home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ High Voltage Shareware / high1.zip / high1 / DIR3 / LENA.ZIP / LENAMANL.TXT < prev    next >
Text File  |  1994-01-31  |  141KB  |  3,236 lines

  1. .
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  
  11.                                       L  E  N  A
  12.  
  13.                           Linear Electronic Network Analysis
  14.  
  15.                                     program manual
  16.  
  17.                            
  18.  
  19.                                             
  20.  
  21.                              Release of 31 January 1994
  22.  
  23.                     ==============================================
  24.  
  25.                        Programs, Documentation and Instructions
  26.  
  27.                                          by
  28.  
  29.                                  Leonard H. Anderson
  30.  
  31.  
  32.                         Copyright (c) 1994, all rights reserved
  33.  
  34.                     ==============================================
  35.  
  36.  
  37.  
  38.              Linear frequency analysis of electronic circuits having up to
  39.              56 nodes and 204 branches, solving single node voltage or
  40.              impedance at DC or swept-frequency.  Branch types include
  41.              single components, series and parallel passive components in
  42.              one branch, macromodels of transmission line, two-winding
  43.              variable coupling transformer, bipolar hybrid-pi transistors,
  44.              operational amplifier with one internal breakpoint.  Requires
  45.              8086 or later CPU, 142 KB free RAM, any ASCII-character-set
  46.              display and printer.  Numeric co-processor version included.
  47.              
  48.              LENA is a smaller version of LINEA (released August 1993) and
  49.              compatible in every way except repetitive waveform analysis.
  50.         
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63.  
  64.  
  65.  
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70.                                  TABLE OF CONTENTS
  71.  
  72.           GENERAL............................................................1
  73.                 Consent and Disclaimer.......................................1
  74.                 Conventions in this Document.................................2
  75.           DESCRIPTION/OPERATION OF LENA......................................4
  76.                 Introduction.................................................4
  77.                 Program Command Organization.................................4
  78.              INPUT...........................................................6
  79.                 General Keyboard Input in LENA...............................6
  80.                 Numeric Value Entry..........................................6
  81.                 Y/N Queries..................................................7
  82.                 Main Commands (Listing)......................................7
  83.                 Output Command Combinations.................................10
  84.                 Printer Margins and Pagination..............................10
  85.                 ASCII-Character Plot Equivalents............................11
  86.                 Output Plot Scale Choices...................................11
  87.                 Rotating Twiddle Characters.................................12
  88.                 Off-Line Use of Solution Files..............................12
  89.              GENERAL INPUT-OUTPUT SOLUTION COMMANDS.........................13
  90.                 Setting Frequency Limits....................................13
  91.                 Node of Solution............................................13
  92.                 Zero-Decibel Reference Voltage..............................14
  93.                 Opening or Closing a Branch.................................14
  94.              CIRCUIT LIST COMMANDS..........................................15
  95.                 Starting or Continuing a Circuit List.......................15
  96.                 Branch Description and Designation..........................15
  97.                 Modifying a Branch Value....................................15
  98.                 Deleting a Branch...........................................16
  99.                 Inserting a New Branch......................................16
  100.                 General Branch-Node Circuit Building in LENA................16
  101.              CIRCUIT COMPONENTS AVAILABLE IN LENA...........................18
  102.                 Type Descriptions...........................................18
  103.                 Passive Single Branches.....................................18
  104.                 Independent Current Sources.................................19
  105.                 Current Direction in Sources................................19
  106.                 Dependent Current Sources...................................19
  107.                 Macromodels.................................................21
  108.                 Transformer Macromodel Details..............................22
  109.                 Unbalanced Transmission Line Macromodel Details.............22
  110.                 Bipolar Transistor Macromodel Details.......................23
  111.                 Operational Amplifier Macromodel Details....................24
  112.              ENTERING CIRCUIT COMPONENTS....................................25
  113.                 Branch Entry, Single-Value Branches.........................25
  114.                 Branch Entry, Double-Value Branches.........................26
  115.                 Quicker Entry, Single-Value and Double-Value Branches.......26
  116.                 Dependent Current Source Value Entry........................27
  117.                 Signal (Generator) Value Entry..............................27
  118.                 Macromodel Entries..........................................28
  119.                 Required-Listed Macromodel Values...........................28
  120.                 Seeing the Full Circuit List................................29
  121.                 Circuit List Hardcopy.......................................30
  122.              CIRCUIT LIST EDITING...........................................30
  123.                 Special Note on Insert Command..............................30
  124.                 Special Notes on All Macromodels............................31
  125.    
  126.      
  127.                                 
  128.                                 LENA - Contents Page i
  129.  
  130.  
  131.  
  132.  
  133.              
  134.              DISK DATA FILES................................................31
  135.                 Setting the Data Storage Drive:\Directory Path..............31
  136.                 Reading/Writing Circuit Files...............................32
  137.                 Circuit Creation Dates and Remarks..........................32
  138.                 Solution Storage and Retrieval..............................33
  139.                 Compatibility with LINEA Data Files.........................33
  140.              SOLUTIONS AND OUTPUT...........................................34
  141.                 General Solution Organization of LENA.......................34
  142.                 Scale Limit Selection on Plot...............................34
  143.                 Two Forms of Impedance Plot.................................34
  144.                 Syntax on Solution Type and Form............................35
  145.                 Generating Plot Artwork.....................................35
  146.                 Single DC Output............................................35
  147.              CONVERTING FROM SCHEMATIC TO LISTING...........................36
  148.                 In the Beginning............................................36
  149.                 Node Numbers Must be Contiguous.............................36
  150.                 Commons, "Ground" and Supply Lines..........................36
  151.                 Parasitic Reactance, Resistance.............................37
  152.                 Current Through Dependent Branches..........................37
  153.                 Voltage Across Dependent Branches...........................38
  154.                 Creating "Stiff" Voltage Sources............................38
  155.                 Negative Resistance or Reactance............................38
  156.                 Operational Amplifier Circuits..............................38
  157.                 Field-Effect Transistor Models..............................39
  158.                 Bandwidth-Alterable Networks with Transformer Macromodel....39
  159.                 Creating "Black Box" Sub-Circuits...........................39
  160.           INSTALLING LENA...................................................40
  161.                 LENA Program Set Files......................................40
  162.                 Appendices..................................................40
  163.                 Registry....................................................41
  164.                 CPU Versions and Copies.....................................41
  165.           FIRST-USE LENA PRIMER/TUTORIAL....................................42
  166.                 On-Line Help................................................42
  167.                 Getting Acquainted With Circuit Listings....................42
  168.                 Trying Out a Macromodel.....................................43
  169.                 Trying Out Circuit Edit Functions...........................44
  170.                 Saving a Circuit File, Trying out DOS Functions.............45
  171.  
  172.          APPENDICES are contained in text files LE_APX_*.TXT; titles and file
  173.          names are given here for reference.
  174.  
  175.          Appendix A, LENA Data file structures....................LE_APX_A.TXT
  176.  
  177.          Appendix B, Example circuit PHASER.......................LE_APX_B.TXT
  178.  
  179.          Appendix C, LENA Configuration...........................LE_APX_C.TXT
  180.  
  181.          Appendix D, General history of CAE, LINEA, LENA..........LE_APX_D.TXT
  182.  
  183.          Appendix E, Comparison of current "BBS" programs.........LE_APX_E.TXT
  184.  
  185.  
  186.  
  187.                        =============================================
  188.                        Important:  See page 40 (Installing LENA) for
  189.                         files and necessary procedures to make your
  190.                               personal working copy of LENA.
  191.                        =============================================
  192.  
  193.  
  194.                                 LENA - Contents Page ii
  195.  
  196.  
  197.  
  198.  
  199. .
  200.      GENERAL
  201.      =======
  202.  
  203.      LENA is a Linear Electronic Network Analysis program set for determining
  204.      the frequency response of an electronic circuit having a maximum of 204
  205.      component (branches) and 56 connection points (nodes).  Components may be
  206.      resistors, capacitors, inductors, series and parallel resistor-reactances,
  207.      reactances with specified Q, stimuli, and dependent current sources.
  208.      Macromodels of transformers, transmission lines, transistors and
  209.      operational amplifiers are included.  Frequency range may be anything from
  210.      DC to Terahertz in linear or logarithmic increments.  Numerical input is
  211.      free-form, scaling letter suffixes from femto to Tera at user's option.
  212.      Analysis solutions may be printed or plotted on any ASCII character-set
  213.      printer.  Circuit lists and solutions may be stored on or retrieved from
  214.      disk.  
  215.  
  216.      LENA works in any MS-DOS computer, 80x86 CPU or later, having a minimum of
  217.      142 kilobyte contiguous free RAM.  There is no restriction or requirement
  218.      on special display devices, but ANSI.SYS should be present as a DEVICE
  219.      stated in DOS CONFIG.SYS file to see color.  Any ASCII character printer
  220.      may be used for hard copy output.  The Standard version is for any 8086,
  221.      80186, 80286, 80386, or 80486 CPU computer, with or without a numerical
  222.      coprocessor.  The Numerical coprocessor version is for any 80386DX or
  223.      80486DX CPU or those with 80x87 numeric coprocessors.  A Numeric co-    
  224.      processor version can decrease analysis-solution times by a factor of
  225.      three to seven.
  226.  
  227.      LENA is an analysis _tool_, useful to engineers, technicians, educators,
  228.      and advanced electronics hobbyists alike.  It is not intended as a
  229.      teaching aid but it is very useful in lending insight into frequency-
  230.      domain properties of complex circuits.
  231.  
  232.      The LENA program set is Shareware.  Anyone may try out the LENA set on
  233.      one computer for a period of 21 days; beyond that time every user is
  234.      obligated to obtain a registration for continued use, including
  235.      commercial, educational, or governmental associations.
  236.  
  237.  
  238.      CONSENT AND DISCLAIMER
  239.  
  240.      LENA, associated LENA files and documentation are the exclusive property
  241.      of Leonard H. Anderson and are copyrighted 1994.  No part of the LENA
  242.      program set (programs plus documentation) may be reproduced, transmitted,
  243.      transcribed, stored in a retrieval system, or translated into any other
  244.      language or computer language in whole or in part, in any form or by any
  245.      means, except for distribution without fee as a program collection or for
  246.      individual single-user archive purposes, without prior written consent of
  247.      the author.
  248.  
  249.      The author disclaims all warranties as to this software, whether express
  250.      or implied, including, without limitation, any implied warranties of
  251.      merchantability, fitness for a particular purpose, functionality,
  252.      accuracy, data integrity or protection.
  253.  
  254.      The included CPUID.EXE file was written and assembled by Intel Corporation
  255.      and was declared public domain by Intel Corporation.
  256.  
  257.  
  258.  
  259.  
  260.                                 LENA - Page 1 of 46
  261.  
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.      Distribution of the LENA program collection by Bulletin Board Systems is
  267.      encouraged.  Companies and organizations engaged in the collection and
  268.      sale of shareware shall require permission from the author before
  269.      distributing all or part of the LENA program set.
  270.  
  271.  
  272.      CONVENTIONS IN THIS DOCUMENT
  273.  
  274.      This Manual is an explanation of the LENA program operation and
  275.      application.  Users are expected to know the basics of electronics and be
  276.      familiar with electronic terms.  There is very little of esoteric material
  277.      found in comprehensive textbooks for college courses, yet the program
  278.      operates with such esoterica and solves node-branch circuit arrangements
  279.      accurately and quickly for frequency-domain analysis.  The LENA program
  280.      set is useful to working electronics engineers, electronic technicians,
  281.      hobbyists, students and educators alike.  The author is an electronics
  282.      engineer who is also an electronics hobbyist and a writer published in
  283.      BYTE, Ham Radio, ELECTRONICS, and Popular Electronics magazines.
  284.  
  285.      LENA and its documentation files were written with a prime rule that the
  286.      American Standard Code for Information Interchange (ASCII) characters are
  287.      to be used for ALL input-output.  This makes it possible to display
  288.      everything, regardless of display type, and to be printed on nearly
  289.      every page-size printer used in North America.
  290.  
  291.      As a result of restrictions to ASCII characters, the few "schematics" in
  292.      here are somewhat lacking in quality and appearance.  Given those
  293.      limitations, diagrams are as simple and understandable as possible.  Also,
  294.      many of the terms common to electronics notations use subscripts and
  295.      superscripts and italics, features missing in ASCII.  To bridge the gap
  296.      between common use and LENA, the following is a short list of not-quite-
  297.      standard notation:
  298.  
  299.           Hfe = Hybrid forward current gain, common-emitter transistor;
  300.                    common term is all-lower-case italics.
  301.           Hoe = Hybrid output conductance, common-emitter transistor;
  302.                    common term is all-lower-case italics.
  303.           Ic  = Transistor DC collector current, commonly written
  304.                    "I-sub-c."
  305.           Ft  = Transistor cut-off frequency; commonly written
  306.                    "f-sub-t."
  307.           Zo  = Characteristic impedance, as applied to transmission
  308.                    lines; commonly written all-caps as "Z-sub-O."
  309.           Fc  = "Corner frequency" in operational amplifiers, point of
  310.                    frequency intersection between open-loop gain and
  311.                    slope of gain falling at a rate of 20 db per decade.
  312.           Av  = Voltage gain, commonly written "A-sub-V", used in here
  313.                    denoting open-loop gain of operational amplifiers.
  314.           gm  = transconductance, values in mhos.
  315.       <units> = Any number not having a specific value name, as
  316.                 opposed to Ohms, Farads, Henries, Hertz, etc.
  317.         <xyz> = General designation for entry, "<xyz>" explained in
  318.                 text.
  319.  
  320.      Main Commands and Branch Type Designations have no rule regarding case. 
  321.      They can be entered as capitals, 'small' letters, or mixed-case...the only
  322.      requirement is that the letters be correct and contiguous as shown.  All-
  323.      capitals notation in text here is an emphasis device.
  324.  
  325.  
  326.                                 LENA - Page 2 of 46
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.      Where keyboard inputs are described within text, they are shown
  333.      capitalized within single- or double-quotes.  Single- or double-quotes
  334.      themselves are NOT keyboard entries.
  335.  
  336.      All documents in the LENA program set are formatted for 8.5 x 11 inch page
  337.      sizes, 85 characters maximum line width, 66 lines maximum per page. 
  338.      Printer Form-Feed control characters are not used.  Documents are limited
  339.      to 75 characters per line and include a 5-character left margin; printing
  340.      is continuous and automatically paginated.
  341.  
  342.      For better illustration of single-branch components and their formulae,
  343.      the user is directed to Byte Books' publication "Simulation; Programming
  344.      Techniques Volume 2," edited by Blaise W. Liffick, pp 87-97, article
  345.      entitled "Linear Circuit Analysis" by Leonard H. Anderson.  Byte
  346.      Publications is now owned by McGraw-Hill and the "Simulation" book,
  347.      copyrighted 1979, was out of print a few years ago.  Among several texts
  348.      on computer-aided design/engineering, the author has found the following
  349.      to be useful:
  350.  
  351.        "IBM Electronic Circuit Analysis Program," by Randall W. Jensen and Mark
  352.        D. Lieberman (Prentice-Hall, 1968).  ECAP is the grand-daddy of all CAE
  353.        programs and the frequency-domain modelling techniques are applicable to
  354.        LENA. 
  355.  
  356.        "Computer Methods for Circuit Analysis and Design," by Jiri Vlach and
  357.        Kishore Singhal (Van Nostrand Reinhold, 1983).  A very detailed overview
  358.        and theory of all CAE programs, although a bit "academic" for working
  359.        circuit designers.
  360.  
  361.        "Basic Circuit Theory with Digital Computations," by Lawrence P.
  362.        Huelsman (Prentice-Hall, 1972).  Gets down to basics on individual
  363.        components and presents many FORTRAN routines to analyze components and
  364.        networks.
  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.                                 LENA - Page 3 of 46
  393.  
  394.  
  395.  
  396.  
  397. .
  398.      DESCRIPTION/OPERATION OF LENA
  399.      =============================
  400.  
  401.      INTRODUCTION
  402.  
  403.      LENA analyzes the response of an electronic circuit modelled from passive
  404.      and active component branches connected to contiguous nodes.  Complex
  405.      voltage (from specified stimuli) or complex impedance may be measured at
  406.      any node at any frequency for up to 200 frequencies in a sweep, linear or
  407.      logarithmic-increment.  Each circuit may have a maximum of 204 branches
  408.      and 56 nodes.  Branches may be single R, C, or L; series or parallel R-C,
  409.      R-L combinations; L or C with frequency-independent Q; dependent current
  410.      sources specified by transconductance or current gain; independent current
  411.      sources.  Macromodels of an isolated two-winding transformer, unbalanced
  412.      transmission line, bipolar transistor, and operational amplifier are
  413.      included.  Circuit models and analysis-solutions may be stored on disk.
  414.      All values are named and have scaling letters.
  415.  
  416.      All non-integer numeric entries may use mantissa/decimal-point/fraction
  417.      format, 'E format' common to BASIC or FORTRAN languages, or Scaling Letter
  418.      suffixes ranging from femto to Tera, or any mixture thereof.  Except for
  419.      Scaling Letters and circuit list Remarks, there is NO distinction on entry
  420.      case.  No PC function keys, Control or Alternate key combinations are used
  421.      at any time.  All LENA program commands are done at a Main Command level
  422.      using clear English words or accepted abbreviations.  Circuit model lists
  423.      are just lists of components; all frequency limit settings and output type
  424.      selection is done at the Main Command level.  Circuit lists and solution
  425.      outputs may be directed to a printer port or screen; printer may be any
  426.      ASCII character set type and pagination is automatic for a 66-line
  427.      standard print page.  "Line-printer" style graph equivalents, using ASCII
  428.      characters, may be selected in lieu of tabulated values.  Scale range of
  429.      every graph plot output is selectable to default minimum-maximum or to
  430.      user-specified limits.
  431.  
  432.      Each circuit model list is editable from Main Command level.  Branches and
  433.      macromodels may be added, inserted, deleted, have values modified, or
  434.      switched open or closed.  Open branches remain in a circuit list but are
  435.      not analyzed.  Circuit lists may be named and have remarks; all are time-
  436.      date-stamped for later reference.  Branch type descriptions may include
  437.      reference designations.  Output is selectable to any circuit node.  Each
  438.      circuit list is checked for errors after entry with extensive description
  439.      to permit easy correction.
  440.  
  441.      On computer systems with color displays, functions are color-coded.  If
  442.      data entry is required but not entered as part of a Main Command, LENA
  443.      will prompt for the data.  Extensive checking is done to guard against
  444.      impossible solution conditions, error messages explaining the nature of
  445.      error for correction.  LENA should not crash under any condition.
  446.  
  447.  
  448.      PROGRAM COMMAND ORGANIZATION
  449.  
  450.      All LENA program commands are done at a 'Main Command' level, using clear
  451.      English words or accepted abbreviations.   Most commands are one word. 
  452.      Command words may be abbreviated to the first 3 letters, first 2 letters,
  453.      or, sometimes, as a single letter or symbol.  A few commands use two words
  454.      separated by a space.  Where some numeric value should be entered
  455.      following the first command word, a "data word," that numeric value may be
  456.  
  457.  
  458.                                 LENA - Page 4 of 46
  459.  
  460.  
  461.  
  462.  
  463.  
  464.      entered following a space separator as a 'second word.'  If a first
  465.      command word requiring data input is given, but data inadvertently
  466.      omitted, LENA displays a prompt for the type and kind of data.  If that
  467.      data should consist of two or three numerics and only one is entered, LENA
  468.      will re-prompt for all of them.
  469.  
  470.      Command word entry may be the following, depending on command:
  471.  
  472.           <WORD>
  473.  
  474.           <WORD>  <DATAWord>             <-- space separator
  475.  
  476.           <1stWORD>  <2ndWORD>           <-- space separator
  477.  
  478.  
  479.      Data words have contiguous characters, individual data items separated by
  480.      a comma, semicolon, or forward-slant delimiter.
  481.      Data words may be entered as:
  482.  
  483.           <DATAWord>  (single item)
  484.  
  485.           <ITEM1>,<ITEM2>  or  <ITEM1>;<ITEM2>  or  <ITEM1>/<ITEM2>
  486.                  ^                    ^                    ^
  487.               (any of the three delimiter characters accepted)
  488.  
  489.           <ITEM1>,<ITEM2>,<ITEM3>
  490.  
  491.  
  492.      Circuit entry is handled much the same as Main Commands.  Component type
  493.      descriptions recognize, in order, first letter, first two letters, or
  494.      first three letters of a component name.  All other letters or numbers,
  495.      including a few symbols, may be added for reference designation.  The Node
  496.      number entries (integer) describe the location of the branch in the
  497.      circuit.  Entering type but no node numbers results in a prompt for node
  498.      numbers.  Numeric value entry for a branch is prompted next, some branches
  499.      requiring two values; omitting one value of a two-value entry will result
  500.      in a "re-entry" prompt.  It is possible to enter everything for a single
  501.      branch on one line.
  502.  
  503.      Throughout LENA, the organization is aimed at being interactive, clear-
  504.      language, communicating with the user.  There is a minimum of 'programese'
  505.      spoken, no "command line shorthand," no screen cluttering with pull-down
  506.      menus or small screen displays.  The only jargon is that of electronics.
  507.  
  508.  
  509.  
  510.  
  511.  
  512.  
  513.  
  514.  
  515.  
  516.  
  517.  
  518.  
  519.  
  520.  
  521.  
  522.  
  523.  
  524.                                 LENA - Page 5 of 46
  525.  
  526.  
  527.  
  528.  
  529. .
  530.      INPUT
  531.      -----
  532.  
  533.      GENERAL KEYBOARD INPUT IN LENA
  534.  
  535.      All keyboard input is free-form in nature.  No PC Function keys or Ctrl-
  536.      <key> or Alt-<key> combinations are used for any purpose.  The program is
  537.      controlled from a 'Main Command' level having the following screen prompt:
  538.  
  539.                MAIN*>       (printer port inactive) (yellow, black background)
  540.                        -or-
  541.                Main->       (printer port active) (white on blue background)
  542.  
  543.      Main Command expects an all-alphabetic 'command word' to be entered.  The
  544.      'word' itself may be an abbreviation of, in order, the first three
  545.      letters, the first two letters, or the first letter or a symbol.  Some
  546.      commands may require two words; two words must be separated by at least
  547.      one space. 
  548.  
  549.      Command words may be entered in all-capitals, all-lower-case, or even
  550.      mixed-case; only the letters themselves matter.  Exception to this overall
  551.      rule occurs only with Scaling Letters or textual input for Circuit List
  552.      Remarks.
  553.  
  554.  
  555.      NUMERIC VALUE ENTRY
  556.  
  557.      Some commands require data as the second word.  A 'data word' in LENA
  558.      consists of alphanumeric data of one to five items.  Each data item is
  559.      separated (delimited) from the following data item by a comma, semicolon,
  560.      or forward-slant ('/').  No entry for an item is considered a space for
  561.      alphabetic data or zero for numeric data.
  562.  
  563.      ALL numeric data items in LENA have flexible input format.  Each data item
  564.      may have any one or a mixture of any of the following formats:
  565.  
  566.           *  Mantissa-decimal-point-fraction.
  567.  
  568.           *  'E-format' style common to BASIC and FORTRAN
  569.  
  570.           *  Scaling letter suffixes from femto to Tera.
  571.  
  572.      Scaling letter multipliers are as follows:
  573.  
  574.           T  =  Tera  =  1E+12                 f  =  femto  =  1E-15
  575.           G  =  Giga  =  1E+9                  p  =  pico   =  1E-12
  576.           M  =  Mega  =  1E+6                  n  =  nano   =  1E-9 
  577.           K  =  Kilo  =  1E+3                  u  =  micro  =  1E-6
  578.           <none>      =  1                     m  =  milli  =  1E-3
  579.                         
  580.      Scaling letter case MUST be observed.  All below unity require lower-case,
  581.      all above unity require upper-case.  The lower-case 'u' has been
  582.      substituted for the Greek 'mu' to permit direct compatibility with ASCII-
  583.      character printers.
  584.  
  585.  
  586.  
  587.  
  588.  
  589.  
  590.                                 LENA - Page 6 of 46
  591.  
  592.  
  593.  
  594.  
  595.  
  596.      The following keyboard-entry combinations all denote the same numerical
  597.      quantity:
  598.  
  599.                      12345.67             12.34567E+3       12.34567K
  600.  
  601.                      0.01234567E+6       .01234567e+6       1234567m
  602.  
  603.                      12.34567KE-6        .01234567M
  604.  
  605.  
  606.      Scaling letter suffixes take precedence over any 'E-format' power of ten;
  607.      in the 7th example (12.34567KE-6), the "E-6" would be ignored.  E-format
  608.      allows either case for the "E."  
  609.  
  610.      The maximum number of digits in the mantissa is limited to 7.  The
  611.      exponent ranges are limited to E+29 and E-28.  Polarity is considered
  612.      positive by default (plus signs are ignored) and a minus sign must precede
  613.      a number to indicate it is negative.  Except for Scaling Letters and the
  614.      "E", all other characters are ignored.  Where data required is expected to
  615.      be integer-only, any fractional part of an entry is ignored.
  616.  
  617.      Data item delimiters within a numeric data word are a comma, semicolon, or
  618.      forward-slant.  Two contiguous separators indicate a zero value between
  619.      the delimiters.  In the case of a delimiter character being the first
  620.      character in a data word, the first data item would be zero (null entry).
  621.      Depressing an <Enter> key without entering anything else in response to a
  622.      prompt will make ALL requested data items zero.
  623.  
  624.  
  625.      Y/N QUERIES
  626.  
  627.      In several LENA functions there are Yes-No queries having "[Y/n]" or
  628.      "[y/N]" entry prompts, each having only one letter capitalized.  Pressing
  629.      <Enter> key without entering anything else is the same as entering the
  630.      capitalized key.  
  631.  
  632.  
  633.      MAIN COMMANDS
  634.  
  635.      All of LENA's Main Command words are listed following.  All-capitals form
  636.      is used here to emphasize required _letters_; user may enter either case
  637.      or even mixed-case.  These are all "first words"; if a second word is
  638.      required, LENA will prompt for it if not entered.  This list, in
  639.      abbreviated form, is duplicated in the HELP display on-line and in text
  640.      file MAINCMND.LST.
  641.  
  642.  
  643.      QUIt  QUI  QU  Q
  644.            -or-           Quit LENA and return to DOS level.
  645.      EXIt  EXI  EX  X
  646.  
  647.      HELp  HEL  HE  ?     Display 1 to 6 screens of on-line Help
  648.                           information.
  649.  
  650.            DOS  DO  \     Temporary drop to DOS level.  One DOS
  651.                           request will return to LENA afterwards
  652.                           unless word 'COMMAND' is entered...will not
  653.                           leave DOS level until 'EXIT' is entered.
  654.  
  655.  
  656.                                 LENA - Page 7 of 46
  657.  
  658.  
  659.  
  660.  
  661.  
  662.            NEW  NE        Begin entry of a new circuit list.  Old
  663.                           circuit data is discarded.
  664.  
  665.            ADD  AD  A     Add to an existing circuit list.
  666.  
  667.      LISt  LIS  LI  L     List entire circuit to screen or printer.
  668.  
  669.                 ON  (     Enable printer port to accept outputs or circuit
  670.                           listing.  Main Command prompt changes to "Main->"
  671.                           when printer port is on/enabled.  All PRInts, PLOts,
  672.                           or LISts are directed to the printer when ON.  Active
  673.                           printer port is that set by Operating System.
  674.                           Printer port remains on until turned off.
  675.  
  676.            OFF  OF  )     Disable printer port.  All outputs are directed back
  677.                           to screen and Main Command prompt returns to "MAIN*>"
  678.                           to show printer port is off.  Default state when LENA
  679.                           is first run.
  680.  
  681.      DRIve  DRI DR  &     Select another Drive:\Directory path for reading or
  682.            -or-           writing Circuit, Solution, or Waveform data files.
  683.      DIRectory DIR DI     Default on LENA start is same Drive:\Directory as
  684.                           LENA program drive and directory.
  685.  
  686.      REAd  REA  RE  R     Read a Circuit file from disk.  Requires only the
  687.                           8-character-maximum filename.  File extension of .LIN
  688.                           is automatically appended.  'LIN' file extension is
  689.                           LENA's identification for Circuit list files.
  690.  
  691.      WRIte WRI  WR  W     Write an existing Ciruit file to disk.  Same
  692.                           filename and extension conditions as REAd.
  693.  
  694.      SAVe  SAV  SA  /     Save a solution to disk, including frequency limits
  695.                           and circuit filename (but not circuit itself). 
  696.                           Requires only the 8-character-maximum filename.  File
  697.                           extension of .LNA is automatically appended.  'LNA'
  698.                           is LENA's identification for Solution data files.
  699.  
  700.      BRIng BRI  BR  B     Bring (back) a previously-SAVed solution.  Same file-
  701.                           name and extension conditions as SAVe.  Displays
  702.                           filename of circuit that was solved but does not read
  703.                           it in.  Used for viewing previous solutions. 
  704.  
  705.      OPEn  OPE  OP  O     Open the connection of a designated circuit branch.
  706.                           Branch remains in circuit list but is not part of
  707.                           circuit solution.  Opening a previously-opened branch
  708.                           has no effect.  If an OPEn designates any branch in a
  709.                           macromodel, the entire macromodel is Opened.
  710.  
  711.      CLOse  CLO CL  C     Close, or reconnect a designated circuit branch.
  712.                           Opposite of OPEn.  Closing an already-closed branch
  713.                           has no effect.  If a CLOse command designates any
  714.                           branch in an opened macromodel, the entire macromodel
  715.                           is closed.
  716.  
  717.      MODify MOD MO  M     Modify only the values of a designated circuit
  718.                           branch.  Type and nodes remain intact.  Inoperative
  719.                           with macromodels.
  720.  
  721.  
  722.                                 LENA - Page 8 of 46
  723.  
  724.  
  725.  
  726.  
  727. .
  728.      DELete DEL DE  |     Delete a designated circuit branch from a circuit
  729.                           list.  All higher-listed branches move down to fill in
  730.                           list.  If a DELete command designates one branch of a
  731.                           macromodel, the entire macromodel is Deleted.
  732.  
  733.      INSert INS IN  ^     Insert a new branch at the designated branch position
  734.                           in a list.  Branch type, nodes, value prompts and
  735.                           entries are the same as for one component under NEW or
  736.                           ADD.  Designated branch and all higher branches move
  737.                           move up to make room for INSertion.
  738.  
  739.      NAMe  NAM  NA  $     Change existing circuit list filename.  Circuit file
  740.                           REAds and WRItes assume the existing filename or allow
  741.                           choice of another filename; this command is primarily
  742.                           for hardcopy outputs so as to show the new filename
  743.                           prior to any WRIte to disk.
  744.  
  745.      REMark REM RE  *     Change 47-character Remark line accompanying each
  746.                           circuit list or output title.  Remark line is written
  747.                           to or read from disk with other circuit list data.
  748.  
  749.      NODe  NOD  NO  N     Select NODe of solution.  Every NEW circuit or
  750.                           ADDition to a circuit, MODification of branch value,
  751.                           INSert of a new branch, DELetion of an old branch,
  752.                           REAd-in of a circuit from disk will always make the
  753.                           highest node in a circuit as the node of solution.
  754.  
  755.      DBRef DBR  DB  D     Change reference voltage for 0 db on all outputs.
  756.                           Default at LENA start is 1 Volt.  Does not affect
  757.                           solution voltage, only decibel value equivalent to
  758.                           solution voltage.
  759.  
  760.      FREquency   -or-     First Command Word to select frequency limits, first
  761.            FRE  FR  F     or second word to select frequency-voltage output
  762.                           type.  At LENA start there are no frequency limits.
  763.  
  764.      IMPedance   -or-     First or second word to select frequency-impedance
  765.            IMP  IM  Z     output.
  766.  
  767.      PRInt PRI  PR  P     First or second word of an output to select printed,
  768.                           tabulated solution values.
  769.  
  770.      PLOt  PLO  PL  =     First or second word of an output to select ASCII-
  771.                           character plot equivalents.
  772.  
  773.      MARgin    MAR        Select margins for hardcopy; 1 to 7 characters left
  774.                           margin (5 is default), 1 to 6 lines top and bottom
  775.                           equally (3 is default).  Margins do not appear on
  776.                           screen displays.
  777.  
  778.      SETtings  SET  SE    Convenience screen display to show user the current
  779.                           circuit filename, circuit creation time/date,
  780.                           circuit Remarks, current time, node of solution,
  781.                           open circuit branches (if any), frequency limits, 0 db
  782.                           reference voltage, and Data file directory path.
  783.  
  784.      DATe  DAT            Current computer time and date.  Convenience only;
  785.                           computer time and date are resettable only from DOS
  786.                           level.
  787.  
  788.                                 LENA - Page 9 of 46
  789.  
  790.  
  791.  
  792.  
  793.  
  794.      OUTPUT COMMAND COMBINATIONS
  795.  
  796.      A solution output is obtained by a two-word combination of <type> <format>
  797.      or <format> <type>.  FREquency and IMPedance are <type> words, PRInt and
  798.      PLOt are <format> words.  Either order is fine but each word must be
  799.      separated by at least one space, no other character.  To obtain an
  800.      IMPedance PLOt, any of the following two-word combinations can be used:
  801.  
  802.                     PLOT IMPEDANCE           IMPEDANCE PLOT
  803.  
  804.                     PLO  IMP                 IMP  PLO
  805.  
  806.                     PL  Z                    Z  =   
  807.  
  808.      For user convenience, the following single-word, three-letter acronyms may 
  809.      be used as an alternate for output:
  810.  
  811.           PRF   -  Print tabulation of complex node voltage over frequency.
  812.           PRZ   -  Print tabulation of complex node impedance over frequency.
  813.           PLF   -  Plot node voltage over frequency, ASCII-character plot.
  814.           PLZ   -  Plot node impedance over frequency, ASCII-character plot.
  815.  
  816.  
  817.  
  818.      PRINTER MARGINS AND PAGINATION
  819.  
  820.      Printer-directed output is formatted for the 8.5 x 11 inch North American
  821.      standard page size, expecting 85 columns per page horizontal ("10 Pitch" or
  822.      ten characters per inch) and 66 lines per page vertical (6 lines per inch).
  823.  
  824.      Top and bottom page margins, left margin are selected via the "MAR" main
  825.      command.  Top and bottom margins (equal) are selectable from 1 to 6 lines,
  826.      3 line margin (half inch) being default at LENA start.  Left margin is
  827.      selectable 1 to 7 characters/columns, 5 characters (half inch) being
  828.      default at LENA start.
  829.  
  830.      Pagination of "Page nn of mm" is done at the bottom right of each page and
  831.      "...continued from Page nn" at the top left of each page after the first
  832.      page.  The first page always begins with a title bearing circuit filename,
  833.      when circuit was created (or last changed), remarks, current time and date,
  834.      any circuit branches which are set open.
  835.  
  836.      Margins and the "...continued" identification are omitted from screen
  837.      displays and "Page nn of mm" only appears on screen if an output or circuit
  838.      list goes beyond a single page.  Top and bottom margins (always equal)
  839.      allow the following number of solution data lines per page:
  840.  
  841.           Margin Lines  1st Page Data Lines   2nd, subsequent Pages' Lines
  842.                1             52                     55
  843.                2             50                     53
  844.                3             48                     51   <- default
  845.                4             46                     49
  846.                5             44                     47
  847.                6             42                     45
  848.  
  849.  
  850.  
  851.  
  852.  
  853.  
  854.                                 LENA - Page 10 of 46
  855.  
  856.  
  857.  
  858.  
  859.  
  860.      ASCII-CHARACTER PLOT EQUIVALENTS
  861.  
  862.      The "character plot" technique is an old method of making a coarse graph
  863.      plot equivalent using only printer characters as data and graph marks.  It
  864.      is also the fastest and most equipment-versatile, requiring only that a
  865.      printer support ASCII characters.
  866.  
  867.      LENA outputs plot graphs having 6 major divisions, 60 minor divisions,
  868.      'rotated' a quarter turn so that the lowest frequency is at page top,
  869.      amplitude increasing from left to right.  Every line is identified by
  870.      frequency.
  871.  
  872.      Major graph divisions are identified by a plus sign.  Any data plot
  873.      character will override a graph division character.  The prime data
  874.      character is an asterisk, secondary a colon, tertiary an up-arrow.
  875.  
  876.      If, for one plot point, characters are at the same plot location, the prime
  877.      character predominates.  If the prime character location is calculated to
  878.      be beyond the scale extremes, a left or right arrow mark at appropriate
  879.      left or right limit lines indicates overscale.
  880.  
  881.      Data location is very close to the physical center of a character.  The
  882.      center of a colon character is mid-way between the two marks.  Group Delay 
  883.      is shown by an up-arrow and the _point_ of the up-arrow is significant.
  884.      Group Delay is the derivative of phase divided by derivative of radian
  885.      frequency; the point of the arrow is approximately mid-way between each
  886.      frequency, thus corresponding to approximate frequency of delay.
  887.  
  888.  
  889.      OUTPUT PLOT SCALE CHOICES
  890.  
  891.      Every solution's plot output is scanned for minimum and maximum, those
  892.      minima and maxima shown as a screen prompt.  Users have a choice to accept
  893.      those extremes as the scale limits or to enter desired limits.  Pressing
  894.      _only_ the <Enter> key after the prompt accepts the solution's extremes as
  895.      scale limits.  There is no auto-scaling by decades or octaves.
  896.  
  897.      Phase-angle scale limits are fixed for frequency-voltage solutions, default
  898.      value at +/- 180 degrees.  Phase-angle limits may be set to any other
  899.      values and will remain at those settings until changed.
  900.  
  901.      Impedance plots are selectable polar (default) or rectangular.  Polar form
  902.      impedance plot has the prime data mark signifying impedance magnitude,
  903.      secondary data mark signifying impedance phase-angle.  Entered impedance
  904.      phase-angle plot limits remain only for that particular impedance plot. 
  905.      Rectangular form impedance plot has prime mark indicating Real/Resistive
  906.      part, secondary mark indicating Imaginary/Reactive part.
  907.  
  908.      All plot outputs have the scale limit values at the header of each page.
  909.      Limits can be reversed left-for-right by reversing the order of limit
  910.      entry.
  911.  
  912.      If a re-plot of the same solution is desired with different scale limits of
  913.      some parameter, it may be done without delay.  Solutions are stored
  914.      internally and re-plotting/re-printing may be done immediately without
  915.      waiting for a new solution.
  916.  
  917.  
  918.  
  919.  
  920.                                 LENA - Page 11 of 46
  921.  
  922.  
  923.  
  924.  
  925.  
  926.      ROTATING TWIDDLE CHARACTERS
  927.  
  928.      Every circuit solution requires all circuit branches to be mathematically
  929.      analyzed at each solution frequency.  With large circuits, this may take
  930.      many seconds.  To indicate this is in process, "Working!" is displayed on
  931.      the screen, preceded by a 'rotating twiddle character' that appears to turn
  932.      in 45-degree increments for every frequency.  Every 8th frequency is marked
  933.      by the "equal symbol" composed of three stacked horizontal dashes.  Both
  934.      indicators disappear after the last frequency's analysis is completed.
  935.  
  936.  
  937.      OFF-LINE USE OF SOLUTION FILES
  938.  
  939.      All solutions may be stored on disk.  All files generated by LENA are the
  940.      functional equivalent of ASCII files.  Other programs may be used to parse 
  941.      the characters for any other tabulation or plot format.  A full description
  942.      of disk file data fields is given in Appendix file LE_APX_A.TXT.
  943.  
  944.  
  945.  
  946.  
  947.  
  948.  
  949.  
  950.  
  951.  
  952.  
  953.  
  954.  
  955.  
  956.  
  957.  
  958.  
  959.  
  960.  
  961.  
  962.  
  963.  
  964.  
  965.  
  966.  
  967.  
  968.  
  969.  
  970.  
  971.  
  972.  
  973.  
  974.  
  975.  
  976.  
  977.  
  978.  
  979.  
  980.  
  981.  
  982.  
  983.  
  984.  
  985.  
  986.                                 LENA - Page 12 of 46
  987.  
  988.  
  989.  
  990.  
  991.  
  992.      GENERAL INPUT-OUTPUT SOLUTION COMMANDS
  993.      --------------------------------------
  994.  
  995.      SETTING FREQUENCY LIMITS
  996.  
  997.      Entering F, FR, or FRE at the Main Command prompt without a second word
  998.      will invoke a prompt of:
  999.  
  1000.                Frequency Limits [Hz] (min,max,delta):
  1001.  
  1002.      "min" and "max" are self-explanatory, but "delta" has two possibilities:  A
  1003.      positive delta entry is the linear frequency increment while a negative
  1004.      delta entry refers to the _total_ number of logarithmic-increment
  1005.      frequencies.
  1006.  
  1007.      Entering "99K,101K,-17" would mean a log-sweep of 17 total frequencies
  1008.      starting at 99 KHz and ending at 101 KHz.
  1009.  
  1010.      An entry of "99K,101K,100" would mean a total of 21 linear-increment
  1011.      frequencies starting at 99 KHz and ending at 101 KHz.
  1012.  
  1013.      Maximum number of frequencies is 200, regardless of linear or logarithmic
  1014.      increment.  LENA checks for that and prompts if entry is incorrect.  LENA
  1015.      will accept a 0 minimum frequency (DC) if the delta is positive/linear, but
  1016.      will not accept a 0 minimum frequency if the delta is negative/logarithmic.
  1017.  
  1018.      If the delta entry is 0, regardless of whatever else is entered for minimum
  1019.      and maximum, the "frequency" is DC.  For all other conditions of delta,
  1020.      minimum and maximum frequencies must be positive.
  1021.  
  1022.      Frequency limits may be set at the Main Command level by entering "F 
  1023.      <limits>" where <limits> is the min-max-delta.  This single-line short form
  1024.      of command requires only that one or more spaces are between the "F" and
  1025.      the first character of "<limits>;" also, the three data items of <limits>
  1026.      are separated by commas, semicolons, or forward-slants, not spaces.  It is
  1027.      also possible to select a DC solution from the Main Command prompt by
  1028.      entering "FREquency DC" or just "F DC".
  1029.  
  1030.  
  1031.      NODE OF SOLUTION
  1032.  
  1033.      Any node in a circuit may be selected as the "measuring point" for a
  1034.      solution.  Selection of a new node of solution will cause it to remain;
  1035.      however, after every ADD or NEW circuit completion, INSert new branch,
  1036.      DELete old branch, or REAd in of another circuit, the node of solution is
  1037.      reset to the highest node in the circuit.  If in doubt of the node of
  1038.      solution, a user can use the SET command to see which node is the current
  1039.      node of solution.
  1040.  
  1041.      Node of solution may be set as a single-line command at Main Command level
  1042.      by entering "N  <node-number>".
  1043.  
  1044.  
  1045.  
  1046.  
  1047.  
  1048.  
  1049.  
  1050.  
  1051.  
  1052.                                 LENA - Page 13 of 46
  1053.  
  1054.  
  1055.  
  1056.  
  1057.  
  1058.      ZERO-DECIBEL REFERENCE VOLTAGE
  1059.  
  1060.      Frequency-voltage outputs give both node voltage directly and in decibels
  1061.      relative to a zero-db reference voltage.  At LENA start, this reference
  1062.      voltage is 1.  It may be reset at any time and will remain at that voltage
  1063.      reference until changed again.  A zero or negative reference voltage is not
  1064.      allowed.
  1065.  
  1066.      Zero-db reference voltage may be given at Main Command by the single entry
  1067.      of "D  <voltage>".
  1068.  
  1069.  
  1070.      OPENING OR CLOSING A BRANCH
  1071.  
  1072.      Every single branch or an entire macromodel may be "switched" open or
  1073.      closed, functionally the same as disconnecting and reconnecting a physical
  1074.      component.  An OPEned branch remains in the circuit list but is not solved.
  1075.  
  1076.      CLOsing an open branch will restore it to solution with the rest of the
  1077.      circuit.
  1078.  
  1079.      As an example, consider a circuit having a load resistor.  It may be
  1080.      desireable to solve for the impedance looking into the load end, without
  1081.      the load resistor.  An easy way to do that is to OPEn the load resistor
  1082.      branch, then request an impedance solution at that node.  The load resistor
  1083.      may be reconnected with a simple CLOse command for that branch.  OPEns and 
  1084.      CLOses do not affect the circuit list order, type, nodes, or values.
  1085.  
  1086.      Single-line Main Commands may be "O  <branch>" for OPEn, or
  1087.      "C  <branch>" for CLOse.  "<branch>" is either the branch order number or
  1088.      the full type description (see circuit entry for differentiation,
  1089.      explanation).
  1090.  
  1091.      OPEning an open branch or CLOsing a closed branch has no effect.
  1092.  
  1093.      A reminder:  'Open' and 'close' of a branch component refers to the
  1094.      hardware connection; it has NO relation to computer _file_ terminology.
  1095.  
  1096.  
  1097.  
  1098.  
  1099.  
  1100.  
  1101.  
  1102.  
  1103.  
  1104.  
  1105.  
  1106.  
  1107.  
  1108.  
  1109.  
  1110.  
  1111.  
  1112.  
  1113.  
  1114.  
  1115.  
  1116.  
  1117.  
  1118.                                 LENA - Page 14 of 46
  1119.  
  1120.  
  1121.  
  1122.  
  1123.  
  1124.      CIRCUIT LIST COMMANDS
  1125.      ---------------------
  1126.  
  1127.      STARTING OR CONTINUING A CIRCUIT LIST
  1128.  
  1129.      The single command word, "NEW," at Main Command will begin a new circuit
  1130.      list, starting at branch 1.  All old circuit list data (if any) will be
  1131.      lost.
  1132.  
  1133.      The single command word, "ADD," or "AD," or just "A" at Main Command will
  1134.      allow new branches to be added to an existing circuit list, beginning with
  1135.      the next higher branch order following the last branch.
  1136.  
  1137.      If there is no circuit data, the command ADD will also begin a new circuit
  1138.      list, starting at branch 1.
  1139.  
  1140.      Every branch entry begins with a type description.  This is followed by
  1141.      node connection data, finally by branch component values.  Once branch data
  1142.      has been fully entered, branch entry begins again with the next branch. 
  1143.      Branch entry continues until "END," "EN," "E," "ND," or "N" is entered for
  1144.      a branch type, signifying completion of a circuit list.
  1145.  
  1146.  
  1147.      BRANCH DESCRIPTION AND DESIGNATION
  1148.  
  1149.      Branch type descriptions allow up to 8 characters per branch.  The minimum
  1150.      _first_ letters for electrical type identification are shown in the
  1151.      comprehensive branch descriptions following.  Those minimums are from 1 to
  1152.      3 alphabetic characters.  The remaining characters may be used for
  1153.      reference designations or whatever the user wishes.  As an example, a
  1154.      single resistor branch will be identified as to type by just the single
  1155.      first letter "R."  Entering "RESISTOR," "R-123," "R_LOAD," or just "R"
  1156.      would all signify a single resistor branch for the purposes of completing a
  1157.      branch entry.  The _entire_ type description may be used for designating a
  1158.      branch for some action.
  1159.  
  1160.      Main Commands OPEn, CLOse, MODify, DELete, and INSert require designation
  1161.      of a particular branch.  Designator <branch> for those commands may be
  1162.      either the branch number or the full type description.
  1163.  
  1164.      LENA parses the first character of a <branch> designator entry.  If that
  1165.      character is alphabetic, the entire circuit list is searched for a match
  1166.      between <branch> and any type description; if there is a match, then the
  1167.      circuit branch number has been reached.  If that character is numeric, the
  1168.      designator is assumed to call out the circuit branch number directly.
  1169.  
  1170.      Since most circuit analyses concentrate on only a few components of a
  1171.      circuit, it is probably easier to enter "OPEN R_LOAD" to open that branch
  1172.      rather than entering "OPEN 109" (assuming R_LOAD was branch number 109).
  1173.  
  1174.  
  1175.      MODIFY A BRANCH VALUE
  1176.  
  1177.      A single-line Main Command "MOD <branch>" allows changing just the values
  1178.      of that branch.  Type description and nodes remain intact.  MODify command
  1179.      will not work with macromodels.  The finish of a MODify will reset the
  1180.      circuit creation time and date to that when the MODify took place.
  1181.  
  1182.  
  1183.  
  1184.                                 LENA - Page 15 of 46
  1185.  
  1186.  
  1187.  
  1188.  
  1189.  
  1190.      DELETING A BRANCH
  1191.  
  1192.      A single-line Main Command "DEL <branch>" will remove the branch at
  1193.      designator <branch>. 
  1194.  
  1195.      This may present some slight difficulty if the DELeted branch is the
  1196.      dependent branch of a dependent current source.  LENA does a circuit check
  1197.      of each circuit after an Edit command.  If LENA finds an improper
  1198.      dependent branch relation, the dependent branch is automatically switched
  1199.      open, and a warning message to that effect displayed on the screen.  Such
  1200.      an automatic Open cannot be CLOsed until the dependent branch exists in
  1201.      proper form.
  1202.  
  1203.      If a DELeted branch is the only link between two parts of circuit, one part
  1204.      having a stimulus and the node of solution being in the other part,
  1205.      solution analysis will stop and a warning message shown, citing that
  1206.      probability.
  1207.  
  1208.      DELeting any branch number within a macromodel will cause the _entire_
  1209.      macromodel to be deleted.
  1210.  
  1211.      After a DELetion, all higher-order branches will move down to fill in the
  1212.      empty branch space.  If any of the moved-down branches contain a dependent
  1213.      branch, the dependent branch number of a dependent current source will be
  1214.      automatically changed to the new number.  The finish of a DELetion will
  1215.      also reset the node of solution to the highest node in the remaining
  1216.      circuit and reset the circuit creation time to the time of DELetion.
  1217.  
  1218.  
  1219.      INSERTING A NEW BRANCH
  1220.  
  1221.      The Main Command single-line command is "INS <branch>".  The designated
  1222.      branch and all higher branches will be moved up in the circuit list to make
  1223.      room for the INSertion.  LENA will issue a prompt for the inserted branch
  1224.      type and nodes.  Once the branch type is known (it may be a macromodel with
  1225.      many branches), the list movement will take place.
  1226.  
  1227.      If one of the moved branches is the dependent branch of a dependent current
  1228.      source, the dependent branch number of that dependent source will be
  1229.      automatically adjusted to be the new branch number.  The finish of an
  1230.      INSertion will reset the node of solution to the highest node in the new
  1231.      circuit and reset the circuit creation time to the time of INSertion.
  1232.  
  1233.  
  1234.      GENERAL BRANCH-NODE CIRCUIT BUILDING IN LENA
  1235.  
  1236.      Every single component is called a "branch."  Every connection point is
  1237.      called a "node."  Every branch is connected between two nodes.  Node zero
  1238.      is common-ground-earth to the entire circuit.  Non-zero nodes must be
  1239.      contiguous.  A branch may not have each end connected to the same node. 
  1240.      There is no limit to the number of branches connected between the same two
  1241.      nodes.  There is no restriction to the ordering of branches in any circuit;
  1242.      branches may be located anywhere in a listing. 
  1243.  
  1244.      Node location makes no difference to the final solution although it may
  1245.      have some effect on speed of solution execution; more of that in
  1246.      explanation of the sample circuits distributed with the LENA program set. 
  1247.  
  1248.  
  1249.  
  1250.                                 LENA - Page 16 of 46
  1251.  
  1252.  
  1253.  
  1254.  
  1255.  
  1256.      As a practical matter, node ordering is best when following the general
  1257.      flow of a schematic diagram; that makes for easier interpretation of a
  1258.      circuit list at a later date.
  1259.  
  1260.      Branch and node arrangement follows conventional theoretical analysis
  1261.      techniques.  LENA expands single component per branch theoretical concept
  1262.      to include parallel R-L and parallel R-C, series R-L and series R-C
  1263.      branches.  While this is more for user convenience, in the physical world
  1264.      every component contains combinations of resistance, capacitance, and
  1265.      inductance.  In LENA, each resistance is a pure resistance, each
  1266.      capacitance is a pure capacitance, and each inductance is a pure
  1267.      inductance.
  1268.  
  1269.      Current flow in LENA is provided by current sources.  Every current source
  1270.      is assumed to be the theoretical type having an infinite source impedance. 
  1271.  
  1272.      There are no voltage sources in LENA.  A theoretical voltage source has
  1273.      zero source impedance.  A voltage source may be approximated by a current
  1274.      source in parallel with a very low resistance.  This is no problem with the
  1275.      large magnitude range of LENA's numeric calculation...a MegaAmpere current
  1276.      source in parallel with a microOhm resistor would create a very 'stiff'
  1277.      one-volt source...such would be numerically and theoretically correct
  1278.      despite the impractical-seeming combination.
  1279.  
  1280.      Current sources come in two varieties, "independent" and "dependent." 
  1281.      Independent current sources are the stimuli or the fixed sources.  Note:
  1282.      ALL stimuli are _always_ at phase-frequency coherence in LENA.
  1283.  
  1284.      Dependent current sources are dependent on the voltage across a branch or
  1285.      the current through a branch.  More on those in the later section on
  1286.      dependent current sources.
  1287.  
  1288.      In this version of LENA, there are four macromodels.  These are always
  1289.      made up of contiguous branches, are always handled by commands as if they
  1290.      were a single branch.   
  1291.  
  1292.  
  1293.  
  1294.  
  1295.  
  1296.  
  1297.  
  1298.  
  1299.  
  1300.  
  1301.  
  1302.  
  1303.  
  1304.  
  1305.  
  1306.  
  1307.  
  1308.  
  1309.  
  1310.  
  1311.  
  1312.  
  1313.  
  1314.  
  1315.  
  1316.                                 LENA - Page 17 of 46
  1317.  
  1318.  
  1319.  
  1320.  
  1321.  
  1322.      CIRCUIT COMPONENTS AVAILABLE IN LENA
  1323.      -------------------------------------
  1324.  
  1325.      TYPE DESCRIPTIONS
  1326.  
  1327.      All of the following branch type descriptions may be found in short form in
  1328.      the Appendix and included in the HELP display within LENA.  All TYPE
  1329.      letter combinations are shown in all-capitals to emphasize the _letters_
  1330.      required; users may enter letters of either case or even mixed case,
  1331.      provided they are the correct letters.  Circuit Lists will always show
  1332.      branch types in all-capitals.
  1333.  
  1334.  
  1335.      PASSIVE SINGLE BRANCHES
  1336.  
  1337.            TYPE                    Description
  1338.         ----------     --------------------------------------------
  1339.         R  RE  RES  =  Single pure resistance
  1340.  
  1341.         C  CA  CAP  =  Single pure capacitance
  1342.  
  1343.         L  IN  IND  =  Single pure inductance
  1344.  
  1345.            LQ       =  Single inductance with specified Q; Q is constant over
  1346.                        frequency.  Q is modelled as a loss resistance in series
  1347.                        with inductance.  Loss resistance is magnitude of
  1348.                        inductive reactance divided by Q.
  1349.  
  1350.            CQ       =  Single capacitance with specified Q; Q is constant over
  1351.                        frequency.  Q is modelled as a loss resistance in
  1352.                        parallel with capacitance.  Loss resistance is the
  1353.                        magnitude of capacitive reactance divided by Q.
  1354.  
  1355.                SRL  =  Series R and L.
  1356.  
  1357.                SRC  =  Series R and C.
  1358.  
  1359.                PRC  =  Parallel R and C.
  1360.  
  1361.                PRL  =  Parallel R and L.
  1362.  
  1363.  
  1364.         E  EN  END  =  Non-branch.  Entered by itself (no nodes), causes a
  1365.            -or-        termination of the circuit list entry and return to
  1366.         N  ND          Main Command level.
  1367.  
  1368.         B  BA  BAK  =  Non-branch.  Entered by itself (no nodes), causes listing
  1369.                        to back up to the previous branch for re-entry.  Used for
  1370.                        correcting errors made in previous branch entry.
  1371.  
  1372.         ?  HE  HEL  =  On-line Help screen listing circuit branch types.
  1373.  
  1374.      At DC all inductors assume a resistance of 1 microOhm and all capacitors
  1375.      assume an infinite resistance.
  1376.  
  1377.      All passive branch values are normally entered as _positive_ quantities.  A
  1378.      negative value may be entered at the user's discretion.  Negative entries
  1379.      of inductance or capacitance will result in the same magnitude of reactance
  1380.  
  1381.  
  1382.                                  LENA - Page 18 of 46
  1383.  
  1384.  
  1385.  
  1386.  
  1387.  
  1388.      over frequency but the signs of those reactances are reversed.  This is
  1389.      useful in modelling certain theoretical circuit equivalents.
  1390.  
  1391.  
  1392.      INDEPENDENT CURRENT SOURCES
  1393.  
  1394.            TYPE                       Description
  1395.          ---------     -----------------------------------------------
  1396.         S  SI  SIG  =  "Signal generator" stimulus, specified by current in
  1397.                        Amperes and phase-angle in degrees (optional) for
  1398.                        frequency solutions.  For time solutions with repetitive
  1399.                        waveforms, phase-angle is ignored and the entered current
  1400.                        is the peak value of the described waveform.
  1401.  
  1402.         D  DC  IDC  =  Direct current source.  Active _only_ when the frequency
  1403.                        is zero (DC).
  1404.  
  1405.      Independent current sources are automatically ignored during an impedance
  1406.      solution.
  1407.  
  1408.      All current sources have infinite source impedance.  Voltage across the
  1409.      nodes of any current source depends on the voltage drop through all other
  1410.      branches connected across the current source nodes.  A "stiff" voltage
  1411.      source may be created by a high-current source in parallel with a low-value
  1412.      resistance; source impedance of this "stiff" voltage source is that of the
  1413.      low-value resistance.
  1414.  
  1415.  
  1416.      CURRENT DIRECTION IN SOURCES
  1417.  
  1418.      Current flow in LENA is assumed equal to _electron_flow_.  Current flow
  1419.      _within_ all current sources is from "plus node" to "minus node" if the
  1420.      entered current value is positive.  Entering a negative value of current or
  1421.      current gain reverses the current flow.
  1422.  
  1423.      Node entry order of all passive branches is irrelevant...except for those
  1424.      which are dependent branches of a dependent current sources.
  1425.  
  1426.  
  1427.      DEPENDENT CURRENT SOURCES
  1428.  
  1429.      LENA has two types:  GMS or transconductance-specified ('gm') dependent
  1430.      current source, and HFS or current-gain-specified ('hfe') dependent current
  1431.      source.  Current is dependent on the voltage across a dependent branch
  1432.      (type GMS) or the current through a dependent branch (type HFS).  Dependent
  1433.      branches may be any passive branch type located anywhere in the circuit;
  1434.      dependent branches may not be another current source.
  1435.  
  1436.  
  1437.            TYPE                      Description
  1438.         ----------     -----------------------------------------------
  1439.         G  GM  GMS  =  Transconductance-specified current source.  Current
  1440.                        depends on the specified transconductance ('gm') times
  1441.                        the voltage across the nodes of a specified dependent
  1442.                        branch.  Transconductance is specified in mhos,
  1443.                        transconductance being the derivative of current divided
  1444.                        by derivative of voltage.  Current is then proportional
  1445.                        to the voltage across a dependent branch.
  1446.  
  1447.  
  1448.                                 LENA - Page 19 of 46
  1449.  
  1450.  
  1451.  
  1452.  
  1453.  
  1454.         H  HF  HFS  =  Current-gain-specified ('hfe') current source.  Current
  1455.                        depends on the specified current gain times the current
  1456.                        through the dependent branch.
  1457.  
  1458.                           Note: "hfe" is not conventional notation for
  1459.                           current gain, being the hybrid parameter of
  1460.                           collector current versus base current gain of a
  1461.                           common-emitter transistor; it is used due to
  1462.                           limitations of ASCII not allowing subscripts.
  1463.                           "hfe" to most circuit designers is fairly well
  1464.                           synonymous with current gain.
  1465.  
  1466.  
  1467.      Current flow in circuits with dependent current sources is illustrated
  1468.      following:
  1469.  
  1470.  
  1471.            Plus node                    Plus nodes
  1472.                o    +e            o ------------------o
  1473.                |                  |                   |  /|\
  1474.                |                  |    |  Current     |   |
  1475.                Rd       ->       GMS   |  Within     Rm   |
  1476.                |                  |   \|/  GMS        |  Current
  1477.                |                  |                   |  through
  1478.                o    -e            o ------------------o  Rm
  1479.            Minus node                   Minus nodes
  1480.  
  1481.             Dependent          Type GMS Dependent Current Source
  1482.              Branch               with connected resistor Rm
  1483.  
  1484.      Voltage drop across Rm is in-phase with voltage across Rd.  Exchanging Plus
  1485.      and Minus nodes of the GMS or dependent branch Rd will reverse current
  1486.      through the GMS and through Rm.  Exchanging Plus and Minus nodes of _both_
  1487.      GMS and the dependent branch, Rd, will make current through the GMS and
  1488.      through Rm as shown.  Entering a negative transconductance value for the
  1489.      GMS will also reverse current flow of the GMS.
  1490.  
  1491.      If there are several branches connected to the same nodes as the dependent
  1492.      branch, GMS current magnitude is dependent on the total impedance magnitude
  1493.      across the dependent branch nodes...but GMS current direction is still
  1494.      dependent on the Plus and Minus node entry of the dependent branch. 
  1495.  
  1496.  
  1497.            Plus node                    Plus nodes
  1498.                o                  o-------------------o
  1499.                |                  |                   |  /|\
  1500.                |  /|\             |    |   Current    |   |
  1501.                Rd  |     ->      HFS   |   Within    Rm   |
  1502.                |   |              |   \|/   HFS       |  Current
  1503.                | Current thru     |                   |  through
  1504.                o   dependent      o-------------------o  Rm
  1505.              Minus   branch            Minus nodes      
  1506.               node
  1507.  
  1508.             Dependent          Type HFS Dependent Current Source
  1509.              Branch               with connected resistor Rm
  1510.  
  1511.  
  1512.  
  1513.  
  1514.                                 LENA - Page 20 of 46
  1515.  
  1516.  
  1517.  
  1518.  
  1519.  
  1520.      Current through Rm is in-phase with current through Rd.  Exchanging Plus
  1521.      and Minus nodes of the HFS or dependent branch Rd will reverse current
  1522.      through the GMS and through Rm.  Exchanging Plus and Minus nodes of _both_
  1523.      HFS and the dependent branch, Rd, will make the current through HFS and Rm
  1524.      as shown.  Current flow in the HFS may also be reversed by entering a
  1525.      negative value of current gain.
  1526.  
  1527.      If several branches are connected to the same nodes of the dependent
  1528.      branch, HFS current magnitude is dependent _only_ on the current through
  1529.      the dependent branch...but HFS current direction is dependent on the node
  1530.      entry order for the dependent branch.
  1531.  
  1532.  
  1533.      MACROMODELS
  1534.  
  1535.      Macromodels use 3 to 5 branches, branches _always_ being contiguous in any
  1536.      list.
  1537.  
  1538.            TYPE                       Description
  1539.         ----------     ---------------------------------------------
  1540.         Z  ZL  ZLN  =  Unbalanced transmission line equivalent macromodel;
  1541.                        uses 3 branch spaces, requires 3 nodes (input, output,
  1542.                        common).  Specified by characteristic impedance,
  1543.                        velocity of propagation, length in inches, and
  1544.                        decibels of loss per 100 feet.
  1545.  
  1546.         T  TR  TRF  =  Two-winding ideal transformer having specified
  1547.                        coefficient of coupling between 0.01 and 0.99, DC
  1548.                        isolation between windings.  Uses 4 branch spaces,
  1549.                        requires 4 nodes maximum (2 each for primary, secondary).
  1550.                        Specified by primary winding inductance, turns ratio of
  1551.                        primary winding to secondary winding, and coefficient of
  1552.                        coupling.
  1553.  
  1554.                           One node of primary, one node of secondary may be
  1555.                           common, if desired.
  1556.  
  1557.         Q  QT  QTR  =  Bipolar transistor, hybrid-pi model.  Creates 4
  1558.                        branches, requires 3 nodes (base, emitter, collector).
  1559.                        Specified by:  Hfe or base-to-collector current gain;
  1560.                        Ft, cutoff frequency; Ic, average value of collector
  1561.                        current; Hoe, collector conductance in mhos.
  1562.  
  1563.                           Model does not include base spreading resistance, Rbb.
  1564.                           Model makes no distinction between PNP or NPN.
  1565.  
  1566.         O  OP  OPA  =  Operational Amplifier.  Creates 5 branches, requires 
  1567.                        4 nodes (non-inverting input, inverting input, output,
  1568.                        common).  Specified by:  DC open-loop voltage gain in db;
  1569.                        Fc, or "corner frequency", the break-point of open-loop
  1570.                        gain where gain begins to decrease at a rate of 20 db per
  1571.                        decade; R-input, equivalent resistance of each input,
  1572.                        both assumed to have equal resistance; R-output, source
  1573.                        resistance of output.
  1574.  
  1575.                           Common node is common to both inputs as well as
  1576.                           output.
  1577.  
  1578.  
  1579.  
  1580.                                 LENA - Page 21 of 46
  1581.  
  1582.  
  1583.  
  1584.  
  1585.  
  1586.      TRANSFORMER MACROMODEL DETAILS
  1587.  
  1588.      Two-winding isolated transformer macromodel is modelled as:
  1589.  
  1590.  
  1591.  
  1592.           Primary  o----o-----o           o----o-----o  Secondary 
  1593.            + node       |     |           |    |        - node
  1594.                        Lp   HFSp  < - -  Ls   HFSs
  1595.                         |     |           |    |
  1596.           Primary  o----o-----o           o----o-----o  Seconday  
  1597.            - node       \                               + node
  1598.                           - - - - > - - - - - -^
  1599.  
  1600.           where:
  1601.  
  1602.               Lp' = Calculated primary inductance.
  1603.               Ls' = Calculated secondary inductance.
  1604.              HFSp = Current-gain dependent current source dependent on
  1605.                     current through Ls.
  1606.              HFSs = Current-gain dependent current source dependent on
  1607.                     current through Lp. 
  1608.           
  1609.           with internal values:
  1610.  
  1611.                     Lp = Entered primary inductance.
  1612.                N  = Entered turns ratio, primary to secondary.
  1613.                Ls = Secondary inductance calculated from primary inductance
  1614.                     divided by square of N.
  1615.                K  = Coefficient of coupling (entered)
  1616.  
  1617.               Lp' = Lp x (1 - (K x K))
  1618.               Ls' = Ls x (1 - (K x K))
  1619.       Hfe of HFSp = -(K / N)                <- [dependent branch is Ls]
  1620.       Hfe of HFSs = -(K x N)                <- [dependent branch is Lp]
  1621.         
  1622.  
  1623.      DC isolation is a relative term here.  Inductors have a 1 microOhm
  1624.      resistance at DC to avoid an error-crash in the analysis-solution routine. 
  1625.      While that is a very low impedance, it will show up as a small, small
  1626.      "leakage" of signal from primary to secondary and vice versa at DC.
  1627.  
  1628.      One primary node may be common to one secondary node in the circuit list.
  1629.      The orientation of secondary nodes is purposely chosen to yield a voltage
  1630.      polarity of the same sign as voltage across the primary.
  1631.  
  1632.  
  1633.      UNBALANCED TRANSMISSION LINE MACROMODEL DETAILS
  1634.  
  1635.      Unbalanced transmission line macromodel is a pi-form having the same
  1636.      attenuation at every frequency.  Macromodel attenuation is internally
  1637.      computed from the ratio of specified length to the loss per 100 feet.  Loss
  1638.      per 100 feet is a common specification for transmission lines and may be
  1639.      taken directly from manufacturer's data.  User must compensate for loss
  1640.      varying over frequency.  Lengths in meters must be converted to inches;
  1641.      legal USA conversion is 2.54 centimeters = 1.0 inch.
  1642.  
  1643.  
  1644.  
  1645.  
  1646.                                 LENA - Page 22 of 46
  1647.  
  1648.  
  1649.  
  1650.  
  1651.  
  1652.      Open-line sections ('half-wave' resonant lines) may be created by having
  1653.      the "output" node isolated from all other branches; in effect, that would
  1654.      create the equivalent of an open end.  'Quarter-wave shorted stubs' are
  1655.      simulated by connecting a very low resistance branch to the output node.
  1656.  
  1657.  
  1658.      BIPOLAR TRANSISTOR MACROMODEL DETAILS
  1659.  
  1660.      The created bipolar transistor hybrid-pi model is as follows:
  1661.  
  1662.           Base node                              Collector node
  1663.               o------*-------           --------*------o
  1664.                      |      |           |       |
  1665.                      |      |           |       |
  1666.                     Cb'e   Rb'e   ->   HFS   (1/Hoe)
  1667.                      |      |           |       |
  1668.                      |      |           |       |
  1669.                      -------*-----*-----*--------
  1670.                                   |
  1671.                                   o  Emitter node
  1672.  
  1673.         where:
  1674.                Hfe = base-to-collector current gain at Ic
  1675.                Ft = cutoff frequency
  1676.                Ic = average collector current
  1677.                Hoe = collector-emitter output conductance
  1678.                HFS is dependent on Rb'e branch current with current
  1679.                     gain equal to Hfe such that collector voltage is
  1680.                     at opposite phase relative to base voltage.
  1681.  
  1682.         then:
  1683.                Rb'e = (Hfe x 0.027) / Ic
  1684.                Cb'e = 1 / (Ft x 2pi x Rb'e)
  1685.  
  1686.      Hybrid-pi models have an additional resistance, Rbb, "base spreading
  1687.      resistance," in series with the Rb'e-Cb'e junction and external base node.
  1688.      Rbb is not readily calculated since it is subject to variations in design
  1689.      and type of the base junction rather than operating parameters.  If no Rbb
  1690.      value is known, a suggestion is to use a value equal to or slightly larger
  1691.      than Rb'e.
  1692.  
  1693.      An added Rbb external to the macromodel can also include an independent DC
  1694.      current source (IDC) to create the Vbe diode junction voltage.  However,
  1695.      the IDC current must be chosen to fit a PNP or NPN transistor; the bipolar
  1696.      transistor macromodel is neither PNP nor NPN type.  An IDC branch is active
  1697.      _only_ at DC, ignored otherwise.
  1698.  
  1699.      Important note:  Those acquainted with SPICE programs may be used to SPICE
  1700.      calculating the quiescent condition of transistors.  LENA does not do that,
  1701.      presuming the transistor model already represents that quiescent bias
  1702.      condition.
  1703.  
  1704.  
  1705.  
  1706.  
  1707.  
  1708.  
  1709.  
  1710.  
  1711.  
  1712.                                 LENA - Page 23 of 46
  1713.  
  1714.  
  1715.  
  1716.  
  1717. .
  1718.      OPERATIONAL AMPLIFIER MACROMODEL DETAILS
  1719.  
  1720.      The equivalent operational amplifier macromodel is as follows:
  1721.  
  1722.           +Input node                                   Output node
  1723.               o---        ------*-----*-----        -----*----o
  1724.                  |        |     |     |    |        |    |
  1725.                  |        |     |     |    |        |    |
  1726.                 Rin  ->  GMS+  GMS-  Cfc  Rfc  ->  GMSo  Rout
  1727.                  |        |     |     |    |        |    |
  1728.                  |        |     |     |    |        |    |
  1729.                  *--------*-----*-----*----*--------*----*
  1730.                  |           _                      |
  1731.                  |           /|                     |
  1732.                 Rin     ->                          o
  1733.                  |                           Common node
  1734.                  |
  1735.               o---         GMS+ dependent on Rin at +Input;
  1736.           -Input node      GMS- dependent on Rin at -Input with
  1737.                                 gm negative;
  1738.                            GMSo dependent on Rfc
  1739.  
  1740.         Where:
  1741.                Av = open-loop voltage gain
  1742.                Fc = 'corner frequency' or 'breakpoint' where Av
  1743.                     magnitude begins to decrease 20 db per decade.
  1744.                Rfc = 1 Ohm
  1745.                gm+ = transconductance of GMS+ = 1
  1746.                gm- = transconductance of GMS- = -1
  1747.                gmo = transconductance of GMSo = Av / Rout
  1748.         Then:
  1749.                Cfc = 1 / (Fc x 2pi)
  1750.  
  1751.      The center of this op-amp macromodel is a summing point for the current
  1752.      analogue to the non-inverting and inverting voltage inputs.  It also
  1753.      modifies the DC open-loop gain over frequency.  Output is a current
  1754.      analogue of the voltage at this center, summing 'node', multiplied by Av
  1755.      and divided by output source resistance.
  1756.  
  1757.      LENA simplifies this model by reducing 8 branches to only 5, using 
  1758.      mathematical equivalents to the center summing node and output GMS.  Each
  1759.      input node still 'sees' only R-input and the output node still has Rout.
  1760.  
  1761.      The break-point frequency is found in manufacturer's data sheets.  Most op-
  1762.      amp ICs have more than one breakpoint frequency, the first somewhere around
  1763.      or below 1 KHz, others about a decade or two higher.  Any higher than the
  1764.      first can be simulated by creating an external GMS-R-C cluster.  Modelling
  1765.      additional breakpoints are explained in Model Tips and Hints later in this
  1766.      manual.
  1767.  
  1768.      "Input resistances" are seldom specified for op-amp ICs.  Their existance
  1769.      in the macromodel is required for internal mathematical analysis-solution
  1770.      of dependent current sources.  An approximation can be done by entering a
  1771.      very high resistance value.  Since the exponent range of non-integer
  1772.      numbers in LENA is very large, a high, seemingly-impractical value will
  1773.      not disturb analysis-solution calculation.
  1774.  
  1775.  
  1776.  
  1777.  
  1778.                                 LENA - Page 24 of 46
  1779.  
  1780.  
  1781.  
  1782.  
  1783. .
  1784.      ENTERING CIRCUIT COMPONENTS
  1785.      ---------------------------
  1786.  
  1787.      This is a step-by-step procedure on entering circuit components in LENA. 
  1788.      The process begins after entering "NEW" at the Main Command level.  Note
  1789.      that ALL input to any one prompt is considered a "data word;" that is, one
  1790.      or more data items within the word must be separated by commas, semicolons,
  1791.      or forward-slants, no spaces.  There is no need to memorize any special
  1792.      order of data entry; prompts for all items are self-explanatory.
  1793.  
  1794.  
  1795.      BRANCH ENTRY, SINGLE-VALUE BRANCHES
  1796.  
  1797.      The first prompt will be:
  1798.  
  1799.                Branch  1, Type, Plus-node, Minus-node:
  1800.  
  1801.      The user has a choice on input, Type description alone or Type description
  1802.      with the Plus and Minus nodes.  Assume that RESISTOR was entered by itself,
  1803.      no node numbers.  This results in another prompt:
  1804.  
  1805.                Branch  1, Type "RESISTOR" Plus-node, Minus-node:
  1806.  
  1807.      With the second prompt, the user gets verification that RESISTOR was indeed
  1808.      the Type description (LENA supplies the double quotes around RESISTOR). 
  1809.      LENA requires _some_ kind of numerical data in response and will keep
  1810.      requesting until it gets something.  Let's say that the Plus node was 2 and
  1811.      the Minus node was 3.  Response to the prompt would be simply "2,3".
  1812.  
  1813.      Supplying all three data items would have an entry to the first prompt of
  1814.      "RESISTOR,2,3".
  1815.  
  1816.      If a mistake was made in entry and it became "RESISTOR,2,2", then LENA
  1817.      would recognize that both nodes were equal and the screen would show:
  1818.  
  1819.                Nodes may not be equal, please re-enter.
  1820.  
  1821.                Branch 1, Type, Plus-node, Minus-node:
  1822.  
  1823.      Let's assume that entry was good, that the Type description is RESISTOR,
  1824.      the Plus node is 2, and the Minus node is 3.  The next prompt would be for
  1825.      the Value:
  1826.  
  1827.                Resistor value [Ohms]:
  1828.  
  1829.      Let's say the value is 4700 Ohms.  Scaling letters can be used and an entry
  1830.      can be "4.7K".  Or, E-format can be used for an entry of "47E2" or "4.7E3".
  1831.  
  1832.      Or simply "4700".  Whichever format is easiest for the user is fine with
  1833.      LENA.  
  1834.  
  1835.      Completion of Value entry results in a prompt for the next branch:
  1836.  
  1837.                Branch  2, Type, Plus-node, Minus-node:
  1838.  
  1839.      Note that the branch number has been incremented in the prompt.  This
  1840.      incrementation will repeat until the list is terminated or after it has
  1841.  
  1842.  
  1843.  
  1844.                                 LENA - Page 25 of 46
  1845.  
  1846.  
  1847.  
  1848.  
  1849.  
  1850.      completed Branch 204, the maximum number of branches in LENA.
  1851.  
  1852.      To end the circuit list entry at any time, just enter END or EN or E or ND
  1853.      or N for the Type description, no node numbers.  List entry will terminate 
  1854.      with a prompt showing the total number of branches and the node of solution
  1855.      being the highest node in the circuit list...then return to Main Command
  1856.      level.
  1857.  
  1858.      Suppose that the resistor value should have been 47 KOhms instead of 4.7
  1859.      KOhms and this mistake is seen.  To correct it quickly, just enter "BAK" or
  1860.      "BA" or "B" and the list entry 'backs up' to the previous branch's prompt
  1861.      for Type and Nodes.  Re-entering everything is required.
  1862.  
  1863.      A mistake in Value entry could be corrected later by the MODify command...
  1864.      but that requires a note to oneself to do so.  Going back one branch is
  1865.      easy enough to do now and corrects the entry immediately, allowing
  1866.      concentration on entering all the other branches in the list.
  1867.  
  1868.  
  1869.      BRANCH ENTRY, DOUBLE-VALUE BRANCHES
  1870.  
  1871.      The same Type and Nodes prompt is issued for every branch; LENA doesn't
  1872.      know what Values are required until the Type Description is entered.  For
  1873.      example, suppose the branch was type LQ, a single inductor with specified
  1874.      Quality factor.  After completion of Type and Nodes entry, the Value prompt
  1875.      would be:
  1876.  
  1877.                Inductance value [Henries], Q [Units]:
  1878.  
  1879.      Suppose the inductance was 56 microhenries with a Q of 70.  The data word
  1880.      entry would be "56u,70".
  1881.  
  1882.      Note the _lower_case_ "u" for 'micro'.  Scaling Letters in entry must use
  1883.      lower case for multipliers less than unity, upper case for greater than
  1884.      unity.  Letter "u" replaces Greek letter "mu" for ASCII compatibility.
  1885.  
  1886.      If there was a mistake made and one Value was not entered, LENA would
  1887.      detect that and issue the error message:
  1888.  
  1889.                Caution:  One or both values zero, please re-enter
  1890.  
  1891.      ...and then return to the Value entry prompt for that branch.  That same
  1892.      "zero" caution would appear with single-value branches if the single Value
  1893.      entry was zero.  LENA expects _something_ in the Value and keeps prompting
  1894.      until it is entered.
  1895.  
  1896.  
  1897.      QUICKER ENTRY, SINGLE-VALUE AND DOUBLE-VALUE BRANCHES
  1898.  
  1899.      LENA has a built-in 'shortcut' to allow entry of everything about simple
  1900.      branches on one line.  Once the user becomes acquainted with Value entry
  1901.      order, Values can be entered as part of the data word following the Type 
  1902.      and Nodes data items.  For illustration, suppose the two previous examples
  1903.      were connected to the same nodes; the screen display would look like:
  1904.  
  1905.                Branch  1, Type, Plus-node, Minus-node: RESISTOR,2,3,4700
  1906.                                         -and-
  1907.  
  1908.  
  1909.  
  1910.                                 LENA - Page 26 of 46
  1911.  
  1912.  
  1913.  
  1914.  
  1915.  
  1916.                Branch  2, Type, Plus-node, Minus-node: LQ,2,3,56u,70
  1917.  
  1918.  
  1919.      It should be emphasized that users should not try this until they are
  1920.      familiar with the Value entry order.  It is easy to mix up two values...but
  1921.      the Type description and Value entry order match...L is first, Q is second
  1922.      in an LQ.  In both kinds of R-L and R-C combinations, Resistance Value is
  1923.      always first.
  1924.  
  1925.  
  1926.      DEPENDENT CURRENT SOURCE VALUE ENTRY
  1927.  
  1928.      Whether the Type description is GMS or HFS, the second Value data item is
  1929.      _always_ the dependent branch identification.  This identification can be
  1930.      done either by dependent branch's Branch Number or by its entered Type
  1931.      Description.
  1932.  
  1933.      If the Type Description is used for identification, then it is required
  1934.      that the dependent branch should have additional characters to make it
  1935.      distinctive; the minimum Type Description entry might be repeated the same
  1936.      way in several circuit list locations.  For example, suppose an HFS has a
  1937.      current gain of 2 and it is dependent on a resistor in Branch 6 which has
  1938.      the Type Description of "R-78".  The screen display of Value prompt and
  1939.      subsequent keyboard entry would like:
  1940.  
  1941.                Current Gain [Units], Dependent Branch No.: 2,R-78
  1942.                                    -or-
  1943.                Current Gain [Units], Dependent Branch No.: 2,6
  1944.  
  1945.      Either form of entry is correct.
  1946.  
  1947.      LENA checks the data of every branch after Circuit Entry termination. 
  1948.      Dependent branches must be passive types and they must exist in the circuit
  1949.      list; if incorrect, an error message is made and the dependent current
  1950.      source is switched open.  Should that error happen, the MODify command can
  1951.      be used to correct the dependent branch identification.
  1952.  
  1953.  
  1954.      SIGNAL (GENERATOR) VALUE ENTRY
  1955.  
  1956.      Value prompt for a SIG Branch Type is:
  1957.  
  1958.                Signal-source cur.[Amps], phase-angle [Deg]:
  1959.  
  1960.      Phase angle does not have to be entered.  Omitting it will make the phase
  1961.      angle zero.  A circuit list may have more than one SIG and each one may
  1962.      have a different current magnitude and phase angle; all stimuli are
  1963.      "locked" frequency-phase, so phase angles are relative to one another.
  1964.  
  1965.      Current magnitude _and_ phase angle applies only to frequency-voltage
  1966.      solutions.  For time solutions, current magnitude entry is equal to the
  1967.      peak current of a waveform.  Any phase angle entry is ignored for time
  1968.      solutions.
  1969.  
  1970.      On output of a circuit list, the display will be as if the circuit had a
  1971.      frequency-voltage solution; i.e., magnitude and phase-angle.  A zero phase-
  1972.      angle will not be displayed, only assumed.
  1973.  
  1974.  
  1975.  
  1976.                                 LENA - Page 27 of 46
  1977.  
  1978.  
  1979.  
  1980.  
  1981. .
  1982.      MACROMODEL ENTRIES
  1983.  
  1984.      Only the Type Description of a macromodel is required at the Type and Nodes
  1985.      prompt.  Once the Type Description is entered, a second prompt for specific
  1986.      nodes for that macromodel is given.  For illustration, let's assume a
  1987.      Bipolar Transistor called "Q67" is to be entered beginning at Branch number
  1988.      5 with Base node at 8, Emitter node at 9, and Collector node at 10.  The
  1989.      screen display of prompts and entries might look like:
  1990.  
  1991.                Branch  5, Type, Plus-node, Minus-node: Q67
  1992.                Base, Emitter, Collector nodes: 8,9,10
  1993.  
  1994.      If the LENA user is familiar with node entry order, the one-line
  1995.      'shortcut' method can be used.  The screen display of prompt and entry
  1996.      might look like:
  1997.  
  1998.                Branch  5, Type, Plus-node, Minus-node: Q67,8,9,10
  1999.  
  2000.      Either form is correct for LENA.  Once all the nodes have been entered,
  2001.      the first set of Values is prompted.  There is no further 'shortcut' entry
  2002.      method for Values of macromodels.  Users have to follow the prompts.
  2003.  
  2004.      Node entry order for other macromodels is as follows:
  2005.  
  2006.      Transformer >   Primary, Secondary, Primary Return, Sec. Return nodes
  2007.  
  2008.      Transmission Line >   Input, Output, Common nodes
  2009.  
  2010.      Op-Amp >   Non-inverting Input, Inverting Input, Output, Common nodes
  2011.  
  2012.  
  2013.      Note that while the transformer macromodel is designed for DC isolation,
  2014.      one node of the primary and one node of the secondary may be the same node.
  2015.  
  2016.      The Transmission Line macromodel is entirely passive.  "Input" and "Output"
  2017.      labels only serve as identification.
  2018.  
  2019.  
  2020.      REQUIRED-LISTED MACROMODEL VALUES
  2021.  
  2022.      Individual macromodel branch data is not immediately available. 
  2023.      Macromodels are described and listed in parameters which apply to the
  2024.      entire macromodel.  These parameters are:
  2025.  
  2026.      Transmission Line
  2027.  
  2028.           *  Characteristic Impedance in Ohms.
  2029.           *  Velocity of Propagation (if entered zero, defaults to
  2030.                     0.75)
  2031.           *  Length in inches (If length is Metric, users must convert
  2032.                     prior to entry, using legal conversion of one
  2033.                     inch equals 2.54 centimeters)
  2034.           *  Attenuation per 100 foot length (obtained from cable
  2035.                     tables or handbooks)
  2036.  
  2037.           If the attenuation of the entered line length is known, user
  2038.           should enter Attenuation-per-100-feet as known-attenuation
  2039.  
  2040.  
  2041.  
  2042.                                 LENA - Page 28 of 46
  2043.  
  2044.  
  2045.  
  2046.  
  2047.  
  2048.           multiplied by 1200.  There is no compensation of attenuation
  2049.           variation with frequency; users must limit frequency-sweep
  2050.           range for accurate attenuation effects.
  2051.  
  2052.  
  2053.      Ideal Transformer
  2054.  
  2055.           *  Primary Inductance
  2056.           *  Turns ratio, primary to secondary
  2057.           *  Coefficient of coupling
  2058.  
  2059.           Coefficient of coupling is limited to a range of 0.001 to 0.999.
  2060.  
  2061.  
  2062.      Bipolar Transistor
  2063.  
  2064.           *  Hfe, forward current gain, common-emitter (at Ic)
  2065.           *  Ft, cutoff frequency (at Ic)
  2066.           *  Ic, average DC collector current
  2067.           *  Hoe, collector conductance, mhos, common-emitter (at Ic)
  2068.  
  2069.           Collector current DC value must be entered even if the Base
  2070.           bias network is described in the circuit.  LENA does not
  2071.           "set" the DC collector current from any DC bias network. 
  2072.  
  2073.  
  2074.      Operational Amplifier
  2075.  
  2076.           *  Open-loop Voltage Gain in Decibels
  2077.           *  "Corner" frequency where 20 db slope per decade voltage
  2078.                       reduction intersects open-loop voltage gain.
  2079.           *  Input resistance, assumed identical for both inputs.
  2080.           *  Output source resistance.
  2081.  
  2082.  
  2083.  
  2084.      SEEING THE FULL CIRCUIT LIST
  2085.  
  2086.      Enter "LIS" or "LI" or "L" at the Main Command level.  The Circuit List
  2087.      will appear headed by a title display.  For long lists, the Pause key may
  2088.      have to be pressed to stop scrolling.  Branch information is reasonably 
  2089.      easy to understand without further explanation.
  2090.  
  2091.      Note:  Although all non-integers are stored internally to the equivalent of
  2092.      15 decimal digits, Value display is rounded-off to no more than 6 decimal
  2093.      digits.
  2094.  
  2095.      Any OPEned branches will be indicated by the * asterisks * in the spaces
  2096.      between that branch's data.  The last line of the title block also displays
  2097.      branch numbers of opened branches; if none are switched open, the last line
  2098.      indicates so.
  2099.  
  2100.      Dependent branches in a dependent current source List-line are identified
  2101.      by both list branch number and Type Description, in that order.
  2102.  
  2103.  
  2104.  
  2105.  
  2106.  
  2107.  
  2108.                                 LENA - Page 29 of 46
  2109.  
  2110.  
  2111.  
  2112.  
  2113.  
  2114.      CIRCUIT LIST HARDCOPY
  2115.  
  2116.      Make sure the printer is powered on, then enter ON at the Main Command. 
  2117.      The Main prompt changes from "MAIN*>" to "Main->" indicating the output is
  2118.      directed to the printer.  If your display has color, the "Main->" will be
  2119.      white letters on a screen-wide blue bar.  When output is directed to the
  2120.      printer, there is no screen display for that output but the word "Printing"
  2121.      in flashing white letters on a blue background will indicate data going to
  2122.      the printer.  All prompts, messages, entries will still appear on the
  2123.      screen but circuit lists, print tabulations and plot graphics are directed
  2124.      to the printer port.
  2125.  
  2126.      A reminder:  LENA takes care of full printer page formatting.  Before
  2127.      sending anything to the printer, position the paper so that it begins on
  2128.      the top edge of the paper.  The end of a printout will stop at the bottom
  2129.      of the last page, ready for the next page.
  2130.  
  2131.      If a printout has been completed and output is to be directed back to the
  2132.      screen, enter OFF at the "Main->" command prompt.  The prompt changes back
  2133.      to "MAIN*>" (yellow letters on black background) and the printer 'pops' one
  2134.      line feed, positioning itself at the top of the next print page.  That
  2135.      'pop' is a peculiarity in I/O handling of the MS-FORTRAN runtime package;
  2136.      the last character, usually a line-feed, is stored internally and will not
  2137.      be sent out until another output is started, the printer port is closed
  2138.      (OFF command), or exiting LENA. 
  2139.  
  2140.  
  2141.      CIRCUIT LIST EDITING
  2142.      --------------------
  2143.  
  2144.      The Edit commands are ADD, MODify, DELete, INSert, OPEn, and CLOse.  They
  2145.      are all done from Main Command level.  Except for ADD, which re-starts
  2146.      Circuit Entry immediately after the highest branch in the current list, all
  2147.      will return to Main Command level when completed.
  2148.  
  2149.      All Edit commands have been described prior to this section.  Except for
  2150.      ADD, they will require a branch identification.  That identification may be
  2151.      either Branch Number or full Type Description.  If the identification is
  2152.      incorrect, a warning message will be displayed and no further action taken
  2153.      except a return to Main Command level.
  2154.  
  2155.      A reminder:  Except for OPEns and CLOsures, alterations in the Circuit List
  2156.      are _final_.  Old values and deleted branches cannot be restored.  If 
  2157.      versions of a circuit are desired to be kept for comparison, they can be
  2158.      sent to disk.  See Disk Operations for storage and retrieval.
  2159.  
  2160.  
  2161.      SPECIAL NOTE ON INSERT COMMAND
  2162.  
  2163.      On the "INS  <branch>", the <branch> refers to where the new, INSerted
  2164.      branch will be located.  The existing <branch> will be moved up in the
  2165.      circuit list to INSert the new branch.  From there, everything is as it was
  2166.      with Circuit Entry, except that completion of a single branch or macromodel
  2167.      INSert will return to Main Command level.
  2168.  
  2169.  
  2170.  
  2171.  
  2172.  
  2173.  
  2174.                                 LENA - Page 30 of 46
  2175.  
  2176.  
  2177.  
  2178.  
  2179. .
  2180.      SPECIAL NOTES ON ALL MACROMODELS
  2181.  
  2182.      When an Edit command identifies a macromodel by Branch Number, it is
  2183.      possible to call out _any_ of the 3 to 5 branch numbers of that macromodel
  2184.      or just the Type Designation of the macromodel.  LENA takes care of
  2185.      identification/ordering of a macromodel.
  2186.  
  2187.      A MODify will not operate with macromodels.  INSert, DELete, OPEn, CLOse
  2188.      will all operate on the _entire_ macromodel.
  2189.  
  2190.      It may not be desireable to OPEn and CLOse an _entire_ macro-model; it may
  2191.      be preferred to disconnect/connect just one node.  In that case, sacrifice
  2192.      a branch and node such that a single branch connects that macromodel node
  2193.      to the rest of the circuit.  The single branch could be switched OPEn or
  2194.      CLOsed to achieve the disconnect/connect of one node.
  2195.  
  2196.  
  2197.      DISK DATA FILES
  2198.      ---------------
  2199.  
  2200.      LENA has two types of data files, identified by file extension:
  2201.  
  2202.                     .LIN  =  Circuit Lists
  2203.                     .LNA  =  Solutions
  2204.  
  2205.      The file extensions are appended automatically for both reads and writes.
  2206.      Users need only specify the filename.  Filename follows DOS syntax:  8
  2207.      characters maximum, first letter alphabetic, underline and dash allowed as
  2208.      symbols, no spaces within filename.  DOS itself does error-checking on
  2209.      filenames; LENA interprets some DOS error codes to present clear-language
  2210.      error messages.
  2211.  
  2212.      All data files have values written in ASCII characters, and are otherwise
  2213.      indistinguishable from text files.  For data field specifications on all
  2214.      data files, see the Appendix file LE_APX_A.TXT.
  2215.  
  2216.  
  2217.      SETTING THE DATA STORAGE DRIVE:\DIRECTORY PATH
  2218.  
  2219.      At LENA start, the Drive and Directory for all data files is, by default,
  2220.      the same Drive and Directory where LENA itself is located.  The user may
  2221.      specify another location from the Main Command level by entering DRI or
  2222.      DIR.  LENA will display a prompt for the Drive:\Directory entry showing
  2223.      the entry length for the Drive:\Directory string between vertical bars. 
  2224.      Use conventional DOS syntax with the Drive:\Directory string; i.e.,
  2225.      alphanumeric characters, no punctuation, limiting symbols to dashes and
  2226.      underlines, 8 characters per directory name.  The following entry would be
  2227.      acceptible:
  2228.  
  2229.                C:\IN1492\COLUMBUS\SAILED\OCEAN\BLUE\
  2230.                                                    ^
  2231.      The trailing back-slant delimiter symbol need not be entered...LENA will
  2232.      include it if missing.  Drive C: and all five directories should already 
  2233.      exist.  LENA will reject all read/write commands to non-existant drives or
  2234.      directories.
  2235.  
  2236.         Note:  To check the disk(s) or to inspect the available directories,
  2237.         enter "DOS" from Main Command level, then enter "COMMAND" (7 letters)
  2238.  
  2239.  
  2240.                                 LENA - Page 31 of 46
  2241.  
  2242.  
  2243.  
  2244.  
  2245.  
  2246.         to stay in the DOS shell.  Conventional DOS commands can be used for
  2247.         inspection or directory creation.  When DOS operations are completed,
  2248.         enter "EXIT" (4 letters) at DOS level to return to LENA.  LENA has
  2249.         remained in memory, all data intact.
  2250.  
  2251.      For short Drive:\Directory strings, it is possible to enter everything in
  2252.      one line at the Main Command level.  The preceding example could have been
  2253.      entered as:
  2254.  
  2255.                DIR  C:\IN1492\COLUMBUS\sailed\ocean\BLUE
  2256.  
  2257.      Alphabetic character case is not important on entry.  Each Drive:\Directory
  2258.      entry completion has a confirmation prompt repeating the entry in all-
  2259.      capitals.
  2260.  
  2261.  
  2262.      READING/WRITING CIRCUIT FILES
  2263.  
  2264.      To read in a Circuit file, enter "R  <filename>" at Main Command.  If no
  2265.      filename is entered and no circuit list exists, LENA will prompt for the
  2266.      filename, the prompt including an 8-character space for the filename.
  2267.  
  2268.      If a circuit list exists, or did exist, the circuit _filename_ is in
  2269.      storage and LENA will display the name, then query whether or not to use
  2270.      it.  The prompt ends with "[Y/n]" and the capitalized "Y" indicates that
  2271.      depressing the <Enter> key alone will signify a Y for yes.  Entering N (no)
  2272.      to the query displays a prompt for a new filename entry.
  2273.  
  2274.      When the <filename> entry is completed, the Circuit read is done and a
  2275.      prompt is shown, indicating "New circuit read in, old circuit discarded." 
  2276.      This is followed by a display of the node of solution, the highest node
  2277.      number in the circuit.
  2278.  
  2279.      To write an existing Circuit to a disk file, enter "W <filename>" at the
  2280.      Main Command level.  If the filename is omitted, LENA will prompt for one
  2281.      in the same manner as a Read.
  2282.  
  2283.         Caution:  Using the same filename as an existing file will cause the
  2284.         existing file to be over-written.  The only way to save an existing
  2285.         file is to vary the filename of the Circuit to be written.
  2286.  
  2287.      When a Circuit Write is completed, control returns to Main Command level
  2288.      without further reminders or prompts.
  2289.  
  2290.  
  2291.      CIRCUIT CREATION DATES AND REMARKS
  2292.  
  2293.      Any time a Circuit Value is MODified, or any time a branch is DELeted or
  2294.      INSerted, that time will be set into the "creation date" of the Circuit.  
  2295.      Creation Date is Read from, and Written to, disk.  That is separate from
  2296.      DOS' own file Write time-stamp; alteration may take place some time before
  2297.      a new file is written.  Creation Date is a convenience for keeping track of
  2298.      several Circuit versions.
  2299.  
  2300.      It is also useful to include short notes about a Circuit.  The "REM" (also
  2301.      "*") entry at Main Command level allows writing a 47-character Remarks
  2302.      string for such notes.  The Remarks string can be entered between vertical
  2303.      bar symbols or directly, using "REM <remarkline>".  Depressing the <Enter>
  2304.  
  2305.  
  2306.                                 LENA - Page 32 of 46
  2307.  
  2308.  
  2309.  
  2310.  
  2311.  
  2312.      key without entering anything will result in a blank Remarks string.
  2313.  
  2314.      A Remarks string will remain as-is until changed manually or a new Circuit
  2315.      is read in from disk.  A Circuit Read will displace any old Remarks string
  2316.      with that stored in the file, including any file-stored string which is
  2317.      all-blanks.
  2318.  
  2319.  
  2320.      SOLUTION STORAGE AND RETRIEVAL
  2321.  
  2322.      Any completed Solution may be SAVed by entering "SAV <filename>" at the
  2323.      Main Command level.  If <filename> is omitted, its entry will be prompted. 
  2324.      Data stored consists of the magnitudes and phase angles over all
  2325.      frequencies of solution, frequency limits, type of solution (frequency-
  2326.      voltage, impedance, etc.), time-and-date of solution, and the filename of
  2327.      the Circuit solved.  Solution filenames may be the same as Circuit
  2328.      filenames; file extensions identify which is which.
  2329.  
  2330.      A Solution may be retrieved by entering "BRI <filename>" at the Main
  2331.      Command level.  ('BRI' for BRIng back)  This restores the solution data and
  2332.      displays the filename of the Circuit solved (stored by a SAVe).  Solutions
  2333.      may be viewed directly but _conditions_ of analysis-solution may not be
  2334.      changed; i.e., if a frequency-amplitude solution is brought back, you
  2335.      cannot request an impedance solution since the circuit itself may be
  2336.      missing or the circuit does not have the same node maximum.  Similarly, you
  2337.      cannot change the Node of Solution other than what was originally SAVed.
  2338.  
  2339.      Some care should be exercised with BRIng.  You may BRIng back a PLOtted
  2340.      solution, change scale limits to whatever you want, print out a new PLOt, 
  2341.      even do a PRInt-tabulation.  This can be very useful in recording analysis
  2342.      data or visually comparing solutions, but there is no greater capability of
  2343.      that function.
  2344.  
  2345.      Note:  A great number of combinations of conditions were tried for
  2346.      deliberately setting up a program crash situation.  None were found but it
  2347.      might happen if BRIng is used improperly.
  2348.  
  2349.      The principal reason for Solution storage is to permit external program
  2350.      data formatting/presentation.  Viewing or hardcopying previous solutions is
  2351.      only the secondary reason.
  2352.  
  2353.  
  2354.      COMPATIBILITY WITH LINEA DATA FILES
  2355.  
  2356.      LENA's circuit-list and solution files have an identical structure to 
  2357.      those of LINEA.  LINEA-generated circuit and solution files are compatible
  2358.      with LENA.  LINEA has a third type of data file containing repetitive
  2359.      waveform coefficients (.LWC).  Since LENA has no waveform reconstruction
  2360.      routines, that file type cannot be used with LENA.
  2361.  
  2362.  
  2363.  
  2364.  
  2365.  
  2366.  
  2367.  
  2368.  
  2369.  
  2370.  
  2371.  
  2372.                                 LENA - Page 33 of 46
  2373.  
  2374.  
  2375.  
  2376.  
  2377.  
  2378.      SOLUTIONS AND OUTPUT
  2379.      --------------------
  2380.  
  2381.      GENERAL SOLUTION ORGANIZATION OF LENA
  2382.  
  2383.      LENA has two major solution forms:  Frequency-voltage ('Frequency'), and
  2384.      Impedance.  Frequency-voltage solutions yield voltage magnitude and phase
  2385.      angle at one selected Circuit node at each frequency of a specified
  2386.      frequency sweep.  Impedance solutions find the impedance at one selected
  2387.      node at each frequency of a specified frequency sweep.  Frequency sweep is
  2388.      selectable up to a maximum of 200 discrete frequencies.
  2389.  
  2390.      Two forms/format of output are selectable:  Tabulation ('Print') of written
  2391.      values or Graphical ('Plot') equivalent using characters in a simulated
  2392.      plot.  Either output form is available from one solution.
  2393.  
  2394.      LENA compares all requested solution-output combinations requested with
  2395.      previous solution-output combinations, calling the time-consuming
  2396.      mathematical analysis-solution calculation routine only when required. 
  2397.      Users need only request output and form.
  2398.  
  2399.  
  2400.      SCALE LIMIT SELECTION ON PLOT
  2401.  
  2402.      Every parameter kind in a PLOt is scanned for minimum and maximum value,
  2403.      then displayed with a query as to whether those extremes are to be used as
  2404.      scale limits.  Pressing the <Enter> key without entering anything else will
  2405.      set solution extremes as scale limits.  Entering specific numerical values
  2406.      will make those values the scale limits.
  2407.  
  2408.      If desired, all PLOt scales can be 'flopped' left-for-right by specifying
  2409.      scale limits in reverse order.
  2410.  
  2411.      Specific scale value entries follow the 'data word' rules of LENA. 
  2412.      Omitting a data item, entering only the separator character (comma,
  2413.      semicolon, forward-slant), will make that data item zero.
  2414.  
  2415.      Degree limits for phase angles in Voltage PLOts are fixed, _not_ set by the
  2416.      solution.  At LENA start, those degree limits are -180 and +180 degrees.
  2417.      Degree limits may be set to anything else and will remain at those settings
  2418.      until changed again.
  2419.  
  2420.  
  2421.      TWO FORMS OF IMPEDANCE PLOT
  2422.  
  2423.      Either Polar or Rectangular complex form may be selected for Impedance
  2424.      PLOts (both forms are tabulated together in PRInts).  At the query,
  2425.      pressing <Enter> key without entering anything else will select Polar form;
  2426.      an "N" for 'no' must be entered to select Rectangular form.
  2427.  
  2428.      Polar form _phase_angle_ scale limits are default-set by solution values or
  2429.      reset by user entry, unlike the Frequency-Voltage PLOt degree setting
  2430.      rule.
  2431.  
  2432.  
  2433.  
  2434.  
  2435.  
  2436.  
  2437.  
  2438.                                 LENA - Page 34 of 46
  2439.  
  2440.  
  2441.  
  2442.  
  2443.  
  2444.      SYNTAX ON SOLUTION TYPE AND FORM
  2445.  
  2446.      Only two Main Command words are required, one to select Type, the other to
  2447.      select Format.  They may be in either order.  "PRInt FREquency" will yield
  2448.      the same solution and tabulation as "FREquency PRInt."  Or, to simplify
  2449.      entry, "P F" or "F P."  Or a three-letter acronym can substitute for either
  2450.      double word.  "PRF" would be equal to "P F" or "F P", itself
  2451.      being an acronym for PRint Frequency.
  2452.  
  2453.  
  2454.      GENERATING PLOT ARTWORK
  2455.  
  2456.      ASCII-character "plotting" is rather coarse.  Quick, yes, but still too
  2457.      coarse for smooth graphic output.  The character plot outputs can made in
  2458.      sections so that a 2X to 10X larger master can be generated for tracing
  2459.      finished art.  The only requirement is that frequency spacing is continuous
  2460.      and the scale extremes set to allow amplitude-phase-delay to be continuous.
  2461.      All scale extremes may be set manually, including reverse, left-for-right
  2462.      direction.
  2463.  
  2464.      Solution files may be read by an auxilliary program (not included) which
  2465.      can format data to whatever output device is available.  Solution file data
  2466.      is composed of ASCII characters in generally-decimal format.  Records and
  2467.      data fields are described in Appendix file LE_APX_A.TXT.
  2468.  
  2469.  
  2470.      SINGLE DC OUTPUT
  2471.  
  2472.      It is possible to PRInt and PLOt zero-frequency (DC) output but hardly
  2473.      necessary to send such output to the printer.  A DC-only PRInt or PLOt will
  2474.      have only one line; manual notation at each node will be as easy as 
  2475.      printing one page for each node.
  2476.  
  2477.      To set DC-only from Main Command, enter "F DC" or "F 0,0,0".
  2478.  
  2479.      There are no provisions to analyze-solve all nodes at one output command.
  2480.  
  2481.      It is possible to examine the DC stability of transistor bias networks and
  2482.      the like, but somewhat cumbersome to perform with LENA.  A branch(s) for 
  2483.      base-emitter diode voltage drop must be added and, possibly, an IDC branch
  2484.      to simulate varying supply voltage to the bias network.  MODify edit
  2485.      functions can vary those values, plus the bias network values to see the
  2486.      effect of change.  It may be that conventional, manual techniques, using a
  2487.      pocket calculator are quicker and easier.
  2488.  
  2489.  
  2490.  
  2491.  
  2492.  
  2493.  
  2494.  
  2495.  
  2496.  
  2497.  
  2498.  
  2499.  
  2500.  
  2501.  
  2502.  
  2503.  
  2504.                                 LENA - Page 35 of 46
  2505.  
  2506.  
  2507.  
  2508.  
  2509. .
  2510.      CONVERTING FROM SCHEMATIC TO LISTING
  2511.      ------------------------------------
  2512.  
  2513.      LENA doesn't have any way to convert from a symbolic schematic drawing to
  2514.      a Circuit List.  To fully analyze and solve frequency response of a
  2515.      circuit, you need to convert the components into the nodes and branches
  2516.      which LENA will recognize.  Most of those branches are simply duplicates
  2517.      of schematic symbols.
  2518.  
  2519.  
  2520.      IN THE BEGINNING...
  2521.  
  2522.      ...there was scratch paper.  As a suggestion based on others' experiences,
  2523.      enough paper should be available so that you can redraw schematics, make
  2524.      notes, and tabulate all the branches before keying a circuit into LENA>
  2525.      A few things will not appear the same as either schematic or actual
  2526.      actual circuit or may require different components.  Redrawing the
  2527.      schematic saves the original diagram.
  2528.  
  2529.      Node numbering can follow signal flow, low node numbers toward input, high
  2530.      numbers toward output.  That also results, generally, in quicker solution
  2531.      execution times.  LENA produces the same solution results regardless of
  2532.      node ordering.  One method is to mark redrawn schematics with node numbers
  2533.      enclosed in a circle, a distinctive marking not usually used as a symbol
  2534.      except in "Sams Photofact" (tm) schematics.
  2535.  
  2536.      Passive components can convert readily to single branches.  Since LENA
  2537.      allows up to 8 characters for type descriptions, you can use conventional
  2538.      reference designations such as "R-12," "C-5A," and so forth.  Follow the
  2539.      signal flow again, branches beginning at signal input, generally ending at
  2540.      signal output.
  2541.  
  2542.  
  2543.      NODE NUMBERS MUST BE CONTIGUOUS
  2544.  
  2545.      LENA will check for missing node numbers and display a prompt indicating
  2546.      each one.  LENA won't "crash" but it will stop analysis of the circuit 
  2547.      (error message shown) or result in zero node voltage or impedance.  It is
  2548.      better to organize the node ordering in the beginning to avoid missing node
  2549.      numbers.
  2550.  
  2551.      During the course of analyzing-solving a circuit, a connecting branch may
  2552.      be manually OPEned.  If such an OPEn results in the equivalent of a missing
  2553.      branch number, analysis may stop with an error message or produce a zero
  2554.      solution.  Again, non-fatal, but it can cause some confusion until the user
  2555.      understands what was done.  It is better to plan ahead and anticipate which
  2556.      branch openings might result in breaking signal flow.
  2557.  
  2558.  
  2559.      COMMONS, "GROUND" AND SUPPLY LINES
  2560.  
  2561.      Overall circuit 'ground' (or 'earth' common) is ALWAYS node 0.  Always.
  2562.  
  2563.      Power supply lines can _also_ be node 0...provided they are well bypassed 
  2564.      to ground in the actual circuit.  This is a startling departure from usual
  2565.      circuit thinking but, considering LENA does the equivalent of "small-
  2566.      signal" analysis-solution in frequency domain _only_, quite acceptible.
  2567.  
  2568.  
  2569.  
  2570.                                 LENA - Page 36 of 46
  2571.  
  2572.  
  2573.  
  2574.  
  2575.  
  2576.      LENA doesn't normally set bias, enabling DC control of collector current,
  2577.      or the like.  In "small-signal," frequency-domain analysis, all voltages 
  2578.      are presumed to be linear.  There are no provisions for simulating
  2579.      transistor or diode saturation or cut-off.  As far as AC and RF are
  2580.      concerned, power supply lines are just another common; if well bypassed to
  2581.      ground, they can BE ground to LENA.
  2582.  
  2583.      If there is some doubt as to a supply line's bypassing, use a separate node
  2584.      or nodes for that line and simulate the bypassing, using series R-C
  2585.      branches for electrolytics (resistance approximately calculated from an
  2586.      electrolytic's ESR), possibly even small inductances in series with
  2587.      capacitors.
  2588.  
  2589.      It is possible to model a very-high-gain amplifier circuit in LENA.  [over
  2590.      200 db gain is possible]  High-gain amplifiers might have destructive
  2591.      feedback via inadequate supply line decoupling.  LENA can show such
  2592.      feedback without simulating the oscillation that would happen with a real-
  2593.      world circuit.
  2594.  
  2595.  
  2596.      PARASITIC REACTANCE, RESISTANCE
  2597.  
  2598.      LENA branch types LQ and CQ are good for simulating lossy reactances at
  2599.      RF.  For practical programming and memory reasons, Q is the same at every
  2600.      frequency except DC.  A quick look at Q tables from manufacturer's data
  2601.      sheets indicates Q does vary at least 2:1 over a wide frequency range. 
  2602.      Accurate simulation might require limiting analysis bandwidth, modifying Q
  2603.      for the next limited analysis bandwidth, and so on.
  2604.  
  2605.      LQ branches are simulated internally by a series R-L equivalent, resistive
  2606.      part equal to inductive reactance magnitude divided by Q.  CQ branches are
  2607.      simulated internally by a parallel R-C equivalent, conductive part equal to
  2608.      capacitive susceptance magnitude divided by Q.  Together, an LQ branch and
  2609.      a CQ branch can accurately portray a real L-C resonant circuit.
  2610.  
  2611.      Resistors have some parasitic capacity in parallel with resistance, varying
  2612.      from 100 femtofarads (SMTs) to 1 picofarad (axial-lead types).  At
  2613.      frequencies where that capacity becomes significant, a PRC branch should be
  2614.      used.  If a circuit has very long leads on a resistor, lead inductance can
  2615.      have an effect on total component impedance but can be simulated with an
  2616.      SRL branch.  A capacitor with lead inductance or an inductor with lots of
  2617.      winding capacity must each use two branches.
  2618.  
  2619.      The most difficult part about modelling parasitics is _knowing_ what the
  2620.      parasitics are.  LENA can't help you there, but, once known, LENA can
  2621.      simulate parasitics exactly.
  2622.  
  2623.  
  2624.      CURRENT THROUGH DEPENDENT BRANCHES
  2625.  
  2626.      Using a type HFS dependent current source to monitor current through a
  2627.      branch is an excellent _non-intrusive_ technique of analysis.  There is
  2628.      absolutely no 'probe capacity' or change in any measured branch due to the
  2629.      real-world measuring equipment.  However, some of us 'schematic oriented'
  2630.      analysts may fall into a trap with certain branches.
  2631.  
  2632.  
  2633.  
  2634.  
  2635.  
  2636.                                 LENA - Page 37 of 46
  2637.  
  2638.  
  2639.  
  2640.  
  2641.  
  2642.      LENA's double-component branches LQ, CQ, SRL, SRC, PRL, and PRC are
  2643.      analyzed as complex quantities at each frequency.  If you want to measure
  2644.      the current through an LQ, you will get the current through the _entire_
  2645.      series R-L equivalent branch, not just the inductor.  With a type CQ,
  2646.      current is the total to the parallel R-C, not just the capacitor.  
  2647.  
  2648.      Measuring separate resistive or reactive currents requires a circuit having
  2649.      only resistance or reactance.
  2650.  
  2651.  
  2652.      VOLTAGE ACROSS DEPENDENT BRANCHES
  2653.  
  2654.      The voltage across a dependent branch for a type GMS dependent current
  2655.      source is straightforward.  It should be kept in mind that voltage polarity
  2656.      depends on the ordering of Plus and Minus nodes for a dependent branch.
  2657.  
  2658.      You can visualize a GMS's dependent branch as having a differential
  2659.      voltmeter connection to the GMS...reversing the 'voltmeter' leads will
  2660.      reverse the 'reading' polarity.
  2661.  
  2662.  
  2663.      CREATING "STIFF" VOLTAGE SOURCES
  2664.  
  2665.      Ideal current sources have infinite source resistance.  Voltage across such
  2666.      a source is the voltage drop across _everything_ connected to that source. 
  2667.      While that will correctly model a transistor collector or drain, or a
  2668.      vacuum tube plate, you may want a very _low_ impedance voltage source or
  2669.      one with a specified source impedance.
  2670.  
  2671.      LENA allows real-world-impractical voltage sources.  A 1000 Ampere current
  2672.      source across a 1 milliohm resistance will produce a 1 Volt voltage source
  2673.      having a source impedance of 1 milliohm.  Add a series resistance of, say,
  2674.      50 Ohms, and you have a voltage source with a 50 Ohm source resistance.
  2675.      A Mega-Ampere current source across a micro-Ohm resistance makes an even
  2676.      'stiffer' voltage source.  Such is quite within the magnitude range of
  2677.      LENA.
  2678.  
  2679.  
  2680.      NEGATIVE RESISTANCE OR REACTANCE
  2681.  
  2682.      There are a few _theoretical_ equivalents to real-world circuits that
  2683.      require 'negative' value components.  LENA allows this; just enter a
  2684.      negative resistance, capacitance, or inductance.
  2685.  
  2686.      Negative values do not change the magnitude of single-component branches,
  2687.      only the phase-angle/polarity.  A negative inductor has inductive reactance
  2688.      magnitude proportional to frequency, a negative capacitor has capacitive
  2689.      reactance magnitude inversely proportional to frequency.
  2690.  
  2691.  
  2692.      OPERATIONAL AMPLIFIER CIRCUITS
  2693.  
  2694.      All 'Op-Amp' Integrated Circuits have a built-in "breakpoint" frequency
  2695.      where the open-loop gain begins to fall at a rate of 20 db per decade of
  2696.      frequency...and also produces a definite phase-shift at higher frequencies.
  2697.  
  2698.      This _will_ affect overall response of ideal voltage-frequency-selective
  2699.      circuits which don't have compensation for that Op-Amp phase shift.
  2700.  
  2701.  
  2702.                                 LENA - Page 38 of 46
  2703.  
  2704.  
  2705.  
  2706.  
  2707.  
  2708.      If you are analyzing a circuit which is questionable as to such phase-shift
  2709.      compensation, try setting all Op-Amp macromodels to high Megahertz
  2710.      breakpoint frequencies at first.  Get a hardcopy response printout, then
  2711.      replace all the Op-Amp macromodels with those having a lower breakpoint
  2712.      frequency, re-analyze, finally comparing the responses.
  2713.  
  2714.         Note:  At least two hardcover textbooks have circuit examples and tables
  2715.         of values, all of which assume _ideal_, no-breakpoint Op-Amps.  Such
  2716.         circuits will only work as advertised over a frequency range _below_
  2717.         real-world Op-Amp breakpoint frequencies.
  2718.  
  2719.  
  2720.      FIELD-EFFECT TRANSISTOR MODELS
  2721.  
  2722.      These were not included in LENA because they are simple enough to model
  2723.      with four conventional branches:  Three single capacitors representing the
  2724.      three junction capacities and a GMS across the Source-Drain junction
  2725.      dependent on Source-Gate capacitance voltage.
  2726.  
  2727.  
  2728.      BANDWIDTH-ALTERABLE NETWORKS WITH THE TRANSFORMER MACROMODEL
  2729.  
  2730.      Double-tuned transformers with specific coupling coefficients are a simple
  2731.      way to set the passband of an amplifier.  Coupling coefficient k is one of
  2732.      the critical items.  The transformer macromodel can be used quite
  2733.      effectively in the analysis-solution of such circuits since coupling
  2734.      coefficient is one of the parameters of the macromodel.  There is one word
  2735.      of caution on such use:  The macromodel does not include quality factor Q
  2736.      and Q is often the other critical parameter.
  2737.  
  2738.      Q of a tuned transformer can be modelled with parallel resistances across
  2739.      each winding.  Resistance value is Q times the resonance-frequency
  2740.      inductive reactance.  An alternate can be a series resistance with each
  2741.      winding, resistance equal to resonance-frequency inductive reactance
  2742.      divided by Q.  The alternate requires at least one extra circuit node,
  2743.      which may not be practical in large circuits.
  2744.  
  2745.      Another possibility is to not use the macromodel at all and to manually
  2746.      calculate the four branch values illustrated under TRANSFORMER MACROMODEL
  2747.      DETAILS.  The difference here is that each winding can use an LQ branch
  2748.      type instead of a pure inductance.
  2749.  
  2750.  
  2751.      CREATING "BLACK BOX" SUB-CIRCUITS
  2752.  
  2753.      If you have a component with _known_ characteristics over frequency, some
  2754.      creativity will allow a combination of branches to simulate that component.
  2755.  
  2756.      LENA will allow tailoring that "black box" simulation to fit the known
  2757.      characteristics.  That may take several nodes.
  2758.  
  2759.      To apply such a simulation to the entire circuit, it can be re-created
  2760.      there...but the nodes needed _within_ the simulation cannot be connected to
  2761.      other parts of the entire circuit.
  2762.  
  2763.  
  2764.  
  2765.  
  2766.  
  2767.  
  2768.                                 LENA - Page 39 of 46
  2769.  
  2770.  
  2771.  
  2772.  
  2773. .
  2774.      INSTALLING LENA
  2775.      ===============
  2776.  
  2777.      LENA PROGRAM SET FILES
  2778.  
  2779.           README.1ST   - Short text description of LENA Program Set.
  2780.           LENAMANL.TXT - Text file, description/instruction for LENA program.
  2781.           LENACFG.EXE  - Configuration program, LENA.CFG file generator.
  2782.           LENAS.EXE    - Standard/non-coprocessor version executable.
  2783.           LENAN.EXE    - Numeric coprocessor version executable.
  2784.           LENAMAIN.HLP - On-line Help file for LENA Main commands.
  2785.           LENACKT.HLP  - On-line Help file for LENA circuit model types.
  2786.           LENAREG.TXT  - Text file for LENA Registry
  2787.           SINGSHOW.LIN - Circuit file example, all single branches.
  2788.           TRANSFRM.LIN - Circuit file for transformer macromodel circuit.
  2789.           TLINE.LIN    - Circuit file for transmission-line macromodel.
  2790.           BIPOLAR.LIN  - Circuit file for transistor macromodel circuit.
  2791.           OPAMP.LIN    - Circuit file for operational amplifier macromodel in a
  2792.                          Sallen-Key low-pass filter.
  2793.           PHASER.LIN   - Circuit file, audio phase-shift network for a
  2794.                          phasing-method SSB generator.
  2795.           PHASER7.LNA  - Solution file for PHASER circuit, node 7.
  2796.           RES100K.LIN  - Circuit file, simple 100 KHz resonant circuit.
  2797.           FILE_ID.DIZ  - Short text file description preferred in some BBSs.
  2798.           LE_APX_A.TXT - Appendix text on LENA data file structure.
  2799.           LE_APX_B.TXT - Appendix text on use of example circuit PHASER.
  2800.           LE_APX_C.TXT - Appendix text on Configuring LENA, use of LENACFG file.
  2801.           LE_APX_D.TXT - Appendix text, history of LINEA - LENA, other CAE.
  2802.           LE_APX_E.TXT - Appendix text, comparison of LENA with other programs;
  2803.                          transferring circuits to/from SPICE net-lists.
  2804.           LENACMND.LST - One-page list of main command words for optional user
  2805.                          reference.
  2806.           CIRCTYPE.LST - One-page list of circuit model Type words for optional
  2807.                          user reference.
  2808.           CPUID.EXE    - CPU/numeric coprocessor identifying program; public
  2809.                          domain from Intel Corporation.
  2810.  
  2811.      LENA.CFG is required to run either LENAS or LENAN (or their renamed equals)
  2812.      and that file is generated by LENACFG.EXE.  LENACFG must be run first.
  2813.      Answering the few questions in that program will set up constants for
  2814.      incorporation into the created LENA.CFG file.  LENACFG does not alter any
  2815.      other computer system data.
  2816.  
  2817.      LENACFG will ask for your computer system's CPU (Central Processor Unit)
  2818.      type and whether or not you have a numeric coprocessor.  If you answer
  2819.      "don't know" to that question, it will prompt you to run CPUID from within
  2820.      LENACFG.  CPUID will produce a one-line statement indicating the detected
  2821.      CPU and coprocessor.  All .EXE files are compiled to run with an 8086 or
  2822.      higher CPU (every PC except the very first).  If you have an 80386DX or
  2823.      80486DX CPU, the numeric coprocessor is built in.
  2824.  
  2825.      The last action of LENACFG is a request to rename/copy either LENAS or 
  2826.      LENAN to LENA.  LENAS is compiled to include software mathematics routines 
  2827.      and will run whether or not a numeric coprocessor is present.  LENAN is 
  2828.      compiled with in-line calls to a numeric coprocessor and is smaller in
  2829.      code size and much faster in execution.  Trying to run LENAN on a computer
  2830.      without a numeric coprocessor will result in a system "hang." 
  2831.  
  2832.  
  2833.  
  2834.                                 LENA - Page 40 of 46
  2835.  
  2836.  
  2837.  
  2838.  
  2839.  
  2840.      Once LENA.CFG is created and LENA.EXE copied/renamed, copy/move those two
  2841.      files and the two .HLP files to a more-permanent directory.  All four
  2842.      should reside in the _same_ directory.  Data files (.LIN and .LNA
  2843.      extensions) may be in a different directory.  Note: LENA allows for Data
  2844.      files in other drives:\directories but, when first run, assumes the same
  2845.      drive:\directory as LENA.EXE and LENA.CFG.  The Help files (.HLP extension)
  2846.      are optional.  As an alternate to the Help files, the enclosed .LST files
  2847.      are each one page, containing Main Command words and circuit model Type
  2848.      words.
  2849.  
  2850.      It is recommended that LENAMANL.TXT be printed out first.  This text file
  2851.      (the document now being read) is formatted for 8 1/2 by 11 paper size, 75
  2852.      character maximum line width (5-character left margin provided), 66 lines
  2853.      per page and is directly printable by DOS command "COPY LENAMANL.TXT PRN".
  2854.  
  2855.  
  2856.      APPENDICES
  2857.  
  2858.      All LE_APX_x.TXT files are appendices for this manual.  Users can append
  2859.      them to LENAMANL with any text editor, print them out separately, or leave
  2860.      them as they are.  Those references were split from the manual text so as
  2861.      to make the manual more manageable.
  2862.  
  2863.      CPUID.EXE is a public-domain executable file that may be used elsewhere or
  2864.      on another computer to identify CPU type.  It was written and assembled by
  2865.      Intel Corporation.  It is included as an aid to running LENACFG.
  2866.  
  2867.  
  2868.      REGISTRY
  2869.  
  2870.      The LENA Program Set is _not_ free.  It is Shareware.  You are free to use
  2871.      it on a trial basis for 21 days.  After the trial period, continued use
  2872.      obligates the individual user to Register the LENA Program Set with the
  2873.      author.  Full details on Registry are found in text file LENAREG.TXT and
  2874.      are briefly noted following:
  2875.  
  2876.      Individual user Registry is $30 U.S., payable by check or money order.
  2877.      This also applies to any business, organization, or educational institution
  2878.      after the trial period.  Upon registration, each registrant is sent a disk
  2879.      containing the LENA Program Set without the registration message on-screen.
  2880.  
  2881.  
  2882.      CPU VERSIONS AND PROGRAM SET COPIES
  2883.  
  2884.      Installation of a numeric co-processor is highly recommended.  LENA does
  2885.      extensive floating-point numeric calculation; a numeric coprocessor can
  2886.      greatly reduce execution times.  
  2887.  
  2888.      Additional copies of the LENA Program Set (with choice of disk size, on
  2889.      high-density media) is available from the author for $10 U.S., postpaid,
  2890.      surface mail only.  Additional copies may be ordered only by registrants.
  2891.  
  2892.  
  2893.  
  2894.  
  2895.  
  2896.  
  2897.  
  2898.  
  2899.  
  2900.                                 LENA - Page 41 of 46
  2901.  
  2902.  
  2903.  
  2904.  
  2905.  
  2906.      FIRST-USE LENA PRIMER/TUTORIAL
  2907.      -------------------------------
  2908.  
  2909.      This assumes that the entire LENA program set is on disk and that LENACFG
  2910.      has been run and completed.  The following short primer assumes the user
  2911.      has some knowledge of circuit theory but is unacquainted with computer-
  2912.      aided design/engineering programs.
  2913.   
  2914.  
  2915.  
  2916.      ON-LINE HELP
  2917.  
  2918.      A short, 6-screen display of commands and circuit elements is available at
  2919.      the Main Command by entering HELp, HEL, HE, or ?.
  2920.  
  2921.      Help screens are always in the same order and all but the last have a 
  2922.      "More [Y/n] ?" prompt.  To get the next screen, just depress the <Enter>
  2923.      key or enter "Y".  To exit the Help display, enter "N" and it will return
  2924.      to Main Command level.
  2925.  
  2926.      Help screens are stored on disk as a Text file, approximately 10K in size. 
  2927.      Users familiar with LENA may delete that .HLP file, if desired.  If the
  2928.      .HLP is deleted, a Help request will only result in an error message
  2929.      indicating that the Help file cannot be read.  Help file presence or
  2930.      absence does not affect LENA operations.
  2931.  
  2932.  
  2933.      GETTING ACQUAINTED WITH CIRCUIT LISTINGS
  2934.  
  2935.      At the Main Command, enter "READ SINGSHOW".  This reads example data file
  2936.      SINGSHOW.LIN from disk into LENA, a non-working listing showing all
  2937.      available single-branch circuit components.  A prompt will appear
  2938.      indicating a new circuit read in, old circuit (if any) discarded, and the
  2939.      node of solution, then return to Main Command.
  2940.  
  2941.      Enter "LIST" at Main Command.  The circuit list will scroll up, headed by
  2942.      the title display showing circuit filename, when it was created, remarks
  2943.      for that circuit, node of solution, current time and date, and any branches
  2944.      opened.
  2945.  
  2946.      To get a printed copy, check that printer paper is positioned at the top of
  2947.      a page, enter "ON" at Main Command, then enter "LIS" again.  The screen
  2948.      only shows the Main prompt which has changed from "MAIN*>" to "Main->"
  2949.      indicating output is directed to printer.  Enter "OFF" at Main; Command
  2950.      prompt becomes "MAIN*>" again indicating output is to screen.  [printer
  2951.      will do one line-feed on the OFF command, quite normal] 
  2952.  
  2953.      List data is fairly self-explanatory.  Branch type descriptions allow up to
  2954.      8 characters maximum but only the first one, two, or three letters matter. 
  2955.      The first branch is designated RESISTOR but it could also have been "R-1"
  2956.      or just "R" or even "R_FIRST."
  2957.  
  2958.        Note:  Branch type descriptions will always be displayed as all-capitals,
  2959.        regardless of entry case.
  2960.  
  2961.      'Plus' nodes and 'Minus' nodes have specific meanings only for current
  2962.      _sources_ and for dependent branches of a dependent current source.  If
  2963.      this is confusing, please review the description of independent and
  2964.  
  2965.  
  2966.                                 LENA - Page 42 of 46
  2967.  
  2968.  
  2969.  
  2970.  
  2971.  
  2972.      dependent current sources given earlier.  'Plus' and 'Minus' nodes would be
  2973.      arbitrary for a circuit composed entirely of passive branches.
  2974.  
  2975.      In the value columns, two-value branches will always have the same ordering
  2976.      as the minimum branch type description; i.e., an LQ branch would show
  2977.      inductance first, Quality factor second.  The number of significant digits
  2978.      is rounded-off to five.
  2979.  
  2980.      There is a bit of shorthand in the 3-letter type description of series and
  2981.      parallel R-L and R-C branches.  The first letter for a Series branch is
  2982.      "S."  The first letter of a Parallel branch is "P."
  2983.  
  2984.      Dependent current sources GMS or HFS will always indicate their dependent
  2985.      branches by both branch number and type description. 
  2986.  
  2987.  
  2988.      TRYING OUT A MACROMODEL
  2989.  
  2990.      Read in circuit file TLINE ("R TLINE" at Main Command), then List it.  Note
  2991.      that SIG ('signal generator') and the two resistors (R-SOURCE, R-LOAD) are
  2992.      in the same format as with SINGSHOW...all three are single branches.  Type
  2993.      "Z" is a minimum type description for a transmission line macromodel and
  2994.      occupies three contiguous branch positions in a List, corresponding to the
  2995.      three branches created and analyzed within LENA.
  2996.  
  2997.      Where single branches had node numbers under both Plus and Minus columns, a
  2998.      macromodel has only one node (under Plus column) with an identification of
  2999.      that node of the model (under Minus column).  [A transmission line doesn't
  3000.      really have an "input" and "output" but that arbitrary identification is
  3001.      better than saying "one end" and "other end."]  Values are shown for the
  3002.      entire model, not individual model branches.
  3003.  
  3004.      Enter "F  1M,50M,-15" at Main Command.  This tells LENA to set a frequency
  3005.      sweep from 1 MHz to 50 MHz in 15 logarithmic steps.  ["1M" and "50M" must
  3006.      use upper-case M for Mega]  You can confirm this by entering "SET" at
  3007.      Main...resulting in a circuit title describing TLINE followed by frequency
  3008.      range.  A SETtings display is screen-only and useful for checking current
  3009.      settings.
  3010.  
  3011.      Enter "PRI  FRE" at Main...requesting a Print (tabulation) of voltage
  3012.      solutions over Frequency.  Tabulation will scroll up on the screen.  The
  3013.      node of solution is 2 and the voltage across R-LOAD is 22.800 Volts.  LENA
  3014.      has a default zero-decibel reference of one volt so the DB column shows
  3015.      27.15 decibels.  TLINE has no reactive branches so the voltage remains
  3016.      constant over frequency.  Phase angle at node 2 varies over frequency
  3017.      (expected) but Group Delay is constant at 13.556 nanoseconds.
  3018.  
  3019.      Group Delay follows actual time delay from a signal source to node of
  3020.      solution...provided that frequency increments are small enough and phase
  3021.      angle changes are smooth enough...it is a calculated value of differential
  3022.      phase angle divided by differential frequency.  TLINE has a transmission 
  3023.      line length of 120 inches and a velocity of propagation of 0.75, equivalent
  3024.      to a free-space path of 160 inches.  Signal propagation at the speed of
  3025.      light (299,792.5 KM/Sec) over a 160 inch distance is 13.556 nanoseconds.
  3026.  
  3027.      Enter "DBR  25" at Main Command.  This tells LENA to set the zero-db
  3028.      reference at 25 Volts.  Enter "P  F" at Main to repeat the tabulation of 
  3029.  
  3030.  
  3031.  
  3032.                                 LENA - Page 43 of 46
  3033.  
  3034.  
  3035.  
  3036.  
  3037.  
  3038.      voltage at node 2.  Everything is the same as before except the decibels
  3039.      column shows "-0.80 db" instead of the previous 27.15 db.
  3040.  
  3041.      Enter "PLOT  F" at Main.  Three prompts will appear in sequence, each one
  3042.      indicating minimum and maximum solution values of voltage, phase angle, and
  3043.      group delay.  To use solution extremes as scale limits, just use the
  3044.      <Enter> key at each query.  A simulation of a graph plot will appear
  3045.      following a circuit title header.  Scale limits are shown on the graph top.
  3046.  
  3047.      Relative voltage in db [* mark] and Group Delay [^ mark] is fairly
  3048.      constant; phase angle [: mark] changes over the entire scale range.
  3049.  
  3050.      You can experiment with different scale limits by entering "PLF" (alternate
  3051.      single-word command for "PLOt FREquency") and then entering your own values
  3052.      at each limit prompt.  Note: If there is no change in frequency limits, no
  3053.      node of solution change, no circuit change, LENA retains the first
  3054.      solution; repeated PLOts use the same solution data, changing only the
  3055.      simulated plot mark positions.
  3056.  
  3057.      Enter "NOD  1" at Main to tell LENA to solve for voltage at node one
  3058.      (signal generator or transmission line 'input').  Enter "PRF" at Main
  3059.      (shorthand for "PRInt FREquency").  Tabulation of voltage at node one shows
  3060.      a constant 25 Volt, 0 db, 0 degree phase-angle over frequency.  Considering
  3061.      the 50 ohm characteristic impedance line is matched at both ends with
  3062.      perfect 50 Ohm resistors, this is expected at the signal source end of the
  3063.      line.
  3064.  
  3065.      To check the "input" impedance of the line, enter the following at each
  3066.      Main Command prompt:  "O  2" (OPEn branch 2); "PR  Z" (Print-tabulate
  3067.      Impedance).  R-SOURCE has been temporarily disconnected and LENA will
  3068.      tabulate impedance "looking into" node 1.  Impedance will be a constant,
  3069.      resistive 50 Ohms.  [All signal sources are automatically disconnected
  3070.      during impedance solutions.]
  3071.  
  3072.      Perfect transmission lines with perfect resistive terminations tend a bit
  3073.      towards boredom.  For variety, Open and Close the terminations and check
  3074.      voltage at each end, or use the Modify command to change the termination
  3075.      resistance values.  This is quick way to see the effects of "open" and
  3076.      "shorted" transmission line sections over frequency.
  3077.  
  3078.  
  3079.      TRYING OUT CIRCUIT EDIT FUNCTIONS
  3080.  
  3081.      Read in SINGSHOW and note branch number four's list line.  Enter
  3082.      "OPEN 4" at Main Command, then "LIST" again.  Branch 4 will show asterisks
  3083.      between the fourth branch's data, indicating that, while it is still in the
  3084.      list, it is "struck out" of any analysis.  Displays in color show an open
  3085.      branch in grey rather than cyan.  Branch 4 is now disconnected but it
  3086.      remains in the listing.  Note the bottom line in the circuit header display
  3087.      indicating number 4 branch open.
  3088.  
  3089.      At Main Command, enter "CLOSE 4," then "LIS."  Branch 4 has no asterisks,
  3090.      indicating its connections have been closed to the rest of the circuit. 
  3091.      The bottom line of the title display indicates that no branches are open.
  3092.  
  3093.      Note branches 5 and 6, then enter "DELETE 5" at Main Command.  Enter "LI" 
  3094.      to see the list again.  Old branch 5 is gone and the former branch 6 now
  3095.      occupies that list position.  All higher branches have moved down one.
  3096.  
  3097.  
  3098.                                 LENA - Page 44 of 46
  3099.  
  3100.  
  3101.  
  3102.  
  3103.  
  3104.      Enter "INSERT 5" at Main Command.  A new prompt for Type-Nodes will appear,
  3105.      indicating that INSert has jumped into the Circuit Entry.  Enter "CQ,1,5"
  3106.      at the Type-Nodes prompt.  Enter "5u,50" at the prompt for Branch 5 values.
  3107.      The Main Command will return.  Enter "L" to see the list again.
  3108.  
  3109.      Branch 5 has been restored, and all higher branches have returned to their
  3110.      original branch order numbers.  However, a 5 microfarad capacitor with a Q
  3111.      of 50 is unlikely while a 5 nanofarad capacitor is more realistic.  Enter
  3112.      "MODIFY CQ" at Main Command.  This results in a request for values of
  3113.      branch 5 (type "CQ").  Enter "5n,50" at the values prompt (being careful to
  3114.      enter a lower-case 'n') then List the circuit.  Branch 5 has been changed
  3115.      to 5 nanofarads with a Q of 50.  Note that the creation time and date is
  3116.      now the same as the current time and date.  
  3117.  
  3118.      Enter "OPE 1" at Main Command.  A prompt will appear indicating that branch
  3119.      13 is dependent on an open branch and, as a result, branch 13 has been made
  3120.      open also.  List the circuit to show both branches indicated as open. 
  3121.      LENA has checked for this possibility after the OPEn command was
  3122.      completed.  Had this check not been done, LENA would not have crashed or
  3123.      hung, merely stopped trying to analyze the circuit (and indicating it
  3124.      stopped) and returned to Main Command.  LENA lets you know what caused
  3125.      most of the common errors.
  3126.  
  3127.      Enter "CLO 1" at Main Command, then List the circuit.  Branch 1 is back to
  3128.      closed connection but branch 13 is still open.  Notice also that 13 must
  3129.      have a separate CLose command to restore it.  The extra CLOse command is
  3130.      necessary since one passive branch can be the dependent branch for several
  3131.      dependent current sources.
  3132.  
  3133.      Note the dependent branch description of branch 13.  Enter "DE 1" at Main. 
  3134.      A notice will appear that branch 12 is now open and dependent on a "<none>"
  3135.      branch.   Branch 1, "RESISTOR," will be gone from a Listing, all higher
  3136.      branches have moved down one list position, and the "HFS" branch is
  3137.      dependent on branch "0, <none>."  LENA automatically opened the HFS
  3138.      dependent current source since it no longer has a dependent branch.  The
  3139.      HFS cannot be CLOsed...but you can MODify that branch to be dependent on
  3140.      another branch that does exist in the circuit.  Once the dependent branch
  3141.      exists, a dependent current source can be CLOsed and OPEned at will.
  3142.  
  3143.      You have the choice of entering a branch number or a branch's type
  3144.      description for any edit function.  This is also true for entry of
  3145.      dependent branch of a dependent current source.  LENA is quite flexible...
  3146.      and forgiving.
  3147.  
  3148.      An "ADD" at Main Command drops into Circuit Entry, beginning at the next
  3149.      highest branch number...operation is otherwise identical to "NEW."  This is
  3150.      a good time to try out adding in your own circuit components, to get the
  3151.      "feel" of building a circuit.
  3152.  
  3153.  
  3154.      SAVING A CIRCUIT FILE, TRYING OUT DOS FUNCTIONS
  3155.  
  3156.      With SINGSHOW circuit edited to something else, enter "WRITE" at Main
  3157.      Command.  A prompt will tell you that "SINGSHOW" filename exists and
  3158.      queries if you want to use that name.  Enter "N" for no.  Another prompt
  3159.      requests the new filename, cursor stopping at left-most position within two
  3160.      vertical bars.  Enter something like "TEST1."  The edited file will be
  3161.  
  3162.  
  3163.  
  3164.                                 LENA - Page 45 of 46
  3165.  
  3166.  
  3167.  
  3168.  
  3169.  
  3170.      written to disk in the same directory containing LENA.
  3171.  
  3172.      Enter "L" at Main Command.  The List header now shows "TEST1" as the
  3173.      filename, not "SINGSHOW."  LENA always uses the last circuit filename
  3174.      entered as the filename of the circuit title.  Using the "NAMe" command,
  3175.      just the circuit filename can be changed.  Circuit title Remarks will
  3176.      remain the same as for SINGSHOW and that can be changed any time with the
  3177.      "REMarks" Main Command. 
  3178.  
  3179.      Enter "DOS" at Main Command.  This goes into a 'DOS Shell' with LENA held
  3180.      in memory.  A prompt reminds you to enter "COMMAND" if you want to stay in
  3181.      DOS; the Shell is good for only one DOS command unless that "COMMAND" word
  3182.      is entered.  Request DOS to show the directory.  TEST1.LIN will appear in
  3183.      the directory list, indicating you really did write the circuit file.
  3184.  
  3185.      If you entered "COMMAND" once in DOS, you can stay in that environment
  3186.      until you enter "EXIT."  You can change directories, delete or rename old
  3187.      files, do any DOS command.  LENA remains patiently in the background, all
  3188.      data intact.  [Note: This assumes your computer has a minimum of 142K free
  3189.      RAM]  Entering "EXIT" takes you out of the DOS Shell and returns to
  3190.      LENA...the Main Command prompt will appear, indicating you returned
  3191.      safely.  Enter an "L" for List and the TEST1 circuit will scroll up.
  3192.  
  3193.      Except for the DRIve and DIRectory commands, LENA has no other DOS
  3194.      functions within program.  The "DATe" command at Main is a user-
  3195.      convenience, display-only function; resetting the computer time and date
  3196.      must be done at DOS level.
  3197.  
  3198.      To change the DRIve:\DIRectory for LENA data files, drive and directory
  3199.      must _already_ exist; LENA doesn't create them.  If a non-existant drive
  3200.      or directory is specified, a prompt is issued to that effect, no read or
  3201.      write is done, and there is a return to Main Command level.
  3202.  
  3203.  
  3204.  
  3205.  
  3206.  
  3207.  
  3208.  
  3209.  
  3210.  
  3211.  
  3212.  
  3213.  
  3214.  
  3215.  
  3216.  
  3217.  
  3218.  
  3219.  
  3220.  
  3221.  
  3222.  
  3223.  
  3224.  
  3225.  
  3226.  
  3227.  
  3228.  
  3229.  
  3230.                                 LENA - Page 46 of 46
  3231.  
  3232.  
  3233.  
  3234. .
  3235.  
  3236.