INTRODUKTION TILL PSPICE

Transkript

1 UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Ulf Jonsson INTRODUKTION TILL PSPICE Laboration E159 ELEKTRO Personalia: Namn: Kurs: Datum: Återlämnad (ej godkänd): Rättningsdatum Kommentarer Godkänd: Rättningsdatum Signatur Kommentarer

2 SIMULERING MED PSPICE ETT ENKELT EXEMPEL. Vi skall här följa hur man simulerar ett enkelt passivt filter. Du kan använda det här exemplet till att 'komma igång' med en simuleringsuppgift. OBS! Detta exempel är intet på något sätt heltäckande om du vill veta mer se: 'Schematic Capture Users Guide' (Micro simm) för schemaritning och 'Circuit Analysers Users Guide' (Micro simm) för simulering. Det finns en hel del litteratur på området, se referenser i dessa manualer! 1. Starta Design Center.(LAB A406) När du startat WINDOWS så letar du upp en programgrupp som heter 'DESIGN CENTER HALVFULL' (Halv står för att det är en 'skarp' schemaritare men simuleringen görs med en begränsad simulator (EVAL)) 1.1 Skapa en arbetskatalog Skapa med filhanteraren en arbetsmapp under C:\MSIM\USER\dittnamn, om inte MSIM\USER finns så skapa den. 1.2 Starta schemaritaren Klicka på den 'gula pucken' (PDESIGN) vilket startar ett program som håller ordning på dina aktiviteter. Du får upp en ruta på skärmen (DESIGN MANAGER) den minimerar du genom att klicka på 'pil ned' i övre högra hörnet på rutan (programmet arbetar i bakgrunden). Klicka på Schema ikonen (PSCHED). Om allt fungerar så skall du efter ett tag ha en erbetsyta (Schematics) uppe med ett antal menyval i överkant. Om du i det här läget får ett meddelande om att du inte har Licens att köra programmet så innebär det att det är för många som amtidigt försöker köra programmet (max 15 st). Om det här är ett problem som du inte kommer runt så försök köra 'EVAL' versionen istället (som är helt fri). Leta efter en grupp 'EVAL' eller så installerar du den själv från nätet! (se pkt 5). 1.3 Rita in filtret. Under menyn DRAW så kommer du åt kommandon för att skapa ditt nät. Om du vill till exempel hämta en resistans så klicka på DRAW/Get New Part..., du får upp en ruta där du kan skriva in namnet på den komponent som du vill hämta, om du inte vet namnet så klicka på BROWSE..., du får upp en ny ruta med biblioteks namn till höger och komponenter till vänster. Klicka på biblioteket analog, till vänster så ser du innehållet! klicka på R <OK>. Placera resistansen på arbetsytan genom att klicka på vänster musknapp, avsluta med höger!. PLacera in en kondensator (Du kan snabba på genom att trycka CTRL-G så får du BROWSE rutan med en gång!) Trådar som förbinder komponenter drar man genom att klicka DRAW/WIRE (CTRL-W). Fäst med klick på vänster musknapp, dra musen, avsluta med dubbelklick på höger. OBS om du gör fel, klicka på felet (blir rött) tryck på delete tangenten. Vill du flytta på en komponent, klicka på den (blir röd) klicka och dra den till den nya positionen. Så rita upp filtret enligt:

3 Här är en tabell över 'bra att ha kommandon:' Ctrl-W DRAW/WIRE För att rita förbindelse Ctrl-N VIEW/FIT Fyller fönstret med schema Ctrl-G DRAW/GET NEW PART Hämta en komponent Ctrl-R EDIT/ROTATE Rotera en komponent Ctrl-F EDIT/FLIP Spegelvänder komponent Ctrl-A VIEW/AREA Förstora markerad yta Ctrl-Shift-C TOOLS/CURSOR/DISPLAY Använda cursor i PROBE Här är spänningskällan V1 hämtad ur SOURCE/VSIN och jordsymbolen hämtad ur PORT/AGND (jord måste alltid vara med!). VIKTIGT: Spara din konstruktion med FILE/SAVE AS.. och ändra katalogen till C:\MSIM\USER\dittnamn, döp din fil till något lämpligt tex. filt.sch. 1.4 Ge parameter värden. Dubbelklicka på R1 så får du upp en ruta där du kan ändra på värdet. Klicka på VALUE (raden blir färgad) och ändra i ändringsfältet (till höger om likhetstecknet) när du ändrat så klicka på <SAVE ATTR> och sedan på <OK>. Ge R1 värdet 4.7k och C värdet 2.2nF. Ge V1 parametervärdena: AC = 1, VOFF = 0, VAMPL=1, FREQ=1k. Glöm inte att trycka på <save attr> efter varje ändring!! Sist <OK>. Spara ditt schema (detta bör du göra så fortdu har ändrat något!). 2. Simulering av filtret. 2.1 Val av simulering I princip så gör man två olika typer av simuleringar i SPICE. AC är en analys i frekvensplanet medan TRAN är en analys i tiden. Om vi vill studera hur filtret dämpar vid olika frekvenser så är det lämpligt att välja en analys i frekvensplanet! (AC). Klicka på ANALYSIS/SETUP och sedan på knappen <AC SWEEP...>. Välj AC sweep type till Decade (log frekvensaxel i dekader) sedan Start freq. till 1k (början på frekvans axel) End freq. till 100k (slut på frekvensaxel), sedan <OK> och <CLOSE>. Spara schemat!

4 2.2 Simulering Normalt så vill man titta på resultatet av simuleringen, detta gör man med ett särskilt program som heter PROBE. Klicka på ANALYSIS/PROBE SETUP... och i fältet AUTO RUN OPTION välj: AUTOMATICALLY RUN PROBE AFTER SIMULATION. Klicka på ANALYSIS/SIMULATE, nu går simulatorn(pspice) igång och om allt är riktigt så får du upp en ruta där du kan se simuleringsförloppet (längst ned i rutan). Om du får ett meddelande 'Unable to Start Simulation' så kan det bero på att du har för lite minne tillgängligt! Stäng något av de program som du har igång! (Det kan vara problem med att ha PROBE laddat samtidigt som du simulerar!). Om du får felmeddelande så kan du kontrollera vilket fel du har fått genom att klicka på ANALYSIS/EXAMINE OUTPUT. Titta igenom filen och tolka felet, ändra sedan i schemat! OM allt har förlöpt normalt så har PROBE startats och du har fått upp en svart ruta för att visa grafer. 3. Visning av resultat med PROBE Klicka på TRACE/ADD så får du upp en ruta med de data som simulatorn har genererat. Vi vill titta på filtrets utsignal som heter V(C1:2) (om du tycker att beteckningarna är konstiga så kan du i schemaritaren koppla s.k. 'MARKERS' till signaler, då kan du döpa dessa till ett namn som du förstår!) klicka på <OK>, nu skall du få en kurva över hur filtret hanterar frekvenser mellan 1kHz till 100kHz. Om du vill visa filtrets utsignal som (Uut/Uin) i db så kan du göra så här: I TRACE/ADD så skriver du in uttrycket: db(v(c1:2)/v(v1:+)), då får du en kurva som den här:

5 4. Egen övning. Prova att göra en transient simulering av filtret. V1 är nu inställd på VAMPL=1V, FREQ=1kHz för transient simulering. Ur PROBE så kan man (CURSOR) visa att vid 30kHz så skall filtrets utsignal vara 456mV med 1V insignal. Uppgift: Gör en transient simulering vid 30kHz och bekräfta att signalen har detta värde! 5. Installera EVAL versionen På studentnätet alpha/elektro/evalinst finns tre kataloger DISK1, DISK2 och DISK3. Förbered 3 st 1.44 Mb disketter för att kopiera ned innehållet under dessa mappar på respektive diskett! 5.1 Installera EVAL. Se till att du har WIN32 installerat på maskinen, sätt i DISK1 i din diskettdrive (a:) och starta SETUP.EXE från programhanteraren. Låt programmet välja alternativ på frågorna! Du kommer att ha en grupp med ett antal ikoner sedan installationen är klar!

6 OUTPUT från PSPICE: * C:\ULF\DAGKURS\ELEKTRO\ANAEL2\EX.SCH **** CIRCUIT DESCRIPTION * Schematics Version 6.1a - August 1994 * Sun Feb 12 10:16: ** Analysis setup **.ac LIN 101 1k 100K.OP * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini:.lib E:\MSIM61\LIB\nomfull.lib.INC "EX.net" **** INCLUDING EX.net **** * Schematics Netlist * R_R1 $N_0002 $N_ k C_C1 0 $N_0001 1n V_V1 $N_ AC 1 +SIN 0 1 1k **** RESUMING EX.CIR ****.INC "EX.als" **** INCLUDING EX.als **** * Schematics Aliases *.ALIASES R_R1 R1(1=$N_0002 2=$N_0001 ) C_C1 C1(1=0 2=$N_0001 ) V_V1 V1(+=$N_0002 -=0 ).ENDALIASES **** RESUMING EX.CIR ****.probe.end **** 02/12/95 10:16:34 ******* Win32s Evaluation PSpice (July 1994) ********** * C:\ULF\DAGKURS\ELEKTRO\ANAEL2\EX.SCH **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ($N_0001) ($N_0002) VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_V E+00 TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS **** 02/12/95 10:16:34 ******* Win32s Evaluation PSpice (July 1994) ********** * C:\ULF\DAGKURS\ELEKTRO\ANAEL2\EX.SCH **** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = DEG C JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 1.87