home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HAM Radio 1 / HamRadio.cdr / tech / quickcir / qckt.doc < prev   
Text File  |  1988-04-21  |  114KB  |  2,895 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.                                         QCkt
  10.                              The Quick Circuit Analyzer
  11.                              Written by Kevin McClaning
  12.  
  13.  
  14.                                   Reference Manual
  15.  
  16.  
  17.                                     Version 1.00
  18.                                     January 1988
  19.  
  20.  
  21.  
  22.  
  23.  
  24.  
  25.                                         (c)  Copyright 1988 by RadioWare
  26.                                              All Rights Reserved
  27.  
  28.                                              RadioWare Inc.
  29.                                              P.O.Box 2016
  30.                                              Columbia, Md   21045
  31.  
  32.  
  33.  
  34.  
  35.  
  36.  
  37.  
  38.  
  39.  
  40.  
  41.  
  42.  
  43.  
  44.  
  45.  
  46.  
  47.  
  48.                This document describes the QCkt circuit analysis package.
  49.  
  50.                This  version   of  QCkt  is  being  distributed  under  the
  51.           ShareWare concept.   The  ShareWare  concept  is  based  on three
  52.           principles:
  53.  
  54.                1. People  need to try programs before they buy them to
  55.                see if they are useful.  You have to use  a program for
  56.                a while  before you can determine whether it's suitable
  57.                for what you want to do. 
  58.                2. Software authors can be supported directly by users,
  59.                3. Copying and networking,  one of  the major strengths
  60.                of electronic data, can be encouraged.
  61.  
  62.                If  user-supported  software  works, then everyone benefits.
  63.           The user will benefit by receiving  quality products  at low cost
  64.           along with  being able to try out a package before purchase.  The
  65.           author benefits by being  able to  enter the  commercial software
  66.           market without large amounts of capital.
  67.  
  68.                User-supported  software  is  generally  not  public  domain
  69.           material: most programs carry a copyright  notice, including this
  70.           one.   The author  has licensed  you to  use and copy the program
  71.           under certain conditions.  Likewise, ShareWare is not intended to
  72.           be free  software.  It is intended to provide quality software at
  73.           a low price, while directly supporting the author.
  74.  
  75.                The bottom line is this - If you're still using  a ShareWare
  76.           product after a few weeks, then the program is worth something to
  77.           you and you should make a contribution. 
  78.  
  79.                If you like this program  and  find  it  of  use,  then your
  80.           registration of $25 will be greatly appreciated.  It will be used
  81.           to support future versions  of the  program as  well as providing
  82.           encouragement to produce other programs.
  83.  
  84.                What will you get for your registration?  First, I will send
  85.           you the next major revision at no extra charge.   After that, you
  86.           can  always  get  the  current  version  for  a  distribution and
  87.           handling  charge  of  $10.    Secondly,  your  registration  will
  88.           encourage me  to revise  and improve QCkt.  Thirdly, I'll put you
  89.           on my mailing list for revisions  of QCkt  and other  programs we
  90.           write.  Lastly, you'll get support.  I will always respond to the
  91.  
  92.  
  93.  
  94.  
  95.  
  96.           queries of registered users  but I  may not  have time  to answer
  97.           questions from non-registered users.
  98.  
  99.                All users of QCkt may :
  100.  
  101.                     1.  Copy  and  freely distribute QCkt as long
  102.                     as:
  103.                       a. No fee is charged, except for copying   
  104.                       and distribution  charges not to exceed    
  105.                       $12.
  106.                       b. QCkt is distributed only in it's        
  107.                      original, unmodified  form with all of      
  108.                      it's documentation.
  109.                       c. It is not distributed with or as any    
  110.                      part of  any other  package (software or    
  111.                     hardware), unless prior written  permission  
  112.                     has been granted by RadioWare. 
  113.  
  114.                     2.  If  you  are  using  this  product  in  a
  115.                     commercial  environment,  then  your  company
  116.                     MUST  register  or  see  about getting a site
  117.                     license.  That way, I'll stay in business and
  118.                     you'll get support.
  119.  
  120.                Send all inquires to :
  121.                               RadioWare
  122.                               P.O. Box 2016
  123.                               Columbia, Md   21045
  124.  
  125.                Make all  checks payable  to RadioWare, Inc.  Please use the
  126.           enclosed order form and please PRINT your full name and address.
  127.  
  128.                Site licenses and commercial distribution licenses  are also
  129.           available.    I  will  do  customized versions at very reasonable
  130.           prices.
  131.  
  132.                I would really like to hear your comments about QCkt.   Even
  133.           if you're  not a  registered user,  please drop  me a line if you
  134.           have any comments, criticisms or complaints.   With  such help, I
  135.           will modify QCkt to produce a better, easier-to-use program.
  136.  
  137.                Occasionally, I  do a little teaching and I've found QCkt to
  138.           be very helpful in this  respect.    Concepts  such  as matching,
  139.           transmission  lines  and  filtering  become  very  clear when the
  140.           student can  twiddle  with  component  values  in  an interactive
  141.           environment (that's  where many  of the examples included on this
  142.           disk have come from).  The  students get  a good  feeling if they
  143.           see  the  filter  they  designed  out  of  a book perform like it
  144.           should.  Also, they can see the effects of finite component Q and
  145.           parasitic components  on circuit  performance.  Anyway, if anyone
  146.           out there  uses QCkt  in a  teaching environment,  I would really
  147.           like to  hear about  their experiences.  Personally, I think this
  148.           will be the wave of the future.
  149.  
  150.  
  151.  
  152.  
  153.  
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159.  
  160.  
  161.  
  162.           The Fine Print ...
  163.  
  164.                                      Disclaimer
  165.  
  166.                RadioWare makes no representation or warranties with respect
  167.           to  the  content  hereof  and  specifically disclaims any implied
  168.           warranties to the suitability of this program for  any particular
  169.           purpose.    You,  the  user,  must  determine  that yourself.  In
  170.           addition, you should understand that using a program of this type
  171.           on an IBM PC or similar compatible machine has inherent risks and
  172.           that you may inadvertently damage or destroy valuable programs or
  173.           data.   RadioWare expressly  declines to assume liability for any
  174.           use of  this  program  by  you  and  your  use  of  this programs
  175.           constitutes  your  agreement  to  hold  us  blameless.  RadioWare
  176.           reserves the right to make  changes  from  time  to  time  in the
  177.           context hereof without obligation to notify any person or persons
  178.           of such changes.
  179.  
  180.  
  181.  
  182.                                      Trademarks
  183.  
  184.                MS-DOS is a registered trademark of Microsoft Corp.
  185.                PC-DOS and IBM PC are registered trademarks of IBM Corp.
  186.                Turbo  Pascal  is   a   registered   trademark   of  Borland
  187.           International Inc.
  188.                The  Smith  Chart  is  registered  by  P.H.Smith  of  Analog
  189.           Instruments, Inc.
  190.  
  191.  
  192.  
  193.  
  194.  
  195.  
  196.  
  197.  
  198.  
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  
  207.  
  208.  
  209.                                   Table of Contents
  210.  
  211.  
  212.                1    ..............................  Introduction
  213.                2    ..............................  An Example
  214.                3    ..............................  Entering and Saving A
  215.                                                        Circuit
  216.                4    ..............................  Entering Frequency
  217.                                                        Sweeps
  218.                5    ..............................  Variable Components and
  219.                                                        the Tune Mode
  220.                6    ..............................  Plotting the Frequency
  221.                                                        Response
  222.                7    ..............................  The Smith Chart
  223.                8    ..............................  Some Examples
  224.                9    ..............................  How QCkt Works
  225.                10   ..............................  QCkt Limitations
  226.  
  227.  
  228.  
  229.           Appendices
  230.  
  231.                A    ..............................  Technical
  232.                                                         Specifications
  233.                B    ..............................  Acknowledgements
  234.                C    ..............................  References - Credit
  235.                                                          Where It's Due
  236.                D    ..............................  Component Summary
  237.                E    ..............................  Running Aspect.Com
  238.                F    ..............................  Order Form
  239.  
  240.  
  241.  
  242.  
  243.  
  244.  
  245.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  246.  
  247.  
  248.  
  249.  
  250.  
  251.  
  252.  
  253.  
  254.  
  255.  
  256.  
  257.                              Chapter One : Introduction
  258.  
  259.  
  260.  
  261.                This  manual  describes  the  operation  and use of QCkt, an
  262.           interactive circuit analysis program  for  the  IBM-PC  and close
  263.           compatibles.    This  manual  contains a description of the files
  264.           found  on  the  disk,  an  overview  of  program  features  and a
  265.           reference guide for all of QCkt's commands.
  266.  
  267.                QCkt's  personality  is  geared  toward  the  practicing  RF
  268.           engineer.  I do a lot of RF circuit design and analysis in the 20
  269.           -  1000  MHz  range  and  none  of the reasonably priced programs
  270.           currently on the market did what I wanted  to do.   I  wrote QCkt
  271.           over many months with the following goals in mind:
  272.  
  273.                     1.  Fast  data  entry  -  allow  the  user to enter the
  274.                     circuit of interest in a short time.
  275.  
  276.                     2. Fast sweep time -  to  allow  the  user  to  see the
  277.                     effects of component changes almost immediately.
  278.  
  279.                     3. Quick  feedback when changing component values - one
  280.                     of the problems I have with  programs currently  on the
  281.                     market is  that they don't let you twiddle with circuit
  282.                     components and immediately see the result.  
  283.  
  284.                     4. Quick access to the circuit from almost any point in
  285.                     the  program  -  you  can  change  almost  any plotting
  286.                     parameter or circuit value while  in  one  of  the plot
  287.                     modes  and  immediately  see  the  results  on  circuit
  288.                     performance.
  289.  
  290.                QCkt will  run on  an IBM-PC  or close  compatible.  Minimum
  291.           system requirements  are 256-K of memory, PC-DOS or MS-DOS 2.0 or
  292.           greater and at  least  one  floppy  disk  drive.    QCkt  needs a
  293.           color/graphics card  with either a color or monochrome monitor to
  294.           function properly.
  295.  
  296.                You will need an 8087 numeric co-processor chip installed in
  297.  
  298.                                                                           1
  299.  
  300.  
  301.  
  302.  
  303.  
  304.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  305.  
  306.           your machine  to run  QCkt-87, the 8087 version of QCkt.  QCkt-87
  307.           runs about 4 times faster than  QCkt  --  a  big  difference when
  308.           evaluating large circuits.
  309.  
  310.                Due to  the Turbo  Pascal compiler used to generate QCkt and
  311.           QCkt-87, their file structures are incompatible.   That  is, QCkt
  312.           cannot  read  or  write  QCkt-87 files.  Likewise, QCkt-87 cannot
  313.           read or write QCkt files.
  314.  
  315.  
  316.                The files included with this package are :
  317.  
  318.                QCkt.Com - This contains the main  driving routines  used by
  319.           QCkt.
  320.  
  321.                FarCode.Com  -   This  module  contains  the  code  for  the
  322.           rectangular  and  Smith  Chart  plotting  routines.    QCkt  will
  323.           terminate  with  an  error  message  if  this  file is not on the
  324.           default drive at start up.
  325.  
  326.                Aspect.Com - This program generates the aspect ratio of your
  327.           monitor.    If  the  Smith  Chart  isn't round on your particular
  328.           monitor and you can't correct it  by fiddling  with the controls,
  329.           run Aspect.Com  to correct the problem.  Note: Aspect.Com creates
  330.           a short file called Aspect.Dta on the default  drive.   This file
  331.           contains the  aspect ratio  of your  monitor which  QCkt reads on
  332.           start up.
  333.  
  334.                Aspect.Dta - This file contains  the  aspect  ratio  of your
  335.           monitor,  if  needed.    See  the entry under Aspect.Com for more
  336.           information.
  337.  
  338.                Ex*.Ckt - These are example circuit  files discussed  in the
  339.           manual (Read on).
  340.  
  341.                QCkt.Doc - This manual in ASCII format.
  342.  
  343.                In order to run QCkt, you must have QCkt.Com and FarCode.Com
  344.           on the default drive and directory.  If you need  Aspect.Dta (see
  345.           Appendix E  for more information), it must also be on the default
  346.           drive and directory.
  347.  
  348.                One final note before we get into it.  If you're a new user,
  349.           go through  the example in Chapter 2 before you do anything else.
  350.           This will help acquaint you with some of  the features  and power
  351.           of QCkt.   Then,  skim the  rest of  the manual  while sitting in
  352.           front of your computer.  Try things out.  Finally, go through the
  353.           examples given in Chapter 8.   This procedure will get you up and
  354.           running quickly and painlessly.    Use  the  other  parts  of the
  355.           manual for reference or when you're having trouble.  
  356.  
  357.                                                                           2
  358.  
  359.  
  360.  
  361.  
  362.  
  363.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  364.  
  365.  
  366.  
  367.  
  368.  
  369.  
  370.  
  371.  
  372.  
  373.  
  374.  
  375.  
  376.  
  377.  
  378.  
  379.  
  380.  
  381.  
  382.  
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  
  387.  
  388.  
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394.  
  395.  
  396.  
  397.  
  398.  
  399.  
  400.  
  401.  
  402.  
  403.  
  404.  
  405.  
  406.  
  407.  
  408.  
  409.  
  410.  
  411.  
  412.  
  413.  
  414.  
  415.  
  416.                                                                           3
  417.  
  418.  
  419.  
  420.  
  421.  
  422.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  423.  
  424.  
  425.  
  426.  
  427.  
  428.  
  429.  
  430.  
  431.  
  432.  
  433.                               Chapter Two - An Example
  434.  
  435.                If  you're  like  me,  then  you don't want to read too much
  436.           before you fire the computer up to play.   This  chapter will run
  437.           through  an   example  which  will  demonstrate  most  of  QCkt's
  438.           capabilities.  
  439.  
  440.                The first example circuit  we'll go  through is  on the disk
  441.           under the name Exbpf214.Ckt.  As the name implies, this is a 21.4
  442.           MHz bandpass filter.  It is a Chebychev filter with a 1  Mhz 5-dB
  443.           pass band, capacitively matched to 50 ohms. 
  444.  
  445.                Before we  get to  the example,  let's clear up a few terms.
  446.           When I ask you to hit the Alt-S key, for example, this means hold
  447.           down the  Alt key  (lower left hand corner of your keyboard) and,
  448.           while still holding the Alt key down, strike the S  key (either a
  449.           capital-S or small-S will do - it makes no difference).
  450.  
  451.                Another item  to clear up is the subject of default answers.
  452.           Typically, when the program asks the user for input, it will show
  453.           a default  value in parenthesis.  The value of the default varies
  454.           depending upon how  you  answered  the  question  last  time, the
  455.           present state  of the circuit currently in memory and what you're
  456.           doing at the time.  Anyway, to accept  the default,  all you have
  457.           to do  is hit  the return  key.  For example, suppose the program
  458.           asks:
  459.  
  460.                    "Which Component (A, B, C, D or E) : (A) ...".
  461.  
  462.                The choices you are allowed to  enter are  A, B,  C, D  or E
  463.           (either  upper  or  lower  case)  and  answer  A  is the default.
  464.           Hitting the return key is the same as typing an "A", then hitting
  465.           the return key.
  466.  
  467.                Finally,  when  the  circuit  lists  possible responses to a
  468.           question, you can respond  with a  number.   Consider our example
  469.           from before - The program asks:
  470.  
  471.                    "Which Component (A, B, C, D or E) : (A) ... "
  472.  
  473.                The choices you can enter are A, B, C, D or E.  You can also
  474.  
  475.                                                                           4
  476.  
  477.  
  478.  
  479.  
  480.  
  481.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  482.  
  483.           enter 1 for A, 2 for B, 3 for C, etc. up to 5 for E.  In general,
  484.           you can enter a 1 for the first answer listed, a 2 for the second
  485.           and so on.  This feature  speeds things  up slightly  by allowing
  486.           you to keep your right hand over the numeric keypad at all times.
  487.  
  488.  
  489.                Consider another example - suppose the program asks:
  490.  
  491.                    "Continue (Y or N) : (Y) ... "
  492.  
  493.           Hit return for Yes.  You can hit either "n", "N" or "2" for No.
  494.  
  495.                From the DOS prompt and with  the QCkt  disk in  the default
  496.           drive, type  "QCkt" and  wait for  the main  menu.  Then, get the
  497.           Exbpf214.Ckt file from the disk by selecting item 11.   This puts
  498.           up  the  QCkt  retrieve  file  menu.    Select  option 2 and type
  499.           "Exbpf214" (the program automatically  appends the  ".ckt" if you
  500.           don't enter  an extension).   This  will load the 21.4 MHz filter
  501.           file from the disk and return you to the main menu.
  502.  
  503.                Loading a file this  way loads  a description  of the actual
  504.           circuit to be analyzed as well as several other system parameters
  505.           such as component Q, 2 different frequency sweep ranges, plotting
  506.           parameters and a host of other items.
  507.  
  508.                At the  QCkt main  menu, select  item 3 to plot the gain and
  509.           return loss of the filter we just retrieved from the  disk.  This
  510.           brings  up  two  more  menus  - don't bother with them right now.
  511.           Just hit the return key twice to accept  the default  options and
  512.           get a gain plot of the filter.
  513.  
  514.                The gain plot is really two different plots displayed on the
  515.           same scale.  The solid line you see  is the  transfer function of
  516.           circuit  in  memory.    This  is the power dissipated in the load
  517.           resistor divided by the maximum power available from  the source.
  518.           The second  plot made  up the  little square  boxes is the return
  519.           loss of the circuit.  This function reflects how well the circuit
  520.           is  matched  to  the  system characteristic impedance - the lower
  521.           this number is, the closer the circuit input impedance is  to the
  522.           system characteristic impedance.
  523.  
  524.                In the  upper left  corner is  the current cursor frequency.
  525.           This is the frequency currently being evaluated and it relates to
  526.           the  small,  hollow  box  currently  at the left hand side of the
  527.           graph (it's about 35 dB down).  If you press the '+'  or '-' keys
  528.           on the  numeric keypad,  this evaluation frequency will increment
  529.           or decrement accordingly.  Go ahead and try it now.
  530.  
  531.                You'll notice that as  you change  the evaluation frequency,
  532.           the  numbers  at  the  bottom  labelled Gain, Phase, R.L. (return
  533.  
  534.                                                                           5
  535.  
  536.  
  537.  
  538.  
  539.  
  540.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  541.  
  542.           loss) and G.D. (group  delay) also  change.   These number always
  543.           reflect  the  characteristics  of  the  circuit  in memory at the
  544.           evaluation frequency.
  545.  
  546.                Another way to change the evaluation  frequency is  to press
  547.           the Alt-F  key.   A window  opens up  and asks you to enter a new
  548.           frequency.  Enter 21.4 MHz for the new  frequency.   When you hit
  549.           return, the  previous screen  is restored  and updated to reflect
  550.           what the circuit is doing at 21.4 MHz.  The frequency cursor (the
  551.           small hollow box on the graph) is also moved to 21.4 MHz.
  552.  
  553.                Now, hit  the Alt-I  key.   This will  bring up  a help menu
  554.           which contains all of the  commands  you  can  use  while  in the
  555.           plotting mode.   It  might be  a good idea to do a Shift-PrtSc at
  556.           this point to get a hard copy.  Strike any key to get back to the
  557.           plotting screen.
  558.  
  559.                Try  the  Alt-W  key.    This  key lets you twiddle with the
  560.           frequency sweep and plot  parameters.    The  menu  that  you see
  561.           displays the  two sweeps currently in memory (labelled #1 and #2)
  562.           along with their current step sizes.  Take note that  the current
  563.           sweep is #1 by looking at menu option 4.  Change the active sweep
  564.           from sweep #1 to sweep #2 by selecting option 4.  When the screen
  565.           repaints, you'll see the active sweep has now become #2.  Hit the
  566.           return key once more to return to the plot.
  567.  
  568.                When we return to the plot,  you'll notice  that nothing has
  569.           changed.   QCkt simply  saves the current graphics screen when it
  570.           calls one of the Alt functions and restores it upon completion of
  571.           the Alt  task.   To re-sweep  the circuit with the current active
  572.           sweep (now sweep #2), press Alt-S.  The screen will  be repainted
  573.           with the new active sweep.
  574.  
  575.                This entire  operation of striking Alt-W to edit the sweeps,
  576.           changing the active sweep  to #2  with one  of the  menu options,
  577.           returning to  the plotting  screen and doing an Alt-S to re-sweep
  578.           the circuit is done often.  The whole process can be accomplished
  579.           by hitting the Alt-A key to toggle the active sweep.  Try it now.
  580.           The active sweep will  be changed  back to  sweep #1,  the screen
  581.           will be  repainted and  the circuit will be re-swept according to
  582.           the first sweep's parameters. 
  583.  
  584.                Let's try one more thing before we leave  this plot.   Press
  585.           the Alt-G  key.  This key allows the user to enter global circuit
  586.           and plotting parameters.   These  parameters  are:  the  load and
  587.           source  resistance,  the  system  characteristic  impedance,  the
  588.           frequency where the electrical  length  of  T-Lines  is specified
  589.           and, finally, capacitor and inductor quality factors or Q's.
  590.  
  591.                After  hitting  Alt-G,  the  program will ask you a question
  592.  
  593.                                                                           6
  594.  
  595.  
  596.  
  597.  
  598.  
  599.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  600.  
  601.           about system characteristic impedance.  Hit return to  accept the
  602.           default value  of 50  ohms.   Likewise, just hit return to accept
  603.           the defaults for load  and source  resistance and  for the T-Line
  604.           question.  When the program asks for inductor Q, take note of the
  605.           default value.  This number, along  with capacitor  Q, was loaded
  606.           from disk  when we  loaded the circuit.  The value displayed here
  607.           (inductor and capacitor Q both = 10000) is  artificially high and
  608.           doesn't reflect  the realizable,  lossy components we have to use
  609.           in the real world.    Change  the  inductor  Q  value  to  a more
  610.           reasonable  value  of  250  and  the capacitor Q value to 1000 by
  611.           entering these numbers in  response to  the appropriate questions
  612.           and hitting return.
  613.  
  614.                Upon  answering  the  capacitor  Q question, you should find
  615.           yourself  looking  at  the  gain  plot  of  the  circuit  you saw
  616.           previously.    Make  a  mental  note of the filter insertion loss
  617.           (about 0) and the depth of  the ripples  (about 5-dB).   Now, hit
  618.           Alt-S to  sweep the circuit with the new, more realistic Q values
  619.           that we just entered.  You'll note that  the "real-world" circuit
  620.           has an increased insertion loss (about 3 dB) and the ripple depth
  621.           has decreased (also to about 3 dB).   One of  the great strengths
  622.           of QCkt  is that  it allows  you to twiddle with component values
  623.           and quickly see the results on a plot.
  624.  
  625.                Finally, hit the Alt-X key to exit the gain plotting routine
  626.           and return to the main menu.  
  627.  
  628.                Main  menu  options  4  and  5  (plot phase and group delay,
  629.           respectively) perform much the same as the gain plotting routine.
  630.           Try them out for a spin!  Remember that on-line help is available
  631.           through the Alt-I key.
  632.  
  633.                When you're done playing  with  the  phase  and  group delay
  634.           options,  return  to  the  main  menu  (via Alt-X) and reload the
  635.           original circuit by entering option 11 and retrieving the default
  636.           file  (which  is  now  Exbpf214.Ckt).    This is just in case you
  637.           accidentally changed anything important  while you  were fiddling
  638.           around.   Now enter  option 6,  the Smith Chart plotting routine,
  639.           from the main menu.   Hit  return  twice  to  accept  the default
  640.           options  and  you'll  be  dropped  into  the Smith Chart plotting
  641.           routine.
  642.  
  643.                This option  lets  you  plot  the  input  impedance  of your
  644.           circuit on the Smith Chart.  Hit Alt-F and enter 21.4 to move the
  645.           frequency cursor to 21.4 MHz.   You'll  see  that  at  our center
  646.           design frequency of 21.4 MHz, things don't look so good.  Looking
  647.           in the upper left-hand corner of the screen,  we can  see that we
  648.           have a  VSWR of  about 10, our input impedance is nowhere near 50
  649.           Ohms and our return loss is about 0 dB (indicating  a pretty poor
  650.           match).
  651.  
  652.                                                                           7
  653.  
  654.  
  655.  
  656.  
  657.  
  658.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  659.  
  660.  
  661.                Since  the  center  of  the Smith Chart represents a perfect
  662.           match, we are interested in  those  frequencies  where  our input
  663.           impedance  is  near  the  Smith  Chart  center.    Increment  and
  664.           decrement the frequency cursor using the '+' and '-' keys  by the
  665.           numeric keypad  to find  the two  frequencies closest to 50 Ohms.
  666.           You should get about 21.05 and  21.80 MHz.   If  you don't, Alt-F
  667.           your way to these frequencies to verify that they are indeed near
  668.           the center of the chart.
  669.  
  670.                You'll notice that the impedance  plot  on  the  chart looks
  671.           fairly  rough.    In  the  part  of  the spectrum where the input
  672.           impedance  of  the  circuit  is  changing  rapidly,  the plotting
  673.           resolution is  pretty coarse.   You can see the points calculated
  674.           by the program connected with straight lines.
  675.  
  676.                One of the options we didn't explore while we were doing the
  677.           gain plot is the Alt-H key.  This key will halve the current step
  678.           size, giving finer plotting  resolution but  increasing the sweep
  679.           time.  Press Alt-H twice to plot 4 times as many points, then hit
  680.           Alt-S to sweep the circuit with  the new  step size.   You'll see
  681.           that the plot is a lot smoother, but that the sweep time has also
  682.           increased.  You can double the current step size using  the Alt-D
  683.           key. 
  684.  
  685.                If you're  not all  ready there, Alt-F your way back to 21.4
  686.           MHz and make a mental note of the VSWR at that point.   Then, hit
  687.           the Alt-C  key to  draw circles  on the  Smith Chart.   The Smith
  688.           Chart Circle menu will come up, asking you  which type  of circle
  689.           you want to draw on the chart.  Just hit the return key to accept
  690.           the default of constant VSWR circles.  Enter the VSWR at 21.4 MHz
  691.           and hit  return.   When the screen repaints, you'll see the extra
  692.           VSWR circle.  It will be centered about  the center  of the chart
  693.           and should pass through the frequency cursor at 21.4 MHz. 
  694.  
  695.                And again,  just for the heck of it, enter Alt-G to edit the
  696.           global circuit variables again.   As before,  change the inductor
  697.           Q  to  250  and  the  capacitor  Q to 1000.  When the Smith Chart
  698.           screen returns, hit Alt-S to sweep the circuit again and  see the
  699.           effect of realistic component Q.  It does make a difference.
  700.  
  701.  
  702.  
  703.  
  704.  
  705.  
  706.  
  707.  
  708.  
  709.  
  710.  
  711.                                                                           8
  712.  
  713.  
  714.  
  715.  
  716.  
  717.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  718.  
  719.  
  720.  
  721.  
  722.  
  723.  
  724.  
  725.                     Chapter Three - Entering and Saving A Circuit
  726.  
  727.                Entering a circuit into QCkt is really quite easy.  Remember
  728.           that, at present,  QCkt  can  handle  only  ladder  circuits with
  729.           resistive terminations.   For those of you who don't know, ladder
  730.           circuits are circuits which contain only shunt and series element
  731.           connected in  a cascade  fashion.  This particular topology turns
  732.           out to be quick and fairly easy to analyze.
  733.  
  734.                Before entering a  circuit,  it's  a  good  idea  to  have a
  735.           drawing of  the circuit  in front  of you.   Label the components
  736.           starting with #1 at the load end and continuing on  to the source
  737.           resistor.  Don't number the source or load resistors themselves.
  738.  
  739.                From  the  QCkt  main  menu,  select  option  1 to clear the
  740.           circuit and enter a new one.  The program will ask you  if you're
  741.           sure you  want to  do that - answer yes by typing a "y" or a "1".
  742.           Any other  response will  send you  back to  the main  menu.  The
  743.           program  will  then  ask  you  how  you  want  the global circuit
  744.           variables set up.  Enter values for the system impedance  and the
  745.           load and source resistance (all are typically 50 or 75 Ohms).
  746.  
  747.                The next  question deals  with transmission lines.  When you
  748.           enter a transmission line,  you'll have  to tell  the program the
  749.           desired characteristic  impedance of  the line  you want to enter
  750.           and it's electrical length in degrees  at a  specified frequency.
  751.           This is  where you enter that frequency.  It will be the same for
  752.           all of the transmission lines in your circuit.
  753.  
  754.                The last  two  questions  ask  for  the  quality  factors or
  755.           Q-values for  inductors and capacitors.  The defaults are 250 and
  756.           1000 for inductors and capacitors, respectively, which are pretty
  757.           representative of realizable high-quality components.
  758.  
  759.                Hitting return  after the  capacitor-Q question  leads us to
  760.           the component selection menu.  The components the user is able to
  761.           include in his circuits are:
  762.  
  763.                1.  Capacitors  -  The  value of all capacitors in this
  764.                program  are  currently  given  in  picofarads.     All
  765.                capacitors have  the same  global Q value which is held
  766.                constant  with  frequency.    The  default   value  for
  767.                capacitor Q is 1000.
  768.  
  769.  
  770.                                                                           9
  771.  
  772.  
  773.  
  774.  
  775.  
  776.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  777.  
  778.                2.  Inductors  -  The  value  of  all inductors in this
  779.                programs are currently  given  in  microhenries.   Like
  780.                capacitors, all  inductors have the same global Q value
  781.                which can be (and usually is) different from the global
  782.                capacitor Q.  The default value for inductor Q is 250.
  783.  
  784.                3. Resistors  - The values of all resistors are entered
  785.                in Ohms.
  786.  
  787.                4. Parallel  LC  -  An  inductor  and  capacitor hooked
  788.                together in  parallel.   As before,  the capacitance is
  789.                given  in  picofarads  while   the  inductance   is  in
  790.                microhenries.   Global capacitor  and inductor Q losses
  791.                are applied to this combination.
  792.  
  793.                5. Series LC -  As in  #4, but  the two  components are
  794.                connected in series.
  795.  
  796.                6. Parallel  RC - A resistor and capacitor connected in
  797.                parallel.
  798.  
  799.                7. Series RC -  A resistor  and capacitor  connected in
  800.                series.
  801.  
  802.                8. Parallel  RL -  A resistor and inductor connected in
  803.                parallel
  804.  
  805.                9. Series RL - A resistor and inductor in series.
  806.  
  807.                10. T-Line - This is a lossless transmission line.  The
  808.                user enters a unique characteristic impedance (in Ohms)
  809.                and electrical length (in degrees).  If the  line is in
  810.                shunt with  the circuit,  the user is asked if the line
  811.                is open- or short-circuited.  The  electrical length is
  812.                the number of degrees the line appears to be at a given
  813.                frequency.  The  frequency  is  specified  as  a global
  814.                value and it is the same for all of the T-Lines entered
  815.                in this program.  The default is 100 MHz.
  816.  
  817.                11. Parallel Resonator - This is  simply a  parallel LC
  818.                circuit (see  item #4  above) specified  in a different
  819.                way.  Instead of  asking for  a value  of L  and C, the
  820.                program asks  for a  value of L (in microhenries) and a
  821.                center frequency (in MHz).  The  parallel LC  will then
  822.                be  made  to  resonate  at the given frequency.  Global
  823.                capacitor  and  inductor  Q's   are  applied   to  this
  824.                component.
  825.  
  826.                12. Series  Resonator -  The same  component as in item
  827.                #11,  except  that  the  inductor  and   capacitor  are
  828.  
  829.                                                                          10
  830.  
  831.  
  832.  
  833.  
  834.  
  835.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  836.  
  837.                connected in series.
  838.  
  839.                13. Defined Impedance Plane - This is an operation more
  840.                that it is a component.  If one of these  is present in
  841.                the circuit, the Smith Chart and return loss plots will
  842.                reflect the impedance of  the circuit  looking from the
  843.                impedance plane  toward the  load.  The Smith Chart and
  844.                return loss plots will not reflect  the input impedance
  845.                as the source sees the circuit.
  846.                     If  there  is  more  than  one  of  these  defined in a
  847.                circuit, the last impedance  plane (the  one closest  to the
  848.                source) is used.
  849.  
  850.                14.  Duplicate  an  Existing  Part  -  This  is  a very
  851.                convenient  operation  which   allows   any  previously
  852.                defined  part  (ie.  a  part  with  lower number) to be
  853.                duplicated.  This is useful for  some types  of filters
  854.                and matching  circuits which  exhibit a  high degree of
  855.                symmetry.
  856.  
  857.                A little sidenote - In all cases, you  are allowed  to enter
  858.           negative values  for components.   Mathematically,  this is not a
  859.           problem for the evaluation software, but interpretation is  up to
  860.           you.    Doing  this,  however,  can mess up the graphics plotting
  861.           routines.  They won't crash, but will usually try to  plot off of
  862.           the outlined grid.
  863.  
  864.                I allow  negative components  for the  simple reason that it
  865.           can be interesting to plot such  things.   You can  also settle a
  866.           lot of silly arguments about circuit theory when they come up. 
  867.  
  868.                From this  point, enter the components in order; starting at
  869.           the load end of  the circuit  and proceeding  towards the source.
  870.           The program  will prompt  you for  the information it needs about
  871.           any particular part.  When you're finished, enter  99 when you're
  872.           asked for  a component  (or just hit return).  This will take you
  873.           back to the main menu.
  874.  
  875.                At the  main menu,  enter option  #2 to  take a  look at the
  876.           circuit you  just entered.  The top three lines of the new screen
  877.           give information on the  global  circuit  parameters  you entered
  878.           when you started a new circuit. 
  879.  
  880.                After  that,  the  program  displays  the current circuit in
  881.           memory starting at the load with  block #1  and proceeding toward
  882.           the source with increasing block numbers.  After the block number
  883.           is the component type (inductor, capacitor, etc.), followed  by a
  884.           description of  the way the component is connected in the circuit
  885.           (either shunt  or  series).    Finally,  the  component  value is
  886.           displayed along with the proper units (uH, pF or Ohm).
  887.  
  888.                                                                          11
  889.  
  890.  
  891.  
  892.  
  893.  
  894.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  895.  
  896.  
  897.                If you  want to  change a  particular circuit element, enter
  898.           the block number of  the component  you want  to change.   You'll
  899.           find yourself back at the QCkt component menu where you can enter
  900.           a new component or  change the  value of  the present  one.  When
  901.           you're  done,  QCkt  takes  you  back  to the circuit description
  902.           screen.
  903.  
  904.                A convenient feature of QCkt is that it allows you  to enter
  905.           new components from the circuit description screen.  For example,
  906.           if the maximum component  number in  your circuit  is 9,  you can
  907.           enter 10  for the  number of the block you'd like to change.  You
  908.           can then add a new component to your circuit.
  909.  
  910.                If you like, you can also  change the  global variables from
  911.           this screen by entering 99 as the component you'd like to change.
  912.           QCkt will then take you to the global editing screen.
  913.  
  914.                Main menu options 10 and 11 allow you  to save  your circuit
  915.           file on disk.
  916.  
  917.                Select  option  11  to  retrieve  a  circuit  from the disk.
  918.           You'll come to the QCkt file menu which is reproduced here: 
  919.  
  920.           Get Disk Menu - QCkt (Version X.XX)
  921.           -----------------------------------------------------------------
  922.           Pick an Option:                    Default File is : Work.Ckt
  923.  
  924.                1.  Get Circuit From the Default File
  925.                2.  Get Circuit From Another File
  926.  
  927.                99. Return
  928.           -----------------------------------------------------------------
  929.           What'll It Be : (1) ... 
  930.  
  931.                You can get a file from the default  circuit file (Work.Ckt,
  932.           here) or  from any other file.   If you retrieve or save anything
  933.           in any other file, that file then becomes the default  file.  For
  934.           example, when  we retrieved the example circuit Exbpf214.Ckt from
  935.           the disk, that became the default file.   This makes  updating of
  936.           your circuit  files as  you're working  on them  pretty easy.  To
  937.           save something in the  default file  amounts to  selecting option
  938.           #11 from the QCkt main menu and hitting return twice.
  939.  
  940.                If you  need to  save your  circuit in a file other than the
  941.           default file, select option #2.   QCkt will  ask for  the name of
  942.           the  file  you  want  to  store  data in.  Only twelve characters
  943.           (8-character name, decimal point and a 3-character extension) are
  944.           allowed.   The circuit  will be saved on the default drive in the
  945.           current directory.
  946.  
  947.                                                                          12
  948.  
  949.  
  950.  
  951.  
  952.  
  953.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  954.  
  955.  
  956.                If you  enter a  file name  without an  extension, QCkt will
  957.           tack ".Ckt" onto the end of the name you enter.  If you specify a
  958.           file that doesn't exist,  the program  will beep,  tell you about
  959.           your mistake and take you back to the main menu.  No data will be
  960.           changed.
  961.  
  962.                QCkt main  menu option  10 (the  save to  disk option) works
  963.           exactly the same way as the retrieve function does.
  964.  
  965.                The following  is a  list of  the information QCkt stores on
  966.           disk:
  967.                - Total number of blocks in your circuit,
  968.                - The primary, secondary and tertiary items of each element
  969.                     (the Z0, length and Short/Open Circuit status of       
  970.                     transmission lines,  for example).   Also, whether each
  971.                     element is in series or shunt,
  972.                - Global Inductor and Capacitor Q,
  973.                - The source and load resistances,
  974.                - The frequency at which transmission line electrical       
  975.              are valid,
  976.                - The system characteristic impedance,
  977.                - The number of defined parallel branches,
  978.                - The following data for each sweep:
  979.                          - Start frequency
  980.                          - Stop frequency
  981.                          - Increment frequency
  982.                          - The  value of the bottom of the  
  983.                           linear gain plot
  984.                          - The value of  the top  of the    
  985.                          group delay plot
  986.                          - The  tic mark interval for the   
  987.                          horizontal and  vertical  axes     
  988.                          for the  gain, phase  and group    
  989.                          delay plots
  990.                - The following data for the variable components:
  991.                          - The block number  of the variable
  992.                             component
  993.                          - Whether the variable component is
  994.                              the primary, secondary or      
  995.                              tertiary element of the block
  996.  
  997.  
  998.  
  999.  
  1000.  
  1001.  
  1002.  
  1003.  
  1004.  
  1005.  
  1006.                                                                          13
  1007.  
  1008.  
  1009.  
  1010.  
  1011.  
  1012.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1013.  
  1014.  
  1015.  
  1016.  
  1017.  
  1018.  
  1019.  
  1020.  
  1021.                       Chapter Four - Entering Frequency Sweeps
  1022.  
  1023.  
  1024.                Before you can plot your circuit, you have to set up several
  1025.           parameters to tell QCkt how to plot your data.   These parameters
  1026.           include  start  and  stop  frequencies, vertical ranges, tic mark
  1027.           spacings and the like.  You can do this from  the QCkt  main menu
  1028.           option #7 (among other places in the program).
  1029.  
  1030.                From the  QCkt main menu, enter option #7 to get to the edit
  1031.           sweep menu.  This  menu displays  the current  parameters for two
  1032.           separate frequency  sweeps, labelled  sweep #1 and sweep #2.  The
  1033.           menu displays the start, stop and step frequencies.
  1034.  
  1035.                The circuit is evaluated from  the  start  frequency  to the
  1036.           stop frequency, incrementing by the step frequency.  For example,
  1037.           if the start frequency is 100 MHz, the stop frequency  is 200 MHz
  1038.           and the  step frequency  is 1  MHz, the circuit will be evaluated
  1039.           and plotted at 100 MHz, 101 MHz, 102 MHz ... 199 MHz  and 200 MHz
  1040.           for a  total of  101 points.  The more points you pick, the finer
  1041.           the graph will be but the  longer  it  will  take  to  complete a
  1042.           sweep.
  1043.  
  1044.                Some  sidenotes   -  Anytime  0  MHz  is  encountered  while
  1045.           analyzing a circuit, the circuit will be evaluated at 1 Hz.  This
  1046.           allows  you  to  enter  0  MHz  as  a start or stop frequency and
  1047.           prevents divide-by-zero run time errors.
  1048.  
  1049.                You can  enter  negative  frequencies  without  any problem.
  1050.           Realistically,  this  is  pretty  useless although mathematically
  1051.           interesting.
  1052.  
  1053.                If you enter a frequency  step  size  of  0  MHz,  QCkt will
  1054.           default the step size to the following expression:
  1055.  
  1056.                     Step Size = Abs(Stop Freq - Start Freq) / 100
  1057.  
  1058.           which will produce 101 evaluation points.
  1059.  
  1060.                The edit  sweep menu  presents you  with four  options.  The
  1061.           first three  allow you  edit either  the first  sweep, the second
  1062.           sweep or both sweeps.  We'll get to that in a minute.
  1063.  
  1064.  
  1065.                                                                          14
  1066.  
  1067.  
  1068.  
  1069.  
  1070.  
  1071.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1072.  
  1073.                The  fourth  option  allows  you  to toggle the active sweep
  1074.           between #1 and #2.  The active sweep is the  sweep used  when you
  1075.           plot anything.   The  inactive sweep  is always there, waiting to
  1076.           become the active sweep whenever you want.
  1077.  
  1078.                Two sweeps allow you to  look  at  a  circuit  in  two ways.
  1079.           First,  you   can  look  at  the  circuit  up  close,  where  the
  1080.           interesting things are happening (in the  passband of  a bandpass
  1081.           filter, for  example).   Secondly, you can get an overall picture
  1082.           of the circuit as it behaves over a large frequency range (to get
  1083.           an ideal of ultimate attenuation and that kind of thing).  
  1084.  
  1085.                Anyway, select  option #1  from the  QCkt edit sweep menu to
  1086.           edit sweep #1.  QCkt will remind you  which sweep  you're editing
  1087.           at the  top of the page, then ask you for the new start, stop and
  1088.           step frequencies.  Either enter new frequencies or  hit return to
  1089.           accept the  default values  in parentheses.   For example, if the
  1090.           screen looked like:
  1091.  
  1092.  
  1093.           Edit Sweep #1
  1094.           -------------------------------------------------------------
  1095.           Start Freq (MHz) : (19.4000) ... 15
  1096.           Stop Freq (MHz) : (23.4000) ... 28
  1097.           Step Freq (MHz) : (0.0500) ...
  1098.           -------------------------------------------------------------
  1099.  
  1100.  
  1101.           It means that the previous start, stop and  step frequencies were
  1102.           19.4 MHz,  23.4 MHz and 0.05 MHz.  The user entered new start and
  1103.           stop frequencies of 15 and 28 MHz, but accepted the  default step
  1104.           frequency of 0.05 MHz.
  1105.  
  1106.                After you've entered the step frequency, QCkt will ask for a
  1107.           set of plotting guidelines.  Since  QCkt deals  only with passive
  1108.           devices which  have no  gain, it  reminds you that the top of the
  1109.           X-Y grid will be 0 dB, then asks for the attenuation value at the
  1110.           bottom  of  the  screen.    Again,  just hit return to accept the
  1111.           default value in parenthesis or enter a new value.
  1112.  
  1113.                Now, QCkt  will  ask  for  the  tic  mark  interval  for the
  1114.           vertical grid.   This  tells the  plotting routine  how often you
  1115.           want to draw a horizontal line across the X-Y grid.
  1116.  
  1117.                Finally, QCkt will ask  how often  you want  a vertical line
  1118.           drawn  to  mark  off  frequency.    It  then asks for the maximum
  1119.           expected group delay over  the  frequency  range  and  finally, a
  1120.           group delay tic mark interval.
  1121.  
  1122.  
  1123.  
  1124.                                                                          15
  1125.  
  1126.  
  1127.  
  1128.  
  1129.  
  1130.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1131.  
  1132.  
  1133.                To  recap,  if  the  screen  looked  like this when you were
  1134.           finished:
  1135.  
  1136.  
  1137.           Edit Sweep #1
  1138.           -------------------------------------------------------------
  1139.           Start Freq (MHz) : (19.4000) ... 15
  1140.           Stop Freq (MHz) : (23.4000) ... 28
  1141.           Step Freq (MHz) : (0.0500) ...
  1142.           -------------------------------------------------------------
  1143.           Vertical Parameters
  1144.             The Top of the Grid is 0 dB.
  1145.             How Far Down is the Bottom (dB) : (40.0) ... 50
  1146.             Enter the Vert Grid Tic Mark Interval (MHz) : (5.0) ... 
  1147.           -------------------------------------------------------------
  1148.           Horizontal Parameters
  1149.             Enter the Horiz Grid Tic Mark Interval (MHz) : (2.0) ... 1
  1150.           -------------------------------------------------------------
  1151.           Group Delay
  1152.             Enter the Maximum Expected Group Delay (ns) : (1200) ... 1000
  1153.             Enter the Group Delay Tic Mark Interval (ns) : (200) ...
  1154.           -------------------------------------------------------------
  1155.            
  1156.           It means that the X-Y grid for this sweep will be plotted from 15
  1157.           to 28  MHz in 0.05 MHz steps.  The vertical part of the grid will
  1158.           go from 0 dB at the top of the screen  to -50  dB at  the bottom.
  1159.           QCkt  will  partition  the  vertical scale into 5 dB/div sections
  1160.           (ie.  it  will  draw  a  horizontal  line  every  5  dB)  and the
  1161.           horizontal scale  into 1 MHz divisions (ie. a vertical line every
  1162.           1 MHz).  When plotting group delay, the vertical scale will cover
  1163.           0 to 1000 ns and will be marked off every 200 ns. 
  1164.  
  1165.  
  1166.  
  1167.  
  1168.  
  1169.  
  1170.  
  1171.  
  1172.  
  1173.  
  1174.  
  1175.  
  1176.  
  1177.  
  1178.  
  1179.  
  1180.  
  1181.  
  1182.  
  1183.                                                                          16
  1184.  
  1185.  
  1186.  
  1187.  
  1188.  
  1189.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1190.  
  1191.  
  1192.  
  1193.  
  1194.  
  1195.  
  1196.  
  1197.  
  1198.  
  1199.  
  1200.  
  1201.                 Chapter Five - Variable Components and the Tune Mode 
  1202.  
  1203.  
  1204.                The  concept  of  variable  components  is  one  of the most
  1205.           powerful features of QCkt.  As  I said  in the  beginning of this
  1206.           manual,  I  wanted  to  be  able  to  change component values and
  1207.           immediately see  the effect  on both  the transfer characteristic
  1208.           and input  impedance of  the circuit.  This operation is realized
  1209.           through the tune mode using variable components.
  1210.  
  1211.                Basically, you can select up to five components  (labelled A
  1212.           through E)  that you  want to vary.  Then, when you are at any of
  1213.           the plotting screens  (gain,  phase,  group  delay  or  the Smith
  1214.           Chart), you  can change  the value  of the  selected component by
  1215.           entering the Tune Mode.
  1216.            
  1217.                Before we begin, load  the circuit  called Exbpf214.Ckt from
  1218.           disk.  We will use this as the example here.
  1219.  
  1220.                To  assign  circuit  element  as  variable components, first
  1221.           enter your circuit into the machine (either by  hand or  from the
  1222.           disk drive),  then select  the QCkt  main menu  option 8 labelled
  1223.           "Edit  -  Variable  Components".    This  will  take  you  to the
  1224.           following menu:
  1225.  
  1226.  
  1227.  
  1228.  
  1229.  
  1230.  
  1231.  
  1232.  
  1233.  
  1234.  
  1235.  
  1236.  
  1237.  
  1238.  
  1239.  
  1240.  
  1241.  
  1242.                                                                          17
  1243.  
  1244.  
  1245.  
  1246.  
  1247.  
  1248.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1249.  
  1250.  
  1251.  
  1252.           Edit Variable Components - QCkt (Version X.XX)
  1253.           -----------------------------------------------------------------
  1254.           Current Variable Components are :
  1255.  
  1256.           Component A :
  1257.                3    Inductor    Shunt    L = 1.0000 uH
  1258.           Component B :
  1259.                4    Capacitor   Shunt    C = 34.430 pF
  1260.           Component C :
  1261.                5    Capacitor   Series   C = 2.0100 pF
  1262.           Component D :
  1263.              Undefined
  1264.           Component E :
  1265.              Undefined
  1266.           ----------------------------------------------------------------
  1267.           What'll It Be ...
  1268.               1.   Edit One Component
  1269.               2.   Edit All Components
  1270.               3.   View the Parts List
  1271.  
  1272.              99.   Return
  1273.           ----------------------------------------------------------------
  1274.           What'll It Be : (99) ...
  1275.  
  1276.                First of all, this screen shows you the current state of the
  1277.           variable components.    In  this  case,  component  A  is circuit
  1278.           element #3.   That  component is  a 1.0  uH inductor connected in
  1279.           shunt.  Similarly, component B is a shunt 34.43 pF capacitor.  It
  1280.           is  block  #4.    Variable  component  C  is  a  series connected
  1281.           capacitor (C = 2.01 pF).  Components D and E are not defined.
  1282.  
  1283.                The menu options  allow  you  to  either  edit  the variable
  1284.           component list (options 1 and 2) or view the circuit currently in
  1285.           memory (option 3).
  1286.  
  1287.                Select item #1 to edit  a  single  component  and  you'll be
  1288.           asked which  component you want to edit.  Enter an "A" and you'll
  1289.           be presented with the following menu:
  1290.  
  1291.  
  1292.           Edit Component A
  1293.           -----------------------------------------------------------------
  1294.           Present Part Is:
  1295.                   3    Inductor   Shunt   L = 1.0000 uH
  1296.           -----------------------------------------------------------------
  1297.           Maximum Part Number is   9
  1298.           Enter New Part Number for Component A : ( 3) ...
  1299.  
  1300.  
  1301.                                                                          18
  1302.  
  1303.  
  1304.  
  1305.  
  1306.  
  1307.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1308.  
  1309.  
  1310.                Enter  a  new  part  number  if  you  want  to  change which
  1311.           component in  your circuit  will be labelled as component A.  Hit
  1312.           return if you want to accept the default.  For this example, type
  1313.           an 8 to tell QCkt that you want component A to represent whatever
  1314.           circuit element is in  block #8.   When  you hit  the return key,
  1315.           you'll get the following menu:
  1316.  
  1317.           Edit Component A
  1318.           -----------------------------------------------------------------
  1319.           Present Part Is:
  1320.                   3    Inductor   Shunt   L = 1.0000 uH
  1321.           -----------------------------------------------------------------
  1322.           Maximum Part Number is   9
  1323.           Enter New Part Number for Component A : ( 3) ... 8
  1324.           -----------------------------------------------------------------
  1325.           New Part is:
  1326.                   8    Capacitor   Series  C = 20.0000 pF
  1327.           -----------------------------------------------------------------
  1328.           Present Value is:   20.000
  1329.              Enter New Value ... 
  1330.  
  1331.                If you  want to  change the  present value of the component,
  1332.           you can do so at this point.  It will be recorded as part of your
  1333.           circuit and the old value will be lost, so take care.
  1334.  
  1335.                For this example, change the value of the component to 10 by
  1336.           typing "10".  Right before you hit return, your screen  will look
  1337.           like:       
  1338.  
  1339.           Edit Component A
  1340.           -----------------------------------------------------------------
  1341.           Present Part Is:
  1342.                   3    Inductor   Shunt   L = 1.0000 uH
  1343.           -----------------------------------------------------------------
  1344.           Maximum Part Number is   9
  1345.           Enter New Part Number for Component A : ( 3) ... 8
  1346.           -----------------------------------------------------------------
  1347.           New Part is:
  1348.                   8    Capacitor   Series  C = 20.0000 pF
  1349.           -----------------------------------------------------------------
  1350.           Present Value is:   20.0000
  1351.              Enter New Value ... 10
  1352.  
  1353.                QCkt will  not allow  you to assign certain components to be
  1354.           variable.    The  following  components  wouldn't  make  sense as
  1355.           variable components:
  1356.                - The impedance plane (component #13)
  1357.                -  The  duplicate  component  (component  #14)  although the
  1358.           component being duplicated can be made variable.
  1359.  
  1360.                                                                          19
  1361.  
  1362.  
  1363.  
  1364.  
  1365.  
  1366.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1367.  
  1368.            
  1369.                Hit return to get back to the Edit  Variable Component menu.
  1370.           Hit return a second time to get back to the QCkt main menu.  Just
  1371.           in case you messed something up,  retrieve Exbpf214.Ckt  from the
  1372.           disk again  via main  menu option  11.  If you don't have a print
  1373.           out of this circuit in front of you, this might be a good time to
  1374.           make one  (use main  menu option  2 and the Shift-PrtSc key).  It
  1375.           would also help to draw this circuit out before you begin.
  1376.  
  1377.                Now, enter option 3 and hit return twice to get  to the gain
  1378.           plotting  screen  and  you'll  see the now-familiar plots of this
  1379.           circuit's gain and return loss  curves.    Just  to  refresh your
  1380.           memory, this  is a  bandpass filter  with a  1 MHz, 5 dB passband
  1381.           ripple.
  1382.  
  1383.                Using the variable components we've set  up, we're  going to
  1384.           try to  narrow up  the bandwidth  of this filter and decrease the
  1385.           center frequency insertion loss.  Alt-F your way to 21.4 MHz, the
  1386.           center frequency  of this  filter, and note the insertion loss of
  1387.           around 5 dB.
  1388.  
  1389.                Before going any further, we need to talk about the variable
  1390.           components of circuit we're about to adjust.  The bandpass filter
  1391.           is made up to two identical,  parallel LC  circuits (components 3
  1392.           and 4.   Components  6 and 7 are duplicates of 3 and 4).  The two
  1393.           tanks are coupled by  a  single  capacitor  (component  5).   The
  1394.           resonant frequency  of the  tanks determines the center frequency
  1395.           of the filter while the coupling  capacitor determines  the shape
  1396.           and insertion loss of the passband.
  1397.  
  1398.                Now, enter  Tune mode  by hitting  the Alt-T key.  Tune mode
  1399.           allows you to change any of the variable  components at  will and
  1400.           immediately see  the results  of the  change.  When in tune mode,
  1401.           the last line of the screen prompts you to enter a new  value for
  1402.           one of  the variable  components.   If you enter a number and hit
  1403.           return, the circuit will  be  re-swept  with  this  new component
  1404.           value in  place.  If you hit the Tab key, you will advance to the
  1405.           next  variable  component  (ie.   if  you're   currently  editing
  1406.           component A and hit the Tab key, the last line of the screen will
  1407.           now ask you to enter a new value for component  B).   Hitting the
  1408.           Escape key will take you out of Tune Mode.
  1409.  
  1410.                Tab your  way to  component C  and change  it a few times by
  1411.           entering a new value and hitting  return.   Note that  every time
  1412.           you  change  a  component,  the  circuit will be re-swept without
  1413.           showing the return loss plot.   The parameters  of the  filter at
  1414.           the cursor frequency are also updated and displayed on the bottom
  1415.           of the screen.  
  1416.  
  1417.                Adjust component C to get the  sharpest bandpass  shape with
  1418.  
  1419.                                                                          20
  1420.  
  1421.  
  1422.  
  1423.  
  1424.  
  1425.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1426.  
  1427.           the least  insertion loss.   The  center frequency will shift but
  1428.           we'll compensate for that  in a  minute.    What  you're doing is
  1429.           adjusting the  coupling capacitor  between two tanks.  Decreasing
  1430.           this capacitor decreases the coupling between the two parallel LC
  1431.           elements and hence tightens up the bandwidth.  You should be able
  1432.           to get the insertion loss to less than 0.2 dB when component C is
  1433.           1.11 pF.   
  1434.  
  1435.                You'll notice  that the  center frequency has shifted upward
  1436.           to 21.6 MHz, the ripple has decreased significantly  and the 3-dB
  1437.           bandwidth is now about 500 kHz.  
  1438.  
  1439.                With the cursor still at 21.4 MHz, start adjusting component
  1440.           B.   Using  the  duplicate  component  function,  you're actually
  1441.           adjusting the  two capacitors  in the  tank circuits.  We want to
  1442.           lower the center frequency back to  21.4 MHz.   Play  around with
  1443.           these components  until the frequency is roughly centered at 21.4
  1444.           MHz.
  1445.  
  1446.                If you're having trouble, the circuit I came up with had the
  1447.           following  values:    Component  B  =  Component D = 35.43 pF and
  1448.           Component C = 0.710 pF.  The final circuit had  an insertion loss
  1449.           of about 0.16 dB with a 300 kHz bandwidth. 
  1450.  
  1451.                Just for  fun, Alt-X  your way  to the  QCkt main menu, then
  1452.           enter option #6 to get to the Smith  Chart.   It's interesting to
  1453.           see what varying the coupling capacitor (component C) does to the
  1454.           input impedance on the Smith Chart.  Enter the tune  mode (Alt-T)
  1455.           and  adjust  Component  C.    As  before,  each time you adjust a
  1456.           variable component you'll get another sweep. 
  1457.  
  1458.  
  1459.  
  1460.  
  1461.  
  1462.  
  1463.  
  1464.  
  1465.  
  1466.  
  1467.  
  1468.  
  1469.  
  1470.  
  1471.  
  1472.  
  1473.  
  1474.  
  1475.  
  1476.  
  1477.  
  1478.                                                                          21
  1479.  
  1480.  
  1481.  
  1482.  
  1483.  
  1484.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1485.  
  1486.  
  1487.  
  1488.  
  1489.  
  1490.  
  1491.  
  1492.  
  1493.  
  1494.                     Chapter Six - Plotting the Frequency Response
  1495.  
  1496.  
  1497.                Now on to the fun part  - plotting  things.   QCkt will plot
  1498.           the following items on an X-Y grid:
  1499.  
  1500.                1. Gain  and return  loss -  These are  measures of how
  1501.                well  the  circuit  in  memory  accepts  energy  from a
  1502.                resistive source (ie. return loss) and how efficient it
  1503.                is at  transferring  that  energy  to  a  load resistor
  1504.                (gain).  This is main menu option #3.
  1505.  
  1506.                2. Phase  - This  is the phase of the voltage impressed
  1507.                upon the  load  resistor  with  respect  to  the source
  1508.                voltage.  This is main menu option #4.
  1509.  
  1510.                3.  Group   Delay  -  Different  frequencies  can  take
  1511.                different amounts of  time  to  get  through  a filter.
  1512.                Group Delay is a measure of how long it takes an signal
  1513.                placed upon the  input  to  produce  an  output signal.
  1514.                Mathematically, group delay is calculated by taking the
  1515.                derivative of the phase plot with respect to frequency.
  1516.                For   more   information,   see  Chapter  9  on  QCkt's
  1517.                Limitations.
  1518.  
  1519.                All of the plotting  functions  work  pretty  much  the same
  1520.           except for  what they  plot.   The information  displayed and the
  1521.           place it's displayed  on  the  screen  doesn't  vary  nor  do the
  1522.           Alt-Key commands.   I  tried to  get things as uniform in command
  1523.           structure as possible.
  1524.  
  1525.                From the QCkt main menu, enter option #3 for the gain/return
  1526.           loss plot.   Actually, you could have entered either #3, #4 or #5
  1527.           for the gain\return loss, phase or  group delay  plots, but going
  1528.           through  the  gain\return  loss  plot  will  keep  this narrative
  1529.           consistent with what you see on the screen.
  1530.  
  1531.                The first menu that pops up asks whether  you want  to sweep
  1532.           the circuit  currently in memory, edit the variable components or
  1533.           edit the frequency sweeps  currently  stored  in  memory.   We've
  1534.           already  covered  editing  the  frequency sweeps in chapter 4 and
  1535.           we'll get to the  variable components  in a  later chapter.   For
  1536.  
  1537.                                                                          22
  1538.  
  1539.  
  1540.  
  1541.  
  1542.  
  1543.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1544.  
  1545.           now, just  hit return  to accept the default task of sweeping the
  1546.           circuit in memory.
  1547.  
  1548.                Upon hitting return, QCkt then asks if you want to  keep the
  1549.           current  active  sweep  or  switch  to  the  other.    Enter  the
  1550.           appropriate answer and hit return to get to the plot.
  1551.  
  1552.                One thing to note: in the vast majority  of cases, answering
  1553.           these questions usually boils down to hitting return twice before
  1554.           you get to the plotting screen.  So  even though  these questions
  1555.           seem cumbersome  now, they  really aren't much of a bother at all
  1556.           once you begin using the program.
  1557.  
  1558.                You are now at the QCkt plotting screen  and should  see two
  1559.           distinct plots on the screen.  The solid line is the circuit gain
  1560.           plot while the dotted line is the circuit return loss.
  1561.  
  1562.                The top two lines  remind you  of what  you're doing.   They
  1563.           tell you how to get to the help screen, reminding you of the file
  1564.           you're playing with and  give you  the current  cursor frequency.
  1565.           The second  line from  the bottom  of the  screen gives the gain,
  1566.           phase, return  loss (labelled  "R.L.") and  group delay (labelled
  1567.           "G.D.") at the cursor frequency.
  1568.            
  1569.                The vertical  axis is  labelled along  the left  side of the
  1570.           grid.  This  axis  is  labelled  in  dB,  degrees  or nanoseconds
  1571.           depending upon  the plot  you're doing.   The  horizontal grid is
  1572.           labelled at the bottom with the start and stop frequencies.
  1573.  
  1574.                The  help   screen  is   displayed  by   typing  Alt-I  (for
  1575.           information).  This information menu is reproduced below: 
  1576.  
  1577.  
  1578.  
  1579.  
  1580.  
  1581.  
  1582.  
  1583.  
  1584.  
  1585.  
  1586.  
  1587.  
  1588.  
  1589.  
  1590.  
  1591.  
  1592.  
  1593.  
  1594.  
  1595.  
  1596.                                                                          23
  1597.  
  1598.  
  1599.  
  1600.  
  1601.  
  1602.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1603.  
  1604.  
  1605.           Plotting Help - QCkt (Version X.XX)
  1606.           -----------------------------------------------------------------
  1607.  
  1608.             +/-   : Increment/Decrement Freq
  1609.  
  1610.             Alt-A : Active Sweep Toggle
  1611.             Alt-D : Double Freq Step Size
  1612.             Alt-F : Enter New Cursor Frequency
  1613.             Alt-G : Edit Globals
  1614.             Alt-H : Halve the Freq Step Size
  1615.             Alt-I : This Help Screen
  1616.             Alt-N : Draw New Grid
  1617.             Alt-S : Sweep the Circuit
  1618.             Alt-T : Enter Tune Mode
  1619.             Alt-V : Variable Component Edit
  1620.             Alt-W : Edit Sweeps
  1621.             Alt-X : Exit
  1622.  
  1623.             Gain Plot : Solid Line is Gain, Dotted Line is Return Loss
  1624.             Tune Mode : Tab Key to Advance to Next Variable Component
  1625.                         Esc Key to Leave Tune Mode
  1626.  
  1627.             Press Any Key to Continue ...
  1628.  
  1629.                The cursor frequency can be incremented or decrimented using
  1630.           the "+" or "-" keys, respectively.  The  graphics cursor  will be
  1631.           updated as  well as  the gain, phase, return loss and group delay
  1632.           data at the bottom of the screen.
  1633.  
  1634.                The Alt-A key is the active  sweep toggle.   If  the current
  1635.           sweep is  #1, then  Alt-A will  change it to #2, clear the screen
  1636.           and re-sweep the circuit using sweep #2.
  1637.  
  1638.                The Alt-D and Alt-H  keys perform  opposite functions.   The
  1639.           Alt-D key  doubles the  frequency step  size while  the Alt-H key
  1640.           halves it.  QCkt doesn't respond to either  of these  keys in any
  1641.           way - it just quietly updates the step size.  When the circuit is
  1642.           re-swept (using the Alt-S  key, for  example), QCkt  will use the
  1643.           new  step  size.    The  plot sweep time and resolution will vary
  1644.           accordingly.
  1645.  
  1646.                The Alt-F key allows the user  enter a  new cursor frequency
  1647.           directly instead  of stepping  to it  with the  '+' or '-' keys. 
  1648.           When hit Alt-F, a window opens up and you're asked to enter a new
  1649.           cursor frequency.  When you hit return, the window will close and
  1650.           the screen will be updated to reflect the new cursor frequency.
  1651.            
  1652.                The Alt-G key allows the user to edit the global parameters.
  1653.           This allows  the user  to change component Q values, transmission
  1654.  
  1655.                                                                          24
  1656.  
  1657.  
  1658.  
  1659.  
  1660.  
  1661.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1662.  
  1663.           line parameters,  system  impedance,  etc.  quickly  and  see the
  1664.           results almost immediately.
  1665.  
  1666.                The Alt-N  key repaints  the screen  with the current cursor
  1667.           frequency but does not re-sweep the circuit.  This is useful when
  1668.           the screen  has gotten  messed up  or too cluttered with data and
  1669.           markers.
  1670.  
  1671.                The Alt-S key repaints the screen and re-sweeps the circuit.
  1672.           Like Alt-N, it retains the current cursor frequency.
  1673.  
  1674.                The  Alt-T  key  allows  the  user to enter Tune Mode.  This
  1675.           causes several things to happen:  First, the  bottom line  of the
  1676.           screen is  replaced by  a prompt  asking you to enter a new value
  1677.           for one of the variable components.
  1678.                At this point, you can enter a new  value for  the specified
  1679.           component and hit return.  The circuit will then be re-swept with
  1680.           the new component value.
  1681.                If you hit the tab key  at  this  point,  the  next variable
  1682.           component will be displayed and you can change the value of that.
  1683.                If you hit the Esc key or Alt-X, you will exit tune mode.
  1684.  
  1685.                The second  thing that  happens when  you enter tune mode is
  1686.           the program changes from  the  normal  single-sweep  mode  to the
  1687.           re-sweep  mode.    Normally,  QCkt  does not re-sweep the circuit
  1688.           unless told to via the Alt-S  (for  Sweep)  key.    However, when
  1689.           changing the  variable components,  it's convenient  to have QCkt
  1690.           re-sweep the  circuit every  time you  change a  component.  When
  1691.           this alternate  mode is  active, QCkt re-sweeps the circuit every
  1692.           time one of the  variable components  is adjusted.   To  keep the
  1693.           screen from  getting too  cluttered, QCkt will repaint the screen
  1694.           after four sweeps. Also, if you're  plotting gain  and enter tune
  1695.           mode, the  return loss is no longer plotted (this also helps keep
  1696.           the screen clear of clutter).
  1697.  
  1698.                The Alt-V key allows the user to view and edit  the variable
  1699.           components.    See  chapter  7  on  variable  components for more
  1700.           information.
  1701.  
  1702.                The Alt-W key leads to the  edit sweep  menu.   The user can
  1703.           then twiddle with the sweeps or change the active sweep.
  1704.  
  1705.                The Alt-X  key is  the exit key.  Pressing this key will get
  1706.           you back to the QCkt main menu.
  1707.  
  1708.  
  1709.  
  1710.  
  1711.  
  1712.  
  1713.  
  1714.                                                                          25
  1715.  
  1716.  
  1717.  
  1718.  
  1719.  
  1720.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1721.  
  1722.  
  1723.  
  1724.  
  1725.  
  1726.  
  1727.  
  1728.                            Chapter Seven - The Smith Chart
  1729.  
  1730.  
  1731.                "Feel cheated ... "  
  1732.                     Professor Milton Kult,  University  of Akron,
  1733.                     retired, commenting  on the  fact that he had
  1734.                     only 3  weeks in  which to  explain the Smith
  1735.                     Chart and it's uses.
  1736.  
  1737.                You can get to the Smith Chart plotting routine via the QCkt
  1738.           main menu option #6.  As with the X-Y plots, the program  asks if
  1739.           you  want  to  sweep  the  current  circuit (which is the default
  1740.           option), edit  the  variable  components  or  change  the current
  1741.           frequency  sweeps.    Enter  the appropriate number or hit return
  1742.           alone to accept the default.
  1743.  
  1744.                QCkt then asks if you  want  to  keep  the  currently active
  1745.           sweep.  Answer appropriately and hit return.  When you do, you'll
  1746.           be at the Smith Chart plotting screen.
  1747.  
  1748.                The Smith Chart takes up most  of the  screen.   If it isn't
  1749.           round on  the particular  monitor you're  using, quit now and run
  1750.           the Aspect.Com program provided  (See Appendix  E below  for more
  1751.           information).
  1752.  
  1753.                The Smith  Chart plotting routine behaves very much like the
  1754.           X-Y  plotting  routines  described  in  Chapter  5.    As before,
  1755.           information dealing with circuit behavior at the cursor frequency
  1756.           is presented but, this time, it's on the left side  of the screen
  1757.           instead of the bottom.
  1758.  
  1759.                Starting  at  the  top  of  the  screen,  we have the cursor
  1760.           frequency in MHz.  Below  that  is  the  complex  input impedance
  1761.           given in  Ohms, followed by the VSWR and return loss.  Then comes
  1762.           the reflection  coefficient  (labelled  Gamma),  the  Smith Chart
  1763.           normalization impedance  (usually 50 or 75 Ohms) and the state of
  1764.           the variable  components  at  the  present  time.    Finally, the
  1765.           current default file is given at the bottom of the screen.
  1766.  
  1767.                Also on the bottom of the screen is the label:
  1768.  
  1769.                                    "R = 0.5, 1, 2"
  1770.  
  1771.           This  is  a  reminder  that the three constant-resistance circles
  1772.  
  1773.                                                                          26
  1774.  
  1775.  
  1776.  
  1777.  
  1778.  
  1779.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1780.  
  1781.           displayed on the Smith chart are the R = 0.5, R = 1 and R = 2 Ohm
  1782.           circles.
  1783.  
  1784.  
  1785.  
  1786.  
  1787.  
  1788.  
  1789.  
  1790.  
  1791.  
  1792.  
  1793.  
  1794.  
  1795.  
  1796.  
  1797.  
  1798.  
  1799.  
  1800.  
  1801.  
  1802.  
  1803.  
  1804.  
  1805.  
  1806.  
  1807.  
  1808.  
  1809.  
  1810.  
  1811.  
  1812.  
  1813.  
  1814.  
  1815.  
  1816.  
  1817.  
  1818.  
  1819.  
  1820.  
  1821.  
  1822.  
  1823.  
  1824.  
  1825.  
  1826.  
  1827.  
  1828.  
  1829.  
  1830.  
  1831.  
  1832.                                                                          27
  1833.  
  1834.  
  1835.  
  1836.  
  1837.  
  1838.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1839.  
  1840.  
  1841.  
  1842.                As in  the X-Y plots, you can get to a help screen by typing
  1843.           Alt-I (for Information).  The help screen is reproduced here:
  1844.  
  1845.           Smith Chart Help - QCkt (Version X.XX)
  1846.           -----------------------------------------------------------------
  1847.  
  1848.             +/-   : Increment/Decrement Freq
  1849.  
  1850.             Alt-A : Active Sweep Toggle
  1851.             Alt-C : Draw Constant VSWR, Constant Gamma or Matching Circle
  1852.             Alt-D : Double Freq Step Size
  1853.             Alt-F : Enter New Cursor Frequency
  1854.             Alt-G : Edit Globals
  1855.             Alt-H : Halve the Freq Step Size
  1856.             Alt-I : This Help Screen
  1857.             Alt-N : Draw New Smith Chart
  1858.             Alt-S : Sweep the Circuit
  1859.             Alt-T : Enter Tune Mode
  1860.             Alt-V : Variable Component Edit
  1861.             Alt-W : Edit Sweeps
  1862.             Alt-X : Exit
  1863.  
  1864.             Tune Mode : Tab Key to Advance to Next Variable Component
  1865.                         Esc Key to Leave Tune Mode
  1866.  
  1867.             Press Any Key to Continue ...
  1868.  
  1869.  
  1870.                These keys are exactly the same keys used by the X-Y plot to
  1871.           get things  done.   I refer  you to  Chapter 5 for information on
  1872.           these keys.  However, there is one key that has been added  - the
  1873.           Alt-C key.
  1874.  
  1875.                The  Alt-C  key  allows  you  to  draw either constant VSWR,
  1876.           constant  Gamma  (reflection  coefficient)  or  matching circles.
  1877.           Pressing the Alt-C key will produce the following menu:
  1878.  
  1879.           Smith Chart Circles
  1880.           -----------------------------------------------------------------
  1881.             1.  Constant VSWR Circle
  1882.             2.  Constant Gamma (Reflection Coefficient) Circle
  1883.             3.  Matching Circle
  1884.  
  1885.            99.  Return
  1886.           -----------------------------------------------------------------
  1887.           What'll It Be : (1) ...
  1888.  
  1889.                The constant VSWR and constant Gamma circles are pretty much
  1890.  
  1891.                                                                          28
  1892.  
  1893.  
  1894.  
  1895.  
  1896.  
  1897.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1898.  
  1899.           the same thing, but the data is entered in different units.  QCkt
  1900.           will  prompt  you  for  either  the  VSWR  or  Gamma value you're
  1901.           interested in, then return you to the Smith Chart plotting screen
  1902.           and draw  the specified  circle on  the chart.  In case you don't
  1903.           know, the circle's center is at the center of the Smith Chart and
  1904.           it's radius  is determined  by the  value you entered for VSWR or
  1905.           Gamma.  Anyway, these  circles are  useful if  you're designing a
  1906.           circuit which  must meet some VSWR specification.  (They are also
  1907.           useful as a teaching aid.  See the examples in Chapter 8 for more
  1908.           information).
  1909.  
  1910.                The matching  circle is another useful tool.  I refer you to
  1911.           the examples (ExLMat.Ckt and  ExLMat2.Ckt)  and  to  P.H. Smith's
  1912.           book  listed  in  the  reference  section  (Appendix  C) for more
  1913.           information.
  1914.  
  1915.  
  1916.  
  1917.  
  1918.  
  1919.  
  1920.  
  1921.  
  1922.  
  1923.  
  1924.  
  1925.  
  1926.  
  1927.  
  1928.  
  1929.  
  1930.  
  1931.  
  1932.  
  1933.  
  1934.  
  1935.  
  1936.  
  1937.  
  1938.  
  1939.  
  1940.  
  1941.  
  1942.  
  1943.  
  1944.  
  1945.  
  1946.  
  1947.  
  1948.  
  1949.  
  1950.                                                                          29
  1951.  
  1952.  
  1953.  
  1954.  
  1955.  
  1956.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  1957.  
  1958.  
  1959.  
  1960.  
  1961.  
  1962.                             Chapter Eight - Some Examples
  1963.  
  1964.  
  1965.                To help you understand how QCkt works and  the best  ways to
  1966.           use the  program, I've  included several  example circuits on the
  1967.           disk with the program.
  1968.  
  1969.                The example circuit files I've  included  are  named  in the
  1970.           form EX*.CKT  - that is, they all begin with the letters 'EX' and
  1971.           have the '.CKT' extension.
  1972.  
  1973.                The following four circuits  are  100-MHz,  5-pole, low-pass
  1974.           filters.   The first is a Butterworth, the second is a Chebychev,
  1975.           the third is an elliptic filter  and  the  fourth  is  a Guassian
  1976.           filter.    These  are  included  here to allow you to compare and
  1977.           contrast the responses of  these  very  different  filters.   The
  1978.           primary sweep  goes from  0 to 300 MHz to give you an idea of the
  1979.           filter's  ultimate  rejection,  stopband  behavior,  etc.     The
  1980.           secondary  sweep  goes  from  0  to  100  MHz and shows the basic
  1981.           passband characteristics of the filter.
  1982.                For comparison's  sake, we  will examine  the attenuation of
  1983.           these filters at 250 MHz.
  1984.  
  1985.                ExBWLPF.Ckt - This filter was designed to have a 100 MHz, 3-
  1986.           dB cutoff frequency.  In the gain plot  using sweep  #1, note the
  1987.           smooth,  monotonic  response  and  how  the  return  loss  gently
  1988.           increases.   These characteristics  are typical  of a Butterworth
  1989.           filter.
  1990.                Alt-F your  way to  250 MHz  and read  the attenuation.  You
  1991.           should read about 38.3 dB of rejection.
  1992.                Examine the close in response by  toggling to  sweep #2 with
  1993.           the Alt-A command.  Note the smooth roll off.
  1994.                The  phase  and  group  delay plots show relatively friendly
  1995.           performance.  The peak group delay (using the Alt-F and +/- keys)
  1996.           is 8.2  ns at  93 MHz.  The minimum group delay is found at 2 MHz
  1997.           and is 5.1  ns.    This  makes  the  group  delay  ripple  3.1 ns
  1998.           throughout the passband.
  1999.                Try increasing the Q-factors of the inductors and capacitors
  2000.           to  10000  and  examine  the  effect  this  has  on  the filter's
  2001.           performance.  
  2002.                The  Smith  Chart  plot  shows  the  input  impedance of the
  2003.           filter.  A Butterworth filter will smoothly rotate  away from the
  2004.           center of the chart and approach it's final value smoothly.
  2005.           This particular filter appears as a low impedance out-of-band due
  2006.           to the shunt capacitors on the input.
  2007.  
  2008.  
  2009.                                                                          30
  2010.  
  2011.  
  2012.  
  2013.  
  2014.  
  2015.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2016.  
  2017.  
  2018.                ExCbLPF.Ckt - This is  a 1-dB  ripple Chebychev  filter.  It
  2019.           was designed to have a 3-dB cutoff frequency of 100 MHz.
  2020.                The most interesting thing about the gain plot is the return
  2021.           loss.   Instead  of  smoothly  rolling  up  like  the Butterworth
  2022.           filter, the  Chebychev shows ripple in the return loss as well as
  2023.           in the passband magnitude performance.
  2024.                Note the attenuation at 250 Mhz  is 58  dB which  is 19.7 dB
  2025.           better than  the Butterworth  filter.  The price of the increased
  2026.           out-of-band rejection is ripple in the passband.
  2027.                Examining the close in response with  the Alt-A  command, we
  2028.           see  that  our  filter  does  not  really  have  1-dB  ripple  as
  2029.           advertised.  It droops as  it  approaches  the  cutoff frequency.
  2030.           This is  due to  the finite  Q of  our components.   Use Alt-G to
  2031.           change both the inductor and capacitor Q to 10000 and resweep the
  2032.           circuit using Alt-S.  The filter now behaves as the textbooks say
  2033.           it should.  Change the capacitor Q back to 1000  and the inductor
  2034.           Q to 250 before continuing.
  2035.                Examining the  group delay plot, we see the peak group delay
  2036.           is 20.1 ns at 96 MHz.  The minimum delay is 6.1 ns and it appears
  2037.           at 29  MHz.  This makes the in-band ripple 14 ns which 4 times as
  2038.           worse as the Butterworth filter.
  2039.                The Smith Chart is interesting.  The input  impedance sweeps
  2040.           around  the  chart's  center  several times before heading toward
  2041.           it's ultimate value.  In this  case, the  ultimate impedance will
  2042.           be high due to the series inductor at the input of the filter.
  2043.  
  2044.              
  2045.                ExElLPF.Ckt -  The magnitude, phase and group delay plots of
  2046.           an elliptic filter are all pretty interesting to look at.   These
  2047.           filters are  really a  mess as far as their group delay and phase
  2048.           response are concerned.   However, they  do exhibit  an excellent
  2049.           magnitude response. 
  2050.                The example  filter was  designed for  a shape factor of 2:1
  2051.           with 40-dB minimum of  attenuation in  the stopband.   The worst-
  2052.           case  passband  VSWR  was  around  1.04:1 with transmission nulls
  2053.           placed at  325  MHz  and  209  MHz.    The  nulls  are  caused by
  2054.           components 2  and 4 - both are parallel-LC circuits placed in the
  2055.           series path.
  2056.                Sweep #1 goes to 500 MHz and allows  you to  see both nulls.
  2057.           Alt-F your  way to  the nulls  (you may  have to use the +/- keys
  2058.           also) -- I measured them at 210 and 324 MHz.
  2059.                Note that the stopband attenuation never  rises above  40 dB
  2060.           which  was  one  of  the  design  goals.    At  our  250 MHz test
  2061.           frequency, I measured -40.3 dB of attenuation, a phase reading of
  2062.           175.9 degrees and a group delay of 1.1 ns.
  2063.                Elliptic  filters  can  have  a steeper roll off than either
  2064.           Chebychev or  Butterworth,  but  the  price  you  pay  is  in the
  2065.           stopband performance.   While  the Butterworth and Chebychev roll
  2066.           off monotonically (ie. they never re-enter),  the elliptic filter
  2067.  
  2068.                                                                          31
  2069.  
  2070.  
  2071.  
  2072.  
  2073.  
  2074.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2075.  
  2076.           will re-enter  but is  guaranteed by  design never to exceed some
  2077.           minimum stopband attenuation value.  
  2078.                Another price you pay for the improved amplitude response of
  2079.           the  elliptic  filter  is  in  phase and group delay performance.
  2080.           Near the cutoff frequency, the phase response begins to show non-
  2081.           linear  behavior.    In  the  stopband, the phase and group delay
  2082.           responses  are  hideous;  exhibiting   huge  jumps   due  to  the
  2083.           transmission zeroes.
  2084.                The  Smith  chart  shows  the  filters input impedance moves
  2085.           smoothly from the center  of  the  chart  to  it's  ultimate low-
  2086.           impedance value.
  2087.  
  2088.  
  2089.                ExGaLPF.Ckt -  The Gaussian  filter is  a very low-Q filter.
  2090.           It has a poor magnitude  rolloff  characteristic  but  it  is the
  2091.           least offensive as far as phase and group delay distortion go. 
  2092.                Load ExGaLPF  and plot the magnitude response out to 300 MHz
  2093.           (sweep  #1).    You  can  see  the  rolloff  is  pretty  poor, as
  2094.           advertised.    At  250  MHz,  the attenuation is only -21.4 dB of
  2095.           attenuation compared with 38 dB for the Butterworth and 58 dB for
  2096.           the Chebychev.   The  phase at this frequency is 59.8 degrees and
  2097.           the group delay is 1.8 ns.
  2098.                Plotting the phase response shows  the  real  beauty  of the
  2099.           Gaussian filter.     The response is remarkably linear throughout
  2100.           the passband and partially into the stopband (to around 150 MHz).
  2101.           Plot the group delay.  You'll see that it's rock-solid  until 125
  2102.           MHz or so, then it gently rises outside of the passband.
  2103.                Because  they  are  so  gentle  on  the  phase  of a signal,
  2104.           Gaussian  filters  are  used  in  places  where  phase   must  be
  2105.           preserved,  such  as  television  video.   Due to their low, flat
  2106.           group  delay,  these  filters  are  also  used  in  fast sweeping
  2107.           receivers and spectrum analyzers.
  2108.  
  2109.  
  2110.                ExBPBRF.Ckt - This is a bandpass/bandreject filter I used in
  2111.           a transmitting/receiving  system.   The receiver  operated at 650
  2112.           MHz while  the transmitter  used the same antenna at 750 MHz.  In
  2113.           order to  protect  the  sensitive  receiving  circuitry  from the
  2114.           transmitter, I  designed a  front-end filter to pass 650 MHz with
  2115.           presenting a high impedance to 750 MHz. 
  2116.                Sweep #1 goes from  450 to  950 MHz  and shows  the passband
  2117.           centered around  650 MHz  and the reject band centered around 750
  2118.           MHz.  The passband response is Chebychev with  0.5 dB  of ripple.
  2119.           The insertion  loss at 650 MHz is 1.54 dB and the filter provides
  2120.           83 dB of rejection at 750 MHz.  In practice,  these numbers were-
  2121.           3  dB  at  650  and  -70  dB at 750 due to component Q problems--
  2122.           change the inductor Q to 120 and see for yourself.  Sweep #2 goes
  2123.           from 600 - 700 MHz to show the passband response.
  2124.                Take sweep #1 out to 2000 MHz using the Alt-W key.  Note the
  2125.           re-entrance at 1420 MHz.  This is there because this  filter uses
  2126.  
  2127.                                                                          32
  2128.  
  2129.  
  2130.  
  2131.  
  2132.  
  2133.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2134.  
  2135.           a capacitor as a coupling element (ie. element #4).  If we change
  2136.           this capacitor  to  an  inductor,  the  re-entrance  problem will
  2137.           disappear.
  2138.                Try it  -- change element #4 to a 70 nH inductor.  This will
  2139.           cause the bandpass center frequency  to  shift  slightly  and the
  2140.           hump at  1420 MHz  will disappear.  Tune component #2 slightly to
  2141.           bring the filter back onto  frequency  (using  the  Alt-T  key to
  2142.           enter tune mode).
  2143.                The Smith  Chart shows the Chebychev response clearly.  Note
  2144.           how the filter approaches a high impedance at  the 750  MHz notch
  2145.           frequency.   With in  capacitor in place as the coupling element,
  2146.           you can also see the re-entrance occur at 1420 MHz.
  2147.  
  2148.  
  2149.                ExLMat.Ckt -  This is  an exercise  in interactive matching.
  2150.           The circuit  is a simple L-matching network between two resistive
  2151.           elements: R-Source = 50 Ohms and R-Load = 1000 Ohms.  We want the
  2152.           match to be perfect at 50 MHz.
  2153.  
  2154.                Load  ExLMat.Ckt  from  the  disk  and get a printout of the
  2155.           circuit using the Shift-PrtSc key.  Draw a picture of the circuit
  2156.           and  label  the  components.    The  circuit  consists of a shunt
  2157.           capacitor across  the  1000-Ohm  resistor  followed  by  a series
  2158.           inductor.   Next, look at the variable components menu to confirm
  2159.           the shunt  capacitor  is  variable  component  A  and  the series
  2160.           resistor is variable component B.  Write this on your diagram.
  2161.  
  2162.                The purpose of this little exercise is to match the 1000 Ohm
  2163.           resistor to 50 Ohms at 50  MHz.   We'll do  this using  the Smith
  2164.           chart and variable components.
  2165.  
  2166.                Enter  the  Smith  Chart  plotting  routines  and  sweep the
  2167.           circuit.  Since the component values  are all  0, the  plot isn't
  2168.           very interesting.   Set  the cursor frequency to 50 MHz using the
  2169.           Alt-F key.  
  2170.  
  2171.                Now, enter the tune  mode  using  the  Alt-T  key  and start
  2172.           adjusting component  A (the  capacitor in  parallel with the 1000
  2173.           Ohm resistor).  Note  how  adding  capacitance  moves  the cursor
  2174.           point in  a circle.   Adjust the capacitor until the cursor falls
  2175.           onto the R=1 circle.    Now,  start  adjusting  component  B, the
  2176.           series inductor,  until the  cursor falls  onto the center of the
  2177.           Smith Chart.  If  you're  having  trouble,  I  made  the inductor
  2178.           (component B) to be 0.68 uH and the capacitor (component A) to be
  2179.           14 pF.
  2180.  
  2181.                Alt-X your way out of the Smith Chart  plotting routines and
  2182.           plot the  magnitude response  of the  matching network (main menu
  2183.           option #3).   You'll  see that  the circuit  is matched perfectly
  2184.           only at  50 MHz.   Using the Alt-F and +/- keys, we find the 3-dB
  2185.  
  2186.                                                                          33
  2187.  
  2188.  
  2189.  
  2190.  
  2191.  
  2192.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2193.  
  2194.           points of the match are at 37 and 61 MHz.  This is a bandwidth of
  2195.           24 MHz or 48%.
  2196.  
  2197.  
  2198.                ExLMat2.Ckt -  This is  another matching  example but with a
  2199.           twist.  The bandwidth  of the  L-match circuit  of ExLMat.Ckt was
  2200.           about 48%  but we'd like to try to do better (ie. make it wider).
  2201.           This circuit consists of two  L-matching  networks  in  series to
  2202.           produce a wider bandwidth.
  2203.  
  2204.                As  before,  we're  trying  to  match a 50-Ohm R-Source to a
  2205.           1000-Ohm R-Load but this time  we're  going  for  an intermediate
  2206.           match  to  224  Ohms  (224  Ohms  is the geometric mean of 50 and
  2207.           1000).
  2208.  
  2209.                Load ExLMat2.Ckt and get  a  print  out  of  it  as  you did
  2210.           before.   Then, go to the Smith Chart plotting routine.  Variable
  2211.           component A is a capacitor in  shunt with  the 1000-Ohm resistor.
  2212.           Component B is a series inductor.  Components C and D are a shunt
  2213.           capacitor and  series inductor,  respectively.   Finally, we have
  2214.           the 50-Ohm source resistor. 
  2215.  
  2216.                First, we  have to  find out  where 224 Ohms is on the Smith
  2217.           Chart.  This is easy enough to do -- Use Alt-G to edit the global
  2218.           variables and  change the  load resistance to 224 Ohms.  Then re-
  2219.           sweep the plot using Alt-S.  Since all of our  components started
  2220.           with zero  value, we  will see  a mark  on the  Smith Chart which
  2221.           represents the load resistor (224 Ohms).  Make  a mental  note of
  2222.           where 224  Ohms is on the Smith Chart.  Now, Alt-F your way to 50
  2223.           MHz and Alt-T into  the tune  mode and  adjust components  A (the
  2224.           capacitor in  shunt with  the 1000-Ohm  load resistor) and B (the
  2225.           series inductor) until the impedance looking into the  circuit is
  2226.           as  close  to  224  +  j0  Ohms as possible.  Then, start playing
  2227.           around with components C and D to move the 224 Ohms to 50 Ohms.  
  2228.  
  2229.                The values I got for this circuit were 5.9 pF (component A),
  2230.           1.33 uH  (component B),  26.6 pF  (component C) and 0.295 uH (for
  2231.           component D).  Now, plot the  magnitude response  of the matching
  2232.           circuit.   Note that the 3-dB bandwidth of the match goes from 31
  2233.           to 74 MHz.  This is  43 MHz  or 86%.   The  bandwidth of  the two
  2234.           element match of ExLMat.Ckt was 43%. 
  2235.  
  2236.  
  2237.  
  2238.  
  2239.  
  2240.  
  2241.  
  2242.  
  2243.  
  2244.  
  2245.                                                                          34
  2246.  
  2247.  
  2248.  
  2249.  
  2250.  
  2251.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2252.  
  2253.  
  2254.  
  2255.  
  2256.  
  2257.  
  2258.  
  2259.                             Chapter Nine - How QCkt Works
  2260.  
  2261.  
  2262.                I've included  this chapter  for the more curious of you out
  2263.           there.  Several people have asked how QCKt does what it does.
  2264.  
  2265.                QCkt  makes   use  of   a  technique   called  the  Modified
  2266.           Tack-Hammer method,  fully described  in Heyward's excellent book
  2267.           Introduction to Radio Frequency  Design.   This method  is fairly
  2268.           crude,  but   it  isn't  very  complicated,  it's  intellectually
  2269.           satisfying and it gets the job done.
  2270.  
  2271.                QCkt starts with the load resistor  and assumes  that it has
  2272.           one  volt  across  it.    The  program then travels up the ladder
  2273.           toward the source  resistor,  evaluating  the  impedance  of each
  2274.           element as  it goes.  QCkt calculates the impedance seen looking 
  2275.           toward the load at every step  and adjusts  the voltage according
  2276.           to this  impedance.   The analysis  program stops when it gets to
  2277.           the source resistor.  This process generates the  input impedance
  2278.           and the  voltage present  at the  source.   QCkt then adjusts the
  2279.           load/source  voltage  ratio  according  to  the  load  and source
  2280.           resistors to get meaningful numbers to plot.  This entire process
  2281.           is repeated for every evaluation frequency.
  2282.  
  2283.  
  2284.  
  2285.  
  2286.  
  2287.  
  2288.  
  2289.  
  2290.  
  2291.  
  2292.  
  2293.  
  2294.  
  2295.  
  2296.  
  2297.  
  2298.  
  2299.  
  2300.  
  2301.  
  2302.  
  2303.  
  2304.                                                                          35
  2305.  
  2306.  
  2307.  
  2308.  
  2309.  
  2310.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2311.  
  2312.  
  2313.  
  2314.  
  2315.  
  2316.  
  2317.  
  2318.  
  2319.  
  2320.  
  2321.                            Chapter Ten - QCkt Limitations
  2322.  
  2323.  
  2324.                When writing a program like QCkt, there are  many trade offs
  2325.           and considerations  to make.  I originally wrote this program for
  2326.           my own, personal use and  I  feel  the  compromises  I  made were
  2327.           reasonable.  They were made either because I don't like answering
  2328.           the  same   question   over   and   over,   to   avoid  run-time,
  2329.           divide-by-zero  errors,  for  the  sake  of  speed  or because of
  2330.           personal taste. 
  2331.  
  2332.                In any case, if the program  starts behaving  funny or gives
  2333.           you an  answer you  don't like,  consult this chapter first.  You
  2334.           may have run into one of my compromises.
  2335.  
  2336.                Frequency Sweep - Any time the program tries to evaluate the
  2337.           circuit at 0 Hz, it will be evaluated at 1 Hz.
  2338.  
  2339.                Step Size  - QCkt  takes the absolute value of any step size
  2340.           that you enter.  If you enter a  0 for  the step  size, Qckt will
  2341.           default to the value 
  2342.  
  2343.                          Abs(Stop Freq - Start Freq)/100
  2344.  
  2345.           which will give 101 points.
  2346.  
  2347.                Component Values  - Generally,  you may  enter any component
  2348.           value that you want  -  positive,  negative  or  zero.   Positive
  2349.           values are obviously OK.  Mathematically, negative components are
  2350.           no problem for the evaluation software but they may screw  up the
  2351.           plotting routines.  They won't crash, but they may try to plot to
  2352.           strange places on the screen.
  2353.                Any component specified to be  zero  is  assumed  to  have a
  2354.           value of 1E-12.
  2355.                Other parameters  that are  not allowed  to be zero (besides
  2356.           components) are: system  impedance  (Z0),  load  resistor, source
  2357.           resistor,  inductor  Q,  capacitor  Q  and the frequency at which
  2358.           electrical lengths are specified.  These also default to 1E-12 if
  2359.           you enter a 0.
  2360.  
  2361.                Number of  Components -  The maximum number of elements QCkt
  2362.  
  2363.                                                                          36
  2364.  
  2365.  
  2366.  
  2367.  
  2368.  
  2369.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2370.  
  2371.           allows is 98.  This is pretty much  a tradeoff  between amount of
  2372.           memory used  and realizable  circuits.   It's fairly difficult to
  2373.           design a passive  circuit  with  98  elements  that  will perform
  2374.           properly.
  2375.  
  2376.                Group  Delay  -  Group  delay  is  calculated  by taking the
  2377.           derivative of  the  phase  plot  with  respect  to  frequency and
  2378.           changing the  sign.   QCkt takes the derivative by evaluating the
  2379.           circuit at the cursor frequency and at the cursor frequency minus
  2380.           the  step  size.    It  then  subtracts one phase from the other,
  2381.           adjusts the sign appropriately then divides  by the  step size to
  2382.           obtain the derivative.
  2383.                This means  that the  value of  the group  delay will change
  2384.           slightly depending upon the step size.   For  more accurate group
  2385.           delay data, decrease the frequency step size.
  2386.  
  2387.                Hardcopies -  To make  hardcopies of  your circuit, list the
  2388.           circuit and Shift-PrtSc the  data  over  to  your  printer.   The
  2389.           circuit listing software prints out one screen at a time to allow
  2390.           you to get the entire circuit.
  2391.                You can also use the Control-PrtSc  option on  your computer
  2392.           to send data from your screen to your printer.
  2393.                To make  hardcopies of  the graphics screens, it's necessary
  2394.           to have loaded the Graphics.Com program that came  with your DOS.
  2395.           Simply  type  "Graphics"  from  the  DOS prompt prior to starting
  2396.           QCkt.  You can then Shift-PrtSc your plots out to your printer.
  2397.                If there is a lot of  interest in  QCkt, I  will upgrade the
  2398.           printing utilities to something a little more sexy.
  2399.  
  2400.                Variable  Components  -  If  a  component  is set up to be a
  2401.           variable component (Component A, for example)  and it  is changed
  2402.           from  the  Examine/Modify  main  menu  option,  QCkt  will  clear
  2403.           Component A and declare it undefined. 
  2404.  
  2405.                Compatibility - Due to the  Turbo  Pascal  compiler  used to
  2406.           generate   QCkt   and   QCkt-87,   their   file   structures  are
  2407.           incompatible.  That is, QCkt cannot read or  write QCkt-87 files.
  2408.           Likewise, QCkt-87 cannot read or write QCkt files.
  2409.  
  2410.  
  2411.  
  2412.  
  2413.  
  2414.  
  2415.  
  2416.  
  2417.  
  2418.  
  2419.  
  2420.  
  2421.  
  2422.                                                                          37
  2423.  
  2424.  
  2425.  
  2426.  
  2427.  
  2428.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2429.  
  2430.  
  2431.  
  2432.  
  2433.  
  2434.  
  2435.  
  2436.  
  2437.                         Appendix A - Technical Specifications
  2438.  
  2439.  
  2440.                QCkt  was  written  using  the Borland Turbo-Pascal compiler
  2441.           V3.0.  It is primarily Pascal  with a  small amount  of assembler
  2442.           thrown in.
  2443.  
  2444.                The QCkt  program is  actually made up of two modules:  QCkt
  2445.           is the main module and handles user the input/output functions as
  2446.           well as formatting data for the FarCode module.  FarCode contains
  2447.           the circuit analysis and plotting routines. 
  2448.  
  2449.                QCkt.Com is the main module.   However, since  I needed more
  2450.           than  the  64-k  of  code  that  Turbo  Pascal allows, I load the
  2451.           FarCode.Com module on the heap of QCkt when QCkt is initializing.
  2452.  
  2453.  
  2454.  
  2455.  
  2456.  
  2457.  
  2458.  
  2459.  
  2460.  
  2461.  
  2462.  
  2463.  
  2464.  
  2465.  
  2466.  
  2467.  
  2468.  
  2469.  
  2470.  
  2471.  
  2472.  
  2473.  
  2474.  
  2475.  
  2476.  
  2477.  
  2478.  
  2479.  
  2480.  
  2481.                                                                          38
  2482.  
  2483.  
  2484.  
  2485.  
  2486.  
  2487.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2488.  
  2489.  
  2490.  
  2491.  
  2492.  
  2493.  
  2494.  
  2495.                             Appendix B - Acknowledgements
  2496.  
  2497.  
  2498.                This program and manual would not have been possible without
  2499.           the support, love and/or publications of the following people:
  2500.  
  2501.                My wife and newborn son, Christopher, who allow me to fiddle
  2502.           with my computer until all hours of the morning,
  2503.  
  2504.                John Cooper, Terry Fry, Tom Vito, France Bolei  and the many
  2505.           others I've  spent happy hours with discussing/arguing about some
  2506.           silly aspect of circuit theory or computer programming,
  2507.  
  2508.                All of the people on the  computer bulletin  boards who have
  2509.           donated their precious time and software to the public domain.
  2510.  
  2511.  
  2512.  
  2513.  
  2514.  
  2515.  
  2516.  
  2517.  
  2518.  
  2519.  
  2520.  
  2521.  
  2522.  
  2523.  
  2524.  
  2525.  
  2526.  
  2527.  
  2528.  
  2529.  
  2530.  
  2531.  
  2532.  
  2533.  
  2534.  
  2535.  
  2536.  
  2537.  
  2538.  
  2539.  
  2540.                                                                          39
  2541.  
  2542.  
  2543.  
  2544.  
  2545.  
  2546.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2547.  
  2548.  
  2549.  
  2550.  
  2551.  
  2552.                                      Appendix C
  2553.                          References - Credit Where It's Due
  2554.  
  2555.  
  2556.                The  following  are  a  list  of  a  few  of  the books I've
  2557.           consulted in the course of writing this program and manual:
  2558.  
  2559.                Williams,  Arthur  B.,  Electronic  Filter  Design Handbook,
  2560.           McGraw-Hill Book Company, New York, NY, 1981, ISBN 0-07-070430-9.
  2561.  
  2562.                Hayward,  W.H.,  Introduction  to  Radio  Frequency  Design,
  2563.           Prentice-Hall,   Inc.,   Englewood   Cliffs,   NJ,   1982,   ISBN
  2564.           0-13-490021-0.
  2565.  
  2566.                Jordan, Edward C., Ed., Reference Data for Engineers: Radio,
  2567.           Electronics,  Computers,  and  Communications,  Seventh  Edition,
  2568.           Howard  W.  Sams  &  Co., Inc., Indianapolis, Indiana, 1985, ISBN
  2569.           0-672-21563-2.
  2570.  
  2571.                Smith, Phillip  H.,  Electronic  Applications  of  the Smith
  2572.           Chart,    McGraw-Hill Book Co., New York, New York, 1969, Library
  2573.           of Congress Catalog Card Number 69-12411.
  2574.  
  2575.  
  2576.  
  2577.  
  2578.  
  2579.  
  2580.  
  2581.  
  2582.  
  2583.  
  2584.  
  2585.  
  2586.  
  2587.  
  2588.  
  2589.  
  2590.  
  2591.  
  2592.  
  2593.  
  2594.  
  2595.  
  2596.  
  2597.  
  2598.  
  2599.                                                                          40
  2600.  
  2601.  
  2602.  
  2603.  
  2604.  
  2605.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2606.  
  2607.  
  2608.  
  2609.  
  2610.  
  2611.  
  2612.  
  2613.  
  2614.                            Appendix D - Component Summary
  2615.  
  2616.                This appendix  is meant  as a  quick reference  guide to the
  2617.           components.    It  is  essentially  a repeat of the data found in
  2618.           Chapter 3 on Entering and Saving a Circuit.
  2619.  
  2620.                1. Capacitors - The value  of  all  capacitors  in this
  2621.                program  are   currently  given  in  picofarads.    All
  2622.                capacitors have the same global Q  value which  is held
  2623.                constant  with   frequency.    The  default  value  for
  2624.                capacitor Q is 1000.
  2625.  
  2626.                2. Inductors -  The  value  of  all  inductors  in this
  2627.                programs  are  currently  given  in microhenries.  Like
  2628.                capacitors, all inductors have the same  global Q value
  2629.                which can be (and usually is) different from the global
  2630.                capacitor Q.  The default value for inductor Q is 250.
  2631.  
  2632.                3. Resistors - The values of all resistors  are entered
  2633.                in Ohms.
  2634.  
  2635.                4.  Parallel  LC  -  An  inductor  and capacitor hooked
  2636.                together in  parallel.   As before,  the capacitance is
  2637.                given  in   picofarads  while   the  inductance  is  in
  2638.                microhenries.  Global capacitor  and inductor  Q losses
  2639.                are applied to this combination.
  2640.  
  2641.                5. Series  LC -  As in  #4, but  the two components are
  2642.                connected in series.
  2643.  
  2644.                6. Parallel RC - A resistor and capacitor  connected in
  2645.                parallel.
  2646.  
  2647.                7. Series  RC -  A resistor  and capacitor connected in
  2648.                series.
  2649.  
  2650.                8. Parallel RL - A resistor  and inductor  connected in
  2651.                parallel
  2652.  
  2653.                9. Series RL - A resistor and inductor in series.
  2654.  
  2655.                10. T-Line - This is a lossless transmission line.  The
  2656.                user enters a unique characteristic impedance (in Ohms)
  2657.  
  2658.                                                                          41
  2659.  
  2660.  
  2661.  
  2662.  
  2663.  
  2664.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2665.  
  2666.                and electrical  length (in degrees).  If the line is in
  2667.                shunt with the circuit, the user  is asked  if the line
  2668.                is open-  or short-circuited.  The electrical length is
  2669.                the number of degrees the line appears to be at a given
  2670.                frequency.    The  frequency  is  specified as a global
  2671.                value and it is the same for all of the T-Lines entered
  2672.                in this program.  The default is 100 MHz.
  2673.  
  2674.                11. Parallel  Resonator -  This is simply a parallel LC
  2675.                circuit (see  item #4  above) specified  in a different
  2676.                way.   Instead of  asking for  a value  of L and C, the
  2677.                program asks for a value of  L (in  microhenries) and a
  2678.                center frequency  (in MHz).   The parallel LC will then
  2679.                be made to resonate at  the  given  frequency.   Global
  2680.                capacitor  and   inductor  Q's   are  applied  to  this
  2681.                component.
  2682.  
  2683.                12. Series Resonator -  The same  component as  in item
  2684.                #11,  except   that  the  inductor  and  capacitor  are
  2685.                connected in series.
  2686.  
  2687.                13. Defined Impedance Plane - This is an operation more
  2688.                that it  is a component.  If one of these is present in
  2689.                the circuit, the Smith Chart and return loss plots will
  2690.                reflect the  impedance of  the circuit looking from the
  2691.                impedance plane toward the load.   The Smith  Chart and
  2692.                return loss  plots will not reflect the input impedance
  2693.                as the source sees the circuit.
  2694.  
  2695.                14.  Duplicate  an  Existing  Part  -  This  is  a very
  2696.                convenient   operation   which  allows  any  previously
  2697.                defined part (ie.  a  part  with  lower  number)  to be
  2698.                duplicated.   This is very convenient for some types of
  2699.                filters and  matching  circuits  which  exhibit  a high
  2700.                degree of symmetry.
  2701.  
  2702.  
  2703.  
  2704.  
  2705.  
  2706.  
  2707.  
  2708.  
  2709.  
  2710.  
  2711.  
  2712.  
  2713.  
  2714.  
  2715.  
  2716.  
  2717.                                                                          42
  2718.  
  2719.  
  2720.  
  2721.  
  2722.  
  2723.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2724.  
  2725.  
  2726.  
  2727.  
  2728.  
  2729.  
  2730.  
  2731.  
  2732.  
  2733.                            Appendix E - Running Aspect.Com
  2734.  
  2735.  
  2736.                One of  the problems  I had  when writing  QCkt was that the
  2737.           Smith Chart  would  come  out  elliptical  on  some  monitors and
  2738.           circular on  others.   For example,  the Smith Chart on my Zenith
  2739.           monochrome monitor  at home  is fine,  but it  turns out  to be a
  2740.           narrow ellipse on the IBM monitor at work.
  2741.  
  2742.                Usually  you  can  solve  this  problem by fiddling with the
  2743.           controls on your monitor.  Sometimes  you can't.   If  you can't,
  2744.           I've included a program called Aspect.Com on the disk.
  2745.  
  2746.                Aspect.Com draws  a horizontal  line on  the screen and asks
  2747.           you to get out a ruler, measure the  line's length  and enter the
  2748.           number.      Aspect  then  draws  a vertical line and repeats the
  2749.           request.
  2750.  
  2751.                The unit you use to measure the line is immaterial, but it's
  2752.           easiest to  use a  centimeter scale.  That way, you don't have to
  2753.           convert fractional inches to  decimal before  entering the number
  2754.           into the computer.
  2755.  
  2756.                Since  Aspect.Com  knows  how  many  pixels it lit up on the
  2757.           screen when it drew the two lines and you've told it how long the
  2758.           lines were  physically, it  can figure out a number of pixels per
  2759.           unit length for both the vertical and horizontal  directions.  It
  2760.           then divides  the horizontal number by the vertical number to get
  2761.           a ratio.  This ratio is  stored in  a file  on the  default drive
  2762.           under the name Aspect.Dta.
  2763.  
  2764.                When  QCkt  first  comes  up,  it  loads Aspect.Dta from the
  2765.           default drive  if it's  present (if  it isn't  present, QCkt just
  2766.           uses an internal default value for the aspect ratio).  All of the
  2767.           data heading for the Smith Chart screen is then massaged  by this
  2768.           aspect value before it hits the screen.
  2769.  
  2770.                So, the  circles are  drawn so  they look round and the data
  2771.           plotted by the Smith Chart routines is plotted accurately.
  2772.  
  2773.  
  2774.  
  2775.  
  2776.                                                                          43
  2777.  
  2778.  
  2779.  
  2780.  
  2781.  
  2782.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2783.  
  2784.                                      Appendix F
  2785.           -----------------------------------------------------------------
  2786.                     QCkt - Circuit Analysis Program - Order Form
  2787.           -----------------------------------------------------------------
  2788.                                       RadioWare
  2789.                                     P.O.Box 2016
  2790.                                 Columbia, Md   21045
  2791.  
  2792.                                                         PRICE      PRICE
  2793.           DESCRIPTION                       QUANTITY     EACH     EXTENDED
  2794.           -----------------------------------------------------------------
  2795.           QCkt program disk - Try Before     ______     $10.00    $_______
  2796.             Buying - Latest version,
  2797.             complete program with manual
  2798.             and examples on disk, NO
  2799.             technical support.
  2800.  
  2801.           QCkt - Registered Owner -          ______     $25.00    $_______
  2802.             Includes a free update to the
  2803.             NEXT version - manual and
  2804.             examples on disk - All the
  2805.             technical support you need. 
  2806.  
  2807.           QCkt - Upgrade to Registered       ______     $15.00    $_______
  2808.             Owner - If you all ready sent
  2809.             in $10.00.
  2810.  
  2811.           QCkt - Upgrade to Newest           ______     $10.00    $_______
  2812.             Version - Registered Owners
  2813.             ONLY.
  2814.                                                       Subtotal    $_______
  2815.  
  2816.                              5.0% Maryland State Sales Tax        $_______
  2817.                              (Maryland Residents Only)
  2818.  
  2819.                                                       Total       $_______
  2820.  
  2821.           Please make checks (U.S. funds only) payable to: RadioWare
  2822.  
  2823.           Name_______________________________________ Date ________________
  2824.  
  2825.           Address__________________________________________________________
  2826.  
  2827.           _________________________________________________________________
  2828.  
  2829.           City________________________ State__________ Zip Code____________
  2830.  
  2831.           Description of Computer System___________________________________
  2832.  
  2833.  
  2834.  
  2835.                                                                          44
  2836.  
  2837.  
  2838.  
  2839.  
  2840.  
  2841.           QCkt - The Quick Circuit Analyzer - (c) 1988 RadioWare, Inc.
  2842.  
  2843.  
  2844.  
  2845.                Commercial users of QCkt MUST  register  their  copies  at a
  2846.           price of  $25.00 each  for the  first 20 copies, $20.00 for every
  2847.           copy  thereafter.    In  addition,  a   site  license  permitting
  2848.           unlimited copying  within the  licensed institution is available.
  2849.           Please write for details.
  2850.  
  2851.  
  2852.  
  2853.  
  2854.  
  2855.  
  2856.  
  2857.  
  2858.  
  2859.  
  2860.  
  2861.  
  2862.  
  2863.  
  2864.  
  2865.  
  2866.  
  2867.  
  2868.  
  2869.  
  2870.  
  2871.  
  2872.  
  2873.  
  2874.  
  2875.  
  2876.  
  2877.  
  2878.  
  2879.  
  2880.  
  2881.  
  2882.  
  2883.  
  2884.  
  2885.  
  2886.  
  2887.  
  2888.  
  2889.  
  2890.  
  2891.  
  2892.  
  2893.  
  2894.                                                                          45
  2895.