skrócona instrukcja do PSpice

2
6
Q2
+
V2
5
V
Q1
R1
13V
1
Q2N2907A
1k
2
Q2N2222
+
0
V1
V
R2
-
0.75+0.1sin(2*Pi*10000Hz*t)
3
1k
4
R3
10
0
-
0
WSTĘP DO
SPICE
Program SPICE przeznaczony jest do analizy szerokiej gamy obwodów elektrycznych i
elektronicznych. Pozwala on na przeprowadzenie różnych typów analiz, wśród których wyróżnić
można
- analizę stałoprądową,
- analizę zmiennoprądową,
- analizę wrażliwościową,
- analizę szumową,
- analizę stanu przejściowego,
- analizę Fourierowską odpowiedzi czasowej układu,
- wyznaczanie funkcji przejścia dla małych sygnałów.
Uruchomienie programu SPICE w trybie tekstowym
1. Przygotuj opis układu w postaci pliku tekstowego
a) Uruchom program "TEXTEDIT"
b) Po oznaczeniu węzłów układu i nazwaniu elementów można przystąpić do
opisywania, przykładowo:
1
R2
R1
V2
R5
V1
2
3
4
R3
R4
0
test circuit
v1 1
r1 1
r2 1
r3 2
r4 3
v2 4
.DC V1
.PROBE
.END
0
2
3
4
0
3
1V
1V
1k
100
10
1MEG
100mV
10V
0.1V
c) Zapisz plik na dysku pod dowolną nazwą ale z rozszerzeniem CIR np. „TEST.CIR”
3
2.
Przeprowadź analizę obwodu
a) Uruchom program "PSPICE"
4
d) Z menu File programu PSPICE wybierz Run Probe aby otrzymać wyniki w postaci
graficznej
b) Z menu File wybierz Open a następnie plik np. „TEST.CIR”
Jeśli wszystko przebiegło pomyślnie i nie wystąpiły błędy w programie to powinno się
pojawić okno:
Aby wyświetlić przebieg napięcia w żądanym węźle lub prądu płynącego przez wybrany
element z menu Trace wybierz Add, a następnie w oknie, które się pojawi należy
zaznaczyć odpowiednie sygnały.
3. Wyświetlanie wyników
c) Z menu File programu PSPICE wybierz Examine Output aby otrzymać wyniki w
postaci tekstowej
5
6
Podstawowe zasady tworzenia opisu obwodu dla programu SPICE
STOSOWANE KONWENCJE
Program składa się z definicji elementów i ich połączeń, z modeli, do których odwołują się
definicje elementów oraz z poleceń wykonywania analiz i wyprowadzania wyników. Struktura
programu jest następująca:
Program nie rozróżnia dużych i małych liter.
NAZWA
.
. (program)
.
.END
«
dowolna kolejność komend
Plik winien zawierać następujące części składowe:
NAZWA - nazwa zadania (pierwsza linia),
opisy wszystkich elementów obwodu analizowanego,
polecenia i opcje dla programu PSPICE1 (zawsze pierwszym znakiem jest "."),
-- polecenia przeprowadzenia odpowiednich analiz (np. .DC ...)
-- opcje dla programu (np. .NODESET ..., .OPTIONS ...)
-- polecenia włączenia modeli ze zbiorów bibliotecznych (np. .LIB opnom.lib),
-- polecenia dotyczące wyprowadzenia wyników (np.PROBE ...),
-- polecenie .END oznaczające koniec zbioru danych.
Znaki sterujące występujące jako pierwsze znaki w linii opisu:
. - oznacza że ta linia stanowi polecenie (opcję) dla programu SPICE,
* - oznacza, że linia jest komentarzem,
+ - oznacza, że linia jest kontynuacją linii poprzedniej.
Nazwy elementów:
- są ciągiem liter i cyfr (max. długość 131 znaków),
- pierwsza litera oznacza typ elementu (np ROBC R oznacza rezystor),
Nazwy węzłów:
- są ciągiem liter i cyfr (max. długość 131 znaków),
- nie muszą to być kolejne liczby,
- obowiązkowo musi wystąpić węzeł oznaczony 0 (zerem), który jest węzłem odniesienia
(masą).
Wartości:
- można stosować zapis w konwencji scientific (np. 1.098E-3)
- można również stosować predefiniowane mnożniki:
F
P
N
U
MH
M
K
MEG
G
T
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
1.E-15
1.E-12
1.E-9
1.E-6
25.4E-6
1.E-3
1.E3
1.E6
1.E9
1.E12
przykładowo 1.5E6 jest równoważne zapisowi 1.5MEG
- mogą być podawane jednostki (np. 10MV), ale są one ignorowane
UWAGA w dalszej części opisu stosowane bedą nastepujace oznaczenia:
<value>
- elementy wzięte w takie nawiasy moga byc powtarzane,
[value]
- elementy wzięte w takie nawiasy sa opcjonalne,
XXXX, YYYY
- dowolne sekwencje znakow alfanumerycznych.
7
OPIS OBWODU
8
ELEMENTY PASYWNE DO ANALIZY STAŁOPRĄDOWEJ
Przed przystąpieniem do formułowania opisu obwodu należy:
zaznaczyć wszystkie węzły nadając im oznaczenia liczbowe lub w postaci sekwencji
znaków alfanumerycznych,
w jednej gałęzi występować może tylko jeden element,
nadać różne nawy poszczególnym elementom zgodnie z konwencjami SPICE'a.
Rezystor
Generalna postać:
RXXXXXXX
Następnie przy pomocy dowolnego edytora zbiorów ASCII wprowadzamy opis obwodu.
Pierwsza linia musi zawierać nazwę analizowanego problemu (jest ona dowolna). Następnie
należy wprowadzać opisy poszczególnych elementów (nie poprzedzone żadnym znakiem
sterującym) lub polecenia dla PSPICE1 poprzedzone znakiem ".". W ostatniej linii zbioru
umieszczamy polecenie .END
ELEMENTY
Każdy element obwodu opisywany jest w osobnej linii. Nazwa elementu musi być zgodna z
konwencjami SPICE'a. Pierwsza litera nazwy oznacza typ elementu.
Dopuszczalne typy elementów:
Elementy pasywne :
R
C
L
K
T
-
-
rezystor
kondensator
cewka
transformator
linia długa
dioda
tranzystor bipolarny
tranzystor JFET
tranzystor MOS-FET
tranzystor GaAs-FET
napięciowo sterowane źródło o napięciowe
prądowo sterowane źródło napięciowe
napięciowo sterowane źródło prądowe
prądowo sterowane źródło prądowe
- nazwy węzłów do których podłączone są zaciski elementu,
- opcjonalna nazwa modelu rezystora,
- wartość rezystancji w omach.
Przykłady:
R1 1 2 100
RC1 12 17 VARRES 1K
VXXXXXXX Node+ Node+ [DC Value]
+ [AC MOD [FAZA]]
+ [Specyfikacja dla analizy stanu przejściowego],
IXXXXXXX Node+ Node+ [DC Value]
+ [AC MOD [FAZA]
+ [Specyfikacja dla analizy stanu przejściowego]
- niezależne źródło napięciowe
- niezależne źródło prądowe
-
VALUE
Generalna postać
Źródła sterowane
E
H
G
F
[Model_name]
V - niezależne źródło napięciowe
I - niezależne źródło prądowe
Źródła niezależne
V
I
Node+, NodeModel_name
VALUE
Node-
ŹRÓDŁA NIEZALEŻNE DO ANALIZY STAŁO i ZMIENNOPRĄDOWEJ
Półprzewodniki
D
Q
J
M
B
Node+
Va
Va
Ia
Ia
=
=
=
=
E(Vster)
H(Ister)
G(Vster)
F(Vster)
Node+, Node- - nazwy węzłów do których podłączone są zaciski elementu,
VALUE
- wartość źródła dla analiz DC i TRAN ( jeżeli pominięte przyjmowane
0). Jeżeli źródło nie zależy od czasu (np. zasilacz) przed wartością jest
DC.
MOD, FAZA
- wartość źródła dla analizy AC (moduł, faza). Jeżeli jest tylko słowo "AC"
=> MOD=1, FAZA=0. Słowo "AC" i wartości MOD, FAZA są
pomijane gdy źródło nie jest źródłem wejściowym małosygnałowym .
Przykłady:
VCC 10 0 DC 6
VIN 13 2 0.001 AC 1 SIN(0 1 1MEG)
ISRC 23 21 AC 0.333 45.0
SFFM(0 1 10K 5 1K)
VMEAS 12 9
9
10
ANALIZA STAŁOPRĄDOWA
.DC SRCNAM VSTART VSTOP VINCR < SRC2 START2 STOP2 INCR2 >
6
Q2
+
V2
5
V
Q1
R1
13V
1
Q2N2907A
1k
-
2
Q2N2222
+
Np :
0
V1
V
R2
-
0.75+0.1sin(2*Pi*10000Hz*t)
.DC VIN 0.25 5 0.25
.DC VDS 0 10 0.5 VGS 0 5 1
.DC RES RMOD(R) 0.9 1.1 0.001
3
1k
4
SRCNAM
R3
10
0
0
SPICE
ANALIZA STAŁOPRĄDOWA
VSTART
VSTOP
VINCR
- nazwa niezależnego źródła prądowego lub napięciowego którego wartość będzie
zmieniana w kolejnych iteracjach. Możliwa jest także zmiana wartości
parametrów modeli.
- wartość początkowa źródła
- wartość końcowa źródła
- krok
Polecenie powoduje wykonanie pojedynczej analizy lub ciągu analiz stałoprądowych dla
kolejnych wartości wielkości zmienianej. Wartość zmieniana jest w skali liniowej.
.DC[OCT] [DEC] SRCNAM VSTART VSTOP NUMSTEP <SRC2 START2 STOP2
INCR2>
Np : .DC DEC IN 0.2 100 10
.DC OCT NPN QFAST(IS) 1.E-18 1.E-14 5
SRCNAM - nazwa niezależnego źródła prądowego lub napięciowego którego wartość będzie
zmieniana w kolejnych iteracjach. Możliwa jest także zmiana wartości
parametrów modeli.
VSTART - wartość początkowa źródła
VSTOP
- wartość końcowa źródła
NUMSTEP - liczba analiz przypadająca na oktawę (OCT), lub dekadę (DEC)
OCT
- wielkość zmieniana w skali logarytmicznej, oktawami
DEC
- wielkość zmieniana w skali logarytmicznej, dekadami.
Polecenie powoduje wykonanie pojedynczej analizy lub ciągu analiz stałoprądowych dla
kolejnych wartości wielkości zmienianej. Wartość zmieniana jest w skali logarytmicznej.
.DC SRCNAM
LIST
<Value>
Np : .DC VCC LIST 0 10 14 9 5
.DC TEMP LIST 0 20 27 32 50
SRCNAM
LIST
- nazwa niezależnego źródła prądowego lub napięciowego którego wartość będzie
zmieniana w kolejnych iteracjach. Możliwa jest także zmiana wartości
parametrów modeli.
- Lista wartości jakie przyjmować będzie wielkość zmieniana
Polecenie powoduje wykonanie ciągu analiz stałoprądowych dla kolejnych wartości wielkości
zmienianej.
Przy podaniu parametrów drugiego źródła ( SRC2, START2, STOP2, INCR2 ) pierwsze źródło
będzie zmieniało się w swoim zakresie dla każdej wartości drugiego źródła.
11
Pojemność
Generalna postać:
6
Q2
+
V2
5
V
Q1
R1
13V
1
Q2N2907A
1k
-
Q2N2222
V
R2
-
3
1k
4
R3
10
0
Node+
Node-
[Model_name] VALUE[IC=Init_value]
0
V1
0.75+0.1sin(2*Pi*10000Hz*t)
CXXXXXXX
2
+
Node+, NodeModel_name
VALUE
Init_value
-
0
SPICE
ANALIZA ZMIENNOPRĄDOWA
nazwy węzłów do których podłączone są zaciski elementu,
opcjonalna nazwa modelu kondensatora,
wartość pojemności w faradach,
opcjonalna wartość początkowa napięcia na kondensatorze UC(t=0),
napięcie występujące w chwili t=0, ma znaczenie tylko dla opcji UIC
Przykłady:
CBYP 13 0 1nF
COSC 17 23 10uF IC=3V
Indukcyjność
Generalna postać:
LXXXXXXX
Node+
Node+, NodeModel_name
VALUE
Init_value
-
Node-
[Model_name] VALUE[IC=Init_value]
nazwy węzłów do których podłączone są zaciski elementu,
opcjonalna nazwa modelu indukcyjności,
wartość indukcyjności w Henrach,
opcjonalna wartość początkowa prądu w indukcyjności IL(t=0),
prąd występujący w chwili t=0, ma znaczenie tylko dla opcji UIC
Przykłady:
LLINK 42 69 1uH
LSHUNT 23 51 10mH IC=15.7mA
Indukcyjności sprzężone liniowe
Zapis w SPICE :
L1 11 12
1mH
L2 22 21
5mH
L3 31 32
2mH
KM123 L1 L2 L3 0.99
13
14
Parametry modelu
Generalna postać:
Kxxxxxx
Lyyyyyy <Lzzzzzz>
Wsp_sprzezenia
Lyyyyyy, Lzzzzzz, ...- nazwy cewek sprzężonych
Wsp_sprzezenia
- wartość współczynnika sprzężenia <0,1>
dla rdzeni magnetycznych = 0.9999
Istnieje możliwość sprzęgania 2 lub więcej cewek. Początek uzwojenia odpowiada węzłowi
wymienionemu jako pierwszy przy definicji cewek.
Przykład zamieszczono powyżej.
Nazwa
Opis
Jednostka
AREA - pole przekroju rdzenia
cm2
(skalowany przez parametr Rozmiar)
PATH - długość drogi magnetycznej
cm
GAP - szerokość szczeliny
cm
powietrznej
PACK - wsp. wypełnienia rdzenia
MS
- wartość nasycenia
A/m
ALPHA- mean field parameter
A
- współczynnik kszta_tu pola
A m
C
- domain wall flexing constant
K
- domain wall pinning constant
Wart. stand.
0.1
1.0
0.0
1.0
1E6
1E-3
1E3
0.2
500
Istnieje możliwość sprzęgania jednej (dławik) lub więcej cewek. Początek uzwojenia odpowiada
węzłowi wymienionemu jako pierwszy przy definicji cewek. Wymienienie Nazwy_modelu
powoduje, że cewki sprzężone stają się elementem nieliniowym o określonym parametrami
modelu krzywej magnesowania
Indukcyjności sprzężone - model nieliniowy.
ANALIZA ZMIENNOPRĄDOWA
Zapis w SPICE :
L1 11 12 100 {liczba zwojów}
.AC
SCALE
N FSTART FSTOP
L2 22 21 200
SCALE : DEC ( dekada ) lub OCT ( oktawa ) lub LIN ( liniowa )
L3 31 32 300
KM123 KPOT_3C8 CORE(MS=420E3
.MODEL KPOT_3C8 CORE(MS=420E3
+ ALPHA=2E-5 A=26 K=18 C=1.05
+ AREA=.251 PATH=1.98)
Generalna postać:
Kxxxxxx
<Lyyyyyy>
Wsp_sprzezenia
Nazwa_modelu
[Rozmiar]
Lyyyyyy, ...
- nazwy cewek sprzężonych
Wsp_sprzezenia - wartość wpółczynnika sprzężenia <0,1>
dla rdzeni magnetycznych = 0.9999
Nazwa_modelu
- nazwa przyjętego modelu rdzenia zdefiniowanego w zbiorze danych
lub wziętego z biblioteki KNOM lub KNOM2
Rozmiar
- współczynnik skalowania pola przekroju rdzenia
Np : .AC DEC 10 1 10K
.AC LIN 100 1 100
SCALE N
FSTART FSTOP -
sposób zmiany częstotliwości (liniowa lub logarytmiczna)
ilość punktów pomiarowych przypadających na cały zakres (LIN) lub na dekadę
(DEC) czy oktawę (OCT)
częstotliwość początkowa
częstotliwość końcowa
Analiza powoduje wyznaczenie częstotliwościowej odpowiedzi układu. Analiza ta wyznacza
zmienną wyjściową w funkcji częstotliwości zmieniającej się w podanym zakresie. Co najmniej
jedno źródło niezależne musi mieć podaną wartość AC, żeby analiza ta miała sens.
Częstotliwość wymuszenia jest identyczna dla wszystkich źródeł znajdujących się w obwodzie.
Analizy tej używa się zwykle do obliczania funkcji przejścia obwodu.
16
Specyfikacje źródeł dla analizy stanu przejściowego
6
Q2
+
V2
5
V
Q1
R1
13V
1
Q2N2907A
1k
Impuls trapezoidalny
-
2
Q2N2222
+
PULSE( V1 V2 TD TR TF PW PER )
0
V1
V
R2
-
0.75+0.1sin(2*Pi*10000Hz*t)
3
1k
4
R3
10
0
0
SPICE
ANALIZA STANÓW
NIEUSTALONYCH
Parametr
Wartość typowa
V1 (wartość pocz_tkowa)
V2 (wartość szczytowa)
TD (opóźnienie załączenia
impulsu)
0.0
TR (czas narastania impulsu)
TSTEP
TF (czas opadania impulsu)
STEP
PW (czas trwania impulsu)
TSTOP
PER(okres)
TSTOP
Punkty charakterystyczne definiujące impuls
Jednostki
Volty lub Ampery
Volty lub Ampery
s
s
s
s
s
Czas
Wartość
0
V1
TD
V1
TD+TR
V2
TD+TR+PW
V2
TD+TR+PW+TF
V1
TSTOP
V1
Punkty pośrednie określane są poprzez interpolację liniową.
U
V2
V1
t
TD
TR
PW
TF
PER
Przykład:
VIN 3 0 PULSE(-1 1 2NS 2NS 2NS 50NS 100NS)
17
Sinusoidalne
Aproksymacja liniowo-odcinkowa
PWL(T1 V1 [T2 V2 T3 V3 T4 V4 ...])
SIN(VO VA FREQ TD THETA FAZA)
Parametr
VO
VA
FREQ
TD
THETA
FAZA
18
Wartość typowa
wartość średnia napięcia
amplituda
częstotliwość
opóźnienie
wsp. tłumienia
faza początkowa
1/TSTOP
0.0
0.0
0.0
Jednostki
Volty lub Ampery
Volty lub Ampery
Hz
s
1/s
stopnie
Parametr
Vn wartość napięcia (prądu)
Tn czas
Wartość typowa
Jednostki
Volty lub Amp.
s
Przykład:
Kształt przebiegu
Czas
Para liczb (Vn,Tn) określa współrzędne wierzchołka łamanej.
VCLOCK 7 5 PWL(0 -7 10NS -7 11NS -3 17NS -3 18NS -7 50NS -7)
Wartość
0 do TD
TD do TSTOP
VO
VO + VA*exp(-(time-TD)*THETA)*
*sin(2*p*FREQ*(time-TD)-FAZA/360)
Sinusoidalne - modulowane
SFFM(VO VA FC MDI FS)
Przykład :
VIN 3 0 SIN(0 1 100MEG 1NS 1E10 60)
Parametr
VO napięcie przesunięcia
VA amplituda
FC częstotliwość nośna
MDI wskaźnik modulacji
FS częstotliwość sygnału
Przebieg eksponencjalny
Wartość typowa
1/TSTOP
0
1/TSTOP
Jednostki
Volty lub Ampery
Volty or Ampery
Hz
Hz
EXP( V1 V2 TD1 TAU1 TD2 TAU2 )
Kształt przebiegu
Parametr
V1
wartość początkowa napięcia
V2
amplituda impulsu
TD1 czas narastania impulsu
TAU1 stała narastania impulsu
TD2 czas opadania impulsu
TAU2 stała opadania impulsu
Wartość typowa
0.0
TSTEP
TD1+TSTEP
TSTEP
Jednostki
Volty lub Amp.
Volty lub Amp.
s
s
s
s
Kształt przebiegu
od 0
do TD1
od TD1 do TD2
od TD2 do TSTOP
V1
V1+(V2-V1)*(1-exp(-(time-TD1) TAU1))
V1+(V2-V1)*(1-exp(-(time-TD1) TAU1))
+(V1-V2)*(1-exp(-(time-TD2) TAU2))
Przykład:
VIN 3 0 EXP(-4 -1 2NS 30NS 60NS 40NS)
Czas
0 do TSTOP
Wartość
VO + VA*sin( 2*p*FC*time + MDI*sin(2*p*FS*time))
Przykład:
V1 12 0 SFFM(0 1M 20K 5 1K)
19
ANALIZA STANU PRZEJŚCIOWEGO
.TRAN
[ OP] TSTEP TSTOP
[TSTART TSTEPMAX]
NADAWANIE WARUNKÓW POCZĄTKOWYCH
[UIC]
Np : .TRAN 1N 100N
.TRAN 1N 1000N 500N
.TRAN 10N 1U UIC
odstęp czasu między wyprowadzanymi wynikami, parametr ten nie ma związku
z krokiem czasowym analizy, który jest wewnętrznie zmieniany w zależności od
charakteru obwodu i sygnałów wymuszających.
TSTOP - końcowa wartość czasu analizy
TSTART - początkowa wartość czasu (jeżeli pominięta => TSTART=0) ma to znaczenie li
tylko dla procesu wyprowadzania wyników, analiza zawsze przeprowadzana jest
od chwili TIME=0 !.
TSTEPMAX- maksymalny krok czasu ( jeżeli pominięty => TMAX=TSTEP lub
TMAX=(TSTOP-TSTART) 50 - wybierana jest wartość mniejsza ).
UIC
- warunki początkowe. Jeżeli słowo to występuje, to program nie oblicza
statycznego punktu pracy przed rozpoczęciem tej analizy. Używa on wtedy jako
warunków początkowych wartości podanych przy definicji poszczególnych
elementów (IC=VAL).
OP
- powoduje wyprowadzenie wyników analizy statycznego punktu pracy
TSTEP
20
-
Analiza czasowa stanu przejściowego w obwodzie, wyznaczane są czasowe przebiegi
poszczególnych prądów i napięć od czasu TIME=0 do TSTOP.
Jeżeli w programie występuje polecenie IC, wtedy do obliczeń warunków początkowych dla
poszczególnych elementów używa się napięć w węzłach podanych w poleceniu IC.
Analiza ta podaje zmienne wyjściowe w funkcji czasu w przedziale podanym przez
użytkownika.
W celu przeprowadzenia analizy stanu przejściowego konieczne jest wyznaczenie warunków
początkowych dla wszystkich cewek i kondensatorów występujących w obwodzie (również dla
tych które znajdują się wewnątrz modeli półprzewodników). Istnieją cztery sposoby ustalania
warunków początkowych:
1.
Automatyczne wyznaczenie warunków początkowych przez program w trakcie analizy
punktu pracy dokonanej przed analizą stanu przejściowego (stosowane gdy nie ma
klucza UIC w poleceniu TRAN)
2.
Nadanie wartości początkowych na poszczególnych elementach poprzez podanie
parametru IC=VAL przy definicjach elementów. Wielkości te są uwzględniane w
trakcie analizy TRAN jedynie wtedy, gdy uruchamiana jest z kluczem UIC, jeżeli
klucza tego nie ma to warunki początkowe określane są jak w pkt.1. Warunki
początkowe na elementach dla których nie podano parametru UIC przyjmowane są jako
zerowe.
3.
Automatyczne wyznaczenie warunków początkowych przez program w trakcie analizy
punktu pracy dokonanej przed analizy stanu przejściowego z uwzględnieniem pewnych
narzuconych warunków początkowych (stosowane gdy nie ma klucza UIC w poleceniu
TRAN). Do wymuszania stosowane są polecenia:
.IC
V(NODNUM)=VAL < V(NODNUM)=VAL ... >
Np : .IC V(11)=5 V(4)=-5 V(2)=2.2
NODNUM - numer węzła
VAL
- wartość napięcia początkowego w danym węźle
Polecenie powoduje że w czasie analizy stanu początkowego występującego w obwodzie
napięcia w węzłach wymienionych w tym poleceniu będą miały wartości wyspecyfikowane, a
tylko pozostałe potencjały będą wyznaczane. W momencie rozpoczęcia analizy TRAN
narzucone wartości przestają obowiązywać.
.NODESET
V(NODNUM)=VAL < V(NODNUM)=VAL ... >
Np : .NODSET V(11)=5 V(4)=-5 V(2)=2.2
NODNUM - numer węzła
VAL
- wartość napięcia początkowego w danym węźle
Polecenie podobne do poprzedniego, z tą różnicą że wyspecyfikowane wartości początkowe
uwzględniane są tylko jako wartości startowe dla analizy stanu początkowego i mogą w wyniku
tej analizy ulec zmianie.
21
22
WZMACNIACZE OPERACYJNE
Obwód ze wzmacniaczem operacyjnym
6
Q2
+
V2
5
V
Q1
R1
1
Q2N2907A
1k
R1
13V
-
2
2k
Q2N2222
+
0
V1
V
R2
-
0.75+0.1sin(2*Pi*10000Hz*t)
V1
3
1k
4
+
U1
3+
R3
10
V4
+
0
-
15V
0
7
V+
5
V
6
OS2
1
OS1
-
2
-
V-
R3
1
100
4
R2
SPICE
uA741
1k
-
V2
15V
+
CZWÓRNIKI I FILTRY AKTYWNE
Równoważny obwód ze źródłem napięcia sterowanym napięciowo
R2
2k
V
+
V1
R3
10Meg
1
-
R4
E1
+
E
Gain: 1e5
R1
100
1k
Wykonaj analizę AC dla powyższych obwodów dla częstotliwości od 10 Hz do 10 MHz.
Porównaj wyniki.
23
Filtr 1
24
Filtr 2
R5
R3
1k
707
0
0
-
-
V1
12
+
1k
U1
1uF
3
+
7
C1
C2
1u
1u
U1
3
V
5
+
V+
7
uA741
V-
R4
1uF
2
2k
-
-
1
2
1.42k
4
1k
-
V2
12
0
-
OS1
R6
1
4
V2
12
0
+
0
uA741
V-
R4
OS1
0
6
OS2
-
C1
V3
V
5
V+
OS2
+
V1
12
+
C2
R3
+
+
R1
R2
V3
0
R1
R2
10k
10k
0
-
1k
1k
0
0
Wyznacz charakterystyki częstotliwościowe (amplitudową i fazową) oraz odpowiedź układu
na skok jednostkowy (od 0 do 100mV).
0
Wyznacz charakterystyki częstotliwościowe (amplitudową i fazową) oraz odpowiedź układu
na skok jednostkowy (od 0 do 100mV).
25
26
Przykład 1
6
6
Q2
+
V
Q1
R1
Q2N2907A
V
-
Q2N2222
0
13V
1
Q2N2907A
V
R2
-
0.75+0.1sin(2*Pi*10000Hz*t)
Q2N2222
4
+
0
V1
V
R3
R2
-
10
0
-
2
1k
3
1k
V2
Q1
R1
2
+
V1
+
5
13V
1
1k
Q2
V2
5
0.75+0.1sin(2*Pi*10000Hz*t)
3
0
SPICE
INTERFEJS GRAFICZNY
1k
4
R3
10
0
0
1. Proszę wyznaczyć napięcia w węźle 1 i 4 w funkcji czasu.
2. Proszę wyznaczyć stosunek napięć V(4)/V(1) dla częstotliwości od 1Hz do 1MHz
Rozwiązanie za pomocą graficznego interfejsu SPICE
• Uruchom program "SCHEMATICS"
Pojawi się wówczas okno:
i rozpocząć można rysowanie schematu.
27
28
• Z menu "Draw" wybieramy opcję "Get New Part" (można również użyć Ctrl-G)
Elementy które były już używane w trakcie tworzenia schematu mogą być również wybierane
z menu rozwijanego widocznego na poniższym rysunku.
• Pojawi się wówczas nowe okno:
Po umieszczeniu wszystkich elementów otrzymamy schemat jak na rysunku powyżej
Teraz należy połączyć wszystkie elementy “przewodami”. Rozpoczęcie rysowania połączeń
możliwe jest na trzy sposoby:
• z menu "Draw" wybieramy "Wire",
• naciskamy klawisze "Ctrl-W",
i możliwy jest wybór żądanego elementu, np. jako pierwszy
wybierzemy rezystor. Naciskamy klawisz "R", a następnie
przycisk "Place" (jeśli zamierzamy umieścić jeszcze inne
elementy) lub przycisk "Place & Close" (jeśli umieszczamy tylko
jeden element). Po naciśnięciu przycisku "Place" na ekranie
pojawi się ikona rezystora który klikając umieścić można na
arkuszu dowolną ilość razy.
• W podobny sposób umieszczamy pozostałe elementy
• VSIN
źródło sinusoidalne
• VDC
źródło napięcia stałego
• Q2N2222
tranzystor 2N2222
• Q2N2907
tranzystor 2N2907
• GND_ANALOG masę (węzeł odniesienia "0")
Elementy przed wstawieniem mogą być obracane za pomocą "Ctrl-R" lub można zrobić
odbicie lustrzane klawiszami "Ctrl-F".
• klikamy ikonę:
Schemat wraz z połączeniami przedstawia poniższy rysunek:
• Teraz należy przstąpić do definiowania wartości poszczególnych elementów
• dwukrotnie klikamy na napis reprezentujący wartość rezystora R3 w wyniku czego
pojawia się okno
w którym zmieniamy wartość 1k na 10.
• Podobnie postępujemy z pozostałymi elementami tj. R1 i V2.
29
• Nieco inaczej definiujemy parametry źródła V1. Należy kliknąć podwójnie ikonę źródła a
wówczas pojawi się okno:
• W oknie tym należy:
• kliknąć na "AC=";
• kliknąć na "VAMPL=";
• kliknąć na "VOFF=";
• kliknąć na "FREQ=";
wprowadzić wartość 0.1V;
wprowadzić wartość 0.1V;
wprowadzić wartość 0.75V;
wprowadzić wartość 1kHz;
kliknąć "Save Attr";
kliknąć "Save Attr";
kliknąć "Save Attr";
kliknąć "Save Attr";
30
• klikamy przycisk
• w oknie które się pojawi definiujemy parametry analizy „AC”:
• klikamy przycisk
• w oknie które się pojawi definiujemy parametry analizy „Transient”:
Po wszystkich zmianach źródło ma następujące parametry:
W tym momencie obwód jest już całkowicie zdefiniowany i należy jeszcze tylko określić
parametry analizy.
• Konieczne jest przeprowadzenie dwóch analiz (AC i stanu przejściowego). W tym celu
Po ustaleniu wszystkich parametrów klikamy ikonę
która rozpoczyna proces analizy.
Pojawia się okno programu PSPICE:
klikamy ikonę
co powoduje pojawienie się następującego okna dialogowego:
• W naszym przypadku klikamy na polach wyboru przy przyciskach „AC Sweep” i
„Transient...”.
• Teraz należy zdefiniować parametry analiz. W tym celu:
a po poprawnie zakończonej analizie automatycznie wywołany zostanie program PROBE
pozwalający na wizualizację przebiegów w różnych punktach układu.
31
32
W pierwszym kroku wybieramy wyniki jakiej analizy (AC lub Transient) chcemy
przetwarzać.
Następnie klikamy ikonę
interesują:
i w oknie które się pojawi wybieramy przebiegi które nas
Podobnie jak poprzednio w celu zobrazowania wybranych przebiegów klikamy ikonę
Aby zobaczyć wyniki analizy stanu przejściowego wybieramy opcję "Transient" z menu
"Plot":
.