Einführung in PSPICE (Version 9.1 Feb. 2000) Zur Verwendung in den Lehrveranstaltungen Elektronik I /II / III Fh Wiesbaden Fachbereich 10 Phys. Technik Prof. H. Starke SS 2003/2 1
I Schaltplanentwurf 1. Öffnen Sie das Programm Schematics. Es erscheint die Arbeitsfläche des Schaltplaneditors Schematics: Kopfleiste Menueleiste Befehlsleiste (Icons) Entwurfsfläche 2. Geben Sie der Schaltung, die Sie entwerfen wollen, einen Namen: z.b. Versuch 1. (Keine Umlaute verwenden!) Clicken Sie dazu in der Menueleiste das Icon File an und dann den Befehl Save As. Es öffnet sich ein Fenster Speichern unter, geben Sie als Dateiname Versuch 1 ein und clicken Sie auf Speichern. In der Kopfleiste der Arbeitsfläche erscheint der Dateiname. 2
3. Schaltung zeichnen. Z.B. Spannungsteiler, der aus einer 10 V Spannungsquelle und zwei 1kΩ Widerständen besteht. a)holen Sie sich die zugehörigen Schaltungszeichen aus den Bibliotheken. Passive Bauelemente speichert Schematics in der analog. slb Bibliothek (Library), Spannungs- und Stromquellen in der source. slb, Erdungszeichen in der port. slb Clicken Sie auf, es öffnet sich das Fenster Clicken Sie den Button Libraries an, im Feld Library erscheinen die verfügbaren Bibliotheken. Clicken Sie nun die gewünschte Library an, z.b. analog. slb, es erscheinen im Feld Part die verfügbaren Bauelemente. Clicken Sie z.b. R an, dann den Button OK, es erscheint das Widerstandsymbol im Feld Library; nun clicken Sie auf den Button Place, auf der Entwurfsfläche erscheint das Wid.- Symbol an den Cursorpfeil angebunden. Fahren Sie den Cursor an die gewünschte Stelle Ihres Schaltplans und plazieren 3
Sie das Symbol durch Mausclick mit der linken Taste. Weitere Mausclicks plazieren weitere Wid.-Symbole auf der Fläche. Ein Mausclick mit der rechten Taste beendet den Vorgang. Wie mit den Widerständen verfahren Sie mit den anderen Schaltsymbolen. Ihre Entwurfsfläche sieht nun u. U. wie folgt aus: Nun können Sie die endgültige Position und Lage der Schaltsymbole festlegen. Schaltsymbol mit linker Maustaste anclicken, es wechselt die Farbe u. wird rot. Ein zweites Anclicken mit gedrückter linker Maustaste ermöglicht die Verschiebung. Betätigung der Tasten Strg u. r dreht das Schaltsymbol, Strg u. f spiegelt es an einer vertikalen Achse. b) Verdrahten Clicken Sie auf, der Cursor wandelt sich in ein Stiftsymbol. Fahren Sie den Stift auf den Anschluß des Bauelementes, das Sie verdrahten wollen, clicken diesen mit der linken Maustaste an und führen ihn längs einer geraden Linie bis zum Anschluß eines zweiten Schaltungssymbols und clicken diesen ebenfalls an. Betätigung der rechten Maustaste beendet die Verdrahtung 4
4. Zuordnung von Werten u. Namen zu Bauelementen und Qellen (Attribute setzen) Clicken Sie den gegenwärtigen Namen z.b. des Wid. R1 an, er wird markiert und Sie können ihn mit gedrückter Maustaste verschieben. Doppelclick auf den Namen öffnet das Fenster Edit Reference Designator, hier können sie den Namen ändern. Bestätigen Sie mit OK. Click auf den Wert, er wird markiert und Sie können ihn verschieben. Doppelclick auf den Wert öffnet das Fenster Set Attribute Value, hier können Sie den Wert ändern. Bestätigen Sie mit OK. Bei den Quellen verfahren Sie in gleicher Weise. Wird für die Quelle kein Wert angezeigt wie z.b. bei einer Sinusspannungsquelle VSIN, clicken Sie das Symbol doppelt an, es öffnet sich das Fenster U Partname: VSIN 5
Hier können Sie die Werte eingeben bzw. ändern, die nicht durch einen Stern gekennzeichnet sind. Clicken Sie die Zeile an, die Sie bearbeiten wollen, sie erscheint in der Bearbeitungszeile, clicken Sie das Valuefeld an, geben Sie den gewünschten Wert ein und clicken Sie den Button Save Attr an. Wenn alle Werte festgelegt sind, schließen Sie das Fenster mit OK. Hinweis: Sie können zur Darstellung und zum Zeichnen Ihrer Schaltung die Eigenschaften der Entwurfsfläche ändern. Clicken Sie in der Menueleiste Options und dann Display Options, es öffnet sich das Fenster Display Options Sie legen hier fest, ob die Gitterpunkte sichtbar sein sollen, 6
Endpunkte einrasten, ob beim Verschieben eines Bauelementes die Verdrahtung mitgenommen werden soll (Rubberband ) usw. II Berechnung der Schaltung und Darstellung der Ergebnisse Grundlage ist die mit Schematics gezeichnete und dimensionierte Schaltung. Z.B. A) Gleichspannung 1. Berechnung (Simulation) Clicken Sie auf den Button (Simulate) PSPICE startet die Berechnung. Es öffnet sich das Fenster Orcad Pspice A/D Demo, das Sie bei Gleichspannungsanwendungen wieder schließen. Es erscheint die Schematics-Oberfläche. 2. Darstellung der Ergebnisse Clicken Sie nun auf den Button (Enable Bias Voltage Display), jetzt sehen Sie die bei der Simulation berechneten Gleichspannungen, ein Click auf den Button (Enable Bias Current Display) nun sehen Sie die berechneten Gleichströme 7
B) Wechselspannung (Transienten-Analyse) Grundlage ist die mit Schematics gezeichnete und dimensionierte Schaltung. Z.B. folgende Tiefpaß-Schaltung, 1. Berechnung (Simulation) a) Die Sinus-Spannungsquelle muß dimensioniert werden. Z.B. b) Es müssen im Analysis Setup einige Angaben gemacht werden. Clicken Sie auf den Button öffnet sich das Analysis Setup-Fenster (Setup Analysis), es 8
In diesem Fenster legen Sie fest, welche Analyse durchgeführt werden soll, z.b. eine Transienten Analyse (Signal als Funktion der Zeit). Clicken Sie hierzu das Kästchen vor dem Button Transient... an (Enabled), dann den Button selbst, es öffnet sich das Fenster Transient Geben Sie hier ein: die Zeitspanne (Final Time) und die Schrittweite der Stützstellen (Print Step) Schließen Sie das Fenster mit Click auf OK. Es erscheint die Schematics-Oberfläche. Nun müssen Sie die Schaltungspunkte kennzeichnen, an denen Sie den Spannungsverlauf sehen wollen. Clicken Sie auf den Button (Voltage/Level Marker), der Cursor verändert sich in ein Pfeilsymbol (Marker) und plazieren Sie diesen Marker an der gewünschten Stelle 2) Darstellung der Ergebnisse Clicken Sie auf den Button 9
PSpice berechnet die Schaltung und stellt die Ergebnisse mit Hilfe des Programms Probe dar. C) Wechselspannung (AC Sweep/ Frequenzanalyse) Grundlage sei die Tiefpaß-Schaltung wie unter B) 1. Berechnung (Simulation) a) Dimensionierung der Sinus-Spannungsquelle wie unter B) b) Angaben unter Analysis Setup Clicken Sie auf den Button (Setup Analysis), es öffnet sich das Analysis Setup-Fenster In diesem Fenster legen Sie fest, welche Analyse durchgeführt werden soll, nun ein AC Sweep (Signal als Funktion der Frequenz). 10
Clicken Sie hierzu das Kästchen vor dem Button AC Sweep an (Enabled), dann den Button selbst, es öffnet sich das Fenster AC Sweep and Noise Analysis Geben Sie hier ein: den Typ des AC Sweeps z.b. dekadisch, die Startfrequenz z.b. 10Hz, die Endfrequenz z.b. 1MHz Punkte/Dekade z.b. 100 Schließen Sie das Fenster mit Click auf OK. Es erscheint die Schematics-Oberfläche und die Marker müssen plaziert werden. 2. Darstellung der Ergebnisse Clicken Sie auf den Button PSpice berechnet die Schaltung und stellt die Ergebnisse mit Hilfe des Programms Probe im Probe-Fenster dar. a) Frequenzgang 11
b) Phasengang Clicken Sie im Probe-Fenster in der Menueleiste auf Plot, es öffnet sich ein Fenster, in dem Sie Add Plot to Window anclicken. Im Probefenster erscheint ein freies Feld. Clicken Sie in der Menueleiste Trace an, es öffnet sich ein Fenster, in dem Sie Add Trace anclicken. Es öffnet sich das Add Traces Fenster, in dem Sie im Trace Expression Feld P( )-P( ) eintragen. In die Klammern werden die Spannungen geschrieben, zwischen denen die Phasenverschiebung berechnet werden soll. Schließen Sie das Fenster mit OK b) Digitalvoltmeter-Anzeige einblenden Clicken Sie in der Befehlsleiste das Icon Toggle cursor, das Probe cursor Fenster öffnet sich Clicken Sie mit linker Maustaste die Stelle des Signals an, das gemessen werden soll, ein Fadenkreuz entsteht und die Werte des Abzissen- und Ordinatenwertes werden angezeigt. Clicken Sie mit rechter Maustaste eine andere Stelle an, wieder entsteht ein Fadenkreuz, dessen Werte ebenfalls angezeigt werden Allgemeine Hinweise: 1.Übertragen von Schaltungen u. Probe-Plots in Word- Dokumente. a) Schaltungen: Erzeugen Sie mit gedrückter linker Maustaste ein Ausschnittfenster um die Schaltung. Clicken Sie in der Menueleiste auf Edit,in dem sich öffnenden Fenster auf Copy to Clipboard. Der Ausschnitt wird in die Zwischenablage kopiert und kann in ein Word-Dokument mit Click auf das Einfügen-Icon eingefügt werden 12
b) Probe-Plots Clicken Sie in der Menueleiste auf Window und in dem sich öffnenden Fenster auf Copy to Clipboard. Das Diagramm- Fenster wird in die Zwischenablage kopiert und kann in ein Word-Dokument mit Click auf das Einfügen-Icon eingefügt werden. 2. Ändern der Hintergrundfarbe des Probe-Fensters. Gehen Sie in den Windows-Explorer. Öffnen Sie den Windows-Ordner. Suchen Sie die Datei PSPICEEV und öffnen Sie sie mit Doppelclick. Das entsprechende Menue öffnet sich. Suchen Sie die Programmzeile [Probe Display Colours], ändern Sie die Hintergrundfarbe indem Sie die eingetragene Farbe überschreiben. Schließen Sie die Datei und bestätigen Sie die Änderung. 13