10.3 Umgang mit ABM-Blöcken
Analog Behavioral Modeling-Blöcke, kurz ABM-Blöcke genannt, erlauben es dem Anwender, elektronische Schaltungskomponenten durch mathematische Ausdrücke oder sog. Look-Up-Tabellen mittels tabellarischer Wertzuweisungen zu beschreiben, d.h. die Ausgangsgröße wird aus einer oder mehreren Eingangsgrößen gemäß der im Schaltblock spezifizierten Funktion berechnet.
Die ABM-Komponenten sind in der Bibliothek ABM.SLB enthalten und werden auf die übliche Art und Weise in den Schaltplan eingebracht (vgl. Kapitel 4.2).
In der folgenden Übersicht sind die wichtigsten in Schematics zur Verfügung stehenden ABM-Blöcke zusammengefaßt:
| Bauteilname | Funktion |
| ABM | Spannungsblock ohne Eingänge |
| ABM/I | Stromblock ohne Eingänge |
| ABM1 | Spannungsblock mit einem Eingang |
| ABM2 | Spannungsblock mit zwei Eingängen |
| ABM3 | Spannungsblock mit drei Eingängen |
| ABM1/I | Stromblock mit einem Eingang |
| ABM2/I | Stromblock mit zwei Eingängen |
| ABM3/I | Stromblock mit drei Eingängen |
| ABS | Betragsfunktion |
| ARCTAN | Arcustangensfunktion (im Bogenmaß) |
| BANDPASS | Bandpaßfilter |
| CONST | Konstante |
| COS | Kosinusfunktion (im Bogenmaß) |
| DIFF | Subtrahierer |
| DIFFER | Differenzierer |
| EXP | e-Funktion |
| FTABLE | Wertetabelle für einen Strom bzw. eine Spannung in Abhängigkeit von der Frequenz eines Eingangsstrom- bzw. einer Eingangsspannung (Bauteil besitzt je 1 Pin am Eingang und Ausgang) |
| GAIN | Verstärkung |
| GLIMIT | Begrenzer mit Verstärkung |
| HIPASS | Hochpaßfilter |
| INTEG | Integrierer |
| LAPLACE | Laplace-Glied |
| LIMIT | Begrenzer |
| LOG | natürlicher Logarithmus |
| LOG10 | Zehnerlogarithmus |
| LOPASS | Tiefpaßfilter |
| MULT | Multiplizierer |
| PWR | Potenzfunktion |x| n |
| PWRS | Potenzfunktion x n |
| SIN | Sinusfunktion (im Bogenmaß) |
| SQRT | Quadratwurzelfunktion |
| SUM | Summierer |
| TABLE | Wertetabelle für einen Strom bzw. eine Spannung in Abhängigkeit vom Wert eines Eingangsstrom- bzw. einer Eingangsspannung (Bauteil besitzt je 1 Pin am Eingang und Ausgang) |
| TAN | Tangensfunktion (im Bogenmaß) |
Zur Steuerung von Spannungsquellen mit Hilfe einer oder mehrerer Eingangsspannungen stehen einige spezielle ABM-Komponenten bereit. Diese im folgenden aufgeführten Bauelemente stellen für jedes Eingangs- bzw. Ausgangssignal je zwei Pins ("+" und "-") zur Verfügung:
| Bauteilname | Funktion |
| EFREQ | Steuerung in Abhängigkeit einer Frequenz |
| ELAPLACE | Steuerung mit Hilfe einer Laplace-Übertragungsfunktion |
| EMULT | Steuerung durch Multiplizierung zweier Eingangsspannungen |
| ESUM | Steuerung durch Summierung zweier Eingangsspannungen |
| ETABLE | Steuerung anhand einer Wertetabelle |
| EVALUE | Steuerung durch Angabe einer mathematischen Funktion |
Auch Stromquellen können mit Hilfe spezieller ABM-Blöcke durch einen oder mehrere Eingangsströme gesteuert werden. Die dafür zur Verfügung stehenden Bauelemente sind nachfolgend aufgeführt und stellen wiederum für jedes Eingangs- bzw. Ausgangssignal je zwei Pins ("+" und "-") bereit:
| Bauteilname | Funktion |
| GFREQ | Steuerung in Abhängigkeit einer Frequenz |
| GLAPLACE | Steuerung mit Hilfe einer Laplace-Übertragungsfunktion |
| GMULT | Steuerung durch Multiplizierung zweier Eingangsströme |
| GSUM | Steuerung durch Summierung zweier Eingangsströme |
| GTABLE | Steuerung anhand einer Wertetabelle |
| GVALUE | Steuerung durch Angabe einer mathematischen Funktion |
In vielen Fällen ist es nicht nötig, spezielle Bauteilparameter beim Einsatz von ABM-Blöcken zu spezifizieren, wie etwa bei den Komponenten COS oder EXP. In den verbleibenden Fällen werden diese Parameter wie gewohnt im Rahmen des Attributmenüs gesetzt (vgl. Kapitel 4.3), z.B. bei den Komponenten CONST oder FTABLE.
Bei der Definition einer Wertetabelle - etwa im Bauteil TABLE - müssen die Werte der Eingangsgröße, von denen die Ausgangsgröße abhängig gemacht wird, in aufsteigender Reihenfolge angegeben werden, z.B.
| V_IN | V_OUT |
| 0V 2V 4V |
8V 4V 6V |
Zwischen zwei Wertepaaren wird stets linear interpoliert, d.h. im obigen Beispiel fällt der Spannungsverlauf der Ausgangsgröße V_OUT linear von 8V auf 4V, wenn die Eingangsspannung linear von 0V auf 2V ansteigt.
Im folgenden sollen zwei Beispiele den Umgang mit ABM-Blöcken verdeutlichen. Im ersten Beispiel wurde der Block ABM3 gewählt, um den arithmetischen Mittelwert aus 3 Eingangsspannungen zu bilden. Zur Überprüfung wurde der Wert der Arbeitspunktberechnung bereits in die Schaltung eingeblendet (vgl. Abb. 10.5).
Abb. 10.5 Beispielschaltung für die Komponente ABM3
Möchte man dem Block ABM3 eine andere Funktion zuweisen, so kann dies mit Hilfe des Attributmenüs geschehen. Hier kann im Rahmen der Parameter EXP1 bis EXP4 angegeben werden, auf welche Art und Weise die Eingangssignale %IN1 bis %IN3 in die Berechnung der Ausgangsspannung einfließen sollen. Dabei müssen jedoch nicht alle Eingangssignale miteinander verknüpft werden, wie Abb. 10.6 zeigt.
Abb. 10.6 Attributmenü der Komponente ABM3 mit Beispielwerten
Die in Abb. 10.6 unter EXP1 und EXP2 angegebene Funktion lautet - angewendet auf die Schaltung in Abb. 10.5 - somit
Das zweite Beispiel soll andeuten, welche Möglichkeiten PSpice bei der Simulation von Regelkreisen bietet. Dazu wird die Sprungantwort eines PT1-Gliedes berechnet. PT-Verhalten in einer wie auch immer gearteten technischen Anlage liegt dann vor, wenn eine Erregung der Anlage am Eingang zu einer verzögerten Reaktion am Ausgang führt. Mit einem sog. PT1-Glied kann eine solche technische Anlage auf sehr einfache Weise simuliert werden.
In der Regelungstechnik wird das Verhalten der zu regelnden Systeme u.a. mit der sog. Sprungantwort beschrieben. Damit wird das Verhalten des Systems auf eine sprunghafte Veränderung am Eingang deutlich.
Abb. 10.7 zeigt die Schaltung, in der zur Simulation eines PT1-Gliedes der ABM-Block LAPLACE verwendet wurde.
Abb. 10.7 Beispielschaltung zur Simulation eines PT1-Gliedes
In der LAPLACE-Komponente muß zunächst die Übertragungsfunktion des PT1-Gliedes eingetragen werden. Dies erfolgt im Rahmen des in Abb. 10.8 dargestellten Bauteilattributmenüs mit Hilfe der Parameter NUM für den Zähler und DENOM für den Nenner der Übertragungsfunktion.
Abb. 10.8 Attributmenü des Bauteils LAPLACE
Da ein PT1-Glied mit der Zeitkonstante T1=0,001s durch die Übertragungsfunktion
| NUM=1
DENOM=1+0.001*s |
einzutragen (vgl. Abb. 10.8). Die Spannungsquelle VPULSE fungiert als Eingangssignal und erzeugt einen Spannungssprung von 0V auf 1V. Eine Transientenanalyse der Schaltung liefert schließlich die Sprungantwort des PT1-Gliedes (vgl. Abb. 10.9).
Abb. 10.9 Sprungantwort eines PT1-Gliedes
Auch kompliziertere Regler lassen sich mit Hilfe von ABM-Blöcken simulieren, wie Abb. 10.10 zeigt.
Abb. 10.10 Sprungantworten verschiedener Regelungsglieder