4. ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ - ee.teihal.gr Notes/04-Circuits Simulation... · Εξοµοίωση Ηλεκτρικών & Ηλεκτρονικών Κυκλωµάτων

Εξοµοίωση Ηλεκτρικών & Ηλεκτρονικών Κυκλωµάτων µε τη Χρήση Η/Υ Προσοµοίωση Κυκλωµάτων

4. ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Κατόπιν της δηµιουργίας του σχηµατικού διαγράµµατος του προς εξέταση ηλεκτρικού - ηλεκτρονικού κυκλώµατος, είναι δυνατό να προχωρήσουµε στην προσοµοίωση της ηλεκτρικής συµπεριφοράς αυτού. Η προσοµοίωση ουσιαστικά αποτελεί την βασική και κατ’ επέκταση την πιο επωφελή δυνατότητα του προγράµµατος (OrCAD PSpice 9.1 SV). Αυτή χαρακτηρίζεται κυρίως από τέσσερις τύπους προσοµοίωσης (Bias Point, DC Sweep, AC Transient, AC Sweep), κάθε ένας εκ των οποίων αποσκοπεί στην επί µέρους ιδιαίτερη µελέτη των στοιχείων του κυκλώµατος. Οι τύποι καθώς και οι ιδιαιτερότητες αυτών εξετάζονται στις σελίδες που ακολουθούν:

4.1. ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ - ΑΝΑΛΥΣΗΣ Για την εκτέλεση µιας προσοµοίωσης από τη σελίδα του σχηµατικού συντάκτη

επιλέγουµε διαδοχικά: PSpice → New Simulation Profile Στη συνέχεια στο προκύπτον πλαίσιο διαλόγου και συγκεκριµένα στο πεδίο

“name” δίνουµε το όνοµα του αρχείου στο οποίο θα αποθηκευτούν τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης (Το αρχείο αυτό δηµιουργείται και αποθηκεύεται στο φάκελο του project). Κατόπιν, ανοίγεται ένα δεύτερο πλαίσιο διαλόγου στο οποίο γίνεται η επιλογή του τύπου της εξοµοίωσης (Analysis Type: Bias Point, DC Sweep, AC Transient, AC Sweep) καθώς και των διαφόρων επί µέρους ρυθµίσεων - ιδιοτήτων αυτής (θερµοκρασία, κτλ).

Η εκ των υστέρω µεταβολή των ρυθµίσεων µιας προσοµοίωσης µπορεί να γίνει µέσω των διαδοχικών επιλογών:

PSpice → Edit Simulation Profile Ενώ η εκτέλεσή της, γίνεται από το menu του σχηµατικού συντάκτη

επιλέγοντας: PSpice → Run ή από το button: Τα χαρακτηριστικά και οι επιλογές των πιθανών εξοµοιώσεων αναλύονται στη

συνέχεια. 4.2. ΕΙ∆Η ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ Τα είδη των αναλύσεων (εξοµοιώσεων) που παρέχονται – υποστηρίζονται

από το πρόγραµµα είναι τα : Bias Point, DC Sweep, AC Transient και AC Sweep. Κάθε είδος ανάλυσης χρησιµοποιείται ανάλογα µε το πεδίο (χρόνος, συχνότητα) και τη φύση (ρεύµα, τάση) των µεγεθών που θέλουµε να µελετήσουµε.

. .

Εργαστηριακές Σηµειώσεις Νίκος Χασάναγας M.Sc. 21



4.2.1. Bias Point Analysis Η εκτέλεση µιας Bias Point Analysis αποσκοπεί στον υπολογισµό όλων των

επί µέρους dc τιµών τάσεων και ρευµάτων που διέπουν το κύκλωµα. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιµο για περιπτώσεις όπου υφίσταται η σχεδίαση ηλεκτρικών – ηλεκτρονικών κυκλωµάτων µε έµφαση στη χρησιµοποίηση ενεργών στοιχείων transistors, FETs κτλ. όπου απαιτείται ο προσδιορισµός των εκάστοτε σηµείων λειτουργίας – πόλωσης των διαφόρων ενεργών στοιχείων (transistor, FET κτλ.).

Q (BIAS P OINT )

Ic

Vce

R1

R2

Rc

Re

Q1

Vcc

Vcc

Io=Vcc/(Re+Rc)

a ) b)

.

(deη διασυν“Sim

δυνενώορίπερλειτ

η εδιατύπδια

Poi

.

Εργα

4. 2. α) Κύκλωµα πόλωσης Bipolar Transistor b) Σηµείο Λειτουργίας Bipolar Transistor

4.2.1.α. Επιλογές Προσοµοίωσης

Συνήθως η ανάλυση διεξάγεται για µια σταθερή προκαθορισµένη θερµοκρασία fault temperature = 27 °C – θερµοκρασία περιβάλλοντος). Ενίοτε όµως απαιτείται ανάλυση – προσοµοίωση της ηλεκτρικής συµπεριφοράς κυκλωµάτων σε φορετικές θερµοκρασιακές συνθήκες λειτουργίας. Σε αυτή την περίπτωση ίσταται η επιλογή “Temperature (Sweep)” στο πεδίο “Options” του παράθυρου ulation Settings” κατά τον καθορισµό των ρυθµίσεων της εξοµοίωσης.

Συγκεκριµένα, επιλέγοντας το πεδίο: “Run the simulation at temperature” είναι

ατό να ορίσουµε την επιθυµητή θερµοκρασία για την εξοµοίωση του κυκλώµατος, επιλέγοντας “Repeat the simulation for each of the temperatures” είναι δυνατό να σουµε ένα πλήθος θερµοκρασιών. Αξίζει να σηµειωθεί ότι στην δεύτερη ίπτωση διεξάγεται επί µέρους ανάλυση για κάθε επιλεγµένη θερµοκρασία ουργίας του κυκλώµατος.

Η λειτουργία αυτή χρήζει ιδιαίτερης σηµασίας σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ξοµοίωση και η γνώση της ηλεκτρικής συµπεριφοράς ηλεκτρικών – ηλεκτρονικών τάξεων σε συγκεκριµένες θερµοκρασίες ή εύρη θερµοκρασιών. Ωστόσο ο βασικός ος ανάλυσης χαρακτηρίζεται ως “Primary Sweep” (και διεξάγεται κατά κανόνα για τάξεις που λειτουργούν σε θερµοκρασία περιβάλλοντος 27°C).

4.2.1.β. Προβολή Αποτελεσµάτων

Κατόπιν της ολοκλήρωσης της εκτέλεσης της ανάλυσης αυτού του τύπου (Bias nt) είναι δυνατή η προβολή των εκτιµώµενων τιµών των dc τάσεων και των

.

στηριακές Σηµειώσεις Νίκος Χασάναγας M.Sc. 22


ρευµάτων του κυκλώµατος. Για το σκοπό αυτό, στη σελίδα του σχηµατικού συντάκτη (Schematic Editor), διαδοχικά επιλέγουµε:

PSpice → Bias Points → Enable Bias Voltage Display ή

για την προβολή των dc τάσεων του κυκλώµατος και

PSpice → Bias Points → Enable Bias Current Display ή για την προβολή των dc ρευµάτων του κυκλώµατος

MID

VCC

VCC IN

OUT

IN

Τυπικό παράδειγµα προβολής των dc τάσεων και ρευµάτων κυκλώµατος, παρατίθεται στο σχήµα που ακολουθεί (4.1):

πιπλέον, δηµιουργείται ένα αρχείο εξόδου (output file) στο οποίο περιέχονται στοιχεία σχετικά µε τη δοµή του κυκλώµατος όπως είναι ο αριθµός και το είδος ων χρησιµοποιούµενων εξαρτηµάτων, η θέση αυτών στο κύκλωµα, οι παράµ τροι των πηγών (τάσης ή ρεύµατος) και των ενεργών στοιχείων (δίοδοι, transistors, FETs) κτλ. Επίσης αναγράφονται και ηλεκτρικά στοιχεία όπως είναι οι τιµές dc τάσεων στους κόµβους, των (dc) ρευµάτων πηγών καθώς και η συνολική δαπανούµενη ισχύς.

προβολή των περιεχοµένων ενός output file είναι δυνατή από το παράθυρο των αποτελεσµάτων προσοµοίωσης (OrCAD PSpice A/D) µέσω των επιλογών:

iew → Output File ή µε τη χρήση του

0V

1.709V

12.00V

C1

10u

1.032V

0

0V

V1

12Vdc3.439mA

C3

10u

0

SV2

Implementation = Sine

0A

0V

R3

300

3.439mA

0

R1

2.7k

3.419mAR2

500k

20.58uA

2.770V

C2

10u

12.00V0V

0

Q1

Q2N222220.58uA

3.419mA

-3.439mA

R4

2.7k

0A

4. 1. Προβολή των DC τάσεων και ρευµάτων κυκλώµατος

Ε

τε

των

Η

V

. .



Μια τυπική προβολή των περιεχοµένων ενός output file (µιας Bias Point Analysis) δίνεται παρακάτω (εικόνα 4.2):

ταναλυτικέςηµιαγωγώντων

του output file Point)

Σ α περιεχόµε

πληροφορ (transistor

προταίρω ενεργοinformation for nonline

κατά τη

ίσης, µέσω κ η διενέρ

ατος (perform dc σήµατ

. π

είναι δυνατήυκλώµπεριπτώσεις.TF).

εγµένων dc πκυκλώ ατος. Ειδικά σήµατος εισόδου µε αντιπαράθεση προβολ

Ε

κ

4.2.2. DC Swee Η εκτέλεση µι

απόκρισης – λειτουργ(dc) πηγών. Έτσι είνπερισσότερα σηµεία τπροεπιλ

µ

.

Εργαστηριακές Σηµειώσεις

4. 2 Τυπική προβολή περιεχοµένων ενός Output File

και των την εκ

ιδιότητες (Bias

να του Output File µπορούν να περιέχονται επιπρόσθετεςίες σχετικά µε τη πόλωση των µη γραµµικών πηγών , FET κτλ.) του κυκλώµατος. Ωστόσο αυτό προϋποθέτει ποίηση της κατάλληλης επιλογής “include detailed bias point ar controlled sources and semiconductors -.OP” στις διαδικασία των ρυθµίσεων των ιδιοτήτων της ανάλυσης

ατάλληλων επιλογών στο πεδίο των ιδιοτήτων τουγεια ανάλυσης σχετικά µε την ευαισθησία (sensitivity)

sensitivity analysis - .SENS), και την απολαβή αυτούος εισόδου χαµηλής στάθµης (Calculate small signal dc gain -

output file, του

για

ηγών καθιστώντας δυνατό τον έλεγχο της γραµµικότητας του γι’ αυτήν την περίπτωση απαιτείται η αντικατάσταση του µια dc µεταβαλλόµενη πηγή (τάσης ή ρεύµατος) και η σε ή των σηµάτων εισόδου - εξόδου. Επιπλέον, η προβολή και η

p Analysis

ας DC Sweep ανάλυσης αποσκοπεί στην εξέταση της dc ίας του κυκλώµατος για µεταβαλλόµενες τιµές προεπιλεγµένων αι δυνατό να παρατηρείται η τιµή ενός µεγέθους σε ένα ή ου κυκλώµατος για τις διάφορες (µεταβαλλόµενες) τιµές των

.

Νίκος Χασάναγας M.Sc. 24


µελέτη των αποτελεσµάτων µπορεί να οδηγήσει σε χρήσιµα συµπεράσµατα όσον αφορά τη λειτουργία του κυκλώµατος κάτω από οριακές συνθήκες όπου οι πηγές (τάσεων ή ρευµάτων) εµφανίζουν µεταβολές ή µεταπτώσεις στη λειτουργία τους.

Πρέπει να υπογραµµιστεί το γεγονός ότι κατά τη διεξαγωγή DC Sweep

ανάλυσης απαιτείται η εκ των προταίρω αφαίρεση των πιθανών εξαρτηµάτων (συνήθως) πυκνωτών σύζευξης και απόζευξης από το κύκλωµα. Αυτό συµβαίνει γιατί ο τελούν διακοπή για το dc στοιχείο (ρεύµα) µε αποτέλεσµα το κύκλωµά µας πολλές φορές να εµφανίζεται µονωµένο τόσο στην είσοδο

ι πυκνωτές ουσιαστικά απο

όσο και στην έξοδο του. Με άλλα λόγια, για την περίπτωση όπου εξετάζεται η dc έξοδος του κυκλώµατος συναρτήσει της µεταβαλλόµενης dc πηγής εισόδου (η πιο κοινή περίπτωση) παρουσία πυκνωτών σύζευξης / απόζευξης, τα αποτελέσµατα είναι µηδενικά.

INPUT OUTPUTMAIN CIRCUIT

C C

C = COUPLING / DECOUPLING CAPACITORS 4. 3. Πυκνωτές σύζευξης / απόζευξης κυκλώµατος

Ανάλογα αποτελέσµατα προκύπτουν και για την περίπτωση που

χρησιµοποιούνται εξαρτήµατα πηνίων για τη σύζευξη / απόζευξη του κυκλώµατος. Σε αυτή την περίπτωση τα πηνία τα οποία αποτελούν βραχυκύκλωµα για το dc, τοποθετούνται έτσι ώστε να το γειώνουν.

INPUT OUTPUTMAIN CIRCUIT

L L

L = COUPLING / DECOUPLING INDUCTORS 4. 4 Πηνία σύζευξης / απόζευξης κυκλώµατος

4.2.2.α. Επιλογές Προσοµοίωσης

Οι επιλογές της ολλές και βρίσκονται στο πεδίο “Options” του παράθυρου “Simulation Settings” κατά τον καθορισµό των ρυθµίσ ε λ ν ι

ι το βήµα αυτής.

στόσο υπάρχουν και άλλες επιλογές προσοµοίωσης οι οποίες εξυπηρετούν και χρησιµοποιούνται αναλόγως την περίσταση. Με την επιλογή “Monte Carlo” η προσοµοίωση διεξάγεται µεταξύ “τυχαίων” τιµών για την προεπιλεγµένη dc πηγή (τάσης ή ρεύµατος). Οι “τυχαίες” αυτές τιµές προκύπτουν αυθαίρετα από ένα σύνολο τιµών σύµφωνα µε την επιλεγµένη κατανοµή (Uniform Gaussian) ενώ η όλη διαδικασία εκτελείται για εων - τιµών. Τα τελικά αποτελέσµατα αποτελούν τον συγκερασµό όλων των επί µέρους αποτελεσµάτων. ντιθέτως, µε την επιλογή “Worst Case” προβάλλονται τα οριακά αποτελέσµατα της

χείρισ

προσοµοίωσης αυτού του τύπου είναι π

εων της ξοµοίωσης. Η “Primary Sweep” αποτε εί τη βασική κα πιο συνηθισµένη επιλογή. Σε αυτή την περίπτωση, ορίζεται από το χρήστη η dc µεταβαλλόµενη πηγή, ο τύπος της µεταβολής (γραµµικός ή λογαριθµικός) και επιπλέον το εύρος (αρχική – τελική τιµή) κα

Ω

ή ένα πεπερασµένο αριθµό επαναλήψ

Ατης δυνατής περίπτωσης.

. .



. .


Τέλος, µε την επιλογή “Temperature Sweep” καθίσταται δυνατή η προσοµοίωση του κυκλώµατος για λειτουργία σε συγκεκριµένη ή πλήθος διακριτών θερµοκρασιών (default temperature = 27 °C – θερµοκρασία περιβάλλοντος).

.2.2.β. Προβολή Αποτελεσµάτων 4

Η προβολή των αποτελεσµάτων γίνεται στο παράθυρο προσοµοίωσης (OrCAD PSpice A/D). Μέσω των επιλογών:

Add → Trace ή µε τη χρήση του είναι δυνατό να εισάγουµε - προβάλουµε τις διάφορες κυµατοµορφές. Τυπικό

γράφηµα µιας DC Sweep ανάλυσης παρατίθεται στο παρακάτω σχήµα (Σχ. 4.5):

ο ριζόντιος άξονας του γραφήµατος παραµένει σταθερός και αντιστοιχεί στην

µεταβαλλόµενη dc πηγή. Η διαγραφή µιας κυµατοµορφής από το γράφηµα είναι εφικτή επιλέγοντας το

αντίστοιχο µέγεθος στο υπόµνηµα του γραφήµατος και πατώντας το “delete”.

4.2.3. Time Domain (Transient) Analysis Η Time Domain (Transient) ανάλυση αποσκοπεί στην εξέταση της συνολικής

(dc & ac) απόκρισης – λειτουργίας του κυκλώµατος στο πεδίο του χρόνου. Με άλλα λόγια, αυτός ο τύπος ανάλυσης εστιάζεται στις τιµές και τις µεταβολές των διαφόρων µεγεθών (τάσεων & ρευµάτων) συναρτήσει του χρόνου παρέχοντας µια ακριβής και ουσιαστική εικόνα της τρέχουσας λώµατος.

δηλώνεται στο πεδίο “Run to time” και η τιµή του είναι σε sec.

4. 5 DC Sweep Analysis

Χαρακτηριστικό στοιχείο αποτελεί το γεγονός ότι διαφορετικού τύπου µεγέθη

(τάσεις, ρεύµατα) µπορούν να προβάλλονται ταυτόχρονα στο γράφηµα ενώο

λειτουργίας του κυκ Απαραίτητη προϋπόθεση αποτελεί ο ορισµός πεπερασµένου χρονικού

διαστήµατος λειτουργίας – εξοµοίωσης του κυκλώµατος. Το διάστηµα αυτό


. .



πως και στις προηγούµενες περιπτώσεις, οι επιλογές της προσοµοίωσης αυτού

ν της εξοµοίωσης) µε την “Primary Sweep” να αποτελεί την βασική επιλογή. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον ωστόσο παρουσιάζουν και οι επιλογές “Monte Carlo” (τυχαία σενάρια εκτέλε ου όρου), “Worst Case” (χείριστο σενάρ p” (σενάρια προσοµοίωσης - λειτου

ηµαντικά πλεονεκτήµατα µε κυριότερα αυτό της ευχρηστίας και της ευελιξίας αποφέ

χ τητα αυτή συνήθως

χρησιµ οφύγουµε την απεικόνιση των επιδράσεων ιαφόρων µεταβατικών φαινοµένων όταν αυτό απαιτείται.

η

αράδειγµα Time Domain (Transient) ανάλυσης παρατίθεται στο παρακάτω σχήµα (Σχ. 4.6):

4.2.3.α. Επιλογές Εξοµοίωσης

Ό του τύπου (Time Domain - Transient) βρίσκονται στο πεδίο “Options” του

παράθυρου “Simulation Settings” (κατά τον καθορισµό των ρυθµίσεω

σης προσοµοίωσης µε παρουσίαση του µέσ προσοµοίωσης), “Temperature Sweeιο

ργίας του κυκλώµατος σε διάφορες θερµοκρασίες) καθώς µπορούν να αποβούν ιδιαίτερα χρήσιµες σε συγκεκριµένες περιστάσεις. Λιγότερο χρήσιµες είναι οι επιλογές αναλύσεων “Secondary Sweep” και “Parametric Sweep” µια και δεν αποτελούν κάτι το ξεχωριστό.

Σρει η δυνατότητα ρύθµισης για την απεικόνιση των δεδοµένων κατόπιν ενός

επιλεγµένου ρονικά σηµείου όπως αυτό ορίζεται από τη δήλωση του αντίστοιχου χρόνου στο πεδίο “Start saving data after:”. Η δυνατό

οποιείται κατ επιλογή για να απδ


Η απεικόνιση των αποτελεσµάτων λαµβάνει χώρα στο παράθυρο

προσοµοίωσης (OrCAD PSpice A/D) όπου µέσω των επιλογών:

Add → Trace ή µε τ χρήση του µπορούµε να εισάγουµε τις κυµατοµορφές των διαφόρων τάσεων ή ρευµάτων

του κυκλώµατος. Τυπικό π

4 n (Transient) Analysis . 6 Time Domai

µένει σταθερός ορίζοντας το πεδίο του

ρόνου.

Χαρακτηριστικό στοιχείο αποτελεί το γεγονός ότι διαφορετικού τύπου µεγέθη (τάσεις, ρεύµατα) πορούν να προβάλλονται ταυτόχρονα στο γράφηµα ενώ ο οριζόντιος άξονας του γραφήµατος παραµχ


Ιδιαίτερης µνείας χρήζει η δυνατότητα µετάβασης της προβολής των αποτελεσµάτων από το πεδίο του χρόνου στο πεδίο της συχνότητας

. .


(Μετασχηµατισµός Fourier) και αντίστροφα (Αντίστροφος Μετασχηµατισµός Fourier). Κατ’ αυτό τον τρόπο καθίσταται εφικτή η προβολή του φασµατικού περιεχοµένου (πεδίο συχνότητας) των εκάστοτε κυµατοµορφών (πεδίο χρόνου).

Για την λειτουργία αυτή επιλέγουµε διαδοχικά:

Trace → Fourier ή µε τη χρήση του Τα αποτελέσµατα µιας τέτοια διαδικασίας έχουν τη µορφή που φαίνεται στο

παρακάτω σχήµα (Σχ. 4.7):

ή

ysis

πύλης φασµατικού περιεχ µένου) από το γράφηµα είναι εφικτή επιλέγοντας το αντίστοιχο µέγεθος στο υπόµν

4.2.4. AC Sweep Analysis Η AC Sweep ανάλυση χρησιµοποιείται για την εξέταση της λειτουργίας του

κυκλώµατος στο πεδίο της συχνότητας - απόκριση. Μέσω ενός γραφήµατος καµπύλων αποκρίσεων, η ανάλυση αυτή, παρέχει τις τιµές και τις µεταβολές των διαφόρων µεγεθών (τάσεων & ρευµάτων) συναρτήσει της χρησιµοποιούµενης συχνότητας. Αυτή η λειτουργία αποκτά ιδιαίτερο ενδιαφέρον όταν πρόκειται για διατάξεις των οποίων η λειτουργία έγκειται σε συγκεκριµένο φασµατικό περιεχόµενο όπως είναι λ.χ. οι ενισχυτές µπάντας συχνοτήτων.

Οι ρυθµίσεις της ανάλυσης αυτού του τύπου αφορούν κυρίως την επιλογ του

επιθυµητού πεδίου συχν ρησιµοποιούµενη κλίµακα απεικόνισης (γραµµική – Linear / Λογαριθµική - Logarithmic) των δεδοµένων. Κρίσιµ ν

“points/octave”). Κατά κανόνα η ακρίβεια των απεικονίσεων αυξάνεται µε αυτόν τον αριθµό. Ωστόσο, κάτι τέτοιο δηγεί παράλληλα σε ταυτόχρονη αύξηση του όγκου των δεδοµένων – υπολογισµών καθιστ ερισσότερο χρονοβόρα. Μια συµβιβαστική λύση

4. 7 Fourier Transformed Anal

Τέλος, η διαγραφή µιας κυµατοµορφής (ή καµοηµα του γραφήµατος και πατώντας το “delete”.

οτήτων όπως και την χ

ο στοιχείο για την ακρίβεια τω παραγόµενων καµπύλων απόκρισης αποτελεί ο αριθµός των υπολογισθέντων από το πρόγραµµα σηµείων – δειγµάτων που ορίζεται στα πεδία “total points” και “points/decade” (ή

ώντας την όλη διαδικασία πο


. .



είναι πάντα προτιµότερη (αυτό φυσικά εξαρτάται από τη φύση και το σκοπό της εξοµοί

πεδίο “Options” του παράθυρου “Simulation Settings” και είναι προσβάσιµες κατά τον καθορισµό των ρυθµίσεων της προσο

Για την προβολή των καµπύλων απόκρισης των διαφόρων µεγεθών του

κυκλώ (OrCAD PSpice A/D) επιλέγουµε:

ωσης), έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ικανοποιητική προσέγγιση σε λογικό χρόνο.

4.2.4.α. Επιλογές Εξοµοίωσης

Κατ’ αντιστοιχία µε τους προηγούµενους τύπους των αναλύσεων, οι επιλογές της προσοµοίωσης (AC Sweep) βρίσκονται στο

µοίωσης. Η “Primary Sweep” αποτελεί (και στην παρούσα περίπτωση) την βασική

επιλογή ανάλυσης ενώ ιδιαίτερα χρήσιµες µπορεί να αποβούν και οι “Monte Carlo” (τυχαία σενάρια εκτέλεσης προσοµοίωσης µε παρουσίαση του µέσου όρου), “Worst Case” (χείριστο σενάριο προσοµοίωσης), “Temperature Sweep” (σενάρια προσοµοίωσης - λειτουργίας του κυκλώµατος σε διάφορες θερµοκρασίες). Λιγότερο σηµαντικές είναι οι “Secondary Sweep” και “Parametric Sweep”.


µατος, από το παράθυρο προσοµοίωσης Add → Trace ή µε τη χρήση του Τυπικό παράδειγµα µιας AC Sweep ανάλυσης παρατίθεται στο παρακάτω

σχήµα (Σχ. 4.8):

4. 8 AC Sweep Analysis

ιαφορετικού τύπου µεγέθη (τάσεις, ρεύµατα) µ να προβάλλονται

ταυτόχας το πεδίο της συχνότητας.

Αξιοσηµείωτο χαρακτηριστικό (του προγράµµατος) αποτελεί η δυνατότητα

µετάβασης προβολής των αποτελεσµάτων από το πεδίο της συχνότητας στο πεδίο του χρόνου και αντίστροφα (Μετασχηµατισµός Fourier).

∆ πορούνρονα στο γράφηµα ενώ ο οριζόντιος άξονας του γραφήµατος παραµένει

σταθερός ορίζοντ


. .


Αυτό γίνεται εφικτό επιλέγοντας διαδοχικά:

Trace → Fourier ή µε τη χρήση του

Τέλος, η διαγραφή µιας κυµατοµορφής από το γράφηµα είναι εφικτή επιλέγοντας το αντίστοιχο µέγεθος στο υπόµνηµα του γραφήµατος και πατώντας το “delete”.

4.3. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΒΟΛΗΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

Η επεξεργασία της προβολής των αποτελεσµάτων στο παράθυρο των αποτελεσµάτων της προσοµοί ice A/D) αποσκοπεί στο να ιευκολύνει τον χρήστη – αναλυτή να εντοπίσει και να παρουσιάσει καλύτερα τα στοιχε

4.3.1. Cursor(s)

υ

προβολής των αποτελεσµάτων. του mouse κάνοντας

αυτόχρονη χρήση των αντίστοιχων πλήκτρων αυτού. , µε πατηµένο το αριστε τ η

αι ο δεύτερος (cursor). Ταυτόχρονα εµφανίζεται ένα µικρό παράθυρο νδείξεων µε το χαρακτηρισµό cursor probe. Εκεί αναγράφονται οι τρέχουσες θέσεις ων δυο cursors ως προς τους δυο άξονες καθώς και η µεταξύ τους διαφορά.

υργιών που µεγιστ

υτόµατη τοποθέτηση των cursors στα τοπικά µέγιστα των κυµατοµορφών

• race → Cursor → Trough ή

υτόµατη τοποθέτηση των cursors στα τοπικά ελάχιστα των κυµατοµορφών

•

ωσης (OrCAD PSp

δία που τον ενδιαφέρουν. Παρακάτω παρατίθονται µερικές τέτοιες διεργασίες.

Επιλέγοντας διαδοχικά:

race → Cursor → Display ή µε τη χρήση τοT

µφανίζονται δυο cursors στο παράθυροΕΚάθε ένας από αυτούς µπορεί να µετακινείται µε τη βοήθεια

∆ηλαδήτρό πλήκτρο του mouse και αυτόχρονη µετακίνησ (scroll) αυτού, µετακινείται

ο πρώτος cursor, ενώ κάνοντας αντίστοιχη χρήση µε πατηµένο το δεξί πλήκτρο, µετακινείτετ

Η χρήση των cursors συνοδεύεται µε µια σειρά επιπλέον λειτοοποιούν την αξιοποίηση των αποτελεσµάτων. Έτσι έχουµε:

• Trace → Cursor → Peak ή Α T Α Trace → Cursor → Slope ή Αυτόµατη τοποθέτηση των cursors στα σηµεία κλίσης της καµπύλης – κυµατοµορφής.


. .



υτόµατη τοποθέτηση των cursors στο σηµείο µέγιστης τιµής της

r in

υµατοµορφής.

.3.2. Labels (Ετικέτες)

αρακτηριστικό του παραθύρου των αποτελεσµάτων αποτελεί η δυνατότητα τοποθέτησης ετικετών (Labels) επιλεκτικά σε διάφορα σηµεία (του γραφήµατος). ∆ια ί Text Labels και τα Mark Labels. Τα πρώτα ουσιαστικά αποτελούν πεδία ένων των οποίων το περιεχόµενο καθορ(συντε γµένων σηµείων των γραφηµάτων των υπό απεικόνιση εγεθών. Μάλιστα, η τοποθέτηση των Mark Labels γίνεται µέσω των cursors.

L στο γράφηµα, από το παράθυρο των

αποτελεσµάτων διαδοχικά επιλέγουµε:

Text ή

το προκύπτον πλαίσιο διαλόγου ορίζονται τα αναγραφόµενα στοιχεία αυτού και ίο ποθέτησής του στο γράφηµα.

, k

τοποθ στο επιθυµητό σηµείο και κατόπιν επιλέγουµε:

lot → Label → Mark ή

ολής των αποτελεσµάτων είναι δυνατή η οποθέτηση από το χρήστη επιπλέον Υ - Αξόνων στο γράφηµα. Για το σκοπό αυτό

(στο π οτελ σµάτ επιλέγουµε:

• Trace → Cursor → Cursor Max ή Ακυµατοµορφής.

• Trace → Cursor → Curso M ή

Αυτόµατη τοποθέτηση των cursors στο σηµείο ελάχιστης τιµής τηςκ 4 Χ

κρ νουµε δύο είδη ετικετών (Labels): τα κειµίζεται άµεσα από το χρήστη, ενώ τα δεύτερα περιέχουν την αριθµητική τιµή ταγµένες) επιλε

µ

Για την τοποθέτηση ενός Text abel

Plot → Label → Σ

τέλος µε το mouse ορίζεται το σηµε το

Αντίστοιχα για την τοποθέτηση ενός Mar Label στο γράφηµα αρχικά ετούµε τον cursor

P Οι τιµές των µεγεθών που σχετίζονται µε την επιλεγµένη καµπύλη

(συντεταγµένες) εµφανίζονται στο γράφηµα. Για περιπτώσεις όπου στο γράφηµα απεικονίζονται περισσότερες από µια

καµπύλες, απαιτείται η επιλογή - ενεργοποίηση της καµπύλης (active) στην οποία επιθυµούµε να τοποθετήσουµε το Mark Label.

4.3.3. Τοποθέτηση Επιπλέον Υ - Αξόνων στο Γράφηµα Για την διευκόλυνση της προβ

ταράθυρο προβολής απ ε ων) Plot → Add Y Axis


Στη συνέχεια, η τα διάφορα χαρακτηριστικά του άξονα αυτού µπορούν να διαµορ

ς) Υ άξονες πορούν να προστεθούν στο ίδιο γράφηµα.

µ τ

ων X, Y του πεδίου προβολής των ποτε σµάτων. Η ρύθµιση αυτή µπορεί να περιλαµβάνει την κλίµακα απεικόνισης

µµ ν (από, εως), τον ορισµό οριζόντιο άξονα αναφο

νως έχει γίνει η επιλογή (µε το mouse) του Υ - άξονα του οποίου τα στοιχεία θα µορφοποιηθούν.

υπικό παράδειγµα γραφήµατος αποτελεσµάτων µε Mark Labels, Text Labels και ενε

φωθούν σύµφωνα µε τις προτιµήσεις του χρήστη σύµφωνα µε τα παρακάτω. Υπογραµµίζεται το γεγονός ότι µέχρι δυο επιπλέον (συνολικά τρειµ

4.3.4. Ρυθ ίσεις Αξόνων ου Πεδίου Προβολής πιλέγοντας διαδοχικά: Ε

Plot → Axis Settings αθίσταται δυνατή η ρύθµιση των αξόνκ

λεα(γρα ική, λογαριθµική), το πεδίο προβολής των αποτελεσµάτω

της µεταβλητής (χρόνος, συχνότητα, ρεύµα, τάση) στονράς (Χ), την εισαγωγή τίτλου στον άξονα Υ, τον ορισµό και την προβολή του

πλέγµατος (X, Y)κτλ. Για τις περιπτώσεις όπου έχουµε δυο ή περισσότερους Υ - άξονες, ακολουθείται η ίδια διαδικασία αφού προηγουµέ

Τργοποιηµένους του Cursors παρατίθεται στο παρακάτω σχήµα (Σχ.4.9):

4. 9 Τυπικό Γράφηµα Αποτελεσµάτων µε Cursors, Mark Labels & Text Labels

. .


Documents

4. ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ - ee.teihal.gr Notes/04-Circuits Simulation... · Εξοµοίωση Ηλεκτρικών & Ηλεκτρονικών Κυκλωµάτων