grundlagen zu pspice, die in der einführungsstunde ... · pdf filegrundlagen zu pspice,...

Grundlagen zu PSpice, die in der Einführungsstunde besprochen werden sollten. Wir benutzen Capture Student als Editor, der bei der Installation voreingestellt ist. Die Beispiele von der Webseite sind nur mit Capture Student kompatibel.

Alle Projekte werden neu über File – New – Project erstellt.

Wir benötigen den Punkt Analog or Mixed A/D und einen Sinnvollen Ort samt Namen zum speichern. Grundsätzlich gild: Um Probleme zu vermeiden, keine Sonderzeichen, wie Umlaute („Übung“=schlecht „Uebung“ = gut) und vielleicht auch jegliche Leerzeichen („R jasinski“=schlecht „R_jasinski“ „Rjasinski“ = gut; „1 kV“ = schlecht „1kV“ = gut) vermeiden!

Wir wollen von 0 anfangen und somit nur ein blankes Projekt erstellen.

So können wir eigentlich direkt loslegen. In der rechten Toolleiste finden wir im zweiten Objekt die Bauteile, die wir benötigen.

Es öffnet sich ein Fenster mit den verfügbaren Bauteilen. Wir benötigen zunächst nur die Library ANALOG und SOURCE. Wenn diese nicht erscheinen, müssen diese über Add Library hinzugefügt werden. Man findet diese im Ordner Capture – Libraries – Pspice, was übrigens auch die einzigen Bibliotheken mit Simulierbaren Bauteilen sind. Wir platzieren 2 Widerstände R in ANALOG und eine Spannungsquelle VDC in SOURCE.

Mit Strg + R kann man die Objekte drehen. Mit Esc beendet man die Auswahl. Ganz wichtig, wir brauchen immer eine Erde, die wir in der rechten Toolleiste bei GND finden. Wir brauchen eine einfache GND Erde in der CAPSYM Library. Das dritte Element von oben in der rechten Toolleiste ist das place wire Element, mit dem wir alle Elemente verbinden. Auch hier beendet man alles mit ESC.

Jetzt geben wir den Objekten die Eigenschaften: Doppelklick auf das Erdungssymbol öffnet uns die Eigenschaften der Erde. Dort müssen wir den Namen von GND auf 0 umändern, damit die Simulation keine Probleme macht.

Der Doppelclick auf 0Vdc der Spannungseigenschaft öffnet uns einen Editor für die Gleichspannungsattribute, wo wir 10Vdc hinschreiben. Es würde auch reichen einfach 10 hinzuschreiben oder 10V. 10Vdc sieht aber schöner aus. Und schon haben wir eine 10 V Gleichspannungsquelle.

Genauso können wir die Namen der Bauteile umbenennen. Ich benenne einfach R1 in R_jasinski um, damit man später in der Simulation sehen kann, dass ich das Layout erstellt habe. 1k ist die Widerstandsgröße die ich frei wählen kann. 1k sind 1 kOhm, 1meg sind 1 Mega Ohm, 1m sind 1 milli Ohm, sowie p für pico und n für nano stehen. Vorsicht es wird nicht zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden, was ein häufiger Fehler ist. Denn 1 M sind noch immer 1 milli ! Zudem sollte kein Leerzeichen zwischen dem Wert und der Einheit stehen.

Jetzt möchten wir gerne die Spannungen an verschiedenen Punkten angezeigt bekommen. Dafür müssen wir ein neues Simulationsprofil erstellen. Der Punkt PSpice – New Simulation Profile gibt uns ein neues Simulationsprofil mit verschiedenen Einstellungen. Wir benennen es beliebig.

Wir wählen Bias Point aus für die Simulation, was uns nur die stationären Spannungen und Ströme berechnen wird.

Über PSpice – Run wird die Simulation berechnet. Das sich öffnende Fenster zeigt uns in der Kommandozeilenausgabe eventuelle Fehler an, aber auch, wenn die Simulation beendet ist. Dann können wir das Fenster schließen.

Wenn wir nun die Spannungen und Ströme sehen wollen müssen wir in der oberen Toolleiste die V und I Symbole aktivieren.

Um das ganze etwas interessanter zu machen, betrachten wir uns mal etwas sich zeitlich änderndes. Wir ersetzen den 2ten Widerstand durch eine Kapazität C aus der ANALOG Bibliothek. Und wählen den ersten Widerstand mit 1 k aus. Zudem müssen wir der Simulation sagen, dass die Kapazität zu Begin der Simulation ungeladen ist. Dafür fügen schließen wir eine Randbedingung in Form eines Bauteils vor der Kapazität an (IC1 in der SPECIAL Bibliothek). Damit wir in der Simulation direkt einen Graphen angezeigt bekommen, muss man auch einen Spannungsfühler an die gewünschte Stelle stecken (PSpice – Markers – Voltage Level oder auch in der oberen Toolleiste zu finden.).

In PSpice – Edit Simulation Profile wechseln wir nun von stationärer Simulation zur zeitlichen Simulation (Time Domain) und stellen die Runtime auf den für uns interessanten Bereich bis 10000ns oder auch 10us.

Wenn wir die Simulation so laufen lassen erhalten wir die Ladekurve der Kapazität.

Wenn wir uns nun den Einfluss einer Wechselspannung betrachten, so wählen wir VSIN in der SOURCE Bibliothek und stellen sinnvolle Werte für die Amplitude und Frequenz. VOFF sollte 0 gewählt werden.

Wenn wir in der Simulation nun die Zeitspanne auf ein paar wenige Perioden einstellen, (vielleicht auch noch die Schrittweite in „Maximum Step Size“ für eine schönere Kurve begrenzen,) dann erhalten wir den Einfluss der Kapazität auf die Spannung.

Nun interessiert uns noch, wie sich die Amplitude an der Kapazität und die Phase des Stromes in Abhängigkeit von der Frequenz ändern. Dafür wählen wir als Quelle VAC aus der SOURCE Bibliothek. Die Amplitude wählen wir, die Frequenz wir die Simulation verändern.

Im Simulationsprofil wählen wir AC Sweep/Noise und stellen eine logarithmische Schrittveränderung ein. Die Start und Endfrequenz sowie die Schritte pro Dekade werden eingestellt und die Simulation gestartet.

Man sieht direkt, wie unser Aufbau, wie ein Tiefpass fungiert. Man kann die Darstellung in der Toolleiste auch logarithmisch für die Spannung wählen, aber wir möchten uns einfach die Ausgangsspitzenspannung im logarithmischen Verhältnis zur Eingangsspitzenspannung betrachten (20*log(V_aus/V_ein) [dB]).

Wir löschen die dargestellten Kurven indem wir auf die Legende klicken (in diesem Beispiel V(R_jasinski:1)) und die ENTF Taste drücken. Wir fügen zuerst die Phasenbeziehung ein. Über Trace – Add Trace erhalten wir die möglichen Werte. P() in „Funktions or Macros“ gibt uns die Phase eines Messpunktes. Wir erinnern uns, dass V(R_jasinski:1) der Messpunkt

zwischen Widerstand und Kapazität war und schauen uns das im Verhältnis zur Phase der Quelle V(V4:+) an.

Wir sehen sofort den Phasenwechsel von 0 Grad zu – 90 Grad.

Die Amplitude fügen wir in einem getrennten Plot hinzu. Plot – Add Pot to Window erzeugt uns einen neuen plot, wo wir wieder eine Funktion einfügen. Diesmal wählen wir die Funktion DB() die uns das Verhältnis V(R_jasinski:1/V(V4:+) in Dezibel ausdrückt. So haben wir einen „Bodeplot“ erstellt. (Dazu mehr in der Vorlesung).

Und keine Bedenken beim Ausdruck. Der Ausdruck über File – Print wird auf weißem Hintergrund geschehen, was die Druckpatronen erheblich schonen wird. Man sollte nur in File – Printer Settings vielleicht das Landscape, also Querformat wählen.

Versuchen Sie doch einfach mal einen Schwingkeis aus einer Kapazität (1nF) einer Spule (1mH) und einem Widerstand (1kOhm) aufzubauen und versuchen Sie die Resonanzkurve darzustellen (wo liegt die Resonanz in Abhängigkeit von L und C ?).

Ergänzung:

Wenn man ein existierendes Projekt öffnet, aber sich der Editor nicht öffnet, kann man den Schaltkreis im geöffneten Baum finden: In diesem Fall PAGE1