Online-Tutorial Schaltungs-Simulation mit PSpice · PSpice-Bibliotheken (LIB-Dateien,...
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Online-Tutorial Schaltungs-Simulation mit PSpice
Geschrieben von: Volker Lange-JansonDonnerstag, den 29. November 2012 um 11:22 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 15:20Uhr// Online-Tutorial Schaltungs-Simulation mit PSpice
Mein komplettes Tutorial für PSpice ab der Student-Version 9.1. Das Tutorial ist imLaufe der Zeit entstanden und richtet sich hautpsächlich an Schaltungsentwickler undStudenten. Nun ist es online. Viel Freude damit! Alle Rechte liegen bei mir. Sie dürfendas Tutorial nicht für eigene Seminare benutzen. Sie dürfen das Tutorial abgesehen vonden Übungsaufgaben auch nicht herunterladen. Die Videos dürfen zum Betrachenheruntergeladen werden. Ein Nachdruck, auch auszugsweise, ist ebenfalls nichtgestattet.
Eigentlich für die Version ab 9.2 geschrieben, kann damit auch ab der Student-Version 9.1gearbeitet werden, wobei die geringen Unterschiede zur Version 9.2 kaum auffallen. DieStudent-Version 9.1 besitzt fast die volle Funktionalität der Vollversionen, allerdings ist die Zahlder maximalen Knoten begrenzt, so dass in der Praxis Schaltungen bis zu 90 Bauteilensimuliert werden können. Die Knoten eventueller Unternetzwerke werden allerdings mitgezählt.
Ergebnis einer Toleranzanalyse (Monte-Carlo-Analyse) im Zeitbereich mit PSpice. Dies istdas Resultat, wenn allen Bauteilen Toleranzen vergeben werden.
Selbst das geht mit der PSpice-Studentversion: Röhrengegegentakt-NF-Endstufe. DieModelle für die Röhren, den Übertrager und den Lautsprecher gibt es zum Beispiel alsUnternetzwerke unter http://tdsl.duncanamps.com/dcigna/tubes/spice/index.html . Das Tutorial war ursprüngliche auf CD-ROM. Deshalb gibt es noch einige Einschränkungen,
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die im Laufe der Zeit beseitigt werden. Die Videos liegen noch im AVI-Format vor. Mit demInternet-Explorer und dem Windows-Media-Player als Plugin können diese Videos direkt imBrowser betrachtet werden. Einige Links gehen nicht. Dafür sind alternativ die Zip-Dateien mitden vorbereiteten Übungsaufgaben herunterladbar. Das Tutorial erklärt zudem, wie sie externe Modelle einbinden können. Diese Modelle findenSie im Internet und den nachfolgenden Links. Sie können aber auch bereits mit denvorhandenen Modellen der Demo-Version sehr viele Untersuchungen vornehmen. Simulationsprogamm: Die PSpice-Student-Version 9.1 gibt es zum Beispiel unter http://www.electronics-lab.com/downloads/schematic/013/. Sehr gut geeignet ist auch die Evaluation-Version (Demoversion) 9.2, welche nach kurzerSuche im Internet gefunden werden kann. Bitte beachten Sie, dass die Demoversionen nur fürdas Ausprobieren, das Erlernen und den privaten Gebrauch genutzt werden dürfen. EineNutzung für die kommerzielle Schaltungsentwicklung ist nicht gestattet. Modelle: http://www.gunthard-kraus.de/Spice_Model_CD/ , insbesondere http://www.gunthard-kraus.de/Spice_Model_CD/Mixed%20Part%20List/Spice-Models-collection/. //
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Pspice-Online-Tutorial: Die Links zu den einzelnen Kapiteln rufen ein neues Fenster auf.
1. Impressum, Wichtige Hinweise, Haftungsausschluss und Vorwort Impressum Wichtige Hinweise, Haftungsausschluss Vorwort
2. Hinweise zur Beschaffung, Installation, zur Deinstallation und zu dem Aufrufen vonPSpice und Capture
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Systemvoraussetzungen für die Version 9.1 Beschaffun und Installation von Capture/PSpice Aufrufen von Capture und PSpice Deinstallation von Capture/PSpice
3. Die Grundeinstellungen von Capture
Das noch leere Capture-Fenster Einstellungen unter Menüleiste Options Preferences...: Einstellungen unter Menüleiste Options Design Template... Gitterabstand einstellen Randmarkierung (Grid Reference) Titelblock verbergen Hierarchische Blöcke und Bauteile unter Hierarchy
4. Anlegen, Öffnen und Schließen von PSpice-Projekten
Die Begriffe Projekt (OPJ-Datei) und Design (DSN-Datei) Ändern der vorgegebenen Namen SCHEMATIC1 und PAGE1 Grundsätzliches zur Namensvergebung in PSpice und Capture Das erste Projekt wird angelegt Ein zweites Projekt wird angelegt Ein bereits erstelltes Projekt aufrufen Vorbereite Projekte dieses Kurses aufrufen Projekte schließen Das Session-Log-Fenster Mehrere Projekte in Capture gleichzeitig Fenstergröße verändern
5. Eingabe eines für die Simulation geeigneten Stromlaufplans
Bauteilebibliotheken (OLB-Dateien)
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Der Part-Browser PSpice-Bibliotheken (LIB-Dateien, Modell-Bibliotheken) Aufrufen und Anordnen der Bauteile Horizontal und Vertikal Spiegeln der Bauteile und Symbole Verschieben von Bauteilen oder anderen Elementen des Schaltplans Gruppierungen bilden und Schaltungsteile kopieren Entfernen von Bauteilen oder anderen Elementen des Schaltplans Einsetzen des Kondensators Einsetzen der Gleichspannungsquelle VDC Wo finde ich welches Bauteil? - Automatische Bauteilesuche mit Part Search Abspeichern der bisherigen Arbeiten Die Verdrahtung der Schaltung Netznamen (Net-Alias) vergeben Die Bauteilebezeichner (R1, R2, R3 ...) verändern Die Bauteilewerte verändern und die richtige Schreibweise fürBauteilewerte Die für die Simulation unverzichtbare PSpice-Masse Wie die PSpice-Masse das erste Mal nach der Installation von Capture in dieSchaltung gesetzt wird Dokumentation des Stromlaufplans Das schnelle Hinzufügen der PSpice-Null Ein wenig Theorie: Die PSpice-Masse vergibt nur einem Knoten die Bezeichnung"0" Zusammenfassung der wichtigsten Tastaturkürzel
6. Anlegen eines Simulationsprofils für die Arbeitspunktanalyse, die ersteSimulation und Netzlisten
Anlegen eines Simulationsprofils Starten der Simulation Anzeigen der Simulationsergebnisse a) Anzeige in der Output-Datei b) Anzeige direkt im Schaltbild Hintergrundwissen zu den Netzlisten (vertiefend) Design Rules Check Verbindungs-Netzliste Simulations-Netzliste Zusammenfassung von Verbindungs- und Simulations-Netzliste Simulieren von Netzlisten ohne Capture und nur mit Probe
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7. Der DC-Sweep
Die Schaltung zur Anzeige einer Transistorausgangskennlinie Aufbau Funktionsweise Das Simulationsprofil für den DC-Sweep Grafische Darstellung des Kollektorstroms 1. Marker verwenden 2. Anzeige der Werte oder Variablen ohne Marker Sichern von bereits simulierten PSpice-Projekten Falsches und richtiges Austauschen von Transistoren, Halbleitern u.s.w.
8. Die Stromrichtung bei Strommarkern
9. Der verschachtelte DC-Sweep
Erzeugen einer Ausgangskennlinienschar Ein neues Simulationsprofil erzeugen, das auf einem vorhandenen basiert Ausfüllen des "secondary sweep" Zwei Simulationsprofile zur Auswahl Simulationsprofile löschen und den Profilnamen ändern Das Ergebnis nach der Simulation zeigt eine Kennlinienschar Leistungshyperbel und Arbeitsgerade eintragen Eigenerwärmung und die Behandlung von Bauteile-Grenzwerten Eigenerwärmung Grenzwerte der Bauteile
10. Die Darstellungen im Probe-Fenster
Achsenabschnitte und die Gitterdarstellung verändern Grafische Elemente und Texte einblenden Einzeichnen einer Arbeitsgerade Einblenden von Texten Aufrufen und Abspeichern des Erscheinungsbildes
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Aufrufen über Probe Direktes Aufrufen aus Capture heraus Diagramme in Textverarbeitungssysteme übertragen Die Grafen dicker darstellen und mit Mustern und Symbolen versehen Einstellungen direkt in der PSpice.ini vornehmen
11. Mehrere Y-Achsen und Diagramme in Probe darstellen
Neues PSpice-Projekt anlegen Simulationsprofil anlegen Den Simulationsfortschritt in Probe verfolgen können Variablen mit "Add Traces" auswählen Die Darstellung des Simulationsergebnisses in Probe Die Variable eines Grafen mit mathematischen Ausdrücken ergänzen Löschen und Markieren eines Grafen Anlegen einer zweiten Y-Achse Die Doppelpfeil-Markierung der Y-Achse verschieben Den verschiedenen Y-Achsen gezielt andere Bezeichnungen und Einteilungenvergeben Löschen einer Y-Achse Mehrere Diagramme in einem Probe-Fenster anzeigen
12. Die Simulation mit Probe auswerten
Den Stromverstärkungsfaktor in Abhängigkeit von der Kollektorspannungdarstellen Mathematische Ausdrücke ohne Tipperei in das "AddTraces"-Fenster eintragen Eine Ableitung erzeugen Anzeigen der von PSpice berechneten Punkte (Mark Data Points) Ausschnitte in Probe vergrößern (Zoomen) Übertragen der X-Y-Wertepaare in eine Tabelle Mit dem Probe-Cursor die exakte Position ermitteln Das Fadenkreuz auf einem anderen Grafen verschieben Minima, Maxima und Wendepunkte automatisch auffinden lassen Die Position des Fadenkreuzes als Zahlenangaben einblenden
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13. Importieren von Schematics-Dateien nach Capture
14. Untersuchung der Frequenzabhängigkeit (AC-Sweep)
Kleinsignalverhalten Eingabe und Vorbereitung der Schaltung Die Wechselspannungsquelle VAC Der Property- oder Eigenschaften-Editor Off-Page-Verbindungselemente (Off-Page-Connectoren) Netznamen als Alternative zu Off-Page-Connectoren Den Operationsverstärker vertikal spiegeln Nichtmodellierte Anschlüsse Anlegen eines Simulationsprofils für die AC-Analyse Anzeigen der Gruppenlaufzeit, des Phasen- und Frequenzgangs Marker für besondere Anwendungen Spannungsmarker für eine Anzeige in dB Marker für das Bode-Diagramm Logarithmische Einstellung für die X- und Y-Achse wählen Anzeigen von Ortskurven Variable der X-Achse ändern
15. Rausch-Analyse
Die zu untersuchende Schaltung Das Simulationsprofil für die Rausch-Analyse Graphische Anzeige in Probe Rausch-Minimierung
16. Untersuchungen im Zeitbereich (Transientenanalyse)
Die Schaltung Die Rechteckspannungsquelle VPULSE Das Simulationsprofil Eine kritische Untersuchung des Ergebnisses
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Überspringen der Arbeitspunkteinstellung für den Anfangszustand Die Einstellung "Start saving data after:" Die Einstellung "Maximum step size:" Die Rechenschrittweite ist nicht gleichmäßig Transientenanalyse eines Oszillators Umladen eines Kondensators (die verlorene Energie)
17. Verkoppelung von Induktivitäten
Kernlose Verkoppelung Verkoppelung mit einem magnetischen Kern
18. FFT- und Fourier-Analyse
Die Demonstrations-Schaltung FFT-Analyse Fourier-Analyse
19. Tabellen in der Transientenanalyse verwenden
Die Datenpunkte in eine Tabelle übertragen Mit der Tabelle eine Spannungsquelle steuern Tabellen mit X-Y-Wertepaaren von zeitgleichen Abständen mit VPRINT erzeugen
20. Konvergenzprobleme beheben
Häufige Falscheingaben Konvergenzprobleme bei der Arbeitspunktbestimmung Konvergenzprobleme bei der Transientenanalyse Ursachen für einen Simulationsabbruch
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Die Konvergenzeinstellungen in der Registerkarte Options Problembehebung bei idealen Spulen Weitere Tipps zur Konvergenz (NODESET und IC)
21. Die Macro-Funktion in Probe
Beispiel Ladekurve eines Kondensators Anlegen und Abspeichern eines Macros Aufrufen und Anwenden des Macros
22. Die parametrische Analyse
Das Simulationsprofil für die Schaltung vorbereiten Den Wert eines Bauteiles für die parametrische Untersuchung vorbereiten Dem Simulationsprofil die parametrische Analyse hinzufügen Die Simulation ausführen
23. Weitere Tipps zur parametrischen Analyse
Einen einzigen globalen Parameter mehrfach einsetzen Anzeigen ausgewählter Grafen in Probe Ausgewählte Grafen mit mathematischen Funktionen verknüpfen Parametrisierung der Sinusquelle VSIN Parametrisierung der Pulsweite (Pulsweitenmodulation, PWM) derRechteckspannungsquelle VPULSE
24. Eine parametrische Analyse mit Performance Analysis auswerten
Die Beispiel-Schaltung und ihre Simulation Das Diagramm mit "Performance Analysis" auswerten
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Geschrieben von: Volker Lange-JansonDonnerstag, den 29. November 2012 um 11:22 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 15:20Uhr Untersuchung einzelner Kurven mit "Eval Goal Function" oder"Evaluate Measurement"
25. Die Monte-Carlo-Analyse
Die Demonstrationsschaltung Die Vergabe von Bauteiletoleranzen Die Transientenanalyse einrichten Die Monte-Carlo-Analyse einrichten Die Monte-Carlo-Analyse ausführen Die Arbeitspunktangaben in Probe für jeden Durchgang Die tatsächlichen Bauteilewerte eines jeden Durchgangs Die graphische Ausgabe in Probe Histogramme oder Balkendiagramme Der AC-Sweep (Frequenzganguntersuchung) Die Quelle VSIN für den AC-Sweep vorbereiten Die Einstellungen für die Vergleichsfunktionen unter "More Settings" Anzeige einzelner Durchgänge im Probe-Fenster
26. Histogramme (Balkendiagramme)
Die Schaltung vorbereiten Ein Balkendiagramm erzeugen Anzahl der Balken verändern Auswerten des Balkendiagramms Mittenfrequenzen untersuchen Einfaches Experiment zur Darstellung der Gauß-Verteilung
27. Die Worst-Case-Analyse
Grenzen und Methode der Worst-Case-Analyse in PSpice Eine Brückenschaltung dient als Beispiel Monte-Carlo-Analyse zum Vergleich Worst-Case-Analyse einrichten
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Geschrieben von: Volker Lange-JansonDonnerstag, den 29. November 2012 um 11:22 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 15:20Uhr Zwei oder mehrere Diagramme wie Klarsichtfolien übereinander legen
28. Modelle mit dem Modell-Editor verändern
Aufbau und Syntax eines Modells Die Beispielschaltung Die Registerkarte "Libraries" Die Begriffe "Implementation" und "Value" Ändern eines Modell-Parameters mit dem Modell-Editor Kennlinien mit dem Modell-Editor verändern
29. Modell-Parameter parametrisieren
Die Beispielschaltung (Stromverstärkungsfaktor ändern) Strommessung mit der universellen Spannungsquelle VSRC Das Simulationsprofil der Beispielschaltung Das Ergebnis im Probefenster Stromverstärkungsfaktor des Transistormodells parametrisieren Alternative Methode zur Veränderung eines Modell-Parameters Simulation einer Stromspiegelschaltung
30. Temperaturverhalten von Modellen
Der Temperatur-Sweep Nominal- oder Bezugs-Temperatur TNOM Temperaturbeiwerte passiver Bauelemente (R, L, C) Bezugs-Temperatur für ein einziges Modell zuweisen Verschiedenen Modellen unterschiedliche Temperaturen zuweisen Temperatur-Parameter parametrisieren Ersatzschaltbild für thermisches Verhalten
31. Toleranzbehaftete Modell-Parameter
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Durchbruchspannung einer Z-Diode mit einer Toleranz versehen Die Toleranz-Arten DEV und LOT
32. Untersuchung einer Spannungsstabilisierung
Die Schaltung der Spannungsstabilisierung Das Simulationsprofil verändert den Lastwiderstand Ausgangsspannung und differentiellen Innenwiderstand ermitteln Monte-Carlo-Analyse Temperaturverhalten
33. Unternetzwerke (Makro-Modelle, Subcircuits)
Aufbau von Unternetzwerken Erzeugen eines Unternetzwerkes aus einem Schaltbild heraus
34. Erzeugen und Einbinden eines Symbols
Erzeugen eines Symbols für ein Unternetzwerk Einbinden des Symbols in eine neue Schaltung Anmelden der neuen LIB-Datei Wie das Symbol mit dem Unternetzwerk verknüpft ist Der Design-Cache
35. Symbole mit dem Symbol-Editor zeichnen
Falsches Aufrufen des Symbol-Editors Richtiges Öffnen des Symbol-Editors
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Auswahl des Symbols aus dem Projektfenster der OLB-Datei Ändern der Pin-Nummerierung des Symbols Abspeichern des veränderten Symbols Den Kasten durch ein Dreieck ersetzen Die Position der Pins verändern Die Namenszüge der Pins verdrehen und verschwinden lassen Die Pins verlängern und das Symbol fertig stellen
36. Übungsbeispiele zum Einbinden fremder Modelle und Unternetzwerke
Übungsbeispiel zum Einbinden eines Unternetzwerks Das vorbereitete Übungsbeispiel zur Vervollständigung Übungsbeispiel NF-Gegentaktendstufe mit 2 x EL84 und ECC81 Übungsbeispiel Transistorschaltung Zusammenfassen von Symbolbibliotheken (OLB-Dateien) und Modellbibliotheken(LIB-Dateien) Einen provisorischen Symbolblock durch ein bereits vorhandenes Symbol ersetzen Den Symbolen verständlichere Namen vergeben, ohne die Implementation dabeizu ändern Zusammenfassung der Begriffe Implementation, Name und Value
37. Kopieren und Einfügen von Schaltungsteilen
Das Übungsbeispiel zum Umkopieren von Schaltungsteilen Automatisierte Vergabe von neuen Bauteilebezeichnern mit "Annotate"
38. Hierarchische Blöcke bilden
Anlegen eines hierarchischen Blocks Den Block mit Anschlüssen versehen Erzeugen eines Unterschaltbildes Simulieren des Blocks Betrachtungen zur Netzliste Austauschen von Unterschaltbildern
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39. Unternetzwerke und hierarchische Blöcke parametrisieren
Erzeugen eines parametrisierbaren Unternetzwerkes Erzeugen des Symbols Das Symbol in eine Schaltung einsetzen Die parametrische Analyse Hierarchische Blöcke parametrisieren
40. ABM-Blöcke (Analog Behavioral Modeling)
Beispiel Wertetabelle und Kennlinien Beispiel Filter Beispiel Betragsfunktion mit EVALUE Erzeugen eines amplitudenmodulierten Signals mit EVALUE Der Ausdruck TIME VCO mit EVALUE Andere Methode der Amplitudenmodulation mit EVALUE Widerstand mit EVALUE nachgebildet Heißleiter (NTC) ohne Berücksichtigung der Eigenerwärmung Heißleiter (NTC) mit Berücksichtigung der Eigenerwärmung Der Heißleiter als Unternetzwerk in einer Lüftersteuerung Ideale Spannungsquelle mit toleranzbehafteter Spannung Widerstandsnachbildung mit GVALUE Nachbildung des Skin-Effekts mit GLAPLACE als frequenzabhängigerWiderstand Modellierung von Spulen unter Berücksichtigung des Skin-Effekt und derKernverlsuste Einsatz von IF-THEN-ELSE-Anweisungen mit ABM-Blöcken
41. Digitale Simulation und Mixed-Mode-Simulation
Digitale Simulation am Beispiel eines NAND-Gatters Die digitale Quelle DigStim1 und der Stimulus-Editor Bussignale in der digitalen Simulation darstellen
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Gatter-Laufzeiten verändern und mit Worst-Case untersuchen Mixed-Mode-Simulation Flipflop-Initialisierung Der I/O-Level und wie man ihn verändert Vergleich der Laufzeiten zwischen digitaler und analoger Simulation Versorgungsspannung der Gatter verändern
42. Das hierarchische Symbol Ein Sägezahngenerator dient als Testschaltung Anlegen eines hierarchischen Symbols Einsetzen des hierarchischen Symbols Ein hierarchisches Symbol in einem fremden Projekt einsetzen
43. Eigene Zielfunktionen erstellen
Ein astabiler Multivibrator dient als Versuchsschaltung Eine eigene Zielfunktion schreiben und einsetzen Ausführen der neuen Zielfunktion Zielfunktion für das Pulspausenverhältnis erstellen Suchfunktionen verwenden
44. Ideale und verlustbehaftete Leitungen
Die ideale Leitung in der Transientenanalyse Leitung bei Fehlanpassung Stehwellenverhältnis (SWR) am Ausgang der Leitung AC-Analyse eines mit Stubs aufgebauten Filters Verlustbehaftete Leitungen Kabelkapazität über einen Widerstand aufladen
45. Erweiterte Arbeitspunktanalyse
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Spannungsstabilisierung mit einer Z-Diode dient als Beispiel Arbeitspunkt-Detail-Analyse (Bias-Point-Detail-Analyse) Empfindlichkeitsanalyse (DC-Sensitivity-Analyse) Kleinsignal-Übertragungsfunktion (Transfer-Function-Analyse)
46. Modelle mit eigenen Verteilungskurven für die Monte-Carlo-Analyse
Prinzipielle Vorgehensweise am Beispiel einer positiven Verteilungskurve füreinen Widerstand Beispiel einer negativen Verteilung Unterschiedliche Verteilungskurven in einer einzigen Schaltung
47. Dateistruktur von Projekten der Versionen 9 und 10
Dateistruktur von Projekten der Version 9.x und die Entstehungsgeschichte dereinzelnen Dateien Dateistruktur von Projekten der Version 10.x Projekte der Version 9.x in der Version 10.x verwenden
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