기초전자실험 PSpice 2005. 9. 30. Pspice 기초 - 설치 - 사용법 -LPF 설계
Pspice 란? SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 전자회로컴퓨터시뮬레이션툴임. 실제로전기, 전자, 디지털회로를제작하기전에, 컴퓨터를이용하여계산하고, 측정, 평가하여해석및설계를하는툴
Pspice 란? - 계속 - 역사 1972 년미국버클리의캘리포니아대학서개발 1984 년 MicroSim 사에서 PC 버전소개 1992 년 PSpice v5.2 윈도우버전소개 1993 년 ~ 1998 년 Pspice v6.0, v6.2, v6.3, v7.1, v8.0 1998년 OrCAD사에서 Pspice 인수하여 Schematic부분 을대폭강화하여v9.0 발표 1999년 4월이후 v9.1을발표 2001년 7월 2000년 Cadence사에서 OrCAD사합병하여 v9.2 발표 2003년하반기 OrCAD v10.0이발표 ( 이버전이최신 )
구성 OrCAD 10.0 데모버전의구성 Capture : 회로작성, Schematic 관련 Capture CIS : 회로작성, Schematic, Component Information System(CIS) PSpice A/D : 아날로그와디지털회로시뮬레이션 OrCAD Layout : PCB 디자인관련 SPECTRRA 6U : PCB Autorouting 관련
데모버전의제약사항 Node 수 : 64 개 Transistor 수 : 10 개 디지털부품수 : 65 개 Model Editor 의사용은다이오드로제한 Stimulus generation 은 sine waves( 아날로그 ) 와 clocks(digital) 만가능 Sample library 39 개 analog parts, 134 개의 dgital parts 만제공 Demo Version 으로실행한시뮬레이션데이터만을화면에 display 가능 P3 이상설치시원활하게사용가능함.
참고싸이트 http://www.orcad.com : English http://www.eit.co.kr http://orcadpcb.com http://www.orcad.net : 한글싸이트 ( 부산 )
PSpice Demo 프로그램의설치
OrCAD Demo 버전설치과정
OrCAD Demo 버전설치과정
설치후동작확인
설치후동작확인 계속 - C:\orcad\orcad_10.0_demo\ Example\Diode\D1001.opj
이렇게화면에뜨게되면정상동작한다.
OrCAD PSpice 설계 Design 이란? 한프로젝트에속하는모든회로도면과라이브러리부품 Project Manager 에의해관리됨 하나이상의 design 과 library, 그리고설계와관련된출력파일등으로구성 PSpice 의설계는설계환경의설정에서시작 Design Template와 Design Properties의설정글자체, 제목블록, 페이지크기, 그리드참조, 계층구조색상, 그리드표시여부, Zoom, 선택버튼, 기타작업환경
설계의시작 프로젝트, 라이브러리, Pspice Library 시작 Pspice용회로작성시 Design 메뉴나 VHDL 메뉴를선택하지말아야함
새로운프로젝트의시작 기존프로젝트를참조할것인가? No
새로운 Pspice 라이브러리의시작 File->New->Pspice Library Pspice Model Editor가동작함 이를통해 Pspice 용라이브러리의특성변경및입력가능
기존의프로젝트, 설계 Capture 윈도 File->Open->Pspice Library 이때반드시, Pspice 용프로젝트생성후라야함.
기존의 PSpice Library 파일시작 C: OrCAD OrCAD_10.0_Demo tools p spice library 의파일을선택한다.
설계종료 프로젝트의종료
Capture 에서의설계환경설정 Preferences를사용하여사용자에적합한작업환경을설정 Design Template를사용하여새로운설계의기본설정치를작성 Design Properties를사용하여개별설계에서의설계템플릿을변경 Schematic Page Properties를사용하여개별회로도면에서의설계템플릿을변경
Pspice 의시뮬레이션설정 해석 (Analysis) 포함파일 (Include File) 라이브러리 (Library) Stimulus 시뮬레이션조건설정 Data Collection Probe Window
Pspice 의시뮬레이션설정 General Simulation : 시뮬레이션설정파일명 Input : 입력파일관련사항 Output : Pspice 출력파일관련사항 Output : PSpice out파일명 xxx.out임 Waveform data filename : 파형분석을위한데이터파일명, xxx.dat 파일임 binary 형식
Pspice 의시뮬레이션설정 해석의설정 Analysis Type과해석의 Options의선택에의해서결정됨 저장개시시간, 최대 Step size Output File Options : output 파일에포함될내용을선택함
Analysis Type 기본해석 ~ Time Domain(Transient) General Settings : 시간에대한회로의전압, 전류, 디지털회로의논리상태등의과도상태를계산 Monte Carlo/Worst-Case : 어떤영역안에서모든소자의모델파라미터를임의로랜덤하게변화시키면서그변화에따른회로의응답을계산 Parametric Sweep : Glabal parameter, 모델의파라미터, 소자의값혹은동작온도를정해진순서에따라변화시키면서특정한기본해석을반복 Temperature (Sweep) : 동작온도를정해진순서에따라변하ㅗ시켜가면서특정한기본해석을반복 Save Bias Point : 현재회로의바이어스포인트에대한데이터를파일로저장 Load Bias Point : 이전에계산하여저장한바이어스포인트에대한데이터파일을 Load
Analysis Type 기본해석 ~ DC Sweep 전원전압, 모델의파라미터를변화시키면서회로의전압, 전류, 디지털회로의논리상태등을계산 Primary Sweep : Sweep할첫번째변수의조건을입력하 여 DC Sweep 해석을수행 Secondary Sweep : Sweep할두번째변수의조건을입 력하여 DC Sweep 해석을수행 Monte Carlo/Wort-Case Parametric Sweep Temperature(Sweep) Save Bias Point Load Bias Point
Analysis Type 기본해석 ~ AC Sweep 바이어스포인트주위에서회로를선형화한다음소신호해석을수행한다. Frequency Response : 즉, 전원의 Freq. 를증가시켜가면서회로의전압, 전류의크기와위상을계산하여보드선도를출력 Noise 해석을수행 General Settings : 입력신호의주파수의범위, 데이터개수, 노이즈해석을위한입출력변수등을입력하여기본적인교류 /Noise 해석을수행 Monte Carlo/Worst-Case : 어떤영역안에서모든소자의모델파라미터를임의로랜덤하게변화시켜가면서그변화에따른회로의응답을계산 Parametric Sweep Temperature (Sweep)
Analysis Type 기본해석 ~ Bias Point 바이어스포인트주위에서회로를선형화한다음소신호해석을수행한다 General Settings : 바이어스포인트데이터를위한동작점에서의전압, 전류와같은기본적인해석을수행 Temperature(Sweep) Save Bias Point Load Bias Point
회로도그리기 시뮬레이션을수행하기위해서는 4가지기본단계를거쳐야한다. 필요한소자를라이브러리로부터가져와 Capture 상의화면에배치 Place/Wire 명령으로소자각각을연결전원을포함한각소자의파라메터를입력시뮬레이션타입을설정후실행
처음실행시, 라이브러리를 Add 한다.
회로를그려넣자 전원파라메타 VOFF=0V VAMPL=100V FREQ=60Hz TD=0 DF=0 PHASE=0(deg ree)
시뮬레이션조건설정하기 Simulation Profile 만들기 처음실행할경우 : New Simulation Profile 선택하여생성이미존재할경우 : PSpice의 Edit Simulation Settings를실행
시뮬레이션조건설정하기 New Simulation 실행
실행하기 시뮬레이션조건설정하기 PSpice/Run 을선택 GND 설정잘못한 Error 상황
Pspice Edit Simulation Profile Probe Window 를선택한다.
파형보기
전원전압지정
프루브설정
시뮬레이션데이터결과
실습내용 Pspice 설치실습 Pspice 를설치한다. Pspice 사용법을배운다. 다음시간실습내용 PSpice 로음성주파수대역 LPF(Low Pass Filter) 를설계한다. 시뮬레이션결과를바탕으로제작한다. Function Generator 로각주파수를발생시켜가면서, 오실로스코프로파형을측정한다. 주파수에따른파의크기를기록한다. LPF 의동작을확인한다.
실험결과보고사항및차기과제 실험보고사항 RLC 로회로를구성하고, 60Hz 전압소스를인가하였을때의, PSPICE 회로를그리고각소자단에서의전압을 Plot 하시오. 복습과제 칼라코드를통해저항값을읽는방법을 A4 한장이내로기록하시오. 멀티미터의정확한사용방법을익힌다. 오실로스코프의정확한프로브사용및스코프사용을숙지한다. 차기과제및리포트 앰프의정의와종류, 설계방법에관하여조사하시오. 간단한마이크앰프를설계하시오.( 단, Full scale 출력 5V) (+4 점 )