orcad curs1

download orcad curs1

of 20

Embed Size (px)

Transcript of orcad curs1

  • 8/13/2019 orcad curs1

    1/20

    1

    INTRODUCERE N ANALIZA ASISTAT!DECALCULATOR A CIRCUITELOR ELECTRONICE.

    PLATFORMA OrCAD

    1. OBIECTUL APLICA"IEI

    Aplica!ia are ca scop prezentarea suitei de programe OrCAD care permit

    simularea circuitelor electronice. Sunt prezentate no!iunile minimale necesarepentru a putea realiza un circuit electronic, n versiune grafic"sau text, #i pentru a

    putea efectua cele mai utilizate tipuri de analize SPICE.

    2. INTRODUCERE

    Suita de programe OrCAD con!ine un set de aplica!ii ce pot fi folosite n toate

    etapele proiect"rii unui echipament electronic. Un concept sau o idee poate fisimulat" pentru a verifica func!ionarea corect". O schem" electric" poate fi

    desenat" pe baza schemei realizat" pentru simulare, dac" s-a folosit simularea

    bazat"pe aplica!ia grafic", Capture CIS, sau desenat"de la zero dac" s-a optatpentru simularea direct din aplica!ia PSpice AD care accept"numai fi#iere text.

    Schema electric" desenat" in Capture cu elemente ce au coresponden!efizice reale va sta la baza cre"rii modulului electronic. Aplica!ia Layout Plus poate fi

    folosit"pentru proiectarea cablajului imprimat (PCB Printed Circuit Board) care vafi suportul fizic pentru componentele electronice. Fiec"rei componente din schema

    desenat" n Capture i va fi atribuit" o capsul" (Footprint) care reprezint" forma,dimensiunile, num"rul de terminale #i suprafe!ele de contact cu PCB-ul, tipul

    componentei si terminalelor (TH - through hole, componenta are terminale careintra n g"uri date in PCB, SMD Surface Mount Device, BGA Ball Grid Array,componentele au terminale care doar intr"n contact cu suprafa!a PCB-ului, etc.).

    n urma pozi!ion"rii pe PCB a componentelor si realizarea conexiunilor cu trasee decupru pe baza conexiunilor din schema electric"din Capture, se pot realiza fi#ierele

    care con!in doar datele referitoare la construc!ia PCB-ului, cum ar fi imagini cutraseele de cupru, nota!ii, dimensiunea g"urilor, etc.

    n Fig. 1.1 sunt prezentate toate aplica!iile din suita OrCAD 9.- Capture CIS permite realizarea schemei electrice n format grafic #i are

    integrate elemente specifice simul"rii PSpice cum ar fi accesul la comenzi si optiunide simulare, parametrii componentelor, etc. Aceast" aplica!ie genereaz" fi#ierele

  • 8/13/2019 orcad curs1

    2/20

    2

    necesare pentru alte aplica!ii: fi#ierele de circuit pentru aplica!ia PSpice; fi#ierele culistele de componenete, propriet"!ile lor si conexiunile din schem"pentru aplica!ia

    Layout Plus.

    Fig. 1.1 Suita de programe OrCAD 9 dupa instalarea complet"pe PC

    - Layout Plus cu ajutorul Layout Plus SmartRoute Calibrate, permiterealizarea modului electronic.

    - Online Manualscon!ine o documenta!ie detaliat"pentru aplica!ii precum #i

    exemple #i comenzi pentru PSpice.

    - PSpice AD permite simularea circuitelor electronice.

    - PSpice Model Editor permite crearea de modele pentru componente noiap"rute pe baza datelor de catalog. Componentele trebuie s"fie bazate pe modele

    deja implementate n PSpice.- PSpice Optimizer permite optimizarea unui circuit modificnd parametrii

    pentru a ndeplini constrngeri sau performan!e date de utilizatori. Nu orice tip decircuit poate fi optimizat.

    - PSpice Stimulus Editor permite configurarea grafic" a semnalelor de

    intrare, cum ar fi sursele sinusoidale, dreptunghiulare, exponen!iale, digitale, etc.- Simulatepermite simularea circuitelor digitale.

    n concluzie, pentru simularea circuitelor electronice cu ajutorul suitei deprograme OrCAD vom folosi Capture CIS #i PSpice AD. Deoarece parametrii seta!idin Capture CIS au la baz" parametrii instruc!iunilor din programul PSpice AD,pentru o bun"n!elegere a acestora vom ncepe cu no!iunile de baz"referitoare la

    componentele, instruc!iunile #i simularea n format text, direct din PSpice AD.

    3. INTRODUCERE N PSpice AD

    SPICE = "Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis". PSpice AD

    este o versiune a programului SPICE, versiune dezvoltat"de Cadence. Pe site-ulcompaniei, www.cadence.com, la sectiunea corespunz"toare produsului OrCAD

  • 8/13/2019 orcad curs1

    3/20

    3

    se gasesc libr"rii cu modele #i simboluri grafice de la produc"torii importan!i decomponente electronice pentru integrarea lor n simul"ri.

    3.1. Etapele simul#rii- Se denumesc nodurile #i componentele circuitului care trebuie analizat.- Se creeaz"fi#ierul corespunz"tor de circuit (.CIR) folosind editorul

    PSpice.- Se execut"simularea SPICE folosind fi#ierul de circuit creat anterior.- Se vizualizeaz" rezultatele simul"rii, care se afl" n fi#ierul de circuit

    .OUT, folosind editorul PSpice, sau orice alt editor de text.- Se vizualizeaz" formele de und" rezultate n urma simul"rii folosind

    fereastra Probe, datele fiind memorate n fi#ierul de date .DAT .

    3.2. Fi$ierul de circuitStructura fi#ierului de circuit este urm"toarea:- Linie de titlu. Exist", indiferent ce con!ine.

    - *Comentarii. Sunt op!ionale, ns"foarte utile pentru mbun"t"!irea clarit"!iifi#ierului de circuit. Obligatoriu exist"* la inceput.

    - Instruc!iuni pentru adresarea unor biblioteci.

    Ex. .LIB c:\pspice\L2\LIB\diode.lib

    - Descrierea componentelor circuitului: nume n cadrul circuitului, nodurile

    ntre care este conectat", valoarea - dac" este component" pasiv", sau tipulcomponentei - dac"este component"activ".Ex. R15 2 3 1k

    D7 5 6 D1N4148

    - Instruc!iuni care descriu tipul analizei ce trebuie efectuat".

    Ex. .TRAN 10nS 100uS

    - Instruc!iuni care descriu ce date #i sub ce form" s" fie salvate n urmasimul"rii n fi#ierele de ie#ire.

    Ex. .FOUR 50Hz V(2).PROBE- Instruc!iunea .END .

    3.3. Conven%ii folosite n fi$ierul de circuitPentru editarea fi#ierului de circuit este necesar ca fiecare nod din circuit s"

    primeasc" un nume. Numele unui nod poate avea maxim 128 de caractere

    alfanumerice.Este obligatoriu ca un nod din circuit s" fie masa, care prime#te prin

    conven!ie numele "0". Celelalte noduri pot fi denumite arbitrar #i nu este necesar s"fie n secven!a 1, 2, 3 etc.

  • 8/13/2019 orcad curs1

    4/20

    4

    O linie se poate continua pe rndul urm"tor daca la nceputul rndului sepune semnul +.

    Ex. V1 100 0 PWL TIME_SCALE_FACTOR=1e-3 REPEAT FOREVER (0,0)+(0.1689,0) (0.1692,10) (0.3125,10) (0.3128,0) ENDREPEAT

    Instruc!iunile sunt precedate de caracterul " . " (Ex.: .PROBE).Linia de titlu trebuie s" fie prima, iar ultima linie trebuie s" fie instruc!iunea

    .END, care indic" locul unde se termin" fi#ierul de circuit. Toate celelalte linii alefi#ierului de circuit se afl"ntre linia de titlu #i cea de sfr#it, putnd fi introduse norice ordine.

    Programul PSpice este "case insensitive", adic"nu are importan!"dac" sefolosesc litere mari sau mici.

    Utilizatorul poate indica puterile lui 10 folosind urm"toarele sufixuri:

    fpentru 1e-15, mpentru 1e-3, tpentru 1e12

    ppentru 1e-12, kpentru 1e3,npentru 1e-9, megpentru 1e6,upentru 1e-6, gpentru 1e9,Urm"toarele caractere dup"sufix sunt ignorate.

    Ex. 10mv = 31010 !" V. Litera " V " este ignorat".1uFarad = F10 6! = F1 . Litera " F " este ignorat".

    3.4. Liniile fi$ierului de circuit

    3.4.1. Linia de titlu

    Este prima linie a fi#ierului de circuit. Descrie con!inutul fi#ierului de circuitsau poate fi doar o linie liber". Nu este luat"n considerare la efectuarea analizei.

    3.4.2.Comentarii

    M"resc claritatea fi#ierului de circuit #i pot fi:

    - Linii de comentariu.Au caracterul "*" n prima coloan"urmat de orice text.

    Ex. *Modulul de comand"

    - Comentarii n cadrul unei linii de program. Pentru a comenta o linie deprogram se pune caracterul ";" urmat de orice text.

    Ex. R11 1 2 1k ; Polarizare

    3.4.3.Instruc!iuni pentru adresarea unei biblioteciDac" modelul unei componente din circuit se g"se#te ntr-o bibliotec" de

    modele, atunci trebuie indicat numele bibliotecii respective precum #i calea pe

    hard-disk.

    Ex. .LIB C:\PSPICE\LIB\DIODE.LIB

  • 8/13/2019 orcad curs1

    5/20

    5

    3.4.4.Descrierea componentelor circuitului

    De re!inut c", ntotdeauna, curentul printr-o component"de circuit curge prin

    componenta respectiv"de la nodul + (primul) la nodul - (al doilea).a) Componente pasive

    Rezisten!"R [model name]

    + [TC = [,]]cu modelul de forma:

    .MODEL RES [model parameters]

    Ex. RLOAD 15 0 2KR2 1 2 2.4E4 TC=.015,-.003

    RFDBCK 3 33 RMOD 10KFormulele folosite de program pentru determinarea valorii rezisten!ei sunt:

    a)parametrul TCE este specificat:$R$1.01TCE$(T-Tnom)

    b)parametrul TCE nu este specificat:

    $R$(1+TC1$(T-Tnom)+TC2$(T-Tnom)2)n Capture, n libr"ria ANALOG.OLB, sunt urm"toarele componente:

    Condensator

    C [model name] [IC=]cu modelul de forma:

    .MODEL CAP [model parameters]Ex. CLOAD 15 0 20pF

    C2 1 2 .2E-12 IC=1.5V

    CFDBCK 3 33 CMOD 10pFFormula folosit"de program pentru determinarea valorii este:

    $C$(1+VC1$V+VC2$V2)$(1+TC1$(T-Tnom)+TC2$(T-Tnom)2)Valoarea ini!ial"mai poate fi setat"cu ajutorul comenzii .IC :

    .IC V(+node, -node)

    Dac"se lucreaz" in Capture, valoarea ini!ial"se poate specifica cu ajutorulcomponentelor IC1 sau IC2 din libr"ria SPECIAL.OLB. n libr"ria ANALOG.OLB

    sunt urm"toarele componente:

  • 8/13/2019 orcad curs1

    6/20

    6

    Inductan!"L [model name] [IC=]

    cu modelul de forma:.MODEL IND [model parameters]

    Ex. LLOAD 15 0 20mHL2 1 2 .2E-6LCHOKE 3 42 LMOD .03

    LSENSE 5 12 2UH IC=2mAValoarea ini!ial"mai poate fi setat"cu ajutorul comenzii .IC :

    .IC I(L) n Capture, n libr"ria ANALOG.OLB, sunt urm"toarele componente:

    Coeficient de cuplaj mutualK L * K * [size value]

    cu modelul de forma:.MODEL CORE [model parameters]

    Ex. KTUNED L3OUT L4IN .8

    KTRNSFRM LPRIMARY LSECNDRY 1KXFRM L1 L2 L3 L4 .98 KPOT_3C8

    Valoarea coeficientului de cuplaj este definit"de rela!ia: = Mij/(Li$Lj)1/2

  • 8/13/2019 orcad curs1

    7/20

    7

    Pentru transforomatoare uzuale este 1 #i scade pentru transformatoare cumiez cu aer sau cnd inf"#ur"rile nu se suprapun complet.

    Dac" este folosit atunci se modific"urm"toarele:- inductan!ele cu cuplaj mutual se transform" ntr-un dispozitiv neliniar cu

    miez magnetic. Caracteristica B-H a miezului este analizat" cu ajutorul modeluluiJiles-Atherton ;

    - valuarea inductan!ei devine num"r de nf"#ur"ri;-poate fi o singur"inductan!"- este necesar"o instruc!iune .MODEL pentru definirea parametrilor miezului.

    Ex. L1 5 9 20; inductor having 20 turnsK1 L1 1 K528T500_3C8; Ferroxcube toroid core

    Modele pentru miezuri magnetice se g"sesc n libraria MAGNETIC.LIB saupot fi definite cu ajutorul aplica!iei PSpice Model Editor.

    b) Parametri

    Pentru a simplifica modificarea valorilor componentelor din circuit se potdefini parametri. Valoarea unui parametru este luat" n considerare oriunde n

    circuit apare acel parametru.

    Ex. .PARAM RLOAD = 5

    R10 15 0 {RLOAD}R15 20 30 {3*RLOAD}

    c) Surse independente de tensiune #i curent folosite pentru analiza deregim tranzitoriu

    Surs"independent"de tensiune sauSurs"independent"de curent

    V

    + [ [DC] ]+ [ AC [phase value] ]

    + [STIMULUS=]+ [transient specification]

    Ex. IBIAS 13 0 2.3mA sau VBIAS 13 0 2.3mAIAC 2 3 AC .001 VAC 2 3 AC .001

    Specifica!ii de regim tranzitoriu

    PULSE(

  • 8/13/2019 orcad curs1

    8/20

    8

    SIN( )

    Descrie o surs" de tensiune sinusoidal", cu parametrii indica!i n corpulinstruc!iunii.

    n afar"de PULSE #i SIN se mai pot folosi:- EXP :o form"de und"cu evolu!ie exponen!ial"n timp;

    - PWL : o form"de und"construit"din segmente;- SFFM : o form"de und"sinusoidal"modulat"n frecven!"(FM).

    d) Surse de tensiune/curent controlate n tensiune/curent

    Surs"de tensiune controlat"n tensiune

    E Surs"de curent controlat"n curent

    F

    e) Folosirea modelelor predefinite n PSpicen PSpice exist" modele predefinite pentru descrierea unor componente

    active, contactoare controlate n tensiune/curent etc.Pentru folosirea acestor modele sunt necesare dou"instruc!iuni.

    DiodaO instruc!iune asociaz"unui un generic cu

    anumite valori ale parametrilor acelui .

    Ex. .MODEL ()

    .MODEL POWER_DIODE D(RS=1m CJO=500p)O alt" instruc!iune descrie o anumit" component" din circuit ca avndmodelul .

    Ex. D D15 1 2 POWER_DIODE

    To!i din paranteze sunt op!ionali. Dac" nu este indicat nici unparametru, atunci vor fi folosite valorile implicite ale parametrilor.

    Comutatorul controlat n tensiuneAcest tip de comutator este reprezentat printr-o rezisten!"de valoare foarte

    mic" RON, atunci cnd tensiunea la bornele de comand" este mai mare dect

  • 8/13/2019 orcad curs1

    9/20

    9

    VON, #i printr-o rezisten!"de valoare foarte mare ROFF, atunci cnd tensiunea labornele de comand"este mai mic"dect VOFF. Comutatorul este bidirec!ional.

    Ex. .MODEL VSWITCH().MODEL RELEU VSWITCH(RON=1m VON=5 ROFF=1MEG VOFF=1)

    S S5 2 7 9 0 RELEU

    f) SubcircuiteFolosirea unui subcircuit implic" dou" etape: definirea subcircuitului #i

    apelarea subcircuitului.

    Definirea subcircuitului

    Poate fi f"cut"fie n fi#ierul principal de circuit, fie ntr-un alt fi#ier, care va fiapelat cu instruc!iunea .LIB sau .INC. Definirea fi#ierului de circuit se face cu

    instruc!iunea:.SUBCKT . . . PARAMS:

    +=. . . descrierea subcircuitului.ENDSNodurile subcircuitului pot primi orice nume. Numele nodurilor din subcircuit

    sunt independente de numele nodurilor din circuitul principal. Aceasta nseamn"c"dou"noduri, unul din circuitul principal #i unul din subcircuit, care au acela#i nume,

    nu vor fi automat interconectate. Excep!ie face nodul " 0 ", care este nod comun, de

    mas".Apelarea subcircuituluiApelarea subcircuitului se face cu instruc!iunea:X . . . PARAMS:

    +=. . .Parametrii care primesc valori prin specifica!ia "PARAMS" vor fi automat

    actualiza!i cu noile valori n cadrul subcircuitului, permi!nd astfel particularizareaunui model generic de subcircuit cu anumite valori.

    g) Descrierea surselor comandate n tensiune prin func!ii de transferSursele comandate n tensiune (E, G) accept" descrierea prin func!ii de

    transfer (Analog Behavioral Modeling). Aceasta nseamn" c" tensiunea/curentulgenerate de aceste tipuri de surse pot fi descrise printr-o func!ie definit" de

    utilizator.

    VALUE: E VALUE = {expresie}Valoarea tensiunii de ie#ire este rezultatul evalu"rii func!iei din {expresie}

  • 8/13/2019 orcad curs1

    10/20

    10

    TABLE: E TABLE{expresie}=

    Func!ia de transfer este descris"prin perechi de puncte (x, y), unde x estevaloarea m"rimii de intrare descris"prin {expresie}, iar y este valoarea m"rimii de

    ie#ire. ntre dou"perechi de puncte valoarea m"rimii de ie#ire este calculat"prininterpolare liniar".

    LAPLACE: E LAPLACE {expresie} = {transformataLaplace a func!iei de transfer, m"rimea de intrare fiind dat"de {expresie} }

    3.4.5. Instruc!iuni care descriu tipul analizei ce trebuie efectuat"

    Analiza de curent continuu

    .DC [LIN]

    + [nested sweep specification]Instruc!iunea permite definirea unei variabile ale c"rei valori se modific"liniarn timpul analizei de curent continuu. Se pot realiza analize logaritmice dac"n

    locul parametrului LIN se folose#te DEC sau OCT.

    Ex. .DC VIN -.25 .25 .05.DC LIN I2 5mA -2mA 0.1mA

    Dac" n loc de LIN se folose#te LIST atunci se poate realiza o analiz" cubaleiere imbricat".

    Ex. .DC TEMP LIST 0 20 27 50 80 100 PARAM Vsupply 7.5 15 .5Analiza de regim tranzitoriu

    .TRAN + [SKIPBP]

    Analiza este f"cut"pe intervalul (0, ). Datele n fi#ierele de ie#ire*.OUT #i *.DAT sunt salvate pentru intervalul (, ).Datele n fi#ierul de ie#ire *.OUT sunt salvate cu un pas de timp dat de .

    La analiza de regim tranzitoriu, pasul de timp al simulatorului se modific"automatn func!ie de viteza de varia!ie a m"rimilor calculate, n scopul asigur"rii unui anumit

    nivel de precizie. Astfel, pe anumite intervale, pasul de timp poate cre#te foartemult. Se pot pierde astfel date semnificative din formele de und", dat fiind c" la

    vizualizarea formelor de und" se face interpolare ntre dou" puncte adiacente.Pasul de timp poate fi limitat prin . Dac" n corpul instruc!iunii esteprezent" specifica!ia "SKIPBP" Skip bias point calculation, vor fi folosite

    condi!iile ini!iale indicate n circuit prin specifica!ia "IC".

    Ex. .TRAN 1ns 100ns

    .TRAN/OP 1ns 100ns 20ns SKIPBP

    .TRAN 1ns 100ns 0ns .1ns

  • 8/13/2019 orcad curs1

    11/20

    11

    Analiza n frecven!".AC

    + Acest tip de analiz" calculeaz" r"spunsul unui circuit pentru o gam" de

    frecven!e. n acest tip de analiz" ca intrare se folosesc doar sursele care aucomponent"AC.

    Ex. .AC LIN 101 100Hz 200Hz.AC OCT 10 1kHz 16kHz.AC DEC 20 1MEG 100MEG

    Analiza parametric"

    .STEP LIN +

    .STEP [DEC |OCT] + .STEP LIST *

    Analiza parametric" se aseam"n" cu analiza de curent continuu cudeosebirea c" pentru fiecare pas se realizeaz" analizele de tip .DC, .TRAN sau

    .AC.

    Ex. .STEP VCE 0V 10V .5V

    .STEP LIN I2 5mA -2mA 0.1mA

    .STEP RES RMOD(R) 0.9 1.1 .001

    .STEP DEC NPN QFAST(IS) 1E-18 1E-14 5

    .STEP TEMP LIST 0 20 27 50 80 100

    .STEP PARAM CenterFreq 9.5kHz 10.5kHz 50Hz

    Primele trei analize sunt liniare, a patra este logaritmic", a cincea folose#te olist" de valori pentru parametru, n acest caz temperatura, iar ultima variaz" un

    parametru.Analiza Monte Carlo

    .MC [option]*+ [SEED=value]Acest tip de analiz"realizeaz"o evaluare din punct de vedere statistic a unei

    variabile dintr-un circuit variind valorile componentelor n func!ie de toleran!eleindividuale: DEV, sau toleran!ele lotului de componente folosite: LOT.

    Ex. .MC 10 TRAN V(5) YMAX.MC 50 DC IC(Q7) YMAX LIST

    .MC 20 AC VP(13,5) YMAX LIST OUTPUT ALL

    .MC 10 TRAN V([OUT1],[OUT2]) YMAX SEED=9321

  • 8/13/2019 orcad curs1

    12/20

    12

    Pentru acest tip de analiz"componentele folosite au denumirea xBREAK dinlibr"ria BREAKOUT.OLB. Propriet"!ile DEV #i LOT pot fi ata#ate si parametrilor din

    alte modele prin includerea n model a liniei urm"toare, pentru fiecare parametru:[DEV [track&dist] [%]] [LOT [track&dist] [%]]

    Ex. [ = [DEV [track&dist] [%]]+ [LOT [track&dist] [%]]]

    Analiza senzitivit"!ii/cazul cel mai defavorabil(sensitivity/worst-case)

    .WCASE [option]*Acest tip de analiz" variaz" valorile componentelor ca #i n cazul analizei Monte

    Carlo cu deosebirea c"doar un parametru este variat la fiecare ciclu. n acest felPSpice poate calcula senzitivitatea variabilei de ie#ire analizat" la fiecare

    parametru. Cnd toate senzitivit"!ile sunt cunoscute se realizeaz" o ultim"simulare cnd to!i parametrii sunt modifica!i astfel nct variabila de ie#ire are

    valoarea cea mai defavorabil".Ex. .WCASE TRAN V(5) YMAX

    .WCASE DC IC(Q7) YMAX VARY DEV

    .WCASE AC VP(13,5) YMAX DEVICES RQ OUTPUT ALL

    .WCASE TRAN V([OUT1],[OUT2]) YMAX RANGE(.4u,.6u)

    + LIST OUTPUT ALL VARY DEV HI

    %i pentru acest tip de analiz"componentele folosite au denumirea xBREAK

    din libr"ria BREAKOUT.OLB.

    Analiza Fourier.FOUR [nr. de armonici] vor fi salvate n fi#ierul *.DAT, fiind folosite ulterior pentru reprezentarea

    grafic" a rezultatelor simul"rii. Dac" nu se specific"

  • 8/13/2019 orcad curs1

    13/20

    13

    analiza rezultatelor simul"rii este comod s"avem datele pentru toate m"rimile dincircuit, ns", n anumite situa!ii, fi#ierul *.DAT poate avea dimensiuni foarte mari.

    3.4.7.Instruc!iunea .END.END

    Aceast"instruc!iune trebuie s"ncheie descrierea fi#ierului de circuit.

    3.5. Executarea simul#rii PSpiceDin meniul principal se selecteaz"Simulation ->Run [nume fi#ier].

    3.6. Vizualizarea rezultatelor din fi$ierul *.OUTRezultatele simul"rii din fi#ierul *.OUT pot fi vizualizate selectnd din meniul

    principal View -> Output File sau orice alt editor de text.

    3.7. Vizualizarea rezultatelor din fi$ierul *.DAT

    Rezultatele simul"rii din fi#ierul *.DAT pot fi vizualizate grafic selectnd dinmeniul principal View -> Run Probe.

    3.8. Surse de eroriNoduri flotante. Este necesar ca fiecare nod s" aib" o cale de c.c. c"tre

    mas" (obligatoriu trebuie sa existe nodul 0). De asemenea este necesar ca lafiecare nod s" fie cel pu!in dou" conexiuni. n caz contrar simulatorul nu poatecalcula punctul static de func!ionare #i va furniza mesaj de eroare. Problema se

    remediaz"prin conectarea unei rezisten!e de valoare foarte mare (1G, de exemplu)c"tre mas".Bucle de inductan!e sau de surse de tensiune. PSpice nu accept"

    existen!a buclelor de rezisten!"zero, bucle care pot fi formate din surse ideale detensiune #i/sau inductan!e. Problema poate fi rezolvat" prin ruperea buclei #inserierea unei rezisten!e de valoare foarte mic".

    Probleme de convergen!". Aceste probleme pot s" apar" n special laanaliza de regim tranzitoriu #i n special n cazul circuitelor care lucreaz" ncomuta!ie. Din punct de vedere al convergen!ei putem spune c"analiza de regim

    tranzitoriu a circuitelor de comuta!ie este cea mai dificil", cere cel mai mare efortde calcul (#i implicit cel mai mult timp) #i pune cele mai mari probleme n modelareacircuitelor respective. Pentru evitarea problemelor de convergen!" trebuie evitatevaria!iile foarte rapide ale m"rimilor din circuit, varia!ii care ar putea determinasc"derea pasului de timp al simulatorului sub valoarea minim"acceptat".La analiza de regim tranzitoriu, parametrul ITL5, care determin"num"rul maxim deitera!ii, trebuie s" primeasc" valoarea zero (num"r nelimitat de itera!ii). Num"rulmaxim implicit de 5000 de itera!ii poate fi foarte rapid atins la analiza de regim

    tranzitoriu.Ex. .OPTIONS ITL5=0 RELTOL=0.0001

  • 8/13/2019 orcad curs1

    14/20

    14

    4. APLICA"II PSpice AD

    n aceast" aplica!ie va fi creat #i simulat un circuit de tip Filtru Trece Jospentru familiarizarea cu tipurile de simul"ri #i op!iunile lor. n capitolul urm"toraceste simul"ri vor fi realizate n varianta grafic", din aplica!ia Capture.

    4.1 Simularea unui Filtru Trece Jos

    4.1.1. Se creeaz"cu notepad un fi#ier text n C:\AACEP\FTJ-text n care seva implementa circuitul din Fig. 1.2 respectnd conven!iile din Capitolul 3.

    Aten!ie! Fi#ierul trebuie s" con!in" cel putin un caracter #i s"aib"numeleftj-text.cirinainte s"fie deschis cu PSpice.

    PSpice se lanseaza n executie din meniul Start -> Programs -> OrCADRelease 9.0 ->PSpice AD. Se deschide fi#ierul creat cu File -> Open. Selecta!i laop!iunea Files of type -> Circuit Files (*.cir)

    0 Fig. 1.2 Filtru trece jos

    4.1.2. Nodul 0 este cel din figur". Alege!i denumiri pentru componente #inumerota!i restul nodurilor.

    Parametrii componentelor #i simul"rii sunt:R=100 ; C=200nF;

    sursa de tensiune este de tip PULSE:tensiune ini!ial"(V1) = 0; tensiune final"(V2) = 10V;ntrziere fa!"de origine (Td) = 0s; timp de cre#tere (TR)= 10ns;timp de c"dere (TF) = 10ns; durata palierului pe tensiune final" (PW) =5us;perioada (PER) = 10us.

    Analiza este de tip tranzitoriu cu parametrii:=0; = 200us; =0

    Rezultatele simul"rii vor fi vizualizate n Probe.

    4.1.3. n urma simul"rii f"r"erori trebuie s"apar"fereastra Probe.

    Ad"uga!i nca un ecran de desen, Plot -> Add Plot to Window.Ecranele dedesen pot fi selectate ap"snd cu mous-ul pe ele.

    Din meniul Trace -> AddTrace ad"uga!i ntr-un ecran de desen tensiuneape sursa si pe celalalt ad"uga!i tensiunea pe condensator.

    4.1.4. Afi#a!i grila n puncte in ecranele de desen: din meniul Plot -> AxisSettings... ->taburile X Grid $i Y Grid -> dots

    Activa!i cursorul din meniul Trace -> Cursor -> Display #i m"sura!itensiunea medie pe condensator. De ce tensiunea medie pe condensator este0.5*tensiunea sursei de alimentare?

    Activa!i analiza Fourier din meniul Trace -> Fourier. Observa!i componentelespectrale ale celor doua forme de und". De ce au amplitudini diferite?

  • 8/13/2019 orcad curs1

    15/20

    15

    4.1.5 Comenta!i linia corespunz"toare comenzii de analiz" tranzitorie #isursa PULSE #i nlocui!i-le cu elementele corespunz"toare realizarii unei analize nfrecven!"cu parametrii:

    -amplitudinea tensiunii la intrare 1V;-analiz" logaritmic" (DEC) cu 100 puncte pe decad", frecven!a de nceput

    10Hz iar cea de sfr#it 2000kHz.Vizualiza!i tensiunea pe condensator cu scal" in decibeli (DB). Din meniul

    Trace -> Add Trace -> selecta!i DB() din lista din dreapta dup" care selecta!itensiunea pe condensator din lista din stnga.

    M"sura!i cu ajutorul cursorului frecven!a de t"iere a filtrului la -3dB.

    4.1.6 Realiza!i analiza n frecven!" parametric" avand ca parametrurezistenta R cu valori cuprinse intre 50 si 150 ohm cu pas de 20 ohm.

    Defini!i parametrul R cu .PARAM, nlocuiti valoarea rezistentei cu parametrul#i dup" instructiuna .AC adaugati instructiunea .STEP PARAM cu parametrii demai sus. Observati cum se modifica raspunsul n frecven!".

    `

  • 8/13/2019 orcad curs1

    16/20

    16

    5. APLICA"II Capture

    n aceast" aplica!ie vor fi create #i simulate cteva circuite simple pentrufamiliarizarea cu lucrul in aplica!ia Capture.

    Capture se lanseaza n executie din meniul Start -> Programs -> OrCADRelease 9.0 ->Capture CIS. Pe ecran va ap"rea fereastra principal"a programuluiOrCAD Capture (Fig. 1.3).

    Fig. 1.3 Fereastra principal"a programului OrCAD Capture

    Pentru a putea realiza simularea, trebuie creat un nou proiect. Acest lucru serealizeaz"din meniul File > New > Project&Pe ecran va aparea meniul de crearea unui proiect nou (Fig. 1.4). Din acest meniu se specific" numele #i tipul

    proiectului, precum #i calea catre directorul n care se dore#te salvarea proiectului.Este indicat ca fiecare simulare s" fie facuta ntr-un director separat deoareceprogramul Capture genereaz"mai multe fi#iere legate de simulare care pot creaconfuzii dac"nu sunt organizate corespunzator.

    Pentru a putea simula circuite, proiectul trebuie sa fie de tip Analog orMixed-Signal Circuit Wizzard. Dupa ce se s-a ales numele #i tipul proiectuluitrebuiesc incluse librariile folosite. Acest lucru se realizeaza din fereastra urm"toare(Fig. 1.5).

    Libr"riile se pot ad"uga oricnd pe parcursul elaborarii circuitului, motivpentru care vom include librariile pe masur"ce vom avea nevoie de ele. Pentru a

    ncepe elaborarea circuitului se apasa butonul Finish.

  • 8/13/2019 orcad curs1

    17/20

    17

    Fig. 1.4 Meniul de creare a unui proiect nou

    Fig. 1.5 Fereastra de selectare a libr"riilor

    n Fig. 1.6 se observ" mediul de lucru n cadrul unui proiect n aplica!ia

    Capture. Sunt prezente 3 ferestre de lucru. De la stnga la dreapta:- Project Manager, con!ine resursele utilizate n proiect, organizate n func!ie

    de utilizare. Primul este proiectul [nume proiect].dsn care con!ine paginile cushemele electrice, componentele utilizate recent, n Design Cache #i libr"riileincluse n proiect. n urm"toarea categorie sunt fi#ierele de ie#ire, .net care contineo parte din fi#ierul de circuit, cu componentele #i conexiunile formate. Fi#ierul .drccon!ine verificarea proiectului din punct de vedere electric. Dac"sunt erori ele sevor reg"si precizate aici. n ultima categorie se afl" resursele necesare simul"rii.Aici se poate activa unul din profilele de simulare.

    - fereastra din centru con!ine componentele si leg"turile ce alc"tuiesc

    circuitul.- ultima freastr" arat" utilizatorului diverse mesaje care pot ap"rea pe

    parcursul realiz"rii #i simul"rii proiectului.

  • 8/13/2019 orcad curs1

    18/20

    18

    Fig. 1.6 Aspectul unui proiect n aplica!ia Capture

    Pentru realizarea circuitelor se folosesc uneltele din partea stnga aecranului, care sunt accesibile si din meniul Place. Acestea sunt disponibile doar

    cnd este selectat"fereastra de desen.- Select folosit pentru selectarea si editarea unei componente deja plasate- Place Part selectarea si plasarea unei noi component in schema- Place Wire desenarea traseelor (firelor) intre component- Place Net Alias plasarea unor denumiri explicite pentru nodurile din schema- Place Bus plasarea unei legaturi de tip magistrala- Place Junction plasarea unui nod in circuit- Place Bus Entry Plasarea unei intrari in magistrala- Place Power selectarea si plasarea unei surse de tensiune sau current in circuit- Place Ground plasarea nodului de masa

    - Place Hierarchical Block plasarea unui bloc ierarhic- Place Port plasarea unui port- Place Pin plasarea unui terminal (in editarea componentelor)- Place Off-Page Connector conector pentru continuarea schemei pe alta pagina- Place No Connect terminal neconectat, pentru a nu genera erori- Place Line desenarea unei linii- Place Polyline desenarea unui polygon- Place Rectangle desenarea unui dreptunghi- Place Elipse desenarea unei elipse- Place Arc desenarea unui arc de cerc- Place Text permite introducerea de text explicative in schema

  • 8/13/2019 orcad curs1

    19/20

    19

    5.1 Simularea unui Filtru Trece Jos n Capture

    5.1.1 Realiza!i filtrul din Fig. 1.2 cu valorile indicate la 4.1.2.Plasa!i componentele filtrului din meniul Place -> Part, selectati libraria

    ANALOG apoi din lista condensatorul C. Simbolul condensatorului apare in casutade langa Librarii. Selecta!i componenta si cu click mouse dreapta selectati EditProperties. In campul Value introduce!i valoarea 200n. Observa!i parametrii ICsiTOLERANCE, IC conditia initiala iar TOLERANCE reprezinta parametrul TOL dinanaliza Monte Carlo. Campul Referenceeste numele componenetei care poate fimodificat daca este nevoie.

    Plasati rezistenta in acelasi fel si modificati valoarea la 100.Din meniul Place -> parts selectati libraria SOURCE si selectati componenta

    VPULSE. In meniul Edit Properties puteti completa parametrii specificati la 4.1.2.Din meniul Place Ground sau apasand pe simbolul din dreapta ecranului

    corespunzator plasati, din libraria SOURCE, componenta 0, cu simbolul deGROUND. Aceaste tipuri de componente sunt folosite pentru a lega diverse puncteale schemei la liniile de alimentare. In PSpice obligatoriu trebuie sa existe cel putino astfel de componenta cu numele 0.

    Apasand pe casuta a 3-a din dreapta, Place wire, realizati conexinile intreterminalele componentelor.

    5.1.2 Analiza tranzitorieDin meniul PSpice-> New simulation Profile creati un profil de simulare nou

    cu numele tran. In fereastra Simulation Settings completati la Run to time: 200u.Efectuati simularea din meniul PSpice-> Run. Aplicatia PSpice se lanseaza

    automat. Din meniul PSpice -> Markers selectati Voltage si aplicat pe firul delegatura intre R si C. Automat in Probe va aparea forma de unda. Adaugati un ecande desen si repetati pentru tensiunea de intrare.

    5.1.3 Analiza in frecventaIn Project Manager , la PSpice resources se observa profillul de simulare

    creat. Pentru analiza in frecventa va trebui creat alt profil de simulare. Din PSpice -> New Simulation Profile creati un profil cu numele AC. In Simulation Settingselectati la Analysis type AC Sweep/Noise si completati cu parametrii din 4.1.5.

    Pentru analiza in frecventa va trebui o sursa ce contine componenta AC,

    restul surselor finnd anulate. Adaugati din libraria SOURCE componenta VAC. Inmeniul Edit properties modificati valoarea ACMAG la 1V. Conectati sursa in loculcelei VPULSE. Vizualizati raspunsul in frecventa ca in 4.1.5.

    5.1.4 Analiza parametricaPentru analiza parametrica trebuie adaugat, din libraria SPECIAL,

    componenta PARAM.Valoarea componentei pe care o dorim ca parametru va fi inlocuita cu

    {nume_parametru}.Selectati componenta PARAMETERS si din meniul Edit Properties selectati

    New si completati cu nume_parametru , fara {}. Completati valorea initiala in casuta

    nou formata si inchideti meniul.Creati un profil nou de simulare cu numele AC. Selectati ca la punctul 5.1.3tipul de analiza.

  • 8/13/2019 orcad curs1

    20/20

    Bifati casuta Parametric Sweep si completati cu valorile de la punctul 4.1.6.

    Selectati Global Parameter si completati numele fara {}.Efectuati simularea si plasati un marker de tensiune intre condensator si

    rezistenta. Observati formele de unda in Probe.

    5.2 Simularea unui filtru trece banda de tip Butterworth

    5.2.1 Implementati in Capture filtrul din Fig. 1.7.

    0

    V3

    1V

    R2

    1

    L2

    4u

    L1

    100u

    C3

    50u

    C2

    2u

    Fig. 1.7 Filtru trece banda

    5.2.2 Reluati analizele de la punctul 5.1. Luati ca parametru L1 cu valoricuprinse intre 50 si 150 uH cu pas de 25uH.