Pspice Capture

  • Published on
    24-Apr-2015

  • View
    86

  • Download
    4

Embed Size (px)

Transcript

<p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -1-</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>Simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoruSpoutn program: Capture.exe (ikona Capture), nikoliv PSpice AD Zklady prce s projekty, kreslen schmat, zakldn simulanch profil, spoutn simulac atd. viz [1].</p> <p>1)Nakreslete obvod (soust osciltoru). een: Spustme Capture vybereme nov projekt podle obrzkuVin 1Vac 0Vdc R1 10k R2 100k C1 R3 1meg C2 2.84n M1 C3 284p</p> <p>R4 100</p> <p>Vbat 10Vdc</p> <p>0M2N6661</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>28.4n</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>pojmenujeme nov projekt a cestu, kde bude uloen, OK</p> <p>nezakldat projekt na bzi ji existujcho projektu, OK</p> <p>Objev se okno schmatickho editoru, resp. okno pro kreslen schmatu. Poznmka 1: Doporuujeme ped kreslenm kliknout na ikonu ZOOM. Poznmka 2: Schmatick znaka tranzistoru MOSFET je podivn: Chyb v n ry v oblasti kolektoru a emitoru. Nen na zvadu, ale je mono dodaten vyspravit vodii.</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -2-</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>project manager zoom zobrazovn V, I, P mic sondy (markers) spoutn simulace zaloen (editace) simulanho profilu zrychlen vkldn soustek aktivn simulan profil Vkldn objekt na plochu: soustka (P) vodi (W) jmno uzlu (N) uzemnn (G) hierarchick blok text (T)</p> <p>Zmkneme P (Place Part). Obsah okna Place Part bude zviset na pedchozch stavech editoru. Do oknka Libraries je teba dostat knihovny grafickch znaek soustek, s nimi budeme pracovat. Pokud do okna nejsou knihovny nateny, provede se volbou Add Library. V pslunm okn se vyselektuj vechny knihovny (ppona olb) z adrese ..capture/library/pspice/ (klikne se na prvn v seznamu, najde se posledn, zmkne se Shift a klikne se na posledn soubor) a potvrd se (Otevt). Po zapsn psmena r do oknka Part se v seznamu najde prvn soustka z vyselektovanch knihoven, jej nzev zan na r. Je to rezistor. Potvrdme OK. Ped umstnm soustky na plochu meme mnit jej polohu takto: R .. rotace H ..zrcadlen horizontln V .. zrcadlen vertikln Nejprve polote vechny soustky na plochu (horkou klvesou P, pak hledn soustky; uzemnn je vjimka): P R .. rezistory P C .. kapacitory P M2N6661 .. tranzistor MOSFET P VDC .. baterii P VAC .. stdav zdroj G 0/SOURCE Pak provete pospojovn vodii (W). Pak zmte parametry soustek. To lze dvma zpsoby: poklepnm pmo na pslun textov pole, nebo poklepnm na tlo soustky.</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -3-</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>Druh metoda: Kad soustka m sv editan okno. Pklad zdroj VAC: zmna dk za sloupce (dvoj kliknut) filtr</p> <p>Vin 1Vac 0Vdc</p> <p>Volbou filtru Orcad-PSpice zobrazme jen parametry soustky, kter maj pm dopad na simulaci. Pro vt pehlednost zvolme sloupcov vpis na msto standardnho dkovho. Zmnme pslun parametry a okno zaveme (kkem v pravm hornm rohu tohoto okna).</p> <p>2)Simulujte zvislost stejnosmrnho napt na kolektoru (Drain) na stejnosmrnm napt zdroje Vin, pro Vin od 0 do 5V. Naleznte stav, kdy se ob napt budou shodovat. een: Je teba provst DC analzu. Ped simulac je nutn zaloit tzv. simulan profil: PSpice/New Simulation Profile Vyplnme jmno, nap. DC a zvolme Create. Okno Simulation Settings DC vyplnme podle obrzku. Podvme se do zloky Probe Window a pesvdme se, e je zvolena poloka Show All markers on open schematics Na kolektor tranzistoru a na vstup Vin umstme napov mic sondy-markery, konkr. Voltage/Level Marker (meme s nimi I rotovat jako s kadou jinou soustkou). Umstnm marker dojde automaticky k zobrazen pslunch napt v PROBE.</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -4-</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>mic sondy markery</p> <p>Poznmka: sondy by nemly mt edou barvu (nkdy se to napoprv nepoda), protoe pak to me znait, e nejsou dn piloeny k menmu uzlu. Spustme analzu (10V</p> <p>nebo F11).</p> <p>5V</p> <p>0V 0V V(M1:d) 1.0V V(Vin:+) 2.0V V_Vin 3.0V 4.0V 5.0V</p> <p>Aplikac pslun mic funkce zjistme, e ob kivky se protnaj v bod 3.20092V. Poznmka: vimnte si nov syntaxe veliin v PROBE, jestlie spolupracuje se schmatickm editorem (nap. V(M1:D), V(N001062) apod.).</p> <p>3)Provete analzu z pkladu 2 pi krokovn odporu R4 v hodnotch 50 a 100 ohm.</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -5een:</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>Nejprve zavedeme globln parametr Rx. Pak jeho hodnotu piadme odporu R4. Pak provedeme jeho krokovn. Zaveden globlnho parametru: pomoc pseudosoustky PARAM. Umstme ji kamkoliv na plochu (nikam se nepipojuje). Po vyvoln editanho okna pidme nov dek (New Row), okno Add New Row vyplnme podle obrzku, zmkneme Apply a pak Cancel.</p> <p>V okn pseudosoustky se objev dek s definic parametru Rx. Klikneme na tento dek a pak na Display, v okn zatrhneme Name and Value a potvrdme OK. Po zaven editanho okna pseudosoustky se objev na pracovn ploe toto:</p> <p>Piazen hodnoty globlnho parametru odporu R4: Zmnme hodnotu odporu R4, tj. 100, na {Rx}.</p> <p>Krokovn globlnho parametru: Editujeme simulan profil podle obrzku: Pidme Parametric Sweep, budeme rozmtat Global parameter s nzvem Rx, metoda Value list. Potvrdme OK a spustme analzu.</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -6-</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>10V</p> <p>5V</p> <p>0V 0V V(M1:d) 1.0V V(Vin:+) V_Vin 2.0V 3.0V 4.0V 5.0V</p> <p>Pi odporu Rx 50 Ohm bude een (rovnost napt na vstupu a vstupu) 3.64291V.</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -7-</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>4)Vypotte stejnosmrn napt na kolektoru, jestlie odstranme vstupn zdroj Vin a lev konec odporu R1 spojme s kolektorem. een: Lze oekvat, e po pslunm spojen SPICE nam na kolektoru napt 3.64291V pro Rx=50 Ohm a 3.20092V pro Rx=100 Ohm. Pro poteby pozdj analzy meme zdroj Vin v obvodu ponechat, jen jej odpojme od obvodu. Odstranme oba markery. Provedeme spojen R1 s kolektorem. Rx nastavme nejprve na 100 Ohm v soustce PARAM. Uzel, k nmu je pipojen kolektor, opatme nzvem out.R4 {Rx} M1 M2N6661 C3 284p Vbat 10Vdc</p> <p>outR1 Vin 1Vac 0Vdc 10k R2 100k C1 28.4n R3 1meg C2 2.84n</p> <p>0PARAMETERS:Rx = 100</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>Nyn provedeme pouze vpoet pracovnho bodu na rovni vstupnho souboru by to byl pkaz .OP. Meme bu modifikovat souasn simulan profil nebo zaloit jin. Zvolme druhou monost. Postupujeme stejn jako pi zakldn prvnho profilu: PSpice/New Simulation Profile Nazveme jej DC2 a konfigurujeme tak, jak je vidt na obrzku. Potvrdme OK.</p> <p>Vlevo nahoe se v okn aktivnho simulanho profilu objev . Spustme analzu a peteme si ve vstupnm souboru, e napt uzlu out je 3.2009V. Po zmn Rx na 50 Ohm vyjde 3.6429V. To je ve shod s vsledky z pkladu 3.</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -8Poznmky (podrobnosti viz pednka): Vimnme si zatku vstupnho souboru (krceno): ** Creating circuit file "DC2.cir"</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>*Libraries: * Profile Libraries : * Local Libraries : * From [PSPICE NETLIST] section of C:\OrCAD\OrCAD_10.0\tools\PSpice\PSpice.ini file: .lib "nom.lib" *Analysis directives: .OP .PROBE V(alias(*)) I(alias(*)) W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*)) .INC "..\SCHEMATIC1.net"</p> <p>**** INCLUDING SCHEMATIC1.net **** * source ABC R_R1 OUT N00259 10k R_R2 N00259 N00272 100k R_R3 N00272 N00287 1meg M_M1 OUT N00287 0 0 M2N6661 R_R4 OUT N00304 {Rx} V_Vbat N00304 0 10Vdc C_C1 0 N00259 28.4n V_Vin M_UN0001 0 DC 0Vdc AC 1Vac C_C2 0 N00272 2.84n C_C3 0 N00287 284p .PARAM Rx=50 . Automaticky se vygeneroval vstupn soubor DC2.cir. Netlist nen soust vstupnho souboru. Je vygenerovn zvl do souboru SCHEMATIC1.net a vlenn do vstupnho souboru pkazem .INC. V netlistu jsou podivn sla uzl, nap. N00259 apod. Pmo do netlistu je mono nahldnout z prosted schmatickho editoru volbou PSpice/View Netlist Podivn oznaen uzl generuje automaticky editor. Lze se o tom pesvdit poklepnm pmo na dan vodi ve schmatu.</p> <p>5)Zobrazte pmo ve schmatu napt a proudy v nalezenm pracovnm bodu pro Rx je 50 Ohm a 100 Ohm. een: aktivace ikon .</p> <p>Napt 3.643V, resp. 3.200V je ve vech uzlech vyjma uzlu, k nmu je pipojena baterie, protoe proudov odbr hradla tranzistoru je nulov. Kolektorov proud je 127.1mA, resp. 68mA.</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru -9-</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>6)Analyzujte amplitudovou a fzovou kmitotovou charakteristiku obvodu na obrzku postupn pro Rx je 50 a 100 ohm tak, aby v obvodu byl zachovn pvodn stejnosmrn pracovn bod.R4 {Rx} 1Vac 3.64291VDC Vin out R1 10k R2 100k C1 28.4n R3 1meg C2 2.84n M1 M2N6661 C3 284p Vbat 10Vdc</p> <p>0PARAMETERS:Rx = 50</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>Poznmka: Zjiujeme kmitotovou charakteristiku zptnovazebn smyky. Po rozpojen tto smyky zajistme uachovn pracovnho bodu tm, e vstupnmu zdroji definujeme DC parametr, odpovdajc stejnosmrnmu napt 3.64281V pro Rx=50 Ohm, resp. 3.20092V pro Rx=100 Ohm. Aby se osciltor rozkmital, mus bt zeslen smyky vt ne 1 na kmitotu, pi nm je nulov fzov posuv mezi vstupnm a vstupnm napt. een: Obvod modifikujeme podle obrzku. Zalome nov simulan profil, kter nazveme nap. AC, o tchto atributech:</p> <p>V sloce Probe Windows zatrhneme Show/Last plot</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru - 10 -</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>Spustme analzu. Oteve se okno PROBE, ale je przdn (posledn data Last plot v tomto simulanm profilu nejsou k dispozici). Zadme zobrazen napt na kolektoru v decibelech a fzov charakteristiky viz obrzek. Rx = 50 Ohm1 100 2 180d</p> <p>0</p> <p>93d</p> <p>0d -100</p> <p>-200</p> <p>&gt;&gt; -100d 1.0Hz 1</p> <p>DB(V(M1:d))</p> <p>100Hz 2 P(V(M1:d)) Frequency</p> <p>10KHz</p> <p>1.0MHz</p> <p>Fzov charakteristika protne rove nulovho fzovho posunu na kmitotu 983.7Hz, kdeto amplitudov charakteristika dosahuje penosu 0dB pi nim kmitotu 903.2Hz. Tedy na kmitotu 983.7 Hz je ji penos v zptnovazebn smyce men ne 1 a osciltor se nerozkmit. Nyn v editoru pepeme DC sloku Vin na 3.20092V, Rx na 100 Ohm a provedeme analzu znovu. Z kivek vyplv, e nyn je situace opan. Na kmitotu nulovho fzovho posunu, tj. na 978.57Hz je zeslen cca 1.638dB. Osciltor se rozkmit.</p> <p>7)Prostudujte chovn osciltoru po pipojen k napjecmu zdroji pro ob ve uveden hodnoty Rx (zda se osciltor samovoln rozkmit nebo ne).R4 {Rx} out R1 10k R2 100k C1 28.4n R3 1meg C2 2.84n M1 M2N6661 C3 284p Vbat 10Vdc</p> <p>0PARAMETERS:Rx = 50</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>0</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru - 11 Rx = 100 Ohm1 100 2 180d</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>0</p> <p>93d</p> <p>0d -100</p> <p>-200</p> <p>&gt;&gt; -100d 1.0Hz 1</p> <p>DB(V(M1:d))</p> <p>100Hz 2 P(V(M1:d)) Frequency</p> <p>10KHz</p> <p>1.0MHz</p> <p>een: Zalome si dal simulan profil a nazveme jej nap. OSCIL. Bude mt tyto parametry:</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru - 12 V sloce Probe Window opt vybereme monost Show/Last plot. Vsledky analzy:10V</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>8V</p> <p>6V</p> <p>4V</p> <p>2V</p> <p>0V 0s V(M1:d) Time 5ms 10ms 15ms 20ms</p> <p>Kmity sice vzniknou, ale rychle se utlum, v obvodu se neudr. Vsledek pro Rx=100 Ohm: V obvodu se udr ustlen kmity, viz obrzek. Poznmky: Prostudujte vstupn soubor a netlist pro danou simulaci, zkonfrontujte se svmi dosavadnmi znalostmi tvory vstupnch soubor. Kliknte v editoru na ikonu Project manager a prozkoumejte okno tohoto manaeru vetn struktury simulanch profil (kter je aktivn, jak uinit libovoln profil aktivnm atd.). Do schmatu se vrtme poklepnm na Page1. Projekt uzaveme volbou File/Close Project</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru - 13 10V</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>8V</p> <p>6V</p> <p>4V</p> <p>2V</p> <p>0V 0s V(M1:d) Time 5ms 10ms 15ms 20ms</p> <p>8)U obvodu na obrzku zjistte metodou Monte Carlo histogram stejnosmrnho vstupnho napt, jestlie odpory R1 a R2 budou mt nekorelovan tolerance 10%. Uvaujte Gaussovo pravdpodobnostn rozloen rozptyl odpor. een: Zalome nov projekt s nzvem nap. Monte. Nakreslme schma podle obrzku. Tolerance nastavme v editanch oknech rezistor podle obrzku (je zapnut filtr Orcad-PSpice): Poznmka: Je-li aktivn pvodn filtr Current properties, objev se poloka PSpice Template (ablona PSpice), kter je dleit pro pochopen, jak editor transformuje model soustky do netlistu: R^@REFDES %1 %2 ?TOLERANCE|R^@REFDES| @VALUE ?TOLERANCE|\n.model R^@REFDES RES R=1 DEV=@TOLERANCE%| V tomto zpise je nap. zakdovno, e m bt vygenerovn pkaz .model, pro kad rezistor samostatn,0Vac 10Vdc V1 R1 1k out R2 1k</p> <p>0</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru - 14 -</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>s definovanou toleranc typu DEV. Tm je zarueno, e odpory ve schmatu budou mt nekorelovan tolerance. Podrobnosti viz pednky. Zajm ns statistick rozptyl stejnosmrnho napt, proto je teba aktivovat analzu DC. Zalome simulan profil s nzvem MONTEDC s tmito atributy:</p> <p>Vstupn napt se bude rozmtat od 0V do 10V po 1V. Odpory R1 a R2 se budou rozmtat genertorem nhodnch sel, kter je zen Gaussovm pravdpodobnostnm rozloenm. Poet analyzanch bh je 100. Po probhnut analzy zobrazme zvislost napt V(out) na napt rozmtanho zdroje. Bude ns zajmat histogram vstupnho napt pro vstupn napt 10V (ez st kivek pro konenou hodnotu 10V na vstupu). Proto pouijeme vyhodnocovac analzu (Performance Analysis) podle obrzku. Stedn hodnota vstupnho napt je cca 5.01V. Praktick hranice variac tohoto napt jsou dny hodnotami 10%nho kvantitu a 90%nho kvantilu, tedy cca 4.51V a 5.52V. Poznmka: Kdybychom zadali v simulanm profilu tzv. jednobodov rozmtn napt V1, tedy rozmtn od 10V do 10V, zobrazil by se histogram automaticky, bez nutnosti pouit vyhodnocovac analzy. Poznmka: Kdybychom chtli uinit variace odpor zvislmi (nap. kombinac typ DEV a LOT apod.), museli bychom bu zashnout do PSpice Template" rezistor (viz pednka), nebo pout odpory typu RBREAK, u nich je mon jednodue modifikovat jejich modely (volbou Edit/PSpice Model po vyznaen soustky).</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru - 15 20 P e r c e 10 n t SEL&gt;&gt; 0 3.5</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>4.0</p> <p>4.5</p> <p>5.0 YatX(V(out), 10) = = = = 4.08113 4.50567 4.97479 5.52093</p> <p>5.5</p> <p>6.0</p> <p>6.5</p> <p>n samples n divisions mean sigma 6.0V</p> <p>= = = =</p> <p>100 10 5.01369 0.367304</p> <p>minimum 10th %ile median 90th %ile</p> <p>maximum 3*sigma</p> <p>= 5.76169 = 1.10191</p> <p>4.0V</p> <p>2.0V</p> <p>0V 0V 2V ... V(out) 4V V_V1 6V 8V 10V</p> <p>9)Pomoc zenho zdroje typu E vyrobte napt sloen ze dvou harmonickch sloek a popsan vzorcem v(t ) = 5 * sin(2 * * F1 * t ) + 5 * sin(2 * pi * F 2 * t ) F1=19kHz a F2=21kHz. Signl zobrazte v asovm intervalu 0 a 2ms. Poznmka: Problm je v tom, e schmatick editor m sice zaveden prvek typu E, ale se 4 svorkami se vstupn a vstupn branou. lohu chceme ale eit zdrojem typu E, kter m jen vstupn svorky a jeho napt je dno vzorcem. Mon een: 1) prava ablony (template) zenho zdroje, 2) Pouit nkterho z prvk ABM (Analog Behavioral Model). Zvolme prvn monost. een:E1</p> <p>Zalome nov projekt s nzvem SIGNAL. Na plochu polome prvek E/ANALOG a zapojme podle obrzku. dic brnu nebudeme zapojovat. Na plochu vlome pseudosoustku PARAM, pomoc n definujeme Ludolfovo slo pi=3.14159265. Provedeme nsledujc zmny v polokch editanho okna zdroje:</p> <p>+ -</p> <p>out+ -</p> <p>E</p> <p>0</p> <p>BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na rovni schmatickho editoru - 16 pvodn zmny</p> <p> Dalibor Biolek, 2005</p> <p>Zalome simulan profil pro analzu TRAN s parametry ze zadn, s max. krokem 5us. Vsledek:10V</p> <p>5...</p>