PSpice Simulation mit ABM

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Maximilian Schumacher
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Hochschule für Technik und Architektur Bern 1 Elektronik I Übung Computersimulation PSpice Simulation mit ABM Umfeld PSpice erlaubt die Definition analoger Funktionsblöcke durch

1 Hochschule für Technik und Architektur Bern 1 Elektronik I Übung Computersimulation PSpice Simulation mit ABM Umfeld PSpice erlaubt die Definition analoger Funktionsblöcke durch Übertragungsfunktionen und Wertetabellen mit sog. ABM-Modellen (Analog Behavioral Modelling). Untersuchungen sind auch ohne Vorliegen der Schaltung in Form von Bauelementen möglich. Zahlreiche Funktionsblöcke wie Filter, Begrenzer, u.a. sind direkt vordefiniert: ABM Math. Funktionen Einfache Elemente Wertetabellen Transfer Funktionen Tschebyscheff Filter Begrenzer Integro-Differenzial Operatoren Laplace Ausdrücke ABS ATAN ARCTAN COS EXP LOG LOG10 PWR PWRS SIN TAN CONST SUM MULT GAIN DIFF TABLE FTABLE ABM ABM1 ABM2 ABM3 ABM/I ABM1/I ABM2/I ABM3/I LOPASS HIPASS BANDPASS BANDREJ LIMIT GLIMIT SOFTLIM INTEG DIFFER LAPLACE Alle verfügbaren Modelle sind in der Bibliothek ABM.SLB aufgeführt. Die ABM-Modelle bestehen aus einer gesteuerten Strom- oder Spannungsquelle. Die Steuerung erfolgt durch Auswertung der Spannung am Eingang mittels Gleichung oder Wertetabelle. Nicht lineare Operatoren wirken nur in der DC- oder Transientenanalyse. In der AC-Analyse erfolgt zuerst eine Linearisierung im Arbeitspunkt. Beispiel: ABM- und andere parametrisierbare Modelle werden aus der Bibliothek ABM.SLB gelesen und eingefügt. Die Elemente erscheinen aber im Dialogfenster nicht streng alphabetisch sortiert. Ausgabe: :48, , G. Krucker File: Frei definierbare Analoge Modelle (ABM).doc

2 Hochschule für Technik und Architektur Bern 2 Elektronik I Übung Computersimulation Es werden folgende Blöcke eingefügt: Es sind sämtliche Untersuchungen im Zeit und Frequenzbereich möglich. Siehe nachfolgende Seiten. Zusammenstellung ABM Modelle Gruppe Symbol Beschreibung Attribute Einfache Elemente CONST Konstanter Wert VALUE SUM Summierer MULT Multiplizierer GAIN Verstärker GAIN DIFF Subtrahierer Begrenzer LIMIT Scharfer Begrenzer LO, HI GLIMIT Begrenzer mit Verstärkung LO, HI, GAIN SOFTLIMIT Weicher (tanh) Begrenzer LO, HI, GAIN Tschebyscheff Filter LOPASS Tiefpass FP,FS,RIPPLE, STOP HIPASS Hochpass FP,FS,RIPPLE, STOP BANDPASS Bandpass F0,F1,F2,F3 RIPPLE, STOP BANDREJ Bandsperre (Notch) F0,F1,F2,F3 RIPPLE, STOP Integro-Differenzial INTEG Integrator GAIN, IC DIFFER Differenziator GAIN Wertetabellen TABLE Wertetabelle ROW1..ROW5 FTABLE Amplitudengangtabelle ROW1..ROW5 Math. Funktionen ABS ATAN 1 tan ARCTAN 1 tan COS cos EXP e LOG ln PWR PWRS SIN SQRT log10 ep ep ep ep sin TAN Laplace LAPLACE Laplace Ausdruck NUM, DENOM Allg. Transferfunktionen ABM Kein Eingang, Ausgang V EXP1..EXP4 ABM1 1 Eingang, Ausgang V EXP1..EXP4 ABM2 2 Eingänge, Ausgang V EXP1..EXP4 ABM3 3 Eingänge, Ausgang V EXP1..EXP4 ABM/I Kein Eingang, Ausgang I EXP1..EXP4 ABM1/I 1 Eingang, Ausgang I EXP1..EXP4 ABM2/I 2 Eingänge, Ausgang I EXP1..EXP4 ABM2/I 3 Eingang, Ausgang I EXP1..EXP4 Allg. Math Operatoren +,-,*,/ Grundrechenoperationen ** Potenzierungsoperator Resevierte Variablen %IN,%IN1..%IN4 Eingangsgrössen s tan Komplee Kreisfrequenz für Laplace- Ausdrücke (s=σ+jω) Ausgabe: :48, , G. Krucker File: Frei definierbare Analoge Modelle (ABM).doc

Hochschule für Technik und Architektur Bern 3 Elektronik I Übung Computersimulation Aufgaben 1. Verifizieren Sie das vorseitige Beispiel mit einer AC-, DC- und Transientenanalyse.

Der DC-Wert wird für die Arbeitspunktbestimmung benutzt, der AC-Wert ist die Amplitude des Sinussignals für die AC-Analyse.

Ein Filtersyntheseprogramm lieferte folgende Übertragungsfunktion für eine bestimmte Anforderung: (Es gilt s=σ+jω, im eingeschwungenen Zustand ist σ=0): Untersuchen Sie mit Hilfe einer Simulation mit

3 Hochschule für Technik und Architektur Bern 3 Elektronik I Übung Computersimulation Aufgaben 1. Verifizieren Sie das vorseitige Beispiel mit einer AC-, DC- und Transientenanalyse. Benutzen Sie als Signalquelle die VPULSE-Spannungsquelle. Sie erlaubt alle Simulationen in einem Durchlauf. Der DC-Wert wird für die Arbeitspunktbestimmung benutzt, der AC-Wert ist die Amplitude des Sinussignals für die AC-Analyse. V1,V2 PW,PER sind Konfigurationsgrössen der Rechteckquelle der Transientenanalyse. Benutzen Sie zur Simulation in Version 8 die folgenden Einstellungen (Analysis Setup): 2. Ein Filtersyntheseprogramm lieferte folgende Übertragungsfunktion für eine bestimmte Anforderung: (Es gilt s=σ+jω, im eingeschwungenen Zustand ist σ=0): Untersuchen Sie mit Hilfe einer Simulation mit einem Laplace-Modell: a.) Welligkeiten im Durchlass und Sperrbereich b.) Grenzfrequenzen (per Def. wo die Welligkeiten zum ersten Mal überschritten werden) c.) Sprungantwort und das Überschwingen d.) Gruppenlaufzeit (vgroupdelay-marker oder VG()-Trace verwenden) Hinweis: Laplace-Modelle mit vollständigen Zähler- und Nennerpolynomen vom Grad >5 zeigen sehr lange Simulationszeiten. 3. Bestimmen Sie die Gleich- und Wechselspannungen, die über R 2 gemessen werden! D 1 1N R 1 10k U 10V + sin ωt 1kHz R 2 10k U DC U AC Ausgabe: :48, , G. Krucker File: Frei definierbare Analoge Modelle (ABM).doc

4 * S:\E2001\Elektronik\PSpice Theorie\Uebung3 ABM\ABM Beispiel zu Tet.sch Date/Time run: 11/09/02 17:14:58 10V (A) ABM Beispiel zu Tet.dat (active) Temperature: V 6V 4V 2V 0V 0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V V(ue) V(u1) V(u2) V(u3) V(u4) V_V1 Date: November 09, 2002 Page 1 Time: 17:18:01

5 * S:\E2001\Elektronik\PSpice Theorie\Uebung3 ABM\ABM Beispiel zu Tet.sch Date/Time run: 11/09/02 17:14: ms (A) ABM Beispiel zu Tet.dat (active) Temperature: ms ms ms ms -100 >> 0s 10Hz 30Hz 100Hz 300Hz 1.0KHz 3.0KHz 10KHz 1 VDB(u4) VDB(u3) VDB(u2) VDB(u1) 2 VG(u3) VG(u4) Frequency Date: November 09, 2002 Page 1 Time: 17:15:49

6 * S:\E2001\Elektronik\PSpice Theorie\Uebung3 ABM\ABM Beispiel zu Tet.sch Date/Time run: 11/09/02 17:14:58 1.2V (A) ABM Beispiel zu Tet.dat (active) Temperature: V 0.4V 0V -0.4V 0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms V(u1) V(u2) V(u3) V(u4) V(ue) Time Date: November 09, 2002 Page 1 Time: 17:18:38

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