EEE- Electronic Circuits Lab. PSPICE KULLANIMI Hazırlayan: Zehan KESİLMİŞ Süre:6 dakika.pspice PSPICE, California üniversitesi tarafından geliştirilmiş bir elektronik devre benzetim programıdır. PSPICE programa giriş olarak netlist olarak adlandırılan metin tabanlı dosyaları kullanır. Netlist, devredeki elemanlarla birlikte, çeşitli model tanımlamalarını, benzetim tiplerini, ölçüm noktalarını, başlangıç şartlarını ve aritmetik işlemleri de içerebilir. Pspice ile ilgili temel kurallar aşağıda sıralanmıştır. Netlist içerisindeki açıklama satırları * veya $ işareti ile başlar. Bir satıra sığmayacak parametre tanımlamaları, yeni satırın başlangıcında + işaretiyle başlamalıdır. Tanımlanan elemanlar tekrarlanamaz; yani R elemanından sadece bir adet bulunmalıdır. Netlistte referans bir düğüm ( numaralı) bulunmak zorundadır. Tüm hesaplamalar bu düğüme göre yapılır. Netlist'in ilk satırı açıklama satırı olarak kabul edilir Pspice büyük küçük harf ayrımı yapmaz. Pspice tarafından Rbir ve RBIR aynı eleman olarak algılanır. Netlist komutuyla bitmelidir. Bu çalışmada Linear Technogy firmasının bir ürünü olan SWCADIII programı üzerinde çeşitli çalışmalar yapacağız. SWCADIII grafik tasarım ortamına sahip olan ve özellikle switch mode güç kaynağı tasarımı için yazılmış bir PSPICE klonudur. Bu program http://www.linear.com/ adresinden ücretsiz olarak indirilebilir. Bu çalışmada devre tasarımında grafik arayüz kullanılmayacak ve tüm tanımlamalar netlist üzerinden yapılacaktır.
.Netlist yapısı Aşağıda Şekil 'de DC analiz için devre örneği verilmiştir. Bu satır açıklama satırıdır V V R 5 R R.tran u.print dc i(r) i(r) i(r).end V=V R 5 R R Vb Şekil-. PSPICE DC analiz örneği Vo Yukarıda verilen netlistin açıklaması aşağıda verilmiştir. V V ifadesi V isimli voltluk dc gerilim kaynağının birinci düğümle toprak arasında olduğunu gösterir. R 5 ifadesi R isimli 5 ohmluk direncin birinci ve ikinci düğüm arasında olduğunu gösterir. R ifadesi R isimli ohmluk direncin ikinci düğümle toprak arasında olduğunu gösterir. R ifadesi R isimli ohmluk direncin ikinci düğümle toprak arasında olduğunu gösterir..tran u ifadesi mikro saniye boyunca transient analiz yapılacağını belirtir..print dc i(r) i(r) i(r) ifadesi dirençler üzerinden akacak akımları ekranda görmemizi sağlar..end ifadesi netlistin bittiğini belirtir..pspice'da tanımlamalar. Eleman tanımlamları Direnç: R[isim] <+düğüm> <-düğüm> <değer> Örneğin: r 4 5k Bobin: L[isim] <+düğüm> <-düğüm> <değer> Örneğin: L 4 5mH Kapasite: C[isim] <+düğüm> <-düğüm> <değer> Örneğin: c 4 5uF Diyot: D[isim] <+düğüm> <-düğüm> <model ismi> Örneğin Dbir D BJT: Q[isim] <kollektör< <beyz> <emiter> <taban> <model ismi> Örneğin: Q 4 5 Bjt MOS: M[isim] <drain> <gate> <source> <substrate> <model ismi> W=<kanal genişliği> L=<kanal boyu> Örneğin M drain cmosn w=u l=u. Bağımsız kaynaklar
Voltaj kaynağı: V[isim] <+düğüm> <-düğüm> DC <değer> AC <değer> Akım kaynağı: I[isim] <+düğüm> <-düğüm> <değer> Sinüs kaynağı: V[isim] <+düğüm> <-düğüm> sin(<offset> <genlik> <frekans> <geçikme> <df> <faz>) Örneğin: V sin(.v V 5Hz 5 ). Bağımlı kaynaklar Voltaj kontrollü voltaj kaynağı: E[isim] <+düğüm> <-düğüm> <+kontrol eden> <+kontrol eden> <kazanç> Örneğin: E 4 5 Akım kontrollü akım kaynağı:f[isim] <+düğüm> <-düğüm> <kontrol eden voltaj kaynağı> <kazanç> Örneğin:F 4 Vo ;Not:Buradaki Vo'ın gerilimi V'dır ve Pspice sadece üzerinden akan akımla ilgilenir. Voltaj kontrollü akım kaynağı:g[isim] <+düğüm> <-düğüm> <+kontrol eden> <+kontrol eden> <kazanç> Örneğin: G 4 6.5 Akım kontrollü voltaj kaynağı: H[isim] <+düğüm> <-düğüm> <kontrol eden voltaj kaynağı> <kazanç> Örneğin: H 4 Vo 4. PSPICE'la gerçekleştirilebilecek bazı analiz tipleri :.TRAN: Belli bir süre içinde transient analiz yapmakta kullanılır. Örneğin:.tran ms.ms ; ile ms arasında,.mslik artımlarla benzetim yapılır..dc: Belli bir kaynağın değerini belli aralıkta değiştirmek için kullanılır. Örneğin:.DC Vs V V.V ; Vs kaynağının değeri ile V arasında.vluk artışlarla değiştirilir..ac: Devredeki AC kaynağın frekansını belli aralıkta değiştirir..tf: transfer fonsiyon anlamına gelir. Örneğin.TF V(5) V(6) ifadesi altıncı düğümdeki değişimlerin beşinci düğüme etkisini gösterir. 5. Alt devre Netlist içinde sıklıkla kullanılacak yapılar alt devre olarak tanımlanabilir. 5. Alt devre tanımlama:.subckt <isim> <alt devre düğümü><alt devre düğümü><alt devre düğümü>...... Ends
5. Alt devre kullanma: X[isim] <üst devre düğümü> <üst devre düğümü> <üst devre düğümü> Örneğin: Eviren Yükselteç V sin(,m,5) R k Rf k X ideal_opamp.tran ms m.probe.print v() v() AC mv R k - + R f k Eksi_giris M Rin + - cikis Arti_giris Eksi_giris e5.subckt ideal_opamp eksi_giris arti_giris cikis Ri eksi_giris arti_giris meg E cikis arti_giris eksi_giris e5 s Arti_giris Şekil-. Eviren Yükselteç uygulaması 6. UYGULAMALAR Seri Rezonans devresi (AC analiz uygulaması): Bir RLC devresinde toplam empedans rezistif olduğu zaman devre rezonans durumundadır. Endüktif ve kapasitif reaktanslar birbirlerini vektörel olarak yok ederse ve akım en yüksek değerini alır. Bunu sonucu olarak faz açısı sıfır olur. Böyle bir devrenin PSPICE ile analizi aşağıda verilmiştir. RLC Seri rezonans devresi V AC V R 5 L mh C 5nF.print v().ac Lin 99 Hz 5kHz * Bitiş frekansı * Başlangıç frekansı * adım sayısı V V R 5 L mh Vo C 5nF Şekil-. RLC uygulaması 4
Yarım Dalga Doğrultma devresi (.Tran analiz uygulaması) Yarım Dalga Doğrultma V sin( V k) Da D R k *C u.print v() v().model D D.Tran.ms ms V V Şekil-. Yarım Dalga Doğrultmaç uygulaması R k Vo Diyodun i/v karakteristiğinin çıkartılması diyot i/v karakteristik v 5V r d dn4.dc v 5..probe *grafik sonuç üzerinde yatay eksende v() dikey eksende *i(d) gösterilmeli. Şekil-4 i/v karakteristiği için devre.model DN4 D IS=9.5E-9 RS=7.5E- N=.96 +CJO=4.6P VJ=.67 M=.46 BV=6 IBV=U 5
Ortak Emiter Yapının çıkış karakteristiğinin elde edilmesi Bu örnekte model ismi NPN olan bir transistör kullanılmıştır. Bu tanımlama.model komutuyla yapılmıştır. Model ismine ek olarak da transistörün akım kazancı 8 olarak tanımlanmıştır. Bjt çıkış karakteristiği ib 5u Rs k Rl 4 Q BJT Vcc 4 5V.PROBE.print ic(q).model BJT NPN (BF=8).dc vcc.v ib 5u u ib RL Vcc 5V Şekil-4. Ortak Emiter Yapı uygulaması MOS çıkış karakteristiği Bu örnekte www.mosis.org sitesinden alınan model tanımlaması mos.lib dosyasının içine yerleştirilmiştir. Daha önceki örneklere ek olarak model çağırma işlemi bu lib dosyasından yapılmaktadır. Burada N kanal MOS transistörün model ismi cmosn dır. MOS çıkı karakteristiği.lib c:\mos.lib vgs V Vdd 5V rd drain k M drain cmosn w=u l=u.dc vdd 5. Vgs V.V.print id(m) Vgs drain Rd k Vdd Şekil-5. MOS çıkış karakteristiği LM 74 kütüphanesi kullanarak eviren yükselteç Eviren Yükselteç.lib c:\lm74.lib r k rf k V SINE( k ) X 7 4 LM74 vcc 7 v vee 4 v.tran m.print V() V() V R - + Rf 7 Vcc -Vee 4 Şekil-. Eviren Yükselteç uygulaması 6
7