de transistor creado en sus simulaciones.
Creación de modelos C++
Aunque este artículo no cubre en detalle, puede crear modelos utilizando código C++ de manera similar a como se describe con VerilogA.
Conclusión
A través de estos pasos, hemos presentado cómo crear modelos de usuario en QucsStudio y utilizarlos en simulaciones. Es importante ajustar adecuadamente los parámetros del modelo y validarlos comparándolos con las características de los dispositivos reales para obtener resultados de simulación precisos.
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