3. Einführung, Simulation einfacher Schaltungen

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1 3. Einführung, Simulation einfacher Schaltungen Wichtige Dateien von PSpice Symbolleisten und Menüs Erstellen von Schaltplänen Gleichstromsimulation Wechselstromsimulation Ergebnisse mit Probe darstellen Ergebnisse mit Druckern erzeugen 1 Wichtige Dateien in PSpice (1) Das Programmpaket von PSpice besteht aus mehreren Teilen Schematics: Zur Schaltungseingabe PSpice: Zur Berechnung der Ergebnisse Probe: Zur grafischen Anzeige der Ergebnisse Jedes Paket kann auch für sich allein verwendet werden 2

2 Wichtige Dateien in PSpice (2) Schaltplan *.sch (Schaltplan und Simulationsparameter) Netzliste *.net (Bauteile und Knoten) Output-Datei *.out (Netzliste, Alias-Liste, Art und Parameter der Analyse, Ergebnisse, Rechenzeit, Fehlermeldungen) Datendatei *.dat (Daten zur grafischen Darstellung) Probdatei *.prb (Konfiguration für die grafische Darstellung) Dateinamen mit Umlauten kann das Programm nicht verarbeiten 3 Wichtige Dateien in PSpice (3) 4

3 Einige Symbolleisten Standard Schematics Drawing Simulation Annotation Graphics 5 Wichtige Menüs Edit Copy, Paste Copy to Clipboard Analysis Probe Setup Examine Output Markers 6

4 Erstellen von Schaltplänen Neues Arbeitsblatt öffnen über File/New Arbeitsblatt speichern über File/Save as Name wird mit *.sch ergänzt (z.b. Aufgabe1.sch) Kein Ä, ä, Ö, ö, Ü oder ü verwenden! Bauteile heraussuchen und positionieren über Draw/get new part Verbindungsleitungen zeichnen Draw/Wire Grafik neu zeichnen View/redraw Überbleibsel vorhergegangener Aktionen werden gelöscht Alle Schritte können auch über Symbole durchgeführt werden 7 Wichtige Bibliotheken Analog.SLB Source.SLB Port.SLB Eval.SLB Special.SLB Widerstand, Kondensator, Spule Strom- und Spannungsquellen Masse, Bubble Transistoren, Dioden, Digitalbausteine Strom- und Spannungsdrucker 8

5 Attribute/Eigenschaften setzen (1) Verändern der Werte und der Anzeige: Doppelklick auf zu verändernden Wert Doppelklick auf Bauteil Markieren des Bauteils -> Symbolleiste Drawing -> Edit Attributs Markieren des Bauteils -> Menü Edit -> Attributs Dezimalzeichen ist der Punkt (statt 3,5 Eingabe von 3.5) Anzeige von Attributen festlegen Doppelklick auf Bauteil -> Change Display -> What to Display 9 Attribute/Eigenschaften setzen (2) Zulässige Maßvorsätze in PSpice sind: t = Tera g = Giga meg = Mega k = Kilo m = milli u = mikro n = nano p = pico f = femto Die Groß- oder Kleinschreibung spielt keine Rolle! Alle anderen Zeichen sowie weitere Zeichen nach obigen Maßvorsätzen werden als Kommentar behandelt. Beispiele: 3.2n 220u 3.3k 3m 3Meg 10

6 Bauteile aus kommenden Beispielen R Widerstand C Kondensator L Induktivität VDC Gleichspannungsquelle VAC Wechselspannungsquelle VSRC Kombinierte Quelle AGND Analog Ground POT Potentiometer IPRINT Stromdrucker BUBBLE Messpunkt VPRINT1 / VPRINT2 Spannungsdrucker 1-polig / 2-polig 11 Gleichstromsimulation: Schaltungserstellung Für die Gleichstromsimulation ist eine DC-Quelle erforderlich Gleichquellen sind u.a. VDC oder VSRC 12

7 Gleichstromsimulation: Simulationen Simulation von Gleichgrößen DC-Sweep variiert die Amplitude Ein Punkt-DC-Sweep Mehrere Punkte DC-Sweep Simulation starten: Menüpunkt Analysis -> Simulate Symbolschaltfläche 13 Gleichstromsimulation: Ergebnisse Ergebnisse des Ein Punkt-DC-Sweep Symbolleiste Simulation -> Button 14

8 Wechselstromsimulation: Aufgabenstellung Für die Wechselstromsimulation ist eine AC-Quelle erforderlich Wechselquellen sind u.a. VSRC oder VAC Ein RC-Glied (R 1 =100, C 1 =2 µf) soll an einer Wechselspannungsquelle von 1 V bei einer Frequenz von 2000 Hz simuliert werden. 15 Wechselstromsimulation: Simulationen Simulation von Wechselgrößen AC-Sweep variiert die Frequenz Ein Punkt-AC-Sweep Mehrere Punkte-AC-Sweep Simulation starten: Symbolschaltfläche Menüpunkt Analysis -> Simulate 16

9 Wechselstromsimulation: Ergebnisse 17 Ergebnisse mit Probe darstellen (1) Verläufe zum Probe hinzufügen Marker in die Schaltung einsetzen (automatische Anzeige) Probe Fenster -> Trace -> Add Trace (manuelles Nachtragen) 18

10 V_V2 Ergebnisse mit Probe darstellen (2) 20V 15V Mehrere Punkte DC-Sweep 10V 1.2V 5V 1.0V Ein Punkt AC-Sweep 0V 0.8V 0V 5V 10V 15V 20V V(R2:1) V(V2:+) 1.2V 0.6V 1.0V 0.4V 0.8V 1.0KHz 2.0KHz 0.6V 3.0KHz V(C1:1) V(V3:+) Frequency 0.4V Mehrere Punkte AC-Sweep 0.2V 0V 0Hz 2KHz 4KHz 6KHz 8KHz 10KHz V(C1:1) V(V3:+) Frequency 19 Ergebnisse über Drucker erzeugen (1) Ergebnisse in Output-Datei schreiben Drucker in Schaltung einfügen Attribute der Drucker setzen ggf. anzeigen 20

11 Ergebnisse über Drucker erzeugen (2) Drucker (aus Special.SLB): VPRINT1 für Potential an einem Punkt VPRINT2 für Potential zwischen zwei Punkten (Potentialdifferenz) IPRINT für Strom an einem Punkt (in den Strompfad) Attribute für alle Drucker setzen! AC = yes Mag = yes PHASE = yes (Mag = Amplitude) DC = yes 21 Ergebnisse über Drucker erzeugen (3) grafische Darstellung deaktivieren (Probe) PSpice Schematics -> Analysis -> Probe Setup Output-Datei öffnen PSpice Schematics -> Analysis -> Examine Output OrCAD PSpice A/D Demo -> View -> Output File OrCAD PSpice A/D Demo -> View Simulation Output File 22

12 Messbrücke: Schaltungen 23 Messbrücke: Aufgaben Stellen Sie am Pot den Wert für SET so ein, dass die Spannungen an P1 und P2 gleich groß sind. Man spricht in diesem Fall von abgeglichenen Brücken Wählen Sie den Wert für SET so, dass die Brückenschaltung bei einem R 1 = 200 abgeglichen ist. Formeln: 24

13 Messbrücke: Anmerkungen zum Potentiometer SET = Schleiferstellung des Potentiometers Wertebereich von 0 bis 1 Wert bei Platzierung 0,5 Schleiferstellung 0 25