Studienleistung im Fach Schaltungssimulation mit PSpice (PSP)

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1 Fachbereich Ingenieurwissenschaften Wissenschaftliche Einrichtung Mechatronik Labor für Leistungselektronik und EMV Dipl.-Ing. Udo Schürmann Studienleistung im Fach Schaltungssimulation mit PSpice (PSP) Wintersemester 9/ Prüfungsdatum 9. Januar Matrikel-Nr.: Name, Vorname Bearbeitungszeit : 6 Minuten Hilfsmittel : Vorlesungsskript ; keine alten Klausuren zulässig! Bewertung Aufgabe a b a b c d e 4 a b c 6a Mögliche Punktzahl , 4 4 Erreichte Punktzahl Aufgabe 6b 6c 6d 6e 6f 7 8a 8b 8c 8d 9a 9b 9c 9d Mögliche Punktzahl Erreichte Punktzahl Aufgabe 9e a b c d Mögliche Punktzahl Erreichte Punktzahl Die Gesamtpunktzahl von, entspricht % Erreichte Punktzahl : = % Note : Datum Unterschrift des Prüfers Ich habe die Prüfung eingesehen : Wilhelmshaven, den Unterschrift der Studentin/ des Studenten

2 Klausur PSP WS 9/ Name: Seite von 8 Aufgabe : PSpice ( bzw. SPICE ) ist ein ereignisgesteuerter Simulator. Erläutern Sie kurz die Bedeutung dieser Bezeichnung. Aufgabe : Gegeben sei die folgende Schaltung: Bei der Simulation ergibt sich die folgende Fehlermeldung: ERROR -- Voltage source and/or inductor loop involving V_ You may break the loop by adding a series resistance VOFF = VAMPL = FREQ = uh a) In welcher Datei befinden sich diese Meldungen? Abb. b) Wie ist dieses Problem zu lösen? Aufgabe : Gegeben ist die folgende Schaltung : a) Wie erreichen Sie, das die Schaltung mit verschiedenen Werten für R berechnet wird (Genaue Beschreibung der notwendigen Schritte )? VOFF = VAMPL = FREQ = k.8mh C 4u R {rwert} Abb..4V.V.V Abb..8V.6V.4V.V V.Hz.Hz Hz Hz Hz Hz V() Frequency.KHz.KHz KHz KHz KHz In der Abbildung ist das Ergebnis der Simulation aus Abbildung dargestellt.

3 Klausur PSP WS 9/ Name: Seite von 8 b) Wie lautet der Befehl für die Darstellung der Übertragungsfunktion aus der Schaltung gemäß Abb.? c) Was wird in der in Abb. 4 angegebenen Signalkurve dargestellt? d) Welche Analyseart ist notwendig um als Ergebnis die Abbildung 4 zu bekommen? mv -mv -mv Abb. 4 -mv -4mV -mv -6mV -.V V.V.V.V.4V.V.6V.7V.8V.9V.V IMG(V()) R(V()) e) Was wird hier in den jeweiligen Achsen (X und Y ) dargestellt? X-Achse : Y-Achse : Aufgabe 4: Erläutern Sie die genauen Bedeutungen der unten angegeben Simulationseinstellungen. : Abb. : 4 : 4: :

4 Klausur PSP WS 9/ Name: Seite 4 von 8 Aufgabe Mit den nebenstehenden Schaltungen sollen Spannungsschwankungen nach EN 6-4- simuliert werden. (Nennspannung : V/Hz) a) Die Schaltung (Abb.6) soll für die Simulation von Spannungsschwankungen verwendet werden. Geben Sie alle notwendigen Parameter in der auf der rechten Seite angegebenen Quelle V an damit das Simulationsergebnis wie in Abb. 9 aussieht. V E IN+ IN-OUT+ EMULT IN+ OUT- IN- aus R k Abb.6 b) Geben Sie alle notwendigen Parameter in die nebenstehende Definition (Abb.8) der Quelle ein. V c) Geben Sie die Bedeutung aller Parameter an : Abb. 7 AC : DC : DF : FREQ: Phase: Abb.8 TD: VAMPL: VOFF:

5 Klausur PSP WS 9/ Name: Seite von 8.V.V V 4V V() Abb. 9 V SEL>> -4V s.s.s.s.s.s.s.s 4.s 4.s.s.s 6.s 6.s 7.s 7.s 8.s Time V(AUS) Aufgabe 6: Gegeben ist die folgende Schaltung(Abb.). Bei einer ersten Simulation ergab sich das folgende Ergebnis gemäß Abb. : a) Was wird hier dargestellt : Grüne Kurve = Braune Kurve = VOFF = VAMPL = FREQ = eingang D DN448 mh R k R u Abb. ma ma ma -ma V V V -ma -V -ma >> -V -ma s.ms.ms.ms.ms.ms.ms.ms 4.ms 4.ms.ms I() V(eingang,) Time b) Wie erzeugt man die zweite Y-Achse? Abb. c) Wie wählt man die Achsen an? d) was fällt Ihnen bei der Betrachtung der Kurven auf? e) Was müssen Sie einstellen, damit der unter d) angesprochene Fehler nicht auftritt? f) Wie viele Fehlermeldungen würden Sie bekommen, wenn der Knoten nicht angegeben wäre?

6 Klausur PSP WS 9/ Name: Seite 6 von 8 Aufgabe 7: In einer Simulation ergab sich die folgende Fehlermeldung : **** INCLUDING filter-schematic.net **** * source FILTER V_ DC AC +SIN k L_,8mH $ ERROR -- unknown parameter Wodurch entsteht der Fehler und wie beheben Sie den Fehler? Aufgabe 8 Gegeben ist die nebenstehende BC-Stromrichterschaltung (Abb.): a) Welche Analyseart ist für die unten angegebene Darstellung (Abb. ) notwendig? X IP X IP PARAM ET ERS: alpha = 9 b) Wie erreichen Sie es, das der Laststrom zu Beginn der Simulation mit A beginnt? VSin R I IP IP4 c) Warum werden die Thyristoren hier mit einem blauen Kasten anstelle der üblichen Symbole dargestellt? Was bedeutet in diesem Zusammenhang auch der Buchstabe X? X X4 mh Abb. d) Wie finden Sie heraus, wie der Kasten anzuschließen ist? 4V V -4V A A SEL>> 8A ma V(,) I() V() Abb. ma A I(IP) I(IP) ms ms s ms Time ms ms ms ms 4ms

7 Klausur PSP WS 9/ Name: Seite 7 von 8 Aufgabe 9 Gegeben ist der folgende Eingang eines EVG für Leuchtstofflampen. Hier in der Schaltung sind Kondensatoren C und C in Reihe geschaltet, damit das EVG auch an V betrieben werden kann (in diesem Fall ist der Knoten mit dem Knoten 4 zu verbinden). R4 VOFF = VAMPL = {*sqrt()} FREQ =.m D DN4 D6 DN4 R 47k 4 C {wert} R {*/8} PARAM ET ERS: wert = D7 D8 R 47k C {wert} DN4 DN4 INCLUDE: n4.txt Abb.4 In der Simulation ergibt sich der folgende Fehler : **** RESUMING evg_eingang-schematic.net ****.PARAM wert= **** RESUMING evg_eingang-schematic-evg.sim.cir ****.END ERROR -- Node 4 is floating a) Was bedeutet der Fehler und wie können Sie den Fehler beseitigen ohne die Schaltungsfunktion zu beeinflussen? b) Nachdem der Fehler behoben wurde ergab sich das in Abb. dargestellte Ergebnis. Interpretieren Sie die Kurvenformen..A 4V V.A V V A V -.A V V Abb. >> V -.A s 4ms 8ms ms 6ms ms 4ms 8ms ms 6ms 4ms I() V() Time

8 Klausur PSP WS 9/ Name: Seite 8 von 8 c) Geben Sie die Befehle für die Darstellung des arithmetischen Mittelwertes der Ausgangsspannung und den Effektivwert des Eingangsstromes an. Welche Probleme sind bei der Darstellung zu erwarten? Befehl für den arithmetischen Mittelwert der Ausgangsspannung : Befehl für den Effektivwert des Eingangsstromes : d) Wie können Sie den Einschwingvorgang der Ausgangsspannung beschleunigen? e) Was wird in dem unten angegebenen Bild dargestellt? Warum sieht das Signal nicht wie erwartet aus? 6mA ma Abb. 6 4mA ma ma ma A Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz 4Hz 4Hz Hz Hz I() Frequency Aufgabe a) Welcher Netzwerkknoten muss immer vorhanden sein? b) Nennen Sie den Nennwert eines Widerstandes, wenn in dem Schaltbild ein Wert von M angegeben ist. c) Was müssen Sie bei der Angabe von Dezimalzahlen z.b.,4, beachten? d) Sie wollen eine Frequenzanalyse ( z.b. Ortskurve ) einer Schaltung vornehmen. Welche Spannungs/Stromquellenart ist dafür notwendig? Welche Analyseart ist einzustellen?