The Maker's Guide to the Zombie Apocalypse: Defend Your Base with Simple Circuits, Arduino, and Raspberry Pi

ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В LTSPICE..................................................................................1 
1.1. Коротко о SPICE .................................................................................................2 
1.2. Общая структура и соглашения файла списка соединений (netlist) ..............3

ГЛАВА 2. НАЧАЛО РАБОТЫ .........................................................................................9 
2.1. Установка и запуск программы LTspice...........................................................9 
2.2. Быстро осваиваем LTspice ...............................................................................11

ГЛАВА 3. СХЕМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИМУЛЯТОРА LTSPICE......................................47 
3.1. A — специальные функции .............................................................................47 
3.1.1. Элементы INV, BUF, AND, OR и XOR ...................................................48 
3.1.2. Элементы DIFFSCHMITT, DIFFSCHMTBUF, DIFFSCHMTINV, 
SCHMITT, SCHMTBUF и SCHMTINV .............................................................51 
3.1.3. Элемент VARISTOR..................................................................................52 
3.1.4. Элементы MODULATE и MODULATE2 ................................................54 
3.2. B — функциональные источники напряжения или тока ..............................55 
3.3. C — конденсатор ..............................................................................................69 
3.4. D — диод ...........................................................................................................74 
3.5. E — источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН)...............81 
3.5.1. Первый тип ИНУН.....................................................................................81 
3.5.2. Второй тип ИНУН .....................................................................................81 
3.5.3. Третий тип ИНУН......................................................................................82 
3.5.4. Четвертый тип ИНУН................................................................................83 
3.5.5. Пятый тип ИНУН.......................................................................................83 
3.6. F — источник тока, управляемый током (ИТУТ)..........................................80 
3.6.1. Первый тип ИТУТ .....................................................................................80 
3.6.2. Второй тип ИТУТ ......................................................................................80 
3.6.3. Третий тип ИТУТ.......................................................................................81 
3.7. G — источник тока, управляемый напряжением (ИТУН)............................82 
3.7.1. Первый тип ИТУН.....................................................................................83 
3.7.2. Второй тип ИТУН......................................................................................83 
3.7.3. Третий тип ИТУН ......................................................................................84

3.7.4. Четвертый тип ИТУН ................................................................................84 
3.7.5. Пятый тип ИТУН .......................................................................................85 
3.8. H — источник напряжения, управляемый током (ИНУТ) ...........................86 
3.8.1. Первый тип ИНУТ.....................................................................................87 
3.8.2. Второй тип ИНУТ......................................................................................87 
3.8.3. Третий тип ИНУТ ......................................................................................87 
3.9. I — источник тока.............................................................................................89 
3.9.1. Источник импульсного тока .....................................................................91 
3.9.2. Источник синусоидального тока ..............................................................93 
3.9.3. Источник экспоненциального тока ..........................................................95 
3.9.4. Одночастотный FM источник тока ..........................................................96 
3.9.5. Источник тока, зависимый от приложенного напряжения....................97 
3.9.6. Источник тока, программируемый пользователем.................................97 
3.9.7. WAV-файл как источник токового сигнала ............................................98 
3.10. J — полевой транзистор с управляющим p-n-переходом...........................98 
3.11. K — коэффициент связи ..............................................................................102 
3.12. L — индуктивность.......................................................................................106 
3.12.1. Первый способ задания нелинейной индуктивности.........................109 
3.12.2. Второй способ задания нелинейной индуктивности..........................112 
3.13. M — MOSFET. Полевые транзисторы с изолированным затвором ........120 
3.14. O — линия передачи с потерями.................................................................131 
3.15. Q — BJT (биполярный транзистор) ............................................................134 
3.16. R — резистор.................................................................................................150 
3.17. S — ключ, управляемый напряжением ......................................................151 
3.18. T — линия передачи без потерь ..................................................................154 
3.19. U — однородная RC-линия..........................................................................156 
3.20. V — источник напряжения..........................................................................159 
3.20.1. Источник импульсного напряжения ....................................................162 
3.20.2. Источник синусоидального напряжения.............................................163 
3.20.3. Источник экспоненциального напряжения.........................................165 
3.20.4. Источник FM напряжения.....................................................................166 
3.20.5. Источник напряжения, программируемый пользователем ...............167 
3.20.6. WAV-файл как источник сигнала напряжения...................................168 
3.21. W — ключ, управляемый током..................................................................168 
3.22. X — подсхема ...............................................................................................170 
3.23. Z — MESFET-транзистор.............................................................................174

ГЛАВА 4. ДИРЕКТИВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ LTSPICE..............................................179 
4.1. AC — анализ частотных характеристик для малого сигнала .....................180 
4.2. BACKANNO — связать имена выводов с токами ........................................185 

4.3. DC — анализ по постоянному току ..............................................................185 
4.4. END — конец задания....................................................................................189 
4.5. ENDS — конец описания подсхемы .............................................................190 
4.6. FOUR — выполнить анализ Фурье...............................................................190 
4.7. FUNC — функция, определяемая пользователем .......................................191 
4.8. FERRET — загрузить файл из Интернета ....................................................192 
4.9. GLOBAL — определить глобальные узлы....................................................193 
4.10. IC — задание начальных условий...............................................................193 
4.11. INCLUDE — включить другой файл ..........................................................195 
4.12. LIB — подключить библиотеку...................................................................195 
4.12.1. Зашифрованные библиотеки.................................................................196 
4.13. LOADBIAS — загрузить из файла состояние схемы..................................197 
4.14. MEASURE — измерить при определенных пользователем условиях .....197 
4.14.1. Первый тип директивы .MEASURE......................................................198 
4.14.2. Второй тип директивы .MEASURE.......................................................200 
4.15. MODEL — описание модели схемного элемента......................................202 
4.16. NET — вычислить параметры четырехполюсника....................................203 
4.17. NODESET — начальная инициализация узловых потенциалов...............205 
4.18. NOISE — выполнить анализ шума..............................................................206 
4.19. OP — найти рабочую точку по постоянному току....................................210 
4.20. OPTIONS — установить параметры моделирования ................................211 
4.21. PARAM — параметры, определяемые пользователем ..............................216 
4.22. SAVE — ограничение количества сохраненных данных ..........................220 
4.23. SAVEBIAS — сохранить рабочую точку на диск .......................................222 
4.24. STEP — вариация параметров.....................................................................224 
4.25. SUBCKT — определение подсхемы............................................................227 
4.26. TEMP — вариация температуры .................................................................228 
4.27. TF — найти передаточную функцию по постоянному току.....................228 
4.28. TRAN — выполнить анализ переходного процесса...................................231 
4.29. WAVE — вывести сигнал в WAV-файл......................................................235

ГЛАВА 5. РЕДАКТОР СХЕМ ......................................................................................237 
5.1. Окно редактора схем ......................................................................................238 
5.1.1. Панель команд редактора схем ..............................................................238 
5.1.2. Панель инструментов редактора схем ...................................................248 
5.1.3. Панель состояния редактора схем..........................................................251 
5.2. Размещение компонентов в окне редактора схем .......................................252 
5.2.1. Редактирование параметров компонента ..............................................253 
5.2.2. Редактирование видимых атрибутов компонента ................................255 
5.2.3. Редактирование всех атрибутов компонента ........................................255 

5.3. Соединение компонентов и наименование цепей .......................................257 
5.4. Меню Control Panel ........................................................................................259 
5.4.1. Вкладка Compression ...............................................................................260 
5.4.2. Вкладка Save Default................................................................................261 
5.4.3. Вкладка SPICE .........................................................................................263 
5.4.4. Вкладка Drafting Options.........................................................................265 
5.4.5. Вкладка Netlist Options — опции списка соединений ..........................268 
5.4.6. Вкладка Waveforms ..................................................................................269 
5.4.7. Вкладка Operation....................................................................................271 
5.4.8. Вкладка Hacks ..........................................................................................273 
5.4.9. Вкладка Internet........................................................................................274 
5.5. Окно Color Preferences...................................................................................275 
5.6. Команда Export Netlist ....................................................................................276

ГЛАВА 6. ПЛОТТЕР...................................................................................................279 
6.1. Окно плоттера .................................................................................................279 
6.2. Выбор данных .................................................................................................286 
6.2.1. Прямое зондирование схемы..................................................................286 
6.2.2. Выбор напряжений и токов из окна Select Visible Waveform ...............290 
6.2.3. Добавление напряжений и токов из окна Add Traces to plot ...............291 
6.3. Настройка диаграмм и измерения в окне плоттера.....................................292 
6.4. Изменение масштаба изображения...............................................................294 
6.5. Обработка данных ..........................................................................................294 
6.6. Функции, определяемые пользователем ......................................................301 
6.7. Управление осями...........................................................................................302 
6.8. Подокна плоттера ...........................................................................................305

ГЛАВА 7. ПОПОЛНЕНИЕ БИБЛИОТЕКИ МОДЕЛЕЙ................................................307 
7.1. Пополнение библиотеки схемными компонентами, имеющими 
стандартную модель ..............................................................................................308 
7.2. Пополнение библиотеки схемными компонентами,  
имеющими модель в виде подсхемы...................................................................309 
7.3. Создание модели схемного компонента с использованием  
иерархической схемы ............................................................................................317 
7.3.1. Иерархические схемы..............................................................................318 
7.3.2. Создание модели TL494 в виде иерархической схемы........................318 
7.4. Редактор символов..........................................................................................332 
7.4.1. Окно редактора символов .......................................................................333 
7.4.2. Панель команд редактора символов ......................................................333

7.4.3. Панель инструментов редактора символов...........................................335 
7.4.4. Создание изображения символа.............................................................336 
7.4.5. Добавление выводов................................................................................337 
7.4.6. Добавление атрибутов.............................................................................340 
7.4.7. Видимость атрибутов ..............................................................................343 
7.5. Проверка схемного компонента, созданного в виде  
иерархической схемы ............................................................................................345 
7.6. Создание модели схемного компонента с использованием подсхемы .....349 
7.6.1. Преобразование иерархической схемы в библиотечную подсхему ...349 
7.6.2. Редактирование символа схемного компонента...................................352 
7.6.3. Проверка схемного компонента, созданного в виде подсхемы ..........352

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................................355

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ 
КОМПОНЕНТОВ ПРИ ПОМОЩИ LTSPICE .................................................................357 
П1.1. Принцип подобия электрических и магнитных цепей.............................358 
П1.2. Дуальность физических цепей....................................................................361 
П1.2.1. Модель неразветвленной магнитной цепи .........................................362 
П1.2.2. Моделирование разветвленной магнитной цепи...............................365 
П1.2.3. Моделирование сложной магнитной цепи .........................................368 
П1.2.4. Выводы...................................................................................................369 
П1.3. Адаптация модели для магнитных цепей,  
работающих с частичным или полным подмагничиванием..............................369 
П1.4. Создание модели интегрированного магнитного компонента................373

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ПО LTSPICE..............................379 
П2.1. Параметры командной строки программы LTspice..................................379 
П.2.2. Перечень схемных элементов симулятора LTspice .................................380

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИИ,  
ПРЕДСТАВЛЕННОЙ НА КОМПАКТ-ДИСКЕ, ПРИЛАГАЕМОМ К КНИГЕ....................384 
П3.1. Каталог Lessons ............................................................................................384 
П3.2 Каталог Models..............................................................................................384

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ........................................................................................385

Where will you be when the zombie apocalypse hits? Trapping yourself in the basement? Roasting the family pet? Beheading reanimated neighbors?
No way. You’ll be building fortresses, setting traps, and hoarding supplies, because you, savvy survivor, have snatched up your copy of The Maker's Guide to the Zombie Apocalypse before it’s too late. This indispensable guide to survival after Z-day, written by hardware hacker and zombie anthropologist Simon Monk, will teach you how to generate your own electricity, salvage parts, craft essential electronics, and out-survive the undead.,p>Take charge of your environment:

• Monitor zombie movement with trip wires and motion sensors
• Keep vigilant watch over your compound with Arduino and Raspberry Pi surveillance systems
• Power zombie defense devices with car batteries, bicycle generators, and solar power

Escape imminent danger:

• Repurpose old disposable cameras for zombie-distracting flashbangs
• Open doors remotely for a successful sprint home
• Forestall subplot disasters with fire and smoke detectors

Communicate with other survivors:

• Hail nearby humans using Morse code
• Pass silent messages with two-way vibration walkie-talkies
• Fervently scan the airwaves with a frequency hopper

For anyone from the budding maker to the keen hobbyist, The Maker’s Guide to the Zombie Apocalypse is an essential survival tool.