Schaltungssimulation

Transkript

1 Simulation von digitalen Schaltungen und Netzlisten 6. Digitale Analysen 7. Netzlisten 6.1 Bauteile in PSpice 6.2 Hybrid-Schaltungen 6.3 Digitale Signalquellen 6.4 Digitale Simulationen (Schaltungen, Darstellung, Einstellung) 7.1 Grundlagen Netzlisten 7.2 Quellen und Bauelemente 7.3 Analysearten 7.4 Beispiel für eine Netzliste 2

2 6.1 Bauteile in PSpice 3 Bauteile in PSpice Strom- / Spannungs- Quellen Strom- / Spannungs- Drucker Messpunkt (Bubble) Masse (agnd) Bauelemente analog ABM (Analog Behavioral Modelling) digital 4

3 6.2 Hybrid-Schaltungen 5 Grundlagen zur Hybrid-Schaltung Verwendung von analogen und digitalen Komponenten digitale Komponenten wandeln automatisch in digitale Pegel um Nutzung von analogen Quellen und Bauteilen somit weiter möglich 6

4 Versorgung mit Bubble (Marken, Label) Bisher mehrere Verbindungslinien zwischen Quelle und Bauteilen oft auch mehrere Quellen mit der selben Spannung Änderung eine Quelle mit bestimmter Spannung Bubble an Quellen anschließen und beschriften Bubble an Bauteil mit selber Beschriftung von jeweiliger Quelle 7 Versorgung mit Bubble (Beispiel) 8

5 6.3 Digitale Signalquellen 9 Auflistung einiger digitaler Quellen STIM1 1 Bit STIM4 4 Bit (Nibble) STIM8 8 Bit (Byte) STIM16 16 Bit (Word) DigClock Clock-Pulse Konstant High Konstant Low etc. 10

6 Digitale Signalquellen konfigurieren 16 Kommandos zur Einstellung der Zustandsfolge möglich Eingabe: <Zeitpunkt> <Leerzeichen> <logischer Zustand> Logische Zustände: Low: 0 High: 1 Anstieg: R Abfall: F Unbestimmt: X Hochohmig: Z Alle Beispiele und Aufgaben werden mit STIM1 durchgeführt! 11 Was ist hochohmig? Hochohmigkeit bezieht sich auf die Eingangs- oder Ausgangsimpedanz von elektronischen Schaltungen Der vorliegende Widerstand von Eingang oder Ausgang überschreitet einen bestimmten Wert Oft wird bei Werten von mehreren 10 oder 100 k von hochohmig gesprochen. Nach oben gibt es jedoch keine Begrenzung. Werte von 1 M oder 100 M oder höher gehören dazu. 12

7 Vorteile der Hochohmigkeit Schaltungen mit niederohmigen Verhalten werden durch vor- oder nachgeschaltete hochohmige Schaltungen nicht beeinträchtigt. geringe Beeinträchtigung ist besonders in der Messtechnik wichtig Beispiele für hochohmige Komponenten und Geräte sind Feldeffekttransistoren, das Kondensatormikrofon, die CMOS- Technologie, Abtast- und Halteschaltungen und das Oszilloskop Digitale Simulation 14

8 Schaltung & Einstellungen 15 Ergebnisse im Probe ein mitte aus$dtoa 4.0V 3.0V 2.0V 1.0V 0V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms 4.5ms 5.0ms V(aus) Time 16

9 Einstellung der Darstellung Probe-Fenster hat zwei Bereiche: Digitale / analoge Signale Einstellbar sind Relative Höhe des digitalen Fensterbereichs Anzahl der Zeichen digitaler Bezeichner Grundlagen Netzlisten 18

10 Schematics vs. Netzliste Bisher (Schematics) Schaltung durch Bauelemente aufgebaut Netzliste aus aufgebauter Schaltung generiert (Hintergrund) Simulationeinstellen in Menüs vorbereitet Neu (Netzlisten) Erzeugen einer Schaltung durch Netzliste Bauelemente und Einstellungen durch Text-Zeilen beschrieben Im Schematics nur noch INCLUDE 19 Was sind Netzlisten Form der Beschreibung von Schaltungen. Beschreibung ist vollständige und für PSpice verständlich Angabe von Bauelementen durch: Typ des Bauelements (R, L, C, V, I, D, ) Name des Bauelements (z.b.: R1, Vin, D1N750) Name der Knoten (z.b.: N1, N005, AUS) Kenngrößen des Bauelements (z.b.: 470, 220u, 12V) Bezugsknoten für Knotenpunktpotenziale immer 0 Übrigen Knoten willkürlich 20

11 7.2 Quellen und Bauelemente 21 Erzeugen von Quellen in Netzlisten Die in der Vorlesung verwendeten Quellen aus Schematics sind: VDC V name kn + kn - DC value VAC V name kn + kn - AC mag phase VSRC V name kn + kn - DC value V name kn + kn - AC value VSIN V name kn + kn - SIN VO VA freq td df phase VPULSE V name kn + kn - PULSE V1 V2 td tr tf pw per Für die Stromquellen ist das V name durch ein I name zu ersetzen. 22

12 Quellcode zur Erstellung von Bauelementen Beschränkung auf R, L und C Widerstand R name kn + kn - value [TC = TC1, TC2] Induktivität L name kn + kn - value [IC = initial_current] Kapazität C name kn + kn - value [IC = initial_voltage] 23 Erzeugen von Druckern in Netzlisten Spannungsdrucker Gleichspannung diff..print DC V (kn + kn - ) Wechselspannung.PRINT AC V (kn) Stromdrucker Gleichstrom.PRINT DC I (V name ) Wechselstrom.PRINT AC I (I name ) Hilfsspannungsquelle V name ist notwendig Einbringung eines zusätzlichen Knotens in die Schaltung 24

13 7.3 Analysearten 25 Programmierung von Analysearten (1) Bekannte Analysearten aus Schematics sind DC-Sweep AC-Sweep Transiente-Analyse 26

14 Programmierung von Analysearten (2) Die Schreibweise in einer Textdatei ist.dc variation V name StartValue EndValue Increment.DC V name LIST (Values).AC variation NumberPoints StartFreq EndFreq.TRAN PrintStep FinalTime No-Print Delay StepCeiling Auswahlmöglichkeiten von variation LIN lineare Verteilung der berechneten Punkte OCT berechnete Punkte pro Oktave DEC berechnete Punkte pro Dekade (nicht mit 0 beginnen) Beispiel 28

15 Beispiel 29