목차 1. 메뉴설명및기본옵션 3 2. Probe 윈도우활용 3. Bias Point 해석 4. Time Domain(Transient) 해석 5. DC Sweep 해석 6. AC Sweep/Noise 해석 7. Parametric 해석 8. 전압원 / 전류원활용 9.

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1 Cadence OrCAD PSpice V16.3 초중급교재 Cadence OrCAD PSpice A/D 를이용한 회로시뮬레이션 나인플러스 EDA( 주 ) H/O) 서울특별시금천구가산동 벽산디지털밸리6차 508호 02) FAX: 02) B/O) 부산광역시해운대구우동 1470번지에이스하이테크 호 051) ,4 5 FAX: 051)

2 목차 1. 메뉴설명및기본옵션 3 2. Probe 윈도우활용 3. Bias Point 해석 4. Time Domain(Transient) 해석 5. DC Sweep 해석 6. AC Sweep/Noise 해석 7. Parametric 해석 8. 전압원 / 전류원활용 9. Model Editor 활용 10. Monte-Carlo/Worst-Case 해석 11. ABM 소자활용 12. Stimulus Editor 13. Digital 회로 부록 A. 관련사항 B. 예제회로 C. 시뮬레이션시 Error 대책

3 1 장메뉴설명및기본옵션 1 메뉴설명및기본옵션 1. 화면의구성 메뉴 툴바 Project Manager 툴팔레트 작업창 Session Log 2. 기본메뉴및아이콘, 툴바 1) 메뉴 File : 파일을열거나저장하고 Schematic을인쇄함 2 Edit : 작업도면에서아이템을변경하거나삭제함 3 View : 작업도면의축척도를바꾸거나다시그림 4 Place : 부품가져오기또는그리기 5 Macro : 매크로기능작성 나인플러스 EDA ( 주 ) 3

4 1 장메뉴설명및기본옵션 6 PSpice : OrCAD PSpice에의한시뮬레이션기능 7 Accessories : Alias 로테이션기능 8 Options : 화면과환경셋업 9 Window : 윈도우선택및정렬방식 Help : 도움말 2) 툴바 New : 새로운설계및라이브러리작성 2 Open : 기존설계및라이브러리열기 3 Save : 작업도면또는부품을저장 4 Print : 작업도면또는부품을인쇄 5 Cut : 선택한개체를삭제하고클립보드에저장 6 Copy : 선택한개체를클립보드에저장 7 Paste : 클립보드에저장되어있는내용을문서에붙임 8 Undo : 가장최근에실행한명령을취소 9 Redo : 가장최근에실행한명령을다시실행 Place Part : 최근에사용했던부품목록 Zoom in : 한번클릭할때마다작업도면 2배씩확대 Zoom out : 한번클릭할때마다작업도면 1/2씩축소 Zoom to region : 작업도면에서드래그하여지정한영역을확대 Zoom to all : 모든개체가한화면에보이게함 Fisheye view : 부분확대 Annotate : 작업도면상에서부품의참조를갱신 Back annotate : PCB 쪽수정정보를작업도면에서갱신 Design rules Check : 도면의설계오류를체크 Create netlist : 부품과부품의연결상태정보를생성 Cross reference parts : 교차참조된부품목록을작성 Bill of material : 부품목록서작성 Snap To grid : 부품을그리드에맞추어이동 Area Select : 부품선택시전체또는부분선택가능 Drag connected object : 부품과부품또는연결선의단선방지 Project manager : 프로젝트매니저창선택26 Help : 도움말 3) 시뮬레이션툴바 Active Profile : 작업중인프로파일목록 나인플러스 EDA ( 주 ) 4

5 1 장메뉴설명및기본옵션 2 New Simulation Profile : 프로파일생성 3 Edit Simulation Settings : 현재프로파일편집 4 Run PSpice : 시뮬레이션실행 5 View Simulation Results : 시뮬레이션결과보기 6 Voltage/Level Marker : 전압표시자 7 Voltage Differential Marker(s) : 양단간전압표시자 8 Current Marker : 전류표시자 9 Power Dissipation Marker : 소비전력표시자 Enable Bias Voltage Display : 직류전압표시자 Toggle Voltages On Selected Net(s) : 선택된네트만전압표시토글 Enable Bias Current Display : 직류전류표시자 Toggle Currents On Selected Part(s)/Pin(s) : 선택된부품 / 핀만전류표시토글 Enable Bias Power Display : 직류전력표시자 Toggle Power On Selected Part(s) : 선택된부품만전력표시토글 4) 툴팔레트 Select : 개체선택 2 Place part : 부품선택배치 (Pspice 라이브러리의경로 : C:\Cadence\SPB_16.3\tools\capture\library\pspice) 3 Place wire : 부품간연결선 4 Place Auto wire Two Points : 두포인터를자동으로연결 5 Place Auto wire Multi Points : 여러개의포인터를자동으로연결 6 Place Auto wire Connect to Bus : Bus와자동으로연결 7 Place net alias : 네트에이름정의 (%, &, ~, * 등특수문자사용불가 ) 8 Place bus : 버스선연결 ( 예 : Q[0:3]", "Q[0-3] 등 ) 9 Place junction : 접합점놓기 10 Place bus entry : 버스와와이어간연결인입선 11 Place power : 전원심볼배치 12 Place ground : 접지심볼배치 ( 심볼배치 ) 13 Place hierarchical block : 계층블록생성 14 Place port : 포트단자배치 15 Place pin : 계층블록핀배치 16 Place off-page connector : 페이지간연결심볼 17 Place no connect : 핀에연결없음표시 18 Place line : 라인배치 19 Place polyline : 폴리라인배치 20 Place rectangle : 사각형배치21 Place ellipse : 타원배치 나인플러스 EDA ( 주 ) 5

6 1 장메뉴설명및기본옵션 22 Place arc : 호배치23 Place Elliptical Arc : 타원형의호배치24 Place Bezier Curve : Bezier 곡선배치25 Place text : 텍스트배치26 Place IEEE symbol : IEEE 심볼표시27 Place pin array : 핀배열 3. Simulation Settings Tab (1) General 1 Simulation Profile: 시뮬레이션설정파일명 2 Input : 프로젝트에관련된입력파일관련사항표시 3 Output : PSpice 출력파일관련사항표시 4 Notes : Simulation Setting에관하여사용자가나타내고싶은사항입력 (2) Analysis 1) Time Domain 2) DC Sweep 3) AC Sweep/Noise 4) Bias Point 나인플러스 EDA ( 주 ) 6

7 1 장메뉴설명및기본옵션 (3) Configuration Files 시뮬레이션수행시 Stimulus/Library/Include 할파일을선택하거나직접입력한다. Add as Global 은 PSpice 해석을수행하는모든파일에적용하며, Add to Design 은선택한설계회 로에만적용된다. - Stimulus : 이전에작업한소스원 (VSTIM 등을사용하여만든전압원또는전류원 ) 을사용할경우 Browse를통해경로를설정한다. - Library : 새로운라이브러리파일을만든경우 Browse를통해경로를설정한다. - Include : 라이브러리파일에서변수명을지정하여라이브러리를만든경우변수명에대한값을파일로저장하여경로를설정한다. Include tab, Library tab, Stimulus tab에는내장되어있는 source 및 library를사용할때또는, 내장되어있는라이브러리및 Source를편집할경우에는자동적으로편집된내용이파일로저장되게되어있다. 그래서따로지정할필요가없지만, 새롭게사용하여야할라이브러리및다른프로젝트에 Save As된 Source를이용하여야할경우위의환경창에새로운 ( 편집된 ) 파일을링크하여야만사용할수있다. Tip 위에서다루어진 Include tab, Library tab, stimulus tab에는기본적으로자체프로젝트에서는자동적으로지정된다. 그러나라이브러리탭의관점에서새로운라이브러리를생성할경우또는 Model Editor 에서기존의소자의특성만복사에서다른이름으로사용할경우시뮬레이션설정창의라이브러리탭에서새로운라이브러리를시뮬레이션에포함하도록경로를지정한다. 새로운모델을만들고시뮬레이션시라이브러리탭에모델이들어있는라이브러리를추가하지않을경우다음과같은에러가발생한다. ERROR -- Subcircuit kkk used by X_halfadd_A_U4 is undefined" Stimulus tab 의사용도마찬가지로다른프로젝트에서사용된파형을불러와사용할경우해당 tab 에서경 로를지정해야한다. 하나의 *.stl 에여러개의다른이름의입력파형도지정할수있고이 *.stl 을지정하여 schematic 에서이름만주어지면된다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 7

8 1 장메뉴설명및기본옵션 (4) Options PSpice에서는여러가지해석에대한시뮬레이션계산을위한파라미터를제한하고설정하는여러가지조건을제공하고있다. 시뮬레이션해석후에결과를저장하는 output 파일에시뮬레이션에대한어떤정보를저장하느냐의여부에대해선택을하는것이고, 수치를입력하는 options는시뮬레이션의결과에대한정확도와해석알고리즘의계산, 스텝사이즈및반복계산횟수를결정하는역할을수행한다. 회로가복잡해지거나반도체소자를시뮬레이션에사용하게되면해석에러 (Convergence Error) 가종종발생하가나해석시간이상당히오래걸리는경우가발생하게되는데이때는수치를입력하는 options 값을변경하여이를피할수있다. Options는 Analog Simulation, Gate-level Simulation, Output file Category로구분된다. 1) Analog Simulation Options PSpice의결과에대한정확도는값을입력하는 Options 중에서 RELTOL, VNTOL, ABSTOL, CHGTOL의설정에의해좌우된다. 그중에서도계산되는모든전압, 전류에대한상대적인정확도를결정하는 RELTOL이가장중요한변수인데 0.001(0.1%) 이 default 값이다. VNTOL, ABSTOL, CHGTOL은각각전압, 전류, 전하 / 자속에대한가장좋은정확도를의미하며 RETOL과다음의관계식에의해정확도가결정된다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 8

9 1 장메뉴설명및기본옵션 Options Default 의 미 RELTOL 전압과전류의상대적 accuracy VNTOL 1uV 최소전압제한치 ABSTOL 1pA 최소전류계산치 CHGTOL 0.01pC 최소전하계산치 GMIN 1p 최소컨덕턴스 ITL1 40 DC and bias point blind iteration limit ITL2 20 DC and bias point best guess" iteration limit ITL4 10 과도해석시의반복제한치 TNOM 27 기본온도 STEPGMIN 개선된 Convergence GMIN 사용 PREORDER Matrix Fill-In 삭감을위한 Preorder 사용 Voltage Accuracy default = MAX(0.1% of voltage, 1uV) Current Accuracy default = MAX(0.1% of current, 1pA) Charge Accuracy default = MAX(0.1% of charge, 0.01pC) Flux Accuracy default = MAX(0.1% of flux, 0.1Weber/m 2 ) PSpice 에서제공하는 default 값을가지고계산할경우에는다음과같다. 위의수식에서알수있듯이 PSpice의계산에서가장문제가되는곳은전압이나전류가부호를바꾸는영 (zero) 부분의계산인데이곳의계산시간이시뮬레이션전체시간의대부분을차지하며 convergence error가가장많이발생한다. 일반적으로 PSpice에서는 12차의크기를사용하는데만일 ka 단위의전류를시뮬레이션할때 RELTOL=0.01%, ABSTOL=1pA를선택할경우 ka 단위가 1pA의 12차이상이됨으로 convergence error가발생할소지가있다. 따라서전압이나전류의 Order에따라 ABSTOL과 VNTOL을조절할필요가있다. 예 ) ABSTOL = 1uA ABSTOL = 1mA VNTOL = 1uV ; kiloampere range ; megaampere range ; kilovolt range 대부분의경우 RETOL=0.001(0.1%) 을선택하면필요이상정확한해석을수행하는것으로시뮬레이션을좀더빨리수행하려면 RELTOL=0.01(1%) 혹은 RELTOL=0.005(0.5%) 를선택한다. RELTOL=0.01(1%) 이상입력하는것은시뮬레이션결과에오류가발생할경우가있기때문에그이상입력하지않도록주의해야한다. MOSFET Options Options Default 의 미 DEFAD 0 MOSFET default drain area(ad) DEFAS 0 MOSFET default source area(as) DEFL u MOSFET default length(l) DEFW u MOSFET default width(w) Advanced Analog Options Options Default 의 미 ITL5 0 Total iteration limit (0= 무한대 ) PIVREL 1.0E-3 matrix solution을 pivot하기위한상대적크기 PIVTOL 1.0E-13 matrix solution을 pivot하기위한절대적크기 SOLVER default 시뮬레이션알고리즘 DMFACTOR 1 최소 delta의상대적요소 나인플러스 EDA ( 주 ) 9

10 1 장메뉴설명및기본옵션 2) Gate-Level Simulation Options Timing Mode : 최악 (Worst-case) 의경우를가상하여 timing 시뮬레이션을설정한다. Digital Setup 대화상자에서설정하지않고각소자의 circuit-wide delay mode를직접재설정할수있도록 propagation delay mode를설정할수있다. 각소자의 Minimum, Typical, Maximum, Worst-Case 등으로설정할수있다. Initialize all flip-flops : 플립플롭의초기값을설정한다. 초기값을 X 로설정하면모든플립플롭은 set이나 reset 할때까지 unknown 상태를유지한다. 초기값을 0 로설정하면모든플립플롭은 0 으로설정되며, 초기값을 1 로설정하면모든플립플롭은 1 로설정된다. Default I/O level for A/D interface : 아날로그와디지털회로가혼합되어있는혼합신호시뮬레이션을실행할때회로전체와각소자인스턴스에대한 AtoD 와 DtoA Subcircuit의인터페이스레벨을선택한다. AtoD와 DtoA의 Subcircuit 인터페이스는아날로그전압 / 임피던스의정보를디지털상태의정보로변환하거나그반대의변환을나타내어야하며, 이것을 4가지레벨로나누어설정한다. 레벨 1과레벨 2의차이점은다음과같다. 레벨 1 에서는전압범위 VILMAX와 VIHMIN 사이에중간논리상태인 R, F, X 상태를발생하는것이며, 레벨 2에서는중간논리상태인 R, F, X 상태를발생하지않고직접 0 과 1 또는 1 과 0 의변환을나타낸다. 레벨 3과레벨 4는레벨 1과레벨 2와각각같으며, 나중에사용을위해준비된것이다. Advanced Gate-level Simulation Options Options Default 의 미 DIGDRVF 2 최소드라이브저항 ( 디지털 ) DIGDRVZ 20K 최대드라이브저항 ( 디지털 ) DIGOVRDRV 3 드라이브저항의비 DIGMNTYSCALE 0.4 typical delay로부터 minimum delay를유도하는데사용하는 scale factor DIGTYMXSCALE 1.6 typical delay로부터 maximum delay를유도하는데사용하는 scale factor DIGERRDEFAULT 20 디지털 constraint 소자에대한에러제한치 DIGERRLIMIT 0 최대디지털에러메시지제한치 나인플러스 EDA ( 주 ) 10

11 1 장메뉴설명및기본옵션 3) Output File Options Options 의 미 ACCT 모든해석후정보의요약및 accounting information을 output 파일에저장 EXPAND Subcircuit 확장에의해생성된소자를나열한다. LIBRARY 사용한 library 파일을나열한다. LIST 사용한소자를나열한다. NOBIAS 바이어스포인터계산결과를표시하지않는다. NODE 노드연결상태정보를표시한다. NOECHO 입력파일을표시하지않는다. NOMOD 모델파라미터및온도를표시하지않는다. NOOUTMSG 시뮬레이션조건을표시하지않는다. NOPAGE Output 파일의주요부분에 banner를표시하지않는다. OPTS 모든 options 값을표시한다. NUMDG Digit Display 비트수 (5) Data Collection 회로도에서수집할데이터종류선택. Voltages, Currents, Power, Digital, Noise - At Markers Only : Marker에의해 Schematics 화면상에표시한노드데이터만을저장한다. - All : 전체회로에대한모든데이터저장 - All But Internal Subcircuit : Subcircuit 안쪽에존재하는노드를제외한모든노드데이터저장 - None : 데이터를저장하지않음 - Save data in the CSDF Format [.CSD] : Probe용데이터를 binary대신 Text format으로저장 나인플러스 EDA ( 주 ) 11

12 1 장메뉴설명및기본옵션 (6) Probe Window Display Probe window when profile is opened : Profile을 open할때 Probe window를표시한다. Display Probe window during simulation : 시뮬레이션이진행되는동안 probe window를표시한다. after simulation has completed : 시뮬레이션이끝난후에 probe window를표시한다. Show All Markers on open schematics : Schematics 화면상에표시한모든 marker 의전압, 전류를자동으로 probe 화면에표시한다. Last plot : 자동적으로가장최근의 probe session을재설정한다. Nothing : 어떤파형도 probe 화면에표시하지않는다. 4. SPICE 명령어 형식 해석형태 도트명령어 비고 DC Sweep.DC DC Sweep Bias Point Detail.OP Bias Point Transfer Function.TF Small-Signal Transfer Standard Sensitivity.SENS DC Sensitivity Analysis AC Sweep.AC Frequency Response AC Sweep/Noise.NOISE Noise Transient.TRAN Transient Transient/Fourier.FOUR Fourier Components Simple Multi-Run Parametric.STEP Parametric Analysis Temperature.TEMP Temperature Statistical Monte Carlo.MC Monte Carlo Analysis Worst Case.WCASE Sensitivity/Worst-Case General Setup Save Bias Point.SAVEBIAS Store Unclamped Bias Point Load Bias Point.LOADBIAS Restore Unclamped Bias Point Options.OPTIONS Set Miscellaneous * 도트명령어의경우 TEXT 로회로를작성하고시뮬레이션을할경우 나인플러스 EDA ( 주 ) 12

13 1 장메뉴설명및기본옵션 단축키 All Capture Windows Key ALT+F4 ALT, F, X ALT, SPACEBAR, C F1 Ctrl + F8 Mouse click equivalent Exit Exit Exit Help Switch Capture to Full Screen mode (Click Close Full Screen button or press Escape key to exit Full Screen mode) Schematic page editor Key CTRL+A A D B E F G J N P T W Y X F7 F8 F9 CTRL+SHIFT+A CTRL+SHIFT+R CTRL+I CTRL+SHIFT+Left Click Mouse click equivalent Select All Ascend hierarchy Descend hierarchy Place bus Place bus entry Place power Place ground Place junction Place net alias Place part Place text Place wire Place polyline Place No connect symbol Record macro Play macro Configure macro Add part(s) to group Remove part(s) from group Opens the Selection Filter dialog box where you can specify the objects that should be selected when the mouse pointer is dragged diagonally across the schematic page. Lock component 나인플러스 EDA ( 주 ) 13

14 1 장메뉴설명및기본옵션 Schematic page and part editors Key CTRL+C CTRL+E CTRL+F CTRL+G CTRL+P CTRL+S CTRL+T CTRL+V CTRL+X CTRL+Y CTRL+Z F4 DEL DELETE BACKSPACE ENTER ESCAPE SPACE UP ARROW DOWN ARROW LEFT ARROW RIGHT ARROW CTRL+UP ARROW CTRL+DOWN ARROW CTRL+LEFT ARROW CTRL+RIGHT ARROW PAGE UP PAGE DOWN CTRL+PAGE UP CTRL+PAGE DOWN F5 C H I O R Mouse click equivalent Copy Edit properties Find Go to Print Save Cursor snap to grid (identical to the Preferences dialog box Grid display tab option). Paste Cut Redo Undo Repeat Delete (Design and Edit menus) Delete (Design and Edit menus) Delete (Design and Edit menus) Double-click left mouse button Deselect all and switch to selection tool (arrow pointer) Click left mouse button Move 1 grid up (grid on) or 0.1 grid up (grid off) Move 1 grid down (grid on) or 0.1 grid down (grid off) Move 1 grid left (grid on) or 0.1 grid left (grid off) Move 1 grid right (grid on) or 0.1 grid right (grid off) Snap pointer to nearest grid and then move 5 grids up Snap pointer to nearest grid and then move 5 grids down Snap pointer to nearest grid and then move 5 grids left Snap pointer to nearest grid and then move 5 grids right Pan up Pan down Pan left Pan right Redraw Center the view at the pointer's current position Mirror horizontally Zoom in Zoom out Rotate 나인플러스 EDA ( 주 ) 14

15 2 장 Probe 윈도우활용 2 Probe 윈도우활용 1. Probe Window 구성 Menu Toolbar Display Trace Legend 2. 메뉴및툴바구성 1) 메뉴 File : Probe 파일관리 2 Edit : Probe 파일편집 3 View : 화면줌, 툴바, 회로 / 출력 / 시뮬레이션파일보기 4 Simulation : 시뮬레이션 Run, Stop 5 Trace : 트레이스 ( 파형곡선 ) 추가, 삭제 나인플러스 EDA ( 주 ) 15

16 2 장 Probe 윈도우활용 6 Plot : X-Y 축지정, 화면분할, 라벨 7 Tools : 메뉴바, 툴바조정 8 Window : 출력화면정렬, 클립보드복사 9 Help : 도움말 Alternate Display : Probe 화면만보이는창으로토글 2) 툴바 New : 새로운시뮬레이션프로파일및텍스트파일생성 2 Open : 새로운 Probe Data Plot 윈도우열기 3 Append File : 현재의 Plot 윈도우에다른 Probe 데이터첨부 4 Save : 현재윈도우의 Probe Data 저장 5 Print : Plot 윈도우화면인쇄 6 Cut : 선택항목잘라내기 7 Copy : 선택항목복사 8 Paste : 클립보드내용붙여넣기 9 Undo : 최근실행작업취소 Redo : 최근실행한 Undo 취소 Current Simulation : 현재작업중인시뮬레이션프로파일 Run For : 원하는시간까지시뮬레이션진행 Run PSpice : 시뮬레이션실행 Save Simulation State : 현재시뮬레이션상태저장 Pause : 시뮬레이션일시정지 Zoom In : 화면확대 2 Zoom Out : 화면축소 3 Zoom Area : 일정영역확대 / 축소 4 Zoom Fit : 전체보기 5 Load Next Part : 다음 Part 불러오기 6 Toggle Large Data File Mode : 대형데이터파일모드표시토글 7 Log X Axis : X축 Log 스케일지정 8 Fourier : 퓨리에변환 9 Performance Analysis : 성능분석실행 Log Y Axis : Y축 Log 스케일지정 Add Trace : Trace 추가 Evaluate Measurement : 내장함수로측정평가 Text Label : 텍스트라벨추가 나인플러스 EDA ( 주 ) 16

17 2 장 Probe 윈도우활용 Mark Data Points : 데이터포인트표시 Toggle cursor : Cursor Probe 창표시토글 Cursor Peak : 다음 Peak로커서이동 Cursor Trough : 다음 Trough로커서이동 Cursor Slope : 최대경사포인트로커서이동 ( 변곡점 ) Cursor Min : 최소포인트로커서이동 Cursor Max : 최대포인트로커서이동 Cursor Point : 다음데이터포인트로커서이동 Cursor Search : 명령에의한데이터포인트지점으로커서이동 Cursor Next Tran : 디지털회로에서다음 Transition으로커서이동 Cursor Prev Tran : 디지털회로에서이전 Transition으로커서이동 Mark Label : 현커서포인트의값표시 Always On Top : 항상최상위로표시 2 View Circuit File : Circuit 파일표시 3 View Simulation Output File : 시뮬레이션출력파일표시 4 View Simulation Results : 시뮬레이션결과표시 5 Simulation Queue : 시뮬레이션큐표시 6 Edit Simulation Settings : 시뮬레이션프로파일설정창표시 3. PSpice A/D에서사용할수있는함수 아날로그 디지털 함수 용도 함수 용도 ABS(x) SGN(x) SQRT(x) EXP(x) LOG(x) LOG10(x) M(x) P(x) R(x) IMG(x) G(x) PWR(x) SIN(x) COS(x) TAN(x) ATAN(x) d(x) s(x) AVG(x) AVGX(x,d) RMS(x) 절대치 Sign function Square root 지수함수자연로그상용로그 x의크기 x의위상 ( 각도 ) x의실수부 x의허수부 x의그룹지연시간 Power 사인함수코사인함수탄젠트함수아크탄젠트함수 x의미분 x의적분평균치 d부터 x까지평균치실효치 ( ) ~ * / + - & ^ Grouping Logical complement 곱셈 ( 버스에만적용 ) 나눗셈 ( 버스에만적용 ) 덧셈 ( 버스에만적용 ) 뺄셈 ( 버스에만적용 ) 논리곱배타적 OR 논리합 나인플러스 EDA ( 주 ) 17

18 2 장 Probe 윈도우활용 4. PSpice 에서사용하는단위 Alphabet used... F(f) P(p) N(n) U(u) M(m) K(k) MEG(meg) G(g) T(t) Stands for.. femto pico nano micro milli kilo mega giga tera 예 ) Notations Equivalent to... 2M2 2.2M 2MEG2 2.2MEG 4L5 4.5H(Inductor of 4.5 henry) 2K2 2.2K 12C2 Capacitor of 12.2 farads 5R4 Resistor of 5.4 ohms 2p2 2.2p (2.2*10-12 ) 5. Breakout Parts Use this breakout part... For this device type... Which is this PSpice device letter... BBREAK GaAsFET B CBREAK Capacitor C DBREAK Diode D JBREAK JFET J KBREAK Inductor Coupling K LBREAK Inductor L MBREAK MOSFET M QBREAK Bipolar Transistor Q RBREAK Resistor R SBREAK Voltage-Controlled Switch S WBREAK Current-Controlled Switch W XFRM_NONLINEAR Transformer K and L ZBREAKN IGBT Z 6. Cursor 1) Toggle Cursor 나인플러스 EDA ( 주 ) 18

19 2 장 Probe 윈도우활용 A1 : Cursor1(Left Mouse Button Click), Key Combination... Ctrl+Left arrow key and Ctrl+Right arrow key Shift+Ctrl+Left arrow key and Shift+Ctrl+Right arrow key Left arrow key and Right arrow key Shift+Left arrow key and Shift+Right arrow key Home Shift+Home End Shift+End A2 : Cursor2(Right Mouse Button Click) To do this with the cursors... Change the trace associated with the first cursor. Change the trace associated with the second cursor. Move the first cursor along the trace. Move the second cursor along the trace. Move the first cursor to the beginning of the trace. Move the second cursor to the beginning of the trace. Move the first cursor to the end of the trace. Move the second cursor to the end of the trace. 2) Search Command Search [direction] [/start_point/] [#consecutive_points#] [(range_x[,range_y])] [for] [repeat:] <condition> [direction] [/start_point/] Forward(Default) or Backward ^ Begin The first point in the search range The first point in the search range $ The last point in the search range End xn The last point in the search range A marked point number or an expression of marked points. x1 or (x1 - (x2 - x1)/2) 나인플러스 EDA ( 주 ) 19

20 2 장 Probe 윈도우활용 ( 사용예 ) search forward x value (100) search backward level (max-3) [(range_x[,range_y])] (1n,200n) X range limited from 1e-9 to 200e-9, Y range defaults to full range (1.5,20e-9,0,1m) Both X and Y ranges are limited (5m,1,10%,90%) Both X and Y ranges are limited (0%,100%,1,3) Full X range, limited Y range (,,1,3) Full X range, limited Y range (,30n) X range limited only on upper end 7. Markers 1) 기본 Marker Volt Marker : Current Marker : Diff Volt Marker : Power Marker : 2) AC Sweep Marker (AC sweep 으로설정시에만사용가능 ) 메뉴 PSpice Markers Advanced db Magnitude of Voltage Phase of Voltage Group Delay of Voltage Real Part of Voltage Imaginary Part of Voltage 나인플러스 EDA ( 주 ) 20

21 2 장 Probe 윈도우활용 3) 그외 ( 메뉴 PSpice Markers Plot Window Templates 실행 ) 나인플러스 EDA ( 주 ) 21

22 2 장 Probe 윈도우활용 단축키 PSpice shortcut keys Key Mode or user interface item Function or menu command CTRL+A Zoom menu (on the View menu) Area CTRL+C Edit menu Copy CTRL+SHIFT+C Cursor menu (on the Trace menu) Display CTRL+F Edit menu Find CTRL+SHIFT+F Cursor menu (on the Trace menu) Freeze CTRL+G Edit menu Goto Line CTRL+H Edit menu Replace CTRL+I Zoom menu (on the View menu) In CTRL+SHIFT+I Cursor menu (on the Trace menu) Point CTRL+L Zoom menu (on the View menu) Redraw CTRL+SHIFT+L Cursor menu (on the Trace menu) Slope CTRL+SHIFT+M Cursor menu (on the Trace menu) Min CTRL+N With a PSpice window active Creates a new text file CTRL+SHIFT+N Cursor menu (on the Trace menu) Next Transition CTRL+O File menu Open CTRL+P File menu Print CTRL+SHIFT+P Cursor menu (on the Trace menu) Peak CTRL+SHIFT+R Cursor menu (on the Trace menu) Previous Transition CTRL+SHIFT+S Cursor menu (on the Trace menu) Search Commands CTRL+SHIFT+T Cursor menu (on the Trace menu) Trough CTRL+U With a waveform window active Restores the last deleted traces CTRL+V Edit menu Paste CTRL+X Edit menu Cut CTRL+SHIFT+X Cursor menu (on the Trace menu) Max CTRL+Y With a waveform window active Add a Y axis CTRL+SHIFT+Y With a waveform window active Delete a Y axis F1 Help menu Help Topics F3 Edit menu Find Next ALT+F4 File menu Exit F12 With a waveform window active Restores the last waveform window INSERT With a waveform window active Opens the Add Traces dialog box DELETE Edit menu Delete CTRL+DELETE With a waveform window active Deletes all traces in the waveform window 나인플러스 EDA ( 주 ) 22

23 3 장 Bias Point 해석 3 Bias Point 해석 1. Bias Point 해석 바이어스포인트계산은직류분에대한정상상태에서의값을계산하는것을의미하고어떤 종류의해석을수행할때도반드시먼저수행되는해석이다. 이해석을선택한경우 - 모든아날로그노드전압의리스트 - 모든디지털노드의상태리스트 - 모든전압원의전류와 Power - 모든 Device의 small signal parameter 리스트를 output file에출력 2. Simulation Settings - Include detailed bias point ~(.OP) : 비선형제어전원이나반도체소자를위한상세한바이어스포인트계산결과를출력한다. - Perform Sensitivity analysis(.sens) : 민감도해석 (Sensitivity analysis) 을수행한다. Output variable(s): 해석할출력변수를입력한다. - Calculate small-signal DC gain(.tf) : 입, 출력에대한전달함수를계산한다. From Input source name : 입력전원을입력한다. To Output variable : 출력변수를입력한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 23

24 3 장 Bias Point 해석 프로젝트만들기 1) 새로운프로젝트의시작 (File New Project) 2) 프로젝트의종류 Analog or Mixed A/D (PSpice) PCB Programmable Logic Schematic 3) 기본제공환경 * PSpice Library 의경로 OLB 파일경로 (OLB : 심볼과관련된라이브러리 ) C:\Cadence\SPB_16.3\tools\capture\library\pspice LIB 파일경로 (LIB : 부품의전기적인특성정보와관련된라이브러리 ) C:\Cadence\SPB_16.3\tools\pspice\library 나인플러스 EDA ( 주 ) 24

25 3 장 Bias Point 해석 따라하기 1) 회로도 ( 분압회로 ) 2) 사용기능및부품 (Place Part)VDC, R, C, (Place Ground)GND, (Place Wire), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 4) Run PSpice DC gain = -0.5 Source에서본임피던스 = 2k V(R2) 에서본임피던스 = 0.5k 계산이완료되면 Output File에아날로그노드의전압과디지털노트의상태를출력한다. 위그림에서각노드의전압, 전류, 전력에대한결과값을확인할수있다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 25

26 3 장 Bias Point 해석 5) Bias Point Display 나인플러스 EDA ( 주 ) 26

27 3 장 Bias Point 해석 과제 - 전압전류분배회로 R1 Anode 10Vdc V1 1k R2 2k R3 4k 0 1. Anode 의전압과전류를 Bias Point 시뮬레이션하여조사하시오. 해설 Anode 의전압은 5.714V 이고전류는이회로에서전체전류와동일하므로 4.286mA 이다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 27

28 4 장 Time Domain 해석 4 Time Domain(Transient) 해석 1. 과도 (Transient) 해석 과도해석은시간영역에서입력신호에대한출력을결정하는해석을말한다. 과도해석의계 산방법은항상 L 과 C 의현재의계산값을초기치로하여다음스텝의계산을수행한다. 2. 퓨리에 (Fourier) 해석 FFT는 Probe 상에서출력데이터를가지고 FFT 알고리즘으로계산하는것으로 Probe 화면에주파수스펙트럼을출력하는기능을수행하고, 퓨리에해석은결과데이터를퓨리에적분하여결과를얻는다. 따라서 FFT 결과에서는단지크기만이제공되지만퓨리에해석을수행할경우에는크기, 위상, 직류분등에대한결과를출력하므로평균치, 기본파실효치, 역률, THD 등을계산할수있다. 3. Simulation Settings - General Settings : Time Domain(Transient) 과관련하여시간에대한회로의전압, 전류, 디지털회로의논리상태등의과도상태를계산한다. - Monte Carlo/Worst-Case : 어떤영역안에서모든소자의모델파라미터를임의로랜덤하고변화시켜가면서그변화에따른회로의응답을계산한다. 소자의오차범위를사용자가설정할수있으며, Monte-Carlo 해석을위해서는 BREAKOUT의라이브러리에있는소자를사용하거나 SPECIAL 라이브러리에있는 VARIABLES를사용하여야한다. - Parametric Sweep : 전압원, 전류원, 글로벌파라미터 (Global Parameter), 모델파라미터, 나인플러스 EDA ( 주 ) 28

29 4 장 Time Domain 해석 전원의변동, 소자의값혹은동작온도를정해진순에서따라변화시키면서특정한기본해석을반복한다. - Temperature(Sweep) : 동작온도를정해진순서에따라변화시켜가면서특정한해석을반복한다. - Save Bias Point : 현재회로의바이어스포인트에대한데이터를파일로저장한다. - Load Bias Point : 이전에계산하여저장한바이어스포인터에대한데이터파일을 Load 한다. - Save Check Point : 현재회로의체크포인터에대한데이터파일 ( 정해진시간시뮬레이션간격이나시간간격 ) 을저장한다. - Restart Simulation : 이전에계산하여저장한체크포인터에대한데이터파일을 Load하여시뮬레이션한다. - Run to time : 시뮬레이션종료시간을입력한다. - Start saving data after : 시뮬레이션개시후데이터를저장하는시간을입력한다. - Maximum Step size: 과도상태해석의수치계산을위한최대 step size를입력한다. - Skip the initial ~ : 선택할경우인덕터, 커패시터등의초기치를무시하고계산한다. - Run in resume mode : 시뮬레이션의재시작시 Resume 모드로진행한다. - Output File Options... : 출력파일에저장할데이터의시간간격, 퓨리에해석, 반도체, 비선형전원의바이어스포인터데이터의저장유무를선택한다. - 출력파일에저장할데이터의시간간격, 퓨리에해석의기본파주파수, 고조파차수, 퓨리에해석할변수, 반도체및비선형전원의바이어스포인터데이터의저장유무를선택한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 29

30 4 장 Time Domain 해석 따라하기 1) 회로도 ( 시정수찾기 ) TOPEN = U1 R1 100k out 5V V1 2 1 U2 TCLOSE = 50 C1 100u 0 2) 사용기능및부품 (Place Part)VDC, R, C, sw_topen, sw_tclose, (Place Wire), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 4) 전압 Probe 설정 TOPEN = U1 R1 100k out V 5V V1 2 1 U2 TCLOSE = 50 C1 100u 0 시정수 sec 나인플러스 EDA ( 주 ) 30

31 4 장 Time Domain 해석 5) Run PSpice Add Trace 명령을실행하여 Trace Expression 에 *5;Tau 를입력 ( 범례표시에는 Tau 만나타난다 ) Toggle Cursor 기능을 On 시킨다. Probe Cursor 창이나타난다. 버튼을눌러 search forward x value (10s) 를입력한다. Mark Label 을클릭한다 (10.000,3.1579) s 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s 90s 100s V(OUT) tau Time 나인플러스 EDA ( 주 ) 31

32 4 장 Time Domain 해석 과제 - 트랜지스터를이용한비안정발진기 R = 6.8kΩ, 100kΩ와 C = 0.01μF, TR = 2N3904를이용하여비안정발진회로를구성하고시뮬레이션한다음발진주파수를계산하시오. 해설 커패시터의충방전에의하여외부에서펄스를가하지않아도펄스를발생하므로비안정회 로이다. 초기조건으로 C 의초기전압을주어야한다. R1 6.8k out1 C1 R2 100k 0.01u V IC = 5V Q1 R3 100k C2 0.01u Q2 R4 6.8k out2 V 6V V1 Q2N3904 Q2N 나인플러스 EDA ( 주 ) 32

33 5 장 DC Sweep 해석 5 DC Sweep 해석 1. DC Sweep 해석 DC 해석에서는모든전원을 DC로간주하고모든인덕터는단락 (Short) 으로, 캐패시터는개방 (Open) 으로간주하여해석한다. 바이어스포인트계산, DC Sweep, 소신호민감도해석 (small signal sensitivity), 전달함수계산 (small signal transfer function) 등이있다. 어떤소자의값을변화시키는과정을 Sweep 이라하는데 DC 전원, 온도, 전류원, 모델파라 미터, Global 변수를선택하여선형적인가변, Octave/Decade 의로그적인가변과가변시킬 값의리스트를입력하여해석할수있다. 2. Simulation Settings - Primary Sweep : Sweep할첫번째변수의조건을입력하여 DC Sweep 해석을수행한다. - Secondary Sweep : Sweep할첫번째변수의조건을입력하여 DC Sweep 해석을수행한다. 이때 Primary Sweep 변수가일정한가운데 Secondary sweep이진행되는 Nested 구조를지닌다. - Parametric Sweep : 글로벌파라미터, 모델의파라미터, 소자의값혹은동작온도를정해진순서에따라변화시키면서특정한기본해석을반복한다. - Temperature(Sweep) : 동작온도를정해진순서에따라변화시켜가면서특정한기본해석을반복한다. - Save Bias Point : 현재회로의바이어스포인트에대한데이터를파일로저장한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 33

34 5 장 DC Sweep 해석 - Load Bias Point : 이전에계산하여저장한바이어스포인터에대한데이터파일을 Load 한다. - Sweep variable : Sweep할변수에대한관련사항과변수명을입력한다. sweep 변수의종류로는전압원, 전류원, 글로벌파라미터, 모델파라미터, 온도등이있으며, 전압원 / 전류원일때는전원의이름, Global 파라미터를선택한경우에는파라미터, Model 파라미터를선택한경우에는모델 type, 모델, 파라미터가 active 되어이에입력해야하며, Temperature를선택하면모든입력항목이 disable 된다. - Sweep Type : Sweep type에는 Linear와 Logarithmic이있으며, 그선택여하에따라입력항목이다르다. Linear를선택한경우 Start value : 시작값을입력한다. End value : 끝값을입력한다. Increment : 가감분을입력한다. Logarithmic을선택한경우 Start value : 시작값을입력한다. End value : 끝값을입력한다. Points/Decade : Decade/Octave 당데이터수를입력한다. Value List 를선택한경우에는해당입력란에해석하기를원하는변수값을직접입력한다. 이때값의분리는 space bar 를이용한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 34

35 5 장 DC Sweep 해석 따라하기 1) 회로도 ( 제너전압레귤레이터 ) in R1 10 out 0Vdc V1 D1 D1N750 R2 1k 2) 사용기능및부품 0 (Place Part)VDC, R, D1N750, (Place Ground)GND (Place Wire), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 4) Probe 설정 in R1 out V 10 V 0Vdc V1 D1 D1N750 R2 1k 전압안정기로동작하는제너다이오드의항복전압특성을확인할수있다. 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 35

36 5 장 DC Sweep 해석 5) Run PSpice 4.8V 이상부터약 5V 의일정출력전압이출력단에나타난다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 36

37 5 장 DC Sweep 해석 과제 in - 전압레귤레이터 Q1 Q2N3904 out 0Vdc V1 10 R1 R2 1k D1 D1N750 다음의회로에서입력전압이 8V 일때 0 의제너전류, 베이스전류, 부하 R2 에흐르는전류, 출력전압, 저항 R1 에흐르는전류를 구하시오. 해설 in Q1 Q2N3904 out 0Vdc V1 V I R1 I 10 R2 1k D1 D1N750 V I I 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 37

38 6 장 AC Sweep/Noise 해석 6 AC Sweep/Noise 해석 1. AC Sweep 해석 AC 해석은입력주파수를변화시켜가면서회로시스템에대한주파수응답을계산하는해석이다. 주파수응답을계산하기전에각소자의 small signal 파라미터를결정하고교류해석에대한바이어스포인트를계산한다. 교류해석에서시스템의보드선도, 임피던스해석이있다. 2. Noise 해석회로내에사용하는저항과반도체소자는주파수에영향을받는노이즈를발생시키는데이러한발생노이즈에대해해석하려면교류해석과병행해야한다. 즉교류해석의각주파수에대하여회로내의각소자에서발생하는노이즈량을계산하고출력노드에미치는영향을분석하며입력전원과출력전압사이의이득을계산하고, 이계산을토대로특정전원에서의등가입력노이즈량을계산한다. 노이즈발생원이아닌 로환산한등가노이즈원이라는사실이다. 즉등가노이즈원을이용하여노이즈를입력하여출력되는노이즈량을해석한다. 3. Simulation Settings - General Settings : 입력신호의주파수법위, 데이터개수, 노이즈해석을위한입출력변 수등을입력하여기본적인 AC/Noise 해석을수행한다. - Monte Carlo/Worst-Case : 어떤영역안에서모든소자의모델파라미터를임의로랜덤 나인플러스 EDA ( 주 ) 38

39 6 장 AC Sweep/Noise 해석 하게변화시켜가면서그변화에따른회로의응답을계산한다. 소자의오차범위를사용자가설정할수있으며, Monte-Carlo 해석을위해서는 BREAKOUT의라이브러리에있는소자를사용하거나 SPECIAL 라이브러리에있는 VARIABLES를사용하여야한다. - Parameter Sweep : 글로벌파라미터, 모델파라미터, 소자의값혹은동작온도를정해진순서에따라변화시켜가면서특정한기본해석을반복한다. - Temperature(Sweep) : 동작온도를정해진순서에따라변화시켜가면서특정한기본해석을반복한다. - AC Sweep Type : 입력교류신호의주파수 sweep을선형혹은지수형태로할것인가를선택한다. Start Frequency : 시작주파수를입력한다. End : 끝점주파수를입력한다. Points/Decade : Total 데이터수혹은 Decade, Octave당의데이터를입력한다. - Noise Analysis : Noise 해석의 Enable 여부를선택한다. Output Voltage : Noise 출력전압노드를입력한다.(Net Alias를이용하여 node에이름을부여하고그이름을넣는다.) I/O Source : Source 명을입력한다. Interval : 간격 나인플러스 EDA ( 주 ) 39

40 6 장 AC Sweep/Noise 해석 따라하기 1) 회로도 (1 극저역통과필터 ) VCC 1Vac 0Vdc V1 R1 33k 0 C1 1n U1 7 3 V+ + OS2 OUT 2-4 OS1 ua741 V- VEE R2 5.6k out 15V VCC V2 VEE V3-15V 0 R3 10k 0 2) 사용기능및부품 (Place Part)VAC, R, C, ua741, VDC, 0 (Place Ground)VCC, GND (Place Wire), (No connect), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 4) Probe 설정 나인플러스 EDA ( 주 ) 40

41 6 장 AC Sweep/Noise 해석 VCC 1Vac 0Vdc V1 R1 33k 0 C1 1n U1 7 3 V+ + OS2 OUT 2-4 OS1 ua741 V- VEE R2 5.6k out VCC VDB V2 15V VEE V3-15V 0 R3 10k 0 5) Run PSpice 0 차단주파수를찾기위해 Toggle Cursor 버튼을클릭하고 Search Command 버튼을누른다음입력창에 search forward level (max-3) 을입력하고 Mark Label 버튼을클릭하여데이터를표시한다. Measurement 의기능으로차단주파수를구해보려면 Tools > Options 를클릭한다음체크한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 41

42 6 장 AC Sweep/Noise 해석 그런다음 View > Measurement Results 를클릭하고 위그림처럼순서대로마우스클릭하여 Trace Expression 에 Cutoff_Lowpass_3dB(V(out)) 이 나타나게한다음 OK 버튼을클릭하면아래그림과같이나타난다. 차단주파수 나인플러스 EDA ( 주 ) 42

43 6 장 AC Sweep/Noise 해석 과제 - 인덕터값에따른임피던스및컨덕턴스의변화 V2 0Vdc V3 0Vdc V4 0Vdc V5 0Vdc 1Vac 0Vdc V1 R1 50 L1 5m R2 50 L2 10m R3 50 L3 15m R4 50 L4 20m C1 1u C2 1u C3 1u C4 1u 출력단전압이득시뮬레이션 0 해설 V2 0Vdc V3 0Vdc V4 0Vdc V5 0Vdc 1Vac 0Vdc V1 R1 50 I L1 5m R2 50 I L2 10m I R3 50 L3 15m R4 50 I L4 20m C1 1u C2 1u C3 1u C4 1u 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 43

44 6 장 AC Sweep/Noise 해석 - 컨덕턴스 20mA 15mA 10mA 5mA 0A 1.0Hz 10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz I(V2) I(V3) I(V4) I(V5) Frequency - 임피던스 Plot 에서 Add Plot to Window Trace 에서 Add Trace 또는 Insert 1/I(V2), 1/I(V3), 1/I(V4), 1/I(V5) 를각각입력 나인플러스 EDA ( 주 ) 44

45 6 장 AC Sweep/Noise 해석 임피던스및컨덕턴스출력결과 200K 임피던스 100K 0 20mA 10mA 1/I(V3) 1/I(V4) 1/I(V5) 1/ I(V2) 컨덕턴스 SEL>> 0A 1.0Hz 10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz I(V2) I(V3) I(V4) I(V5) Frequency 나인플러스 EDA ( 주 ) 45

46 7 장 Parametric 해석 7 Parametric 해석 1. Parametric 해석 Parametric 해석은회로내의소자값을변경하면서회로특성이어떻게변화하는가를살펴보 는해석이다. 2. Goal Function (or Performance Analysis) Parametric 해석을실행한후특성평가의편의를위해 PSpice 에서제공하는평가함수를말 한다. 3. Measurement Definitions Definition Finds the... Bandwidth Bandwidth_Bandpass_3dB Bandwidth_Bandpass_3dB_XRange CenterFrequency CenterFrequency_XRange Bandwidth of a waveform (you choose db level) Bandwidth (3dB level) of a waveform Bandwidth (3dB level) of a waveform over a specified X-range Center frequency (db level) of a waveform Center frequency (db level) of a waveform over a specified X-range ConversionGain ConversionGain_XRange Cutoff_Highpass_3dB Cutoff_Highpass_3dB_XRange Cutoff_Lowpass_3dB Cutoff_Lowpass_3dB_XRange DutyCycle DutyCycle_XRange Falltime_NoOvershoot Falltime_StepResponse Falltime_StepResponse_XRange Ratio of the maximum value of the first waveform to the maximum value of the second waveform Ratio of the maximum value of the first waveform to the maximum value of the second waveform over a specified X-range High pass bandwidth (for the given db level) High pass bandwidth (for the given db level) Low pass bandwidth (for the given db level) Low pass bandwidth (for the given db level) over a specified range Duty cycle of the first pulse/period Duty cycle of the first pulse/period over a range Falltime with no overshoot. Falltime of a negative-going step response curve Falltime of a negative-going step response curve over a specified range 나인플러스 EDA ( 주 ) 46

47 7 장 Parametric 해석 Definition Finds the... GainMargin Max Max_XRange Min Min_XRange NthPeak Overshoot Overshoot_XRange Peak Period Period_XRange PhaseMargin PowerDissipation_mW Pulsewidth Pulsewidth_XRange Q_Bandpass Q_Bandpass_XRange Risetime_NoOvershoot Risetime_StepResponse R is e tim e _ S te p R e s p o n s e _ X R a n g e SettlingTime SettlingTime_XRange SlewRate_Fall SlewRate_Fall_XRange SlewRate_Rise SlewRate_Rise_XRange Swing_XRange XatNthY XatNthY_NegativeSlope XatNthY_PercentYRange XatNthY_Positive Slope Gain (db level) at the first 180-degree out-of-phase mark Maximum value of the waveform Maximum value of the waveform within the specified range of X Minimum value of the waveform Minimum value of the waveform within the specified range of X Value of a waveform at its nth peak Overshoot of a step response curve Overshoot of a step response curve over a specified range Value of a waveform at its nth peak Period of a time domain signal Period of a time domain signal over a specified range Phase margin Total power dissipation in milli-watts during the final period of time (can be used to calculate total power dissipation, if the first waveform is the integral of V(load) Width of the first pulse Width of the first pulse at a specified range Calculates Q (center frequency / bandwidth) of a bandpass response at the specified db point Calculates Q (center frequency / bandwidth) of a bandpass response at the specified db point and the specified range Risetime of a step response curve with no overshoot Risetime of a step response curve Risetime of a step response curve at a specified range Time from <begin_x> to the time it takes a step response to settle within a specified band Time from <begin_x> to the time it takes a step response to settle within a specified band and within a specified range Slew rate of a negative-going step response curve Slew rate of a negative-going step response curve over an X-range Slew rate of a positive-going step response curve Slew rate of a positive-going step response curve over an X-range Difference between the maximum and minimum values of the waveform within the specified range Value of X corresponding to the nth occurrence of the given Y_value, for the specified waveform Value of X corresponding to the nth negative slope crossing of the given Y_value, for the specified waveform Value of X corresponding to the nth occurrence of the waveform crossing the given percentage of its full Y-axis range; specifically, nth occurrence of Y=Ymin+(Ymax-Ymin)*Y_pct/100 Value of X corresponding to the nth positive slope crossing of the given Y_value, for the specified waveform 나인플러스 EDA ( 주 ) 47

48 7 장 Parametric 해석 Definition Find the... YatFirstX YatLastX YatX YatX_PercentXRange ZeroCross ZeroCross_XRange Value of the waveform at the beginning of the X_value range Value of the waveform at the end of the X_value range Value of the waveform at the given X_value Value of the waveform at the given percentage of the X-axis range X-value where the Y-value first crosses zero X-value where the Y-value first crosses zero at the specified range 4. 소자사용방법 R1 {Rvar} 파라미터해석을하기위해서는소자값을 { 변수명 } 형식으로입력하고 Place Part 에서 param 소자를불러온다. 그런다음 parameters 를더블클릭하여변수명등록을한다. OK 버튼은변수추가후종료시, Apply 버튼은변수계속추가시사용한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 48

49 7 장 Parametric 해석 Rvar 변수명을클릭하고 Display 버튼을클릭한다음 Name and Value 항목을선택하고 OK 버튼을클릭하면 PARAMETERS 항목에 Rvar=10k 라는속성이 Display 된다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 49

50 7 장 Parametric 해석 따라하기 1) 회로도 R2 PARAMETERS: Rvar = 10k VEE {Rvar} VCC VEE VOFF = 0 VAMPL = 1 FREQ = 1k in R1 LM2902/NS V- 10k OUT V U1A V+ VCC 0 0 1out 15Vdc V2-15Vdc 0 V3 2) 사용기능및부품 (Place Part)VSIN, R, LM2902/NS, VDC, PARAM (Place Ground)VCC, GND (Place Wire), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 나인플러스 EDA ( 주 ) 50

51 7 장 Parametric 해석 4) Probe 설정 R2 PARAMETERS: Rvar = 10k VEE {Rvar} VCC VEE VOFF = 0 VAMPL = 1 FREQ = 1k in R1 LM2902/NS V- 10k V OUT V U1A V+ VCC 0 0 1out 15Vdc V V2-15Vdc 0 V3 5) Run PSpice 4.0V 2.0V 0V -2.0V -4.0V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms V(IN) V(OUT) Time 이득 나인플러스 EDA ( 주 ) 51

52 7 장 Parametric 해석 과제 - 반파정류회로의필터 1kHz 30V의 Sine파와 D1N914, R = 1kΩ, C = 1μF, 2μF, 5μF을이용하여반파정류회로를구성하고 3ms까지시뮬레이션하시오. 해설 V1 V D1 D1N914 VOFF = 0 VAMPL = 30V FREQ = 1KHz R1 1k out PARAMETERS: Cvar = 1uF V C1 {Cvar} 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 52

53 8 장전압원 / 전류원활용 8 전압원 / 전류원활용 1. 아날로그전압원 (V) 및전류원 (I) 의종류 심볼명부품모양속성의미용도 VDC (IDC) 5Vdc V1 VDC= 직류전류값 직류전압전원용 DC Sweep 용 VAC (IAC) 1Vac 0Vdc V2 DC= ACPULSE= ACMAG= 교류에타고있는직류값교류위상교류진폭 주파수해석용 (AC Sweep 용 ) DC= AC= 교류에타고있는직류값교류진폭 주파수해석용 (AC Sweep용 ) V3 VOFF= 교류에타고있는직류값 VSIN VOFF = VAMPL= 교류진폭 (ISIN) VAMPL = 과도해석용 FREQ = FREQ= 주파수 (Transient 해석용 ) DF= Damping Factor PHASE= 위상 DC= AC= 교류에타고있는직류값교류진폭 주파수해석용 (AC Sweep용 ) V1 = V4 V1= 최초 Stage값 V2 = V2= 두번째 Stage값 VPULSE TD = (IPULSE) TR = TD= 신호지연시간과도해석용 TF = TR= 신호상승시간 PW = (Transient 해석용 ) TF= 신호하강시간 PER = PW= 펄스폭 PER= 주기 (Period=T) 전류의경우전압과의심볼명이 V가아닌 I로바뀌고기능이나의미, 용도는동일하게사 용된다. 다음은전압에서나열한것과마찬가지로전류원에대해나타내었다. ( 가 ) IDC ( 나 ) IAC ( 다 ) ISIN ( 라 ) IPULSE 0Adc I1 1Aac 0Adc I2 IOFF = IAMPL = FREQ = I3 I1 = I2 = TD = TR = TF = PW = PER = 기타 : VEXP(IEXP), VSFFM(ISFFM), VPWL(IPWL), VSRC(ISRC), VPWL_FILE(IPWL_FILE),... etc. I4 나인플러스 EDA ( 주 ) 53

54 8 장전압원 / 전류원활용 2. 디지털전압원 심볼명부품모양속성의미용도 Stim1 S1 DSTM1 COMMAND1... COMMANDN 디지털 1 Signal 입력원 디지털입력용 Stim4 Stim8 Stim16 S4 DSTM2 S8 DSTM3 DSTM4 S16 COMMAND1... COMMANDN 디지털 4 bit 입력원디지털 8 bit 입력원디지털 16 bit 입력원 디지털입력용 FileStim1 FileStim2 DSTM5 F1 FILENAME = SIGNAME = DSTM6 F2 COMMAND1... COMMANDN 디지털 1 Signal 입력원디지털 2 bit 입력원 파일을이용한디지털입력용 FileStim4 FILENAME = SIGNAME = DSTM7 F4 디지털 4 bit 입력원 FileStim8 FILESTIM16 FILENAME = SIGNAME = DSTM8 F8 FILENAME = SIGNAME = DSTM9 F16 FILENAME = SIGNAME = DSTM10 F32 FILENAME : 절대 / 상대경로파일명 SIGNAME : 신호명 디지털 8 bit 입력원디지털 16 bit 입력원 파일을이용한디지털입력용 FileStim32 FILENAME = SIGNAME = 디지털 32 bit 입력원 나인플러스 EDA ( 주 ) 54

55 8 장전압원 / 전류원활용 3. 디지털클럭전압원 심볼명부품모양속성의미용도 DigStim1 DigStim2 DigStim4 DigStim8 DigStim16 DigStim32 DSTM11 S1 Implementation = DSTM12 S2 Implementation = DSTM13 S4 Implementation = DSTM14 S8 Implementation = DSTM15 S16 Implementation = DSTM16 S32 Implementation = Implementation : 신호원명칭 Implementation : 신호원명칭 디지털 1 Signal 클럭입력원 디지털 2 bit 클럭입력원 디지털 4 bit 클럭입력원 디지털 8 bit 클럭입력원 디지털 16 bit 클럭입력원 디지털 32 bit 클럭입력원 Stimulus 를이용한디지털입력용 Stimulus 를이용한디지털입력용 4. 디지털신호원사용예 1) Stim(N) S1 DSTM1 S4 DSTM2 S8 DSTM3 DSTM4 S16 COMMAND1 = 0s 1 COMMAND1 = 0s 0101 COMMAND1 = 0s COMMAND1 = 0s ) FileStim(N)( 신호명과값사이에반드시한줄띄워쓰기 ) DSTM5 F1 FILENAME = C:\SRC.STM SIGNAME = CLK DSTM9 F16 FILENAME = SRC.STM SIGNAME = CLK 절대경로상대경로 ( 프로젝트의프로파일명폴더내 ) 나인플러스 EDA ( 주 ) 55

56 8 장전압원 / 전류원활용 3) DigStim(N) 5. 기타사용예 1) VPWL_RE_FOREVER(IPWL_RE_FOREVER) : 삼각파만들기 out V1 V FIRST_NPAIRS = 0,3 SECOND_NPAIRS = 5m,-3 THIRD_NPAIRS = 10m,3 R1 1k 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 56

57 8 장전압원 / 전류원활용 2) VPWL_RE_N_TIMES(IPWL_RE_N_TIMES) : Rectangular Pulse {0 for 0<t<0.25ms, 2V for 0.26<t<0.99ms} out V2 V TSF = 1m VSF = 1 REPEAT_VALUE = 10 FIRST_NPAIRS = (0.25,0)(0.26,2)(0.99,2)(1,0) R2 1k 0 3) VPWL_ENH(IPWL_ENH) : Triangle Wave, TSF, VSF(ISF) out V3 TSF = 1ms VSF = 1V FIRST_NPAIRS = 0,0, 0.5,-1, 1,0, 1.5,1, 2,0, 2.5,-1, 3,0, 3.5,1, 4,0 V R3 1k 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 57

58 8 장전압원 / 전류원활용 따라하기 1) 회로도 in V1 VOFF = 0 VAMPL = 10V FREQ = 60Hz DSTM1 OFFTIME = 7ms CLK ONTIME = 1ms DELAY = 5ms STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 gate R1 10 out R2 10 X1 2N ) 사용기능및부품 (Place Part)VSIN, DigClock(Source.olb), R, 2N5444, (Place Wire), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 (Place Ground)GND 4) Probe 설정 in V1 V VOFF = 0 VAMPL = 10V FREQ = 60Hz DSTM1 OFFTIME = 7ms CLK ONTIME = 1ms DELAY = 5ms STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 gate R1 10 V R2 10 out V+ V- X1 2N 나인플러스 EDA ( 주 ) 58

59 8 장전압원 / 전류원활용 5) Run PSpice TRIAC 은 SCR 에서파생된양방향전류를제어하기위한전력용반도체소자이며 2 개의 SCR 회로로같은기능을구현할수있다. TRIAC 은양방향위상제어특성을가지고있으므로일 정한교류전압을가변교류전압으로변환할때주로이용한다. Add Plot 명령을이용하여각각의 Plot Window 에 Trace 를배치할수있다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 59

60 8 장전압원 / 전류원활용 과제 고조파합성 9V 1 khz, 3V 3 khz, 1V 5 khz신호를합성하여시뮬레이션하시오. 해설 out R1 1 V V1 VOFF = 0v VAMPL = 9v FREQ = 1k R2 1 V V2 VOFF = 0v VAMPL = 3v FREQ = 3k R3 1 V V3 VOFF = 0v VAMPL = 1v FREQ = 5k RL 1k V 나인플러스 EDA ( 주 ) 60

61 9 장 Model Editor 활용 9 Model Editor 활용 1. Model Editor 화면구성 2. Toolbar New Library : 라이브러리생성 2 Open Library : 라이브러리열기 3 Save Library : 라이브러리저장 4 Print Model Directly : 모델데이터출력 5 Print Preview : 출력미리보기 6 Encrypt Library : 라이브러리암호화 7 Cut : 잘라내기 나인플러스 EDA ( 주 ) 61

62 9 장 Model Editor 활용 8 Copy : 복사하기 9 Paste : 붙여넣기 Zoom In : 화면확대 Zoom Out : 화면축소 Zoom Area : 영역확대 Zoom to Fit Data : 데이터영역에자동맞춤 New Model : 새모델생성 Toggle X : X축 Log 또는 Linear Scaling 선택 Toggle Y : Y축 Log 또는 Linear Scaling 선택 Extract : 모델파라미터추출 Sync Splitters : 모델데이터윈도우의동기화 Update Graph : 그래프업데이트 Auto Refresh : 데이터변화후자동갱신 3. Model Device Characters Diode.MODEL D Bipolar transistor.model Q Bipolar transistor, Darlington model.subckt X IGBT.MODEL Z JFET.MODEL J MOSFET.MODEL M Operational Amplifier.SUBCKT X Voltage Comparator.SUBCKT X Voltage Regulator.SUBCKT X Voltage Reference.SUBCKT X Magnetic Core.MODEL K 4. PSpice Template R^@REFDES %1 %2?TOLERANCE \n.model R^@REFDES RES R=1 DEV=@TOLERANCE% - R^@REFDES 는저항의 Reference syntax - %1 %2 는저항의핀번호정의 -? ~ 는저항의 Device Tolerance 를정의하기위한 P S p ic e syntax * Tolerance를정의하지않는다면간단히아래와같이표현할수있다. R&@refdes %1 Translate : R_R1 0 vcc 5k 의 Netlist로변환. 여기서, 0 vcc는 %1 %2에정의된저항양단의노드표현. 나인플러스 EDA ( 주 ) 62

63 9 장 Model Editor 활용 5. Model Parameters 1) Capacitor Model Parameters Model parameters Description Unit Default C capacitance multiplier 1.0 TC1 linear temperature coefficient C 0.0 TC2 quadratic temperature coefficient C 0.0 T_ABS absolute temperature C T_MEASURED measured temperature C T_REL_GLOBAL relative to current temperature C T_REL_LOCAL relative to AKO model temperature C VC1 linear voltage coefficient volt 0.0 VC2 quadratic voltage coefficient volt 0.0 C Value value C VC V VC V TC T Tnom TC T Tnom 2) Diode Model Parameters Model parameters Description Unit Default AF flicker noise exponent 1.0 BV reverse breakdown knee voltage volt infinite CJO zero-bias p-n capacitance farad 0.0 EG bandgap voltage(barrier height) ev 1.11 FC forward-bias depletion capacitance coefficient 0.5 IBVL low-level reverse breakdown knee current amp 0.0 IBV reverse breakdown knee current amp 1E-10 IKF high-injection knee current amp infinite IS saturation current amp 1E-14 ISR recombination current parameter amp 0.0 KF flicker noise coefficient 0.0 M p-n grading coefficient 0.5 N emission coefficient 1.0 NBV reverse breakdown ideality factor 1.0 NBVL low-level reverse breakdown ideality factor 1.0 NR emission coefficient for isr 2.0 RS parasitic resistance ohm 0.0 TBV1 bv temperature coefficient(linear) C 0.0 TBV2 bv temperature coefficient(quadratic) C 0.0 TIKF ikf temperature coefficient(linear) C 0.0 TRS1 rs temperature coefficient(linear) C 0.0 TRS2 rs temperature coefficient(quadratic) C 0.0 TT transit time sec 0.0 T_ABS absolute temperature C T_MEASURED measured temperature C T_REL_GLOBAL relative to current temperature C T_REL_LOCAL Relative to AKO model temperature C VJ p-n potential volt 1.0 XTI IS temperature exponent 3.0 나인플러스 EDA ( 주 ) 63

64 9 장 Model Editor 활용 <model name> Model name 은일반적인 Part 명, Implementation Name 과같은개념. <reference model name> AKO 는 (A Kind Of) 의약자로다른모델타입의특성파라미터와비슷한모델을정의할때사용된다. 예 ).model D1N4003 ako:d1n4001 D(Bv=300) ; use non-rep. peak voltage > D1N4003 은 D1N4001 과같은특성의 Device 이며 Breakdown Voltage 만 300V 임을나타낸다. 3) Inductor Coupling(and Magnetic Core) Jiles Atherton Model Model parameters Description Unit Default A Thermal energy parameter amp/meter 1E+3 AREA Mean magnetic cross-section cm C Domain flexing parameter 0.2 GAP Effective air-gap length cm 0 K Domain anisotropy parameter amp/meter 500 LEVEL Model index 2 MS Magnetization saturation amp/meter 1E+6 PACK Pack2 (stacking) factor 1.0 PATH Mean magnetic path length cm 1.0 4) Inductor Model Parameters Model parameters Description Unit Default L Inductance multiplier 1.0 IL1 Linear current coefficient amp 0.0 IL2 Quadratic current coefficient amp 0.0 TC1 Linear temperature coefficient C 0.0 TC2 Quadratic temperature coefficient C 0.0 T_ABS Absolute temperature C T_MEASURED Measured temperature C T_REL_GLOBAL Relative to current temperature C T_REL_LOCAL Relative to AKO model temperature C L Value value L IL I IL I TC T Tnom TC T Tnom 5) MOSFET Model Parameters LEVEL=1 Shichman-Hodges model LEVEL=2 geometry-based, analytic model LEVEL=3 semi-empirical, short-channel model LEVEL=4 BSIM1 model LEVEL=5 EKV model version 2.6 LEVEL=6 BSIM3 model version 2.0 LEVEL=7 BSIM3 model version 3.2 LEVEL=8 BSIM4 model version 나인플러스 EDA ( 주 ) 64

65 9 장 Model Editor 활용 Model parameters Description Unit Default AF flicker noise exponent 1 CBD zero-bias bulk-drain p-n capacitance farad 0 CBS zero-bias bulk-source p-n capacitance farad 0 CGBO gate-bulk overlap capacitance/channel length farad/meter 0 CGDO gate-drain overlap capacitance/channel width farad/meter 0 CGSO gate-source overlap capacitance/channel width farad/meter 0 CJ bulk p-n zero-bias bottom capacitance/area farad/meter 2 0 CJSW bulk p-n zero-bias sidewall capacitance/length farad/meter 0 FC bulk p-n forward-bias capacitance coefficient 0.5 GDSNOI channel shot noise coefficient (use with NLEV=3) 1 IS bulk p-n saturation current amp 1E-14 JS bulk p-n saturation current/area amp/meter 2 0 JSSW bulk p-n saturation sidewall current/length amp/meter 0 KF flicker noise coefficient 0 L channel length meter DEFL LEVEL model index 1 MJ bulk p-n bottom grading coefficient 0.5 MJSW bulk p-n sidewall grading coefficient 0.33 N bulk p-n emission coefficient 1 NLEV noise equation selector 2 PB bulk p-n bottom potential volt 0.8 PBSW bulk p-n sidewall potential volt PB RB bulk ohmic resistance ohm 0 RD drain ohmic resistance ohm 0 RDS drain-source shunt resistance ohm infinite RG gate ohmic resistance ohm 0 RS source ohmic resistance ohm 0 RSH drain, source diffusion sheet resistance ohm/square 0 TT bulk p-n transit time sec 0 T_ABS absolute temperature C T_MEASURED measured temperature C T_REL_GLOBAL relative to current temperature C T_REL_LOCAL relative to AKO model temperature C W channel width meter DEFW Levels 1,2,3 Parameters Description Unit Default DELTA width effect on threshold 0 ETA static feedback (Level 3) 0 GAMMA bulk threshold parameter volt 1/2 KP transconductance coefficient amp/volt 2 2.0E-5 KAPPA saturation field factor (Level 3) 0.2 LAMBDA channel-length modulation (Levels 1 and 2) volt 0.0 나인플러스 EDA ( 주 ) 65

66 9 장 Model Editor 활용 LD lateral diffusion (length) meter 0.0 NEFF channel charge coefficient (Level 2) 1.0 NFS fast surface state density 1/cm NSS surface state density 1/cm 2 none NSUB substrate doping density 1/cm 3 none PHI surface potential volt 0.6 THETA mobility modulation (Level 3) volt 0.0 TOX oxide thickness meter TPG Gate material type: +1 = opposite of substrate -1 = same as substrate 0 = aluminum UCRIT mobility degradation critical field (Level 2) volt/cm 1.0E4 UEXP mobility degradation exponent (Level 2) 0.0 UTRA (not used)mobility degradation transverse field coefficient 0.0 UO surface mobility cm 2 /volt sec 600 VMAX maximum drift velocity meter/sec 0 VTO zero-bias threshold voltage volt 0 WD lateral diffusion (width) meter 0 XJ metallurgical junction depth (Levels 2 and 3) meter 0 XQC fraction of channel charge attributed to drain ) BJT Model Parameters Parameters Description Unit Default AF flicker noise exponent 1.0 BF ideal maximum forward beta BR ideal maximum reverse beta 1.0 CJC base-collector zero-bias p-n capacitance farad 0.0 CJE base-emitter zero-bias p-n capacitance farad 0.0 CJS (CCS) substrate zero-bias p-n capacitance farad 0.0 CN D quasi-saturation temperature coefficient for hole mobility quasi-saturation temperature coefficient for scattering-limited hole carrier velocity EG bandgap voltage (barrier height) ev 1.11 FC forward-bias depletion capacitor coefficient NPN 2.20 PNP 0.87 NPN 0.52 PNP GAMMA epitaxial region doping factor 1E-11 IKF (IK) corner for forward-beta high-current roll-off amp infinite IKR corner for reverse-beta high-current roll-off amp infinite IRB current at which Rb falls halfway to amp infinite IS transport saturation current amp 1E-16 나인플러스 EDA ( 주 ) 66

67 9 장 Model Editor 활용 ISC (C4) base-collector leakage saturation current amp 0.0 ISE (C2) base-emitter leakage saturation current amp 0.0 ISS substrate p-n saturation current amp 0.0 ITF transit time dependency on Ic amp 0.0 KF flicker noise coefficient 0.0 MJC (MC) base-collector p-n grading factor 0.33 MJE (ME) base-emitter p-n grading factor 0.33 MJS (MS) substrate p-n grading factor 0.0 NC base-collector leakage emission coefficient 2.0 NE base-emitter leakage emission coefficient 1.5 NF forward current emission coefficient 1.0 NK high-current roll-off coefficient 0.5 NR reverse current emission coefficient 1.0 NS substrate p-n emission coefficient 1.0 PTF excess 1/(2π TF)Hz degree 0.0 QCO epitaxial region charge factor coulomb 0.0 QUASIMOD quasi-saturation model flag for temperature dependence if QUASIMOD = 0, then no GAMMA, RCO, VO temperature dependence if QUASIMOD = 1, then include GAMMA, RCO, VO temperature dependence 0 RB zero-bias (maximum) base resistance ohm 0.0 RBM minimum base resistance ohm RB RC collector ohmic resistance ohm 0.0 RCO epitaxial region resistance ohm 0.0 RE emitter ohmic resistance ohm 0.0 TF ideal forward transit time sec 0.0 TR ideal reverse transit time sec 0.0 TRB1 RB temperature coefficient (linear) C 0.0 TRB2 RB temperature coefficient (quadratic) C 0.0 TRC1 RC temperature coefficient (linear) C 0.0 TRC2 RC temperature coefficient (quadratic) C 0.0 TRE1 RE temperature coefficient (linear) C 0.0 TRE2 RE temperature coefficient (quadratic) C 0.0 TRM1 RBM temperature coefficient (linear) C 0.0 TRM2 RBM temperature coefficient (quadratic) C 0.0 T_ABS absolute temperature C T_MEASURED measured temperature C T_REL_GLOBAL relative to current temperature C T_REL_LOCAL relative to AKO model temperature C VAF (VA) forward Early voltage volt infinite VAR (VB) reverse Early voltage volt infinite VG quasi-saturation extrapolated bandgap voltage at 0 K V VJC (PC) base-collector built-in potential volt 0.75 나인플러스 EDA ( 주 ) 67

68 9 장 Model Editor 활용 VJE (PE) base-emitter built-in potential volt 0.75 VJS (PS) substrate p-n built-in potential volt 0.75 VO carrier mobility knee voltage volt 10.0 VTF transit time dependency on Vbc volt infinite XCJC fraction of CJC connected internally to Rb 1.0 XCJC2 fraction of CJC connected internally to Rb 1.0 XCJS fraction of CJS connected internally to Rc XTB forward and reverse beta temperature coefficient 0.0 XTF transit time bias dependence coefficient 0.0 XTI (PT) IS temperature effect exponent 3.0 7) Resistor Model Parameters Parameters Description Unit Default R resistance multiplier 1.0 TC1 linear temperature coefficient C 0.0 TC2 quadratic temperature coefficient C 0.0 TCE exponential temperature coefficient %/ C 0.0 T_ABS absolute temperature C T_MEASURED measured temperature C T_REL_GLOBAL relative to current temperature C T_REL_LOCAL relative to AKO model temperature C TCE T Tnom R Value value R R Value value R TC T Tnom TC T Tnom 6. Subcircuit Template 을이용한모델생성 예 ).SUBCKT 74LS00 A B Y + OPTIONAL: DPWR=$G_DPWR DGND=$G_DGND + PARAMS: MNTYMXDLY=0 IO_LEVEL=0....ENDS U LF411 V+ B2 OUT B1 V 나인플러스 EDA ( 주 ) 68

69 9 장 Model Editor 활용 Subcircuit 제작법은여러가지방법이있다. 결과적으로 ASCII의 format으로이루어진 lib 파일을제작하는것이목적이며, 앞서사용한 Model Editor에서는 Capture에서사용되는 Olb파일을자체적으로생성시켜준다. Lib 파일을만드는방법에는반도체 Vendor Web page에 Open된라이브러리를개인 pc로불러들이는방법과작업중 Schematic을 lib format으로제작하는방법이있다. 두번째언급한 Schematic을 lib format으로제작하는방법에는 Capture에서지원되는 Create Netlist를이용할수있으며, Hierarchy 형식및 Subcircuit형식을이용가능하다. 일반.model 형식과구분되는것은 Capture에서사용되는심벌을지원하지는않으며, Subckt format이위그림과같이차이가있다. Model Format을이해하고, Capture에서 netlist 생성시필요한 Subckt 핀을자체생성해주거나편집할수있다. 먼저회로시뮬레이션이필요하다. 프로젝트를 XFrm_ex 로생성해서다음과같은회로를그린다. 사용하는부품은 VSIN, R, L, C, D1N4004, K1041T060_3E2A, GND 이다. AC_IN Rs K K1 K1041T060_3E2A COUPLING= 0.85 L1 = Lpri L2 = Lsec1 L3 = Lsec2 AC_SEC1 1 2 Lsec1 356 V+ D1 D1N4004 D3 D1N4004 D2 D1N4004 D4 D1N4004 C1 680u DC_SEC1 V+ V- R3 1k V V- V1 0 VOFF = 0 VAMPL = 230 FREQ = 60 2 Lpri 5200 Rvg 1G AC_SEC2 1 2 Lsec2 271 V+ D5 D1N4004 D7 D1N4004 D6 D1N4004 D8 D1N4004 C2 220u DC_SEC2 V+ V- R4 1k V- 시뮬레이션프로파일명은 Tran_60ms 로생성한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 69

70 9 장 Model Editor 활용 Plot > Add Plot to Window 명령을실행하고 V(AC_IN) 을새로생성된 Window 로옮긴다. 아래그림처럼모델로사용할부품만복사하고프로젝트를종료한다음새로 xfrmmodel_ex 로프로젝트를생성하여복사한부분을붙여넣는다. 부품핀으로사용할부분은 Place Port 를이용해서완성한다.( 포트방향은구애받지않으나이왕이면방향을고려하여붙인다.) K K1 K1041T060_3E2A COUPLING= 0.85 L1 = Lpri AC_SEC1 1 Lsec1 356 AC_SEC1 L2 = Lsec1 AC_IN AC_IN Rs 0.01 L3 = Lsec2 1 2 AC_CT Lpri 5200 AC_SEC2 AC_SEC2 1 2 Lsec2 271 GND Rvg 2 1G 나인플러스 EDA ( 주 ) 70

71 9 장 Model Editor 활용 먼저 xfrmmodel_ex.dsn 부분을클릭하고 Create Netlist 버튼을클릭한다. PSpice 탭에서 Create SubCircuit Format Netlist를선택하고 C:\OrCAD_Data\MyXfrm.lib로입력하고 View Output를체크한다음 OK 버튼을클릭하면결과창이나타난다. Error창이뜨지만접지가없다는문구이므로그냥 OK해도된다. 변경전 변경후 모델명과부품핀순서를필요에따라수정한다. 닫기버튼을눌러저장하고빠져나간다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 71

72 9 장 Model Editor 활용 위의경로에서 Model Editor 를실행한다. Export to Capture Part Library 메뉴를실행하고 MyXfrm.lib 경로를입력하면 MyXfrm.olb 파일이자동으로생성된다. 프로젝트매니저창을클릭하고 File > Close Project 를클릭해서저장하고빠져나간다. 이전작업했던 Xfrm_Ex.opj 를선택한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 72

73 9 장 Model Editor 활용 프로젝트매니저의 Library 폴더를클릭하고마우스오른쪽 버튼을눌러 Add File 을실행하고 C:\OrCAD_Data\MyXfrm.olb 를찾아열기한다. 라이브러리가추가되었고 MyXfrm 을클릭하면모델내부를볼수있다. 모델내부핀배정을아래와같이한다. 빨간색핀을드래그하여위치를이동시킨다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 73

74 9 장 Model Editor 활용 닫기버튼을눌러저장하고나간다. Place Part 에서 MyXfrm 을불러와회로를수정한다. V+ AC_SEC1 D1 D2 DC_SEC1 D1N4004 D3 D1N4004 D4 C1 680u V+ R3 1k AC_IN V1 V VOFF = 0 VAMPL = 230 FREQ = U1 AC_IN GND MYXFRM AC_SEC1 AC_CT AC_SEC D1N4004 AC_SEC2 D5 D1N4004 D7 D1N4004 V- D6 V+ D1N4004 D8 C2 220u DC_SEC2 V+ V- R4 1k 0 D1N4004 D1N4004 V- V- Edit Simulation Settings 버튼을클릭한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 74

75 9 장 Model Editor 활용 Configuration Files 탭에서 Category 에 Library 를클릭하고위 Browse 버튼을클릭하여 C:\OrCAD_Data\MyXfrm.lib 를찾은다음 Add to Design 버튼을눌러항목에추가한다음 확인버튼을누른다. 만약이렇게하지않을경우사용자가만든라이브러리를추가했을때오류가난다. Run PSpice 를실행하면이전회로의결과와동일하게나타난다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 75

76 9 장 Model Editor 활용 따라하기 1) 회로도 R1 1k out 0Vdc V1 D1 D1N750 2) 사용기능및부품 0 (Place Part)VDC, R, D1N750, (Place Ground)GND (Place Wire), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 4) Probe 설정 0Vdc V1 R1 1k out V D1 D1N750 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 76

77 9 장 Model Editor 활용 5) Run PSpice Edit PSpice Model 메뉴를선택한다. Capture 에서 D1N750 모델클릭후마우스오른쪽버튼을눌러 Bv 값을 8 로수정하고저장한다음빠져나간다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 77

78 9 장 Model Editor 활용 다시한번더 Run PSpice 를실행시키면 8V 근처에서 Breakdown 이일어남을볼수있다. Edit Simulation Settings 에서 Secondary Sweep 에서설정후시뮬레이션한다. 시뮬레이션을실행하면다음과같다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 78

79 9 장 Model Editor 활용 Secondary Sweep 경우 Parametric Sweep 경우 나인플러스 EDA ( 주 ) 79

80 9 장 Model Editor 활용 과제 - Clipper 회로만들기 아래의 (1) 회로로 MY_Clip 모델을만들고 (2) 회로로시뮬레이션하시오 (1) VCC R2 3.3k D1 D1N3940 MID IN R1 1k MID COUT 0.47u OUT VCC R3 1k D2 D1N3940 R4 1k 5V V1 (2) 0 0 1Vac 0Vdc V1 U1 1 MID 2 IN 3 OUT MY_CLIP VDB R2 10G VDB R1 10G 0 0 해설 나인플러스 EDA ( 주 ) 80

81 9 장 Model Editor 활용 1Vac 0Vdc V1 U1 1 MID 2 IN 3 OUT MY_CLIP R2 10G R1 10G Hz 10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz DB(V(R2:2)) DB(V(U1:MID)) Frequency 나인플러스 EDA ( 주 ) 81

82 10 장 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 10 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 1. Monte-Carlo 해석몬테카를로해석은허용범위안에모든소자의파라미터값을랜덤하게변화시키면서회로의응답을구하는해석이다. 이결과로부터소자파라미터변동에따른특성변화에대한통계적인데이타를구할수있고, 회로가실제현장에서동작할때어떤특성변화가존재할것인가를예측할수있다. 2. Worst-Case 해석 모든구성요소의상태가동시에최악이되었을때에도회로가정상적으로기능을발휘할 수있도록설계하여신뢰도가매우높은설계를할수있도록해석하여사용한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 82

83 10 장 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 3. Tolerance 1) DEV Device Tolerance 로독립적으로변할수있는한계를의미한다. 2) LOT 회로내의소자가다음번수행시에변화할수있는허용한계를의미한다. 예를들어 R=1 DEV=2% LOT=10% 와같다면매실행시마다 LOT=10% 에의해저항이 10% 씩같은값으로변동한다음 DEV=2% 에의해다시각각 2% 씩변동할수있음을의미한다. 따라서최대 12% 까지의변동이허용된다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 83

84 10 장 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 따라하기 1) 회로도 10V V1 1k R1 Rmonte out R2 1k Rbreak 2) 사용기능및부품 0 (Place Part)VDC, Rbreak, (Place Ground)GND, (Place Wire), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 4) Probe 설정 10V V1 1k R1 Rmonte out R2 V 1k Rbreak 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 84

85 10 장 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 5) Run PSpice Rbreak 소자를선택한후마우스오른쪽버튼을눌러 Edit PSpice Model 메뉴를선택하고 DEV=5% TC1=5e-4 TC2=0 를입력한다. 저장하고메뉴의 Model > Copy From... 을실행 New Model 에 Rmonte 를입력하고 From Model 의 Rbreak 를클릭한다음 OK 버튼을클릭한다. DEV=10% 로변경하고저장한다음 Model Editor 를빠져나간다. Run PSpice 를수행한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 85

86 10 장 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 Trace > Performance Analysis... 메뉴를실행한다. V(out) 노드의전압값을측정해보기위해 Max 함수를이용하여분석한다. 정상인경우의 Max 값이나타난다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 86

87 10 장 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 Rbreak 소자의 Tolerance를이용한몬테카를로해석을수행한결과이다. 빨간네모영역안에샘플수, 편차, 중간값, 평균값, 최대값, 최소값등의정보가있다. n samples : 실행횟수 sigma : 편차 median : 중간값 n divisions : 막대그래프수 minimum : 최소값 90th %ile : 90% 일때의값 mean : 평균값 10th %ile : 10% 일때의값 maximum : 최대값 나인플러스 EDA ( 주 ) 87

88 10 장 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 과제 IN - Source 전원변동에의한영향에대해 Tran, Param, Monte-Carlo 해석수행 PARAMETERS: Rdown = 6.3 Rup = 3.7 VDC = 10V R1 Rmonte V 10k V1 V1 = 0 V2 = 10v TD = 1m TR = 1n TF = 1n PW = 10m PER = 20m C1 0.1u Cbreak R3 {Rup} Rmonte U R2 {Rdown} Rmonte - 4 ua741 V+ 5 OS2 OUT OS1 V- 6 1 OUT R4 100k V Rmonte {VDC} V2 0 입력 V(in) 의 Rise-Edge Trigger 가발생하면입력에대해 1 ms의 Delay 된출력 V(out) 를발생 하는펄스발생기이다. Delay 의설계공차는상한치 1.1 ms, 하한치 0.9 ms로한다. 1. 전압의변동량에따른출력변화를측정하고전압의변동량에의한출력 V(out) 의영향 을판단한다. 전압의변화량은 ±5% 이고 Parametric Analysis 를통한분석을하시오. 2. 커패시터 C1 과저항 R1 의오차에의해나타나는출력 V(out) 의영향을측정하시오 C1 : DEV = 5%, R1 : DEV = 10% Monte-Carlo 해석을수행하고반복횟수는 100, Distribution 은 Uniform 으로설정한다. 해설 시뮬레이션결과 Delay 1 ms발생 나인플러스 EDA ( 주 ) 88

89 10 장 Monte-Carlo/Worst-Case 해석 - 과도해석 - Monte Carlo 해석 - Parametric 해석 - Time + Monte 해석 나인플러스 EDA ( 주 ) 89

90 11 장 ABM 소자활용 11 ABM 소자활용 1. ABM(Analog Behavioral Modeling) ABM 라이브러리는전자소자혹은전자시스템의동작상태를전달함수나혹은 Look-up Table 등을통하여기술할수있는기능을가지고있는소자이다. 임의의회로를실제전기적인소자를이용하여설계하지않고도회로의동작상태를수학적인표현으로기술하여검증할수있다. 2. ABM 모델종류 1) 기본소자 기본소자는산술적계산을할수있는 ABM 소자이고입출력전압의기준점은아날로그 접지단자이다. 소자이름소자심벌기능표현식출력값입력갯수출력갯수 CONST OUT Output=Constant 실수값 0 1 SUM IN2 IN1 OUT Output=Input+Input 두입력의합 2 1 MULT IN1 IN2 OUT Output=Input*Input 두입력의곱 2 1 GAIN 1E3 Output=Gain*Input 입력의증폭값 1 1 DIFF IN2 IN1 OUT Output=Input-Input 두입력의차 2 1 2) Limiters 출력전압의크기를최저값, 최고값으로제한하는기능을갖는소자들이다. 입 출력단자 의기준은아날로그접지단자이다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 90

91 11 장 ABM 소자활용 소자이름 LIMIT GLIMIT SOFTLIM 소자심벌기능출력전압의크기를최저값 (LO), 최 10 IN 0 10 IN 1k 0 10 IN 0 OUT OUT 1k OUT 고값 (H) 으로제한하는기능을갖고있다. 출력전압의크기가최저, 최고값사이에있을경우입력전압에일대일대응한다. 증폭기능을갖고있는 LIMIT이다. 출력전압은 LIMIT 기능과동일하되입력전압을증폭하는기능을갖고있다. LIMIT와같은기능을갖고있되출력전압은입력전압의 tanh 값으로계산된다. 정의해야할변수입력출력 LO HI Gain 갯수갯수 O O 1 1 O O O 1 1 O O 1 1 3) 수학적인연산자 입력전압을다른형태의전압신호로변환하기위하여사용할수있는소자이다. 삼각함수 값에해당되는소자를이용할경우주어진입력값은 rad/sec 로인식된다. 소자이름소자심벌기능표현식출력값 입력 갯수 출력 갯수 ABS IN ABS OUT Output= Input 입력의절대값 1 1 LOG LOG IN OUT LOG10 LOG10 IN OUT EXP EXP IN OUT SQRT SQRT IN OUT PWR1.0 PWR IN OUT PWRS1.0 PWRS IN OUT SIN SIN IN OUT COS COS IN OUT TAN TAN IN OUT ARCTAN ARCTAN IN OUT ATAN ATAN IN OUT Output=log (Input) 입력의자연대수값 1 1 Output=log (Input) 입력의상용대수값 1 1 Output= 입력의지수값 1 1 Output= 입력의제곱근값 1 1 Output= E xp 입력절대값의 X 제곱값 1 1 Output= E xp 입력의 X 제곱값 1 1 Output=sin(Input) 입력의 sine 값 1 1 Output=cos(Input) 입력의 cosine 값 1 1 Output=tan(Input) 입력의 tagent 값 1 1 Output=tan 입력의 arctagent 값 1 1 Output=tan 입력의 arctagent 값 1 1 나인플러스 EDA ( 주 ) 91

92 11 장 ABM 소자활용 4) 미분기및적분기 입력신호를미분 / 적분할수있는소자이다. 소자이름소자심벌기능표현식 DIFFER d/dt IN OUT 1.0 Output= 변수 입력 출력 Gain 초기값 갯수 갯수 O 1 1 INTEG 1.0 Output= O O 1 1 0V 여기에서 IC 값은초기전압값을의미한다. 5) 필터 (Filters) 필터를설계하기위하여사용되는필터함수는여러종류가있지만, ABM에서사용되는기본필터구조는 Chebyshev 형태이다. Chebyshev 필터함수는통과대역에서맥동 Ripple이나타나는것이특징이며차단주파수 (Cutoff Frequency) 는맥동폭을빠져나가는주파수가된다. 이는 Butterworth 형태의필터함수에서차단주파수를최대이득에서 -3dB 감쇄되는주파수로정의되는것과다르다. 소자이름소자심벌기능 정의해야할변수 Ripple FP FS STOP F0 F1 F2 F3 LOPASS IN OUT 저역통과필터 O O O O 10Hz 100Hz 1dB 50dB HIPASS IN OUT 고역통과필터 O O O O 10Hz 100Hz 1dB 50dB BANDPASS 1000Hz 300Hz 100Hz 1dB 50dB 10Hz 대역통과필터 O O O O O O BANDREJ 1000Hz 300Hz 100Hz 1dB 50dB 10Hz 대역저지필터 O O O O O O 아래표는필터의기능을정의하기위하여사용되는변수에대한설명이다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 92

93 11 장 ABM 소자활용 소자심벌변수의미 LOPASS HIPASS BANDPASS BANDREJECT RIPPLE FP FS STOP FS STOP FP RIPPLE F0 F1 F2 RIPPLE F3 STOP RIPPLE F0 F1 STOP F2 F3 통과대역에서의맥동크기의 db 값통과대역이끝나는차단주파수를 Hz 단위로표현통과대역에서특정주파수를의미하며 Hz 단위로표현 FS 주파수에서최소의감쇄크기를 db 값으로표현통과금지대역에서특정주파수를 Hz로표현 FS 주파수에서최소의감쇄크기를 db값으로표현통과대역이시작되는차단주파수를 Hz로표현통과대역에서의맥동크기의 db 값통과금지대역에서저역의특정주파수를 Hz로표현대역통과가시작되는저역차단주파수를 Hz로표현대역통과가끝나는고역차단주파수를 Hz로표현통과대역에서의맥동크기의 db 값통과금지대역에서고역의특정주파수를의미하며 Hz로표현 F0 및 F3 주파수에서최소감쇄크기를 db 값으로표현저역, 고역통과대역에서의맥동의크기를 db 값으로표현저역통과대역이끝나는차단주파수를의미하며 Hz로표현통과금지대역에서특정주파수를의미하며 Hz로표현 F1 및 F2 주파수에서최소감쇄크기를 db 값으로표현통과금지대역에서특정주파수를의미하며 Hz로표현고역통과대역이시작하는주파수를의미하며 Hz로표현 6) S- 영역에서의전달함수 선형시스템의입 출력관계는 s- 영역에서전달함수 H(s) 로표현가능하며, 수식은아래와같 다. 여기서 Vi(s) 및 Vo(s) 는전압혹은전류중각기한개의변수를의미한다. 소자이름소자심벌기능정의해야할변수 LAPLACE IN 1 OUT 1 + s S- 영역에서의전달함수 분자항 (NUM) 분모항 (DENOM 나인플러스 EDA ( 주 ) 93

94 11 장 ABM 소자활용 7) Table 형태의데이터 소자 이름 소자심벌기능 정의해야 할변수 TABLE TABLE IN OUT IN OUT 0V 0V 1V 1V 2V 4V 3V 9V 4V 16V 입력전압에대한출력전압의관계를 Table 화시킬수있는기능을가진소자이다. 입력과출력의관계를최대 5개까지정의할수있으며, 정의되지않은입 출력전압관계는두값사이를선형적으로계산하여값을결정하게된다. 입력전압이 5번째열에정 ROW1... 의된값보다큰값일경우출력값은출력 ROW5 에정의된최대값으로포화된다. 제1열에서정의된입력전압이하의전압이인가될경우출력전압은제1열에서정의된출력전압에포화된다. 이소자는 DC SWEEP, TRANSIENT 해석에서사용이가능하며, AC SWEEP에서는사용할수없다. FTABLE FTABLE IN OUT freq db deg 0Hz Hz Hz Hz Hz 주파수성분에따른출력신호의크기및위상을정의할수있다. 정의되지않는주파수성분에대한크기및위상값은정의된 ROW1... 두성분값을이용하여선형적으로계산하 ROW5 여출력값을결정한다. 이소자는 AC SWEEP에사용할수있는소자이다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 94

95 11 장 ABM 소자활용 8) 기능표현소자 입 출력전압혹은전류관계를수학적인표현을통하여관계식을정립할수있는소자이다. 소자이름 소자심벌 기능설명 ABM OUT 출력값은 출력 형태 전압 ABM1 IN OUT 전압 (V(%IN) * 100)/1000 ABM2 IN1 IN2 OUT 전압 ( V(%IN1)+V(%IN2) ) / 2.0 ABM3 IN1 IN2 IN3 OUT ( V(%IN1) +V(%IN2) +V(%IN3) ) / 3.0 전압 ABM/I OUT OUT- 출력값은 전류 ABM1/I IN OUT+ OUT- (V(%IN) + 100) / 1000 전류 ABM2/I IN1 IN2 OUT+ OUT- 전류 (V(%IN1) + V(%IN2)) / 2.0 ABM3/I IN1 OUT+ IN2 IN3 OUT- (V(%IN1) +V(%IN2) +V(%IN3)) / 3.0 전류 나인플러스 EDA ( 주 ) 95

96 11 장 ABM 소자활용 9) 전압제어전압 / 전류원 구분 소자이름 소자심벌 기능 함수및관계식 E1 ABS TAN EVALUE IN+ OUT+ 출력값은정의된수식 IN- OUT- SQRT ATAN 을이용하여입력신호 EVALUE EXP SINH V(%IN+, %IN-) 값을결정한다. LOG COSH LOG10 TANH G1 EVALUE : PWR MIN IN+ OUT+ 전압제어용전압원 PWRS MAX GVALUE IN- OUT- SIN LIMIT GVALUE GVALUE : ASIN SGN V(%IN+, %IN-) 전압제어용전류원 COS STP ACOS IF E2 두입력신호의합으로 ESUM IN1+ IN1- OUT+ 출력값을결정한다. V(OUT+, OUT-) = ESUM IN2+ OUT- V(IN+, IN-)+V(IN2+, IN-) IN2- ESUM : 전압제어용전압원이며 수학적인기준전압은 - 로표현표현소자 G2 IN1+ 되는단자이다. IN1- OUT+ GSUM GSUM : GSUM I=V(IN+, IN-)+V(IN2+, IN-) IN2+ OUT- 전압제어용전류원이며 IN2- 방향은위에서아래이 Look-up Table EMULT GMULT ETABLE GTABLE E3 IN1+ IN1- OUT+ EMULT IN2+ OUT- IN2- G3 IN1+ IN1- OUT+ GMULT IN2+ IN2- OUT- E4 IN+ OUT+ IN- OUT- ETABLE V(%IN+, %IN-) G4 IN+ OUT+ IN- OUT- GTABLE V(%IN+, %IN-) 다. 두입력신호의곱으로 출력값을결정한다. EMULT : 전압제어용전압원이며 기준전압은 - 로표현 되는단자이다. GMULT : 전압제어용전류원이며 방향은위에서아래이 다. 입 출력관계를 table화 시킬수있는소자이다. 변수 TABLE 을이용하 여정의할수있다. ETABLE : 전압제어용전압원 GTABLE : 전압제어용전류원 V(OUT+, OUT-) = V(IN+, IN-)*V(IN2+, IN-) I=V(IN+, IN-)*V(IN2+, IN-) TABLE 나인플러스 EDA ( 주 ) 96

97 11 장 ABM 소자활용 Frequency Look-up Table GFREQ 구분 소자이름 소자심벌 기능 함수및관계식 E5 IN+ OUT+ 입 출력의주파수응답관계를 EFREQ IN- OUT- table화시킬수있는소자이다. EFREQ 변수 TABLE을이용하여주파수 V(%IN+, %IN-) 성분, 크기및위상을정의할수 TABLE G5 IN+ OUT+ IN- OUT- GFREQ V(%IN+, %IN-) 있으며, AC Sweep 해석시에만 사용가능하다. EFREQ : 전압제어용전압원 GFREQ : 전압제어용전류원 DELAY R_I MAGUNITS PHASEUNITS Laplace ELAPLACE E6 IN+ OUT+ IN- OUT- ELAPLACE V(%IN+, %IN-) 입 출력사이의전달함수를정의할수있는소자이다. AC Sweep 및 Transient 해석에서사용할수있다. Look-up Table GLAPLACE G6 IN+ OUT+ IN- OUT- GLAPLACE V(%IN+, %IN-) ELAPLACE : 전압제어용전압원 GLAPLACE : 전압제어용전류원 XFORM 나인플러스 EDA ( 주 ) 97

98 11 장 ABM 소자활용 따라하기 1) 회로도 - 실효값 (Root Mean Square Value) VOFF = 0 VAMPL = 1 FREQ = 1k V1 INT C1 1 V(%IN+, %IN-)*V(%IN+, %IN-) G1 IN IN+ OUT+ IN- OUT- GVALUE IF(TIME<=0,0,SQRT(V(INT)/TIME)) E1 OUT IN+ OUT+ IN- OUT- EVALUE R1 1G R2 1k 0 2) 사용기능및부품 (Place Part)VSIN, EVALUE, GVALUE, R, C, (Place Ground)GND (Place Wire), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 나인플러스 EDA ( 주 ) 98

99 11 장 ABM 소자활용 4) Probe 설정 VOFF = 0 VAMPL = 1 FREQ = 1k INT C1 1 V(%IN+, %IN-)*V(%IN+, %IN-) G1 IN IN+ OUT+ IN- OUT- V GVALUE I I V1 IF(TIME<=0,0,SQRT(V(INT)/TIME)) E1 OUT IN+ OUT+ IN- OUT- EVALUE R1 1G R2 1k V 0 5) Run PSpice s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms 4.5ms 5.0ms V(IN) V(OUT) I(G1) -I(G1) Time Add Plot 명령으로 Plot Window 를추가해전류원측과전압원측으로분리한다. 1.0A 0A SEL>> -1.0A I(G1) 1.0V -I(G1) 0V -1.0V 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms 4.5ms 5.0ms V(IN) V(OUT) Time 나인플러스 EDA ( 주 ) 99

100 11 장 ABM 소자활용 VOFF = 0 VAMPL = 1 FREQ = 1k V1 INT C1 1 V(%IN+, %IN-)*V(%IN+, %IN-) G1 IN IN+ OUT+ IN- OUT- GVALUE IF(TIME<=0,0,SQRT(V(INT)/TIME)) E1 OUT IN+ OUT+ IN- OUT- EVALUE R1 1G R2 1k 0 1 입력신호를제곱할수있는기능을모델링 2 시간에따라제곱된값을적분할수있는기능을가진다. 3 계산된값의평균값을취한후제곱근을구할수있는기능을모델링 (EVALUE) IF(TIME<=0,0,SQRT(V(INT)/TIME)) : 두입력차를이용하여 TIME이 0보다작거나같으면 0, 크면 SQRT(V(INT)/TIME) 을출력하는회로 IF(TIME>0,(SQRT(V(INT)/TIME)),0) : 두입력차를이용하여 TIME이 0보다크면 SQRT(V(INT)/TIME), 아니면 0을출력하는회로 정현파실효값 전압제어용전류원인 G1은입력신호를제곱하는역할을하게되며, 제곱된입력신호는커패시터 C1에의해적분된다. 저항 R1의역할은 DC 바이어스계산시전류가흐를수있도록하는역할만을하게된다. 전압제어용전압원인 E1은적분된값의평균값을구한후제곱근을구하는소자이다. 입 출력과의관계식은 IF 문을사용하여정의하였다. IF 문에사용될수있는조건은수학적인기호로표현한다. 다음은 IF 문에서사용할수있는수학적인기호및조건을나열한것이다. 기호 조건 기호 조건 == equal < less than!= not equal <= less than or equal to > greater than >= greater than or equal to 나인플러스 EDA ( 주 ) 100

101 11 장 ABM 소자활용 과제 - 두입력차를이용한 0, 5V 출력회로두입력차가 0보다작으면 0, 크면 5를출력하는회로를다음조건을이용하여구성하고시뮬레이션하시오 EVALUE : + 단자 (VPULSE), -단자(VSIN) VPULSE : V1=0v, V2=5v, TD=0ms, TR=4.8μs, TF=0.1μs, PW=0.1μs, PER=5μs VSIN : VOFF=0v, VAMPL=2v, FREQ=10kHz 해설 PUL V V1 V1 = 0v V2 = 5v TD = 0ms TR = 4.8us TF = 0.1us PW = 0.1us PER = 5us R1 1k V2 SIN V VOFF = 0v VAMPL = 2v FREQ = 10kHz E1 OUT IN+ OUT+ IN- OUT- EVALUE IF(V(%IN+, %IN-)<0,0,5) R2 1Meg V 나인플러스 EDA ( 주 ) 101

102 12 장 Stimulus Editor 활용 12 Stimulus Editor 활용 1. 화면구성 2. Toolbar New : Stimulus 생성하기 2 Open : Stimulus 열기 3 Save : Stimulus 저장 4 Print : Stimulus 프린트출력 5 Zoom In : 화면확대 6 Zoom Out : 화면축소 7 View Area : 영역확대 8 View Fit : 화면에맞게확대 9 Axis Settings : 축설정 New Stimulus : Stimulus 파형만들기 나인플러스 EDA ( 주 ) 102

103 12 장 Stimulus Editor 활용 Get Stimulus : 파형가져오기 Edit Attributes : 파형속성편집 Add : Cursor 포인트추가 Digital Value : 트랜지션추가시사용할 Digital Value 3. Stimulus 전원종류 Stimulus Editor 는 Transient analog 와 digital sources 를정의하는그래픽적인방법을제공한 다. 심볼명부품모양속성의미용도 VSTIM S V1 Implementation = Implementation : 신호원명칭 아날로그전압원 Stimulus 를이용한아날로그입력용 ISTIM S I1 Implementation = Implementation : 신호원명칭 아날로그전류원 Stimulus 를이용한아날로그입력용 DigStim1 DigStim2 DigStim4 DigStim8 DigStim16 DigStim32 DSTM11 S1 Implementation = DSTM12 S2 Implementation = DSTM13 S4 Implementation = DSTM14 S8 Implementation = DSTM15 S16 Implementation = DSTM16 S32 Implementation = Implementation : 신호원명칭 Implementation : 신호원명칭 디지털 1 Signal 클럭입력원 디지털 2 bit 클럭입력원 디지털 4 bit 클럭입력원 디지털 8 bit 클럭입력원 디지털 16 bit 클럭입력원 디지털 32 bit 클럭입력원 Stimulus 를이용한디지털입력용 Stimulus 를이용한디지털입력용 나인플러스 EDA ( 주 ) 103

104 12 장 Stimulus Editor 활용 따라하기 1) 회로도 R4 1k S R1 1k V1 MYPULSE 0 V2 15Vdc VDD R2 1k -15Vdc C1 1n V3 R3 1k VSS LF U1 V- B1 OUT B2 V+ VSS VDD PARAMETERS: Cvar = 1n 0 R5 1k C2 {Cvar} 2) 사용기능및부품 0 0 (Place Part)VSTIM, R, C, LF411, PARAM (Place Ground)GND 3) 시뮬레이션조건 (Place Wire) (Place Net Alias) (Place Off-page connector) 나인플러스 EDA ( 주 ) 104

105 12 장 Stimulus Editor 활용 4) Probe 설정 R4 S R1 1k V1 MYPULSE R2 1k C1 1n R3 1k LF U1 4 7 V- V+ 1k VSS 1 B1 6 OUT 5 B2 VDD R5 1k 0 15Vdc VDD V2-15Vdc V3 VSS 0 PARAMETERS: Cvar = 1n 0 C2 {Cvar} I 5) Stimulus 설정 0 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 105

106 12 장 Stimulus Editor 활용 6) Run PSpice 200uA 100uA 0A -100uA 0s 0.5us 1.0us 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us 3.5us 4.0us 4.5us 5.0us... I(C2) Time 나인플러스 EDA ( 주 ) 106

107 12 장 Stimulus Editor 활용 Plot 에서 Add Plot to Window 실행 Trace 에서 Add Trace 실행 입력 200uA 0A SEL>> -200uA 200uA 0A -200uA 0s 0.5us 1.0us 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us 3.5us 4.0us 4.5us 5.0us... I(C2) Time Performance option Trace Performance Analysis Wizard 나인플러스 EDA ( 주 ) 107

108 12 장 Stimulus Editor 활용 200u 100u SEL>> 0 100p 200p 300p 400p 500p 600p 700p Max(I(C2)) Cvar 200uA 0A -200uA 0s 0.5us 1.0us 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us 3.5us 4.0us 4.5us 5.0us... I(C2) Time 나인플러스 EDA ( 주 ) 108

109 12 장 Stimulus Editor 활용 과제 - 3상성형정류회로 VSTIM 소자를이용하여 Phase = 0, 120, 240을다상회로에 D1N4148을추가하여 3상성형정류기를구성하고시뮬레이션하시오. [V(out), RMS(V(out)) 측정 ] 해설 V1 S D1 Implementation = P0 D1N4148 V V2 S Implementation = P120 V3 S D2 D1N4148 V D3 OUT R1 1k V D1N Implementation = P240 V 0 P0 의파형정보 P120 의파형정보 P240 의파형정보 나인플러스 EDA ( 주 ) 109

110 12 장 Stimulus Editor 활용 Add Trace 후 RMS 측정 또는 나인플러스 EDA ( 주 ) 110

111 13 장 Digital 회로 13 Digital 회로 1. 논리회로 디지털시스템의기본논리회로는 AND, OR, NOT Gate 와 Flip-Flop 등으로구성되어있다. 이들회로의입력과출력의기준은 1 또는 0 으로표시하며이것을전압의고저로나타낸다. 2. 디지털회로 Simulation 을위한설정 1) 디지털신호상태종류 0 : Low 1 : High 'F' : Falling 'R' : Rising 'X' : Unknown 'Z' : High Impedance 2) Syntax <digital_node_name>;<display_name> or <digital_expression>;<display_name> 예 ) U2:Y;OUT1 {digital signals list};display name;radix or {bus_prefix[msb:lsb]};display name;radix 예 ) {Q2 Q1 Q0};A;O[B,D,H], {a3 a2 a1 a0};;d B : Binary, D : Decimal, O : Octal, H or X : Hexadecimal(Default) 나인플러스 EDA ( 주 ) 111

112 13 장 Digital 회로 3) Digital Operator ( ) grouping ~ logical complement * / multiplication/division (bus values only) + - addition/subtraction (bus values only) & and ^ exclusive or or 4) 디지털전원 5) Timing Mode 0 시뮬레이션프로파일에정의된기본값. Options Gate level simulations 1 Minimum Delay 2 Typical Delay 3 Maximum Delay 4 Worst Case Analysis DSTM1 S1 COMMAND1 = 0s 1 COMMAND2 = 40ns 0 data V U2A MNTYMXDLY = 4 data+delay V 나인플러스 EDA ( 주 ) 112

113 13 장 Digital 회로 따라하기 1) 회로도 OFFTIME = 4uS DSTM4 ONTIME = 4uS CLK DELAY = 0 STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 OFFTIME = 2uS DSTM3 ONTIME = 2uS CLK DELAY = 0 STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 OFFTIME = 1uS DSTM2 ONTIME = 1uS CLK DELAY = 0 STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 0 VDD U D7 Q2 2 D6 7 1 D5 Q1 13 D D3 Q0 11 D D1 GS 5 D0 EI EO 15 VDD V1 CD4532B 12Vdc 8 VDD 16 VSS Q2 Q1 Q0 Q[0:2] OFFTIME =.5uS DSTM1 ONTIME =.5uS CLK DELAY = 0 STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 0 2) 사용기능및부품 (Place Part)CD4532B, VDC, Digclock(Source.olb), (Place Ground)GND (Place Wire), (Place Bus), (Place Net Alias) 3) 시뮬레이션조건 진리표 Input Output EI D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GS Q2 Q1 Q0 EO 0 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 나인플러스 EDA ( 주 ) 113

114 13 장 Digital 회로 4) Probe 설정 OFFTIME = 4uS DSTM4 ONTIME = 4uS CLK DELAY = 0 STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 OFFTIME = 2uS DSTM3 ONTIME = 2uS CLK DELAY = 0 STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 OFFTIME = 1uS DSTM2 ONTIME = 1uS CLK DELAY = 0 STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 V V V 0 VDD U D7 Q2 2 D6 7 1 D5 Q1 13 D D3 Q0 11 D D1 GS 5 D0 EI EO 15 VDD V1 CD4532B 12Vdc 8 VDD 16 VSS Q2 Q1 V Q0 V V Q[0:2] V OFFTIME =.5uS DSTM1 ONTIME =.5uS CLK DELAY = 0 STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 V 0 5) Run PSpice DSTM1:1 DSTM2:1 DSTM3:1 DSTM4:1 Q0 Q1 Q2 {Q[0:2]} s 5us 10us 15us 20us 25us 30us 35us 40us 45us 50us Time 버스신호표현법으로는 {MSB LSB} 또는 {Bus_Name[MSB:LSB]} 예 ) {Q2 Q1 Q0} 또는 {Q[2:0]} 또는 {Q[0:2]} 나인플러스 EDA ( 주 ) 114

115 13 장 Digital 회로 과제 - 반가산기 Delay Time 구하기사용할소자 : 7486, 7400을이용하여반가산기를구성하고시뮬레이션하시오. 입력신호는 0.2μs간격으로 00, 01, 10, 11, 00, 01, 10, 11, 를인가하시오. 각 Transition이일어나는부분의 Delay Time을조사하시오. 해설 OFFTIME =.4uS A ONTIME =.4uS CLK DELAY = STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 A V 1 2 U1A SUM V U2A OFFTIME =.2uS B ONTIME =.2uS CLK DELAY = STARTVAL = 0 OPPVAL = 1 B 1 2 V CARRY V 나인플러스 EDA ( 주 ) 115

116 부록 A. 관련사항 A 관련사항 1. 임피던스 순수저항소자에있어서의저항값은저항이라고하지만포괄적인의미의저항을임피던스 라고한다. 즉콘덴서, 코일, 저항을포함하여교류에대한저항을말한다. 구분 임피던스 저주파 고주파 저항 일정 일정 코일 저항작아짐 저항커짐 콘덴서 저항커짐 저항작아짐 : s 파라미터, : 각주파수 2. 데시벨 (db) 현재의음량이인간의귀가어느정도크기로느끼는지를수치적으로표시하기위해만든단위이다. 예로실제음량을기준음량대비 100배로올리면인간의귀는대수적으로취한즉 2배정도증가한것으로느낀다. 전력데시벨 : log : : 기준값 ( 입력기준값 ), : 비교값 ( 출력측정값 ) 전압데시벨 : log log 전류데시벨 : log dbm : 임피던스 600Ω 에서 1mW 를소비할때의전압을기준하여나타낸데시벨 나인플러스 EDA ( 주 ) 116

117 부록 A. 관련사항 배수 전력 [db] 전압, 전류 [db] 1/100-20[dB] -40[dB] 1/10-10[dB] -20[dB] 1/4-6[dB] -12[dB] 1/2-3[dB] -6[dB] 1/ -1.5[dB] -3[dB] 1 0[dB] 0[dB] 1.5[dB] 3[dB] 2 3[dB] 6[dB] 4 6[dB] 12[dB] 10 10[dB] 20[dB] [dB] 40[dB] 3. S/N 비 신호대잡음비를의미하며그값이클수록잡음이적은기기라고볼수있다. log : 신호성분실효치, : 노이즈성분실효치 4. Bode Plot 회로혹은시스템의 Frequency Response를그래프화한것으로주파수축에대한이득 (Gain) 특성과위상특성을표기한것이다. 이때입력측에인가하는신호의형태는크기는고정되어있고주파수만저주파에서고주파부분까지 Sweep하는형태를갖고있다. 전달함수를주파수응답에대한크기와위상으로표현하는것을말한다. 회로에들어가는입력신호는주파수에따라서크기와위상이변화하는사인파의합으로적용한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 117

118 B 예제회로 Common Emitter Amplifier - VSIN, R, C, Q2N2222, VDC, GND(Place Ground) RB1 49k RC 5k CC out in R1 C1 Q1 4u VDC Vsig 1k 3u Q2N2222 RL 1k 5V VOFF = 0 VAMPL = 1mV FREQ = 10k RB2 27k RE 1.8k CE 75u 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 118

119 나인플러스 EDA ( 주 ) 119

120 Common Emitter Amplifier - VSIN, R, C, Q2N2222, VDC, GND(Place Ground) RB1 49k RC 5k CC out in R1 C1 Q1 4u VDB VDC Vsig 1k 3u Q2N2222 RL 1k 5V VOFF = 0 VAMPL = 1mV FREQ = 10k AC = 1 RB2 27k RE 1.8k CE 75u 0 나인플러스 EDA ( 주 ) 120

121 Add Trace 버튼을눌러 Noise 관련식을입력한다. Y 축을하나추가시켜 Noise 그래프를이동시킨다. Trace Expression : SQRT(NTOT(ONOISE)*NTOT(ONOISE));Noise_Figure 나인플러스 EDA ( 주 ) 121

122 Common Emitter Amplifier - VSIN, R, C, Q2N2222, VDC, PARAM, GND(Place Ground) PARAMETERS: Rvar = 5k RB1 49k RC {Rvar} CC out in R1 C1 Q1 4u V VDC Vsig 1k 3u Q2N2222 RL 1k 5V VOFF = 0 VAMPL = 1mV FREQ = 10k RB2 27k RE 1.8k CE 75u 0 저항값 Parameter Sweep 나인플러스 EDA ( 주 ) 122

123 Model 속성 Bf Sweep 온도 Sweep 나인플러스 EDA ( 주 ) 123

124 Common Emitter Amplifier 회로에서저항들만을선택한다음 Enter 키나마우스오른쪽버튼을눌러 Edit Properties 를 실행시켜 Tolerance 부분에아래와같이오차범위를지정한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 124

125 다음 Performance Analysis 과정을통해 Monte-Carlo 통계해석을수행한다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 125

126 부록 C. 시뮬레이션시 Error 대책 C 시뮬레이션시 Error 대책 1. Unmodeled parts Warning : Part Part_name has no simulation model. 해야시뮬레이션이가능하다. Place Part 에서왼쪽그림처럼 PSpice 아이콘모양이있는라이브러리를사용 2. Missing Ground ERROR -- Node node_name is floating (X) (O) Source.olb 의 0 ground 부품을반드시사용해야한다. 또는 Wire 에 Net Alias 로 0 을설정해 야만시뮬레이션이가능하다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 126

127 부록 C. 시뮬레이션시 Error 대책 3. Missing DC path to ground DC 해석시병렬 Capacitor가 Open 해석되기때문에전압원-인덕터를연결한경우직렬인덕터에는작은저항 (0.01이하) 을직렬로연결하고, 전류원-캐패시터를연결한경우병렬캐패시터에큰저항 (1G이상) 을병렬로연결한다. 4. User Defined Model parts ERROR -- Model Model_name used by Model_Ref is undefined 사용자가직접구하거나생성한모델을이용하여시뮬레이션할경우 Library가경로에있지않아특성을불러오지못하는경우로 Simulation Profile에서 Library 경로에추가시켜줄필요가있다. 나인플러스 EDA ( 주 ) 127