Il SIMULATORE CIRCUITALE SPICE DIEE A.A. 2002-2003 Ing. Maria Katiuscia Zedda.
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Il SIMULATORE CIRCUITALEIl SIMULATORE CIRCUITALESPICESPICE
DIEE
A.A. 2002-2003
Ing. Maria Katiuscia Zedda
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Scopo della simulazione dei Scopo della simulazione dei circuiti elettrici circuiti elettrici
Per conoscere il comportamento di un circuito elettrico è necessario risolvere un insieme di equazioni derivate dalle LKT, dalle LKC e dalle LL.
Al crescere delle dimensioni del circuito diventa impossibile risolvere il circuito manualmente.
Per molti anni l’unica soluzione è stata la realizzazione fisica del circuito su cui eseguire i test necessari a verificarne il funzionamento.
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Scopo della simulazione dei Scopo della simulazione dei circuiti elettricicircuiti elettrici Questa tecnica divenne inadeguata con l’avvento dei
circuiti integrati a causa degli elevati costi (sia in termini di tempo che di denaro) necessari a realizzare il circuito campione su cui effettuare i test.
Ciò, assieme all’aumento della diffusione e della potenze dei computer, è alla base della nascita e dello sviluppo dei simulatori circuitali, programmi capaci di risolvere qualunque circuito senza fare ipotesi semplificative.
Per questo motivo alla fine degli anni sessanta, nell’Università della California- Berkeley, nasce il progetto “SPICE” (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis).
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Cenni storiciCenni storici
Spice è il programma più utilizzato nella simulazione dei circuiti e rappresenta di fatto lo standar della simulazione circuitale.
E’ il risultato del lavoro di molti studenti di ingegneria dell’Università di Berkeley, da cui è stato sempre distribuito gratuitamente.
La prima versione risale al 1971.Risolveva circuiti con max 400 componenti e 100 nodi, l’input avveniva mediante schede perforate.
Nel corso degli anni sono state rilasciate nuove versioni del programma caratterizzate dall’utilizzo di metodi numerici più efficienti, da un linguaggio più potente e da modelli più completi dei dispositivi.
Oggi tutti i principali fornitori di software CAD/CAE offrono una versione arricchita o supportata di SPICE. Faremo riferimento alla versione Free for studens 9.1 Pspice.
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Caratteristiche di PspiceCaratteristiche di Pspice
Pspice, versione di Spice per personal computer, sviluppato dalla Microsim Corporation e commercializzato a partire dal 1984, è attualmente distribuito dalla CADENCE.
Pspice è disponibile in numerose versioni per i diversi sistemi operativi (DOS, Windows, Unix, etc.)
Pspice è in grado di analizzare circuiti contenenti fino a 130 elementi e 100 nodi. Può eseguire tre classi principali di analisi sui circuiti
Analisi DC (in regime stazionario o in continua) Analisi in transitori Analisi AC
E’ inoltre in grado di calcolare funzioni di trasferimento, di eseguire analisi di rumore, di sensibilità, analisi di Fourier ed altro.
I circuiti possono contenere resistori, induttori, condensatori, generatori dipendenti e indipendenti, amplificatori operazionali, trasformatori, linee di trasmissione e dispositivi a semiconduttore (diodi, BJT, Mosfet, etc.).
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Pspice studentPspice student
www.orcad.com Pspice student
version download.
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Principio di funzionamentoPrincipio di funzionamento
Preprocessing Processing Postprocessing
TextEditor
Schematics
*.sch BIN
*.cir ASCII
Pspice
*.lib ASCII
*.out ASCII
*.dat BIN
TextEditor
Probe
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Applicazioni principali del Applicazioni principali del pacchetto Pspice student 9.1 Ipacchetto Pspice student 9.1 I
Schematics: Un editor grafico, usato per disegnare sullo schermo il circuito da simulare.Consente di posizionare i componenti , collegarli assieme per formare il circuito e inoltre di specificare il tipo di analisi da eseguire.
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Applicazioni principali del Applicazioni principali del pacchetto Pspice student 9.1 IIpacchetto Pspice student 9.1 II
Pspice A D: Il programma che simula il circuito creato con Schematics. Simulare un circuito significa costruire un modello matematico del circuito a partire dai modelli dei componenti e risolverne le equazioni risultanti.
Probe:Programma che fornisce una visualizzazione grafica dei risultati generati da Pspice. Può essere utilizzato per tracciare il grafico di una qualunque tensione o corrente del circuito.
Text Edit: semplice editor di test.
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Fasi per l’analisi di un circuitoFasi per l’analisi di un circuito
Creazione di un circuito
Simulazione
Stampa dei risultati
Schematics
Probe
Pspice AD
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SchematicsSchematics
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SchematicsSchematics
Per selezionare un oggetto: click sul pulsante sinistro una sola volta.
Per eseguire un’azione: doppio click sul pulsante sinistro.
Per annullare una qualunque operazione: premere <Esc>
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Creazione dei circuiti con SchematicsCreazione dei circuiti con Schematics
Piazzamento delle parti o componenti del circuito
Collegamento delle parti tra loro per formare il circuito
Modifica degli attributi delle parti
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Piazzamento delle partiPiazzamento delle parti
Selezionare Draw/Get new part per aprire la finestra di dialogo Part Browser advanced
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Piazzamento delle partiPiazzamento delle parti
Usare la barra di scorrimento per selezionare la parte, oppure scrivere il part name (es. C per il condensatore)
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Elementi circuitaliElementi circuitali
Part name
Attributi
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Generatori indipendenti di correnteGeneratori indipendenti di corrente
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Generatori indipendenti di tensioneGeneratori indipendenti di tensione
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Piazzamento delle partiPiazzamento delle parti
Click su Place & Close Spostare il mouse fino alla posizione
desiderata sullo schermo Doppio click con il pulsante sinistro per
terminare la modalità piazzamento
Per ruotare: <Ctrl R> oppure Edit/Rotate
Per cancellare: <Ctrl X> oppure Edit/Cut
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Collegamento delle partiCollegamento delle parti
Si seleziona Draw/Wire oppure <Ctrl-W>, se con il cursore si collegano i due punti.
Si aggiunge il collegamento di massa AGND
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Modifica degli attributi delle partiModifica degli attributi delle parti
Nome
Valore
• Ciascun attributo consiste di un nome e del suo corrispondente valore
Attributo
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Modifica degli attributi delle partiModifica degli attributi delle parti
Cliccando sul nome attiviamo la finestra di dialogo Edit Reference Designator
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Cliccando sul valore attiviamo la finestra di dialogo Set Attribute Value
Modifica degli attributi delle partiModifica degli attributi delle parti
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Fattori di scalaFattori di scala
Per maggior comodità è possibile esprimere i valori numerici per mezzo di fattori di scala riportati in tabella
Simbolo Valore Nome del suffisso
T 1012 teraG 109 giga
MEG 106 megaK 103 kiloM 10-3 milliU 10-6 microN 10-9 nanoP 10-12 picoF 10-15 femto
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Voltmetri AmperometriVoltmetri Amperometri
Inseriamo 2 voltmetri Viewpoint
Inseriamo 1 Amperometro Iprobe
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SimulazioneSimulazione
Salvare lo schematico (file *.sch) Si esegue Pspice selezionando Analisis/Simulate
Viene attivata la fase di electric rule check (ERC), nella quale viene generata la netlist (*.cir)
Se ci sono errori, viene creata la error list Se non ci sono errori, il sistema avvia automaticamente
Pspice ed esegue la simulazione (analisi nodale)
Quando l’analisi è terminata, il programma visulizza Bias point calculeted , e genera un file risultati/uscita (*.out)
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RisultatiRisultati