Einfuehrung in Pspice

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Intro to PSPICE in German

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MICROSWISS-Zentrum Rapperswil Hochschule Rapperswil Oberseestrasse 10 CH-8640 Rapperswil Tel 055 222 47 00 Fax 055 222 47 07 http://microswiss.hsr.ch

MICROSWISS-Zentrum Rapperswil

Einfhrung in Capture und PSpice 9.1 von OrCAD

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Inhaltsverzeichnis1. Einfhrung - Schema zeichnen....................................................................................2 1.1. Einfhrungsbeispiel..............................................................................................2 1.2. Arbeitsschritte.......................................................................................................2 1.3. Bauteile aus der Library holen und plazieren.......................................................3 1.4. Verwendete Librarys im Beispiel..........................................................................3 1.5. Schemabefehle....................................................................................................4 1.6. Bauteile, Quellen einstellen und Leitungen beschriften.......................................4 1.7. Wichtige Einstellungen im Schemaeditor.............................................................4 2. Einfhrung - Simulieren...............................................................................................5 2.1. Arbeitsschritte.......................................................................................................5 2.2. Simulator fr die DC-Simulation einstellen...........................................................5 2.3. Simulator starten..................................................................................................5 2.4. Netzliste und Ausgabefile.....................................................................................6 2.5. Probe Die grafische Ausgabefenster...................................................................6 2.6. AC-Simulation.......................................................................................................8 2.7. Transienten-Simulation........................................................................................9 3. Bibliotheken und Signalquellen..................................................................................11 3.1. Bibliotheken........................................................................................................11 3.2. Gleich- und Wechselstrom Signalquellen...........................................................12 3.3. Transienten Signalquellen..................................................................................12 4. Gleichstromanalyse...................................................................................................14 4.1. Gleichstrombertragungsfunktion (DC Sweep)..................................................14 5. Analyse im Frequenzbereich.....................................................................................16 5.1. Frequenzgang (AC-Sweep)................................................................................16 5.2. Rauschanalyse (Noise Analysis)........................................................................17 6. Analyse im Zeitbereich..............................................................................................19 6.1. Transienten-Analyse...........................................................................................19 6.2. Spektralanalyse..................................................................................................21 7. Zustzliche Mglichkeiten..........................................................................................23 7.1. Statistische Analyse (Monte-Carlo-Analyse)......................................................23 7.2. Worst-Case-Analyse..........................................................................................24 7.3. Parameter-Analyse.............................................................................................25 8. Librarys, Symbole, Subcircuits und Modelle..............................................................26 8.1. Erstellen einer neuen Library und eines Modells................................................26 9. Schemazeichnen mit Hierarchien..............................................................................28 9.1. Schema mit Hierarchie und Blcken..................................................................28 9.2. Umwandeln eines Blocks in ein Symbol.............................................................30 9.3. Erzeugen eines Symbols fr ein bestehendes Schema.....................................31

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1.1.1.

Einfhrung - Schema zeichnenEinfhrungsbeispielAls Einfhrungsbeispiel wird eine DC- / AC- und eine Transientenanalyse gezeigt. In den weiteren Kapiteln werden die Bibliotheken, die Signalquellen, die Analysearten und der Umgang mit Librarys genauer beschrieben. Als Beispiel eine Operationsverstrkerschaltung mit einem Tiefpass.

1.2.

ArbeitsschritteBeim Schemazeichnen gibt es folgende Arbeitsschritte:F F F

Bauteile aus der Library holen, plazieren, einstellen und eventuell verschieben Bauteile miteinander verbinden Quellen einstellen

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1.3.

Bauteile aus der Library holen und plazierenAuf Symbolliste rechts oder im Menu Place - Part (Shift P)

Man kann ein Element aus einer vorhandenen Libary auswhlen oder mit Add Library eine neue Library hinzufgen. Die Elemente fr Masse und Speisung werden entweder in der Symbolliste rechts oder im Menu Place - Power / Ground ausgewhlt.

1.4.

Verwendete Librarys im BeispielJedes Schema braucht einen Knoten 0 als Referenzpunkt (z.B. bei agnd enthalten).F F F F

Nat_semi.olb: Analog.olb: Capsym.olb: Source.olb:

Operationsverstrker LM324 Widerstand R, Kondensator C Masse GND_signal, Anschlusspin Vcc_circle Spannungsquelle vsrc

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1.5.

SchemabefehleMit den folgenden Befehlen werden Operationen mit den Elementen gemacht:F F F F F

Bauteile verbinden: Bauteil rotieren: Bauteil spiegeln: Neuzeichnen: Anzeige:

Place - Wire Shift W Edit - Rotate Ctrl R Edit - Mirror View - Zoom - Redraw F5 View - Zoom

Symbol rechts

Symbole oben

1.6.

Bauteile, Quellen einstellen und Leitungen beschriftenF F F

F

Allgemeiner Hinweis: In OrCAD gilt m fr Milli und Meg fr Mega. Widerstnde und Kondensator: Doppelklick auf den R bzw. C Quellen und Anschlusspin: Doppelklick auf das Bauelement Den DC-Wert wird unter DC eingegeben. Die anderen Quellen sind im Abschnitt Signalquellen beschrieben. Leitungen: Doppelklick auf Leitungen

1.7.

Wichtige Einstellungen im SchemaeditorF F

Papiergrsse: Anzeige: Rubberband:

F

Options - Schematic Page Properties Options - Design Template Wahl der Beschriftung (z.B. Name, Nummer) Die Verbindungen werden automatisch mitgezogen

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2.2.1.

Einfhrung - SimulierenArbeitsschritteBeim Simulieren gibt es folgende Arbeitsschritte: F Simulator einstellen (Analyseart und Optionen) F Simulator starten F Resultat im Ausgabefenster und auf dem Schema anzeigen lassen.

2.2.

Simulator fr die DC-Simulation einstellenF

Unter PSpice - New Simulation Profile - Create - Analysis - DC Sweep aktivieren

F

Unter Data Collection - All voltage, current, and digital states einstellen.

2.3.

Simulator startenDen Simulator starten mit PSpice - Run

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2.4.

Netzliste und AusgabefileZwei Files werden bei der Simulation automatisch gemacht:F

Auf PSpice - View Simulation Results klicken. Dieses File zeigt die Netzliste vom gezeichneten Schema an, wenn keine Fehler gemacht wurden.

F

Auf PSpice - View Output File klicken. Dieses File zeigt alle Ablufe bei der Simulation an. Es ist vorallem dann wichtig, wenn die Simulation nicht startet (z.B. fehlende Bibliotheken, nicht gesetzte Werte, keinen Arbeitspunkt oder 0 Knoten).

2.5.

Probe Die grafische AusgabefensterF

F

F

F F

Unter PSpice - Markers - Voltage Level kann man den Spannungs-Marker whlen und die Spitze an den Ausgang und an den Eingang legen. Mit dem Element Current Into Pin sieht man den DC-Arbeitspunkt (Iprobe fr Strme). Im Fenster Probe unter Trace - Add Trace kann man auch ein Signal whlen, sowie mathematische Funktionen (z.B. MAX (V(OUT)) ). Mit Plot - Add Plot to Windows erscheint ein weiteres Diagramm. Der Cursor befindet sich im Menu Tools - Customize - Keyboard (Kurve-Symbol). Mit der linken bzw. der rechten Maustaste hat man je ein Cursor zur Verfgung.

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2.6.

AC-SimulationF F

Bei der Eingangsquelle AC=1 eingeben (Doppelklick auf Quelle). Die AC-Analyse einstellen (PSpice - Edit Simulation Settings - AC Sweep/Noise)

F F

F

Den Simulator (Run) starten Den dB Magnitude of Voltage benutzen und den Phase of Voltage - Marker im Menu Markers - Advanced und an den Ausgang der Schaltung setzen. Der gewnschte Bereich der X bzw. Y-Achse kann mit einem Doppelklick auf die Beschriftung der Achsen eingestellt werden.

F

Kommentar zur Simulation: Das Resultat zeigt die erwartete Verstrkung von 40db = 100. Die AC-Simulation linearisiert die S