Esercitazioni di Laboratorio III di Fisica in ambiente Pspice. I. Ortosecco

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1 Esercitazioni di Laboratorio III di Fisica in ambiente Pspice I. Ortosecco ottobre 2008

2 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 1 Quanto segue è un promemoria per coloro che hanno seguito la lezione_lab di ottobre. I circuiti realizzati saranno rivisti in un altro documento. Utilizziamo Pspice Student Version 9.1 (WEB downloaded ) che è stato installato sui PC del Laboratorio. Il sito dell'infn di Bari ha sia Pspice student version 9.1 che la versione dei manuali scaricabili, ma è possibile trovarne molti altri con un motore di ricerca. Nel seguente promemoria guardare con attenzione anche tutte le gure relative a schemi circuitali e display dei vari Setup. Analisi circuitale in simulazione Le operazioni necessarie per la realizzazione di un'analisi circuitale in simulazione sono: 1. Apertura di Pspice 2. Disegno del circuito 3. Setup di analisi e simulazione 1 Apertura di Pspice Dal menù start di Windows selezionare Pspice student e da lì Schematics. Si apre la basetta virtuale di prova g.1

3 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 2 Figura 1: schematic 2 Disegno del circuito Prendere i tutti i componenti che servono per il circuito, compresa la massa e le sorgenti di tensione o di corrente e posizionarli sul foglio schematic. Questo si può fare in vari modi: a. cliccando sull'icona con il binocolo, b. Premendo Control+G, c. andando nel menù a tendina Draw e selezionando Get New Part

4 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 3 Figura 2: part_browser Una volta che la nestra Part Browser Basic è aperta, occorre selezionare e posizionare i componenti sul foglio di lavoro (equivalente alla basetta di prova che trovate nel laboratorio reale). Questo si può fare: a scrivendo il nome del componente nel campo Part Name, di Part Browser Basic; b. facendo scorrere la lista dei componenti no a trovarlo, c. utilizzando le librerie per una ricerca su un insieme più ristretto,che contiene ad es. solo sorgenti, solo componenti analogici, etc.

5 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 4 Figura 3: part_browser_aperto Alcuni componenti più comuni ˆ r resistori ˆ c condensatori ˆ L induttori ˆ d diodi ˆ q transistors BJT ˆ gnd_analog o gnd_earth ˆVdc generatore di tensione continua Dopo aver selezionato il componente da usare, cliccare sul tasto Place, trascinare il componente sul foglio, posizionarlo con un clic del tasto sinistro del mouse. Un clic con il tasto destro consente di liberarsi del componente e tornare su Part Browser per completare il posizionamento degli altri componenti necessari. E' possibile ruotare i componenti Ctrl+R o avere la loro immagine speculare con il comando Ctrl+f. Questo si ottiene dopo averli selezionati, portando su di essi il puntatore del mouse e cliccando sul tasto sinistro del mouse. Si possono selezionare le stesse azioni dal menù Edit. Per eliminare qualche componente che non serve: selezionarlo e cancellarlo con il tasto Canc.

6 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 5 Al completamento del posizionamento di tutti i componenti chiudere la nestra Part Browser Basic. Connettere gli elementi del circuito con wire o Ctrl+W. (simbolo matita tratto sottile: lo unipolare = wire, tratto grosso: lo multipolare = bus).e' possibile cambiare il nome dei componenti. (es. R1 R2... ) E' possibile cambiare il valore dei componenti. Le unità di misura si scrivono con gli stessi simboli che vengono usati normalmente nella descrizione di capacità, resistenze, frequenze, tensioni, correnti e tempi: Ohm, Hertz, Volt, Ampere e secondi s e relativi multipli e sottomultipli. Fanno eccezione il simbolo per micro, che è la lettera u e mega che si dichiara con Meg. Si usi il punto decimale per i valori numerici dei componenti!!! Collocare i Markers per tensioni e correnti per la visualizzazione dei segnali g. 4(equivalenti alle sonde dell'oscilloscopio) che si selezionano dal menù Markers e selezionare il tasto V od I per visualizzazioni di condizioni stazionarie, se occorre. Salvare il programma in una nuova cartella sul desktop. E' possibile stampare lo schema. Figura 4: markers

7 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 6 3 Setup di analisi Pspice può realizzare svariati tipi di analisi. Prenderemo in esame, per il momento: Analisi transient, DC sweep, AC sweep e Parametric Analisi Transient Prima di passare alla simulazione occorre fare il Setup dell'analisi. Per visualizzare l'andamento nel tempo di tensioni e correnti, dal menù Analysis Setup, spuntare la casella Transient ed aprirla g.5.selezionare una durata temporale opportuna nella casella Final Time per visualizzare i nostri segnali. Di default esce come nal time 1000ns, cambiare con la durata che serve. Per segnali periodici basta una durata di uno o due periodi.fig. 6 Figura 5: analysis set up

8 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 7 Figura 6: transient set up Analisi DC Sweep Per l'analisi DC Sweep, dal setup dell'analisi, spuntare la casella DC Sweep e poi cliccare sul tasto adiacente. Si apre la seguente nestra g.7

9 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 8 Figura 7: analisi dc sweep Si vede che è possibile applicare una sweep, cioè far variare in maniera continua un segnale. Questo può essere la tensione di una sorgenti di tensione, la corrente di una sorgente di corrente, la temperatura, un parametro del modello di un componente oppure un parametro globale ( resistenza, capacità etc... ). I tipi di sweep sono indicati nella parte inferiore della nestra. Eettuato il setup dell'analisi, selezionare 'simulate' dal menù Analysis di Pspice Schematics oppure F11 sempre in Pspice Schematics. Se tutto è stato fatto correttamente si aprirà la nestra di Probe che mostrerà i risultati della simulazione. Esempio di circuito con analisi DC Sweep: caratteristica del diodo g.8

10 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 9 Figura 8: caratteristica del diodo le tensioni o le correnti vengono visualizzate in funzione di v1 che risulta la variabile indipendente, ma è anche possibile cambiare la variabile sull'asse x. Con axis setting, dal menù plot,in probe si può avere un'altra variabile ad esempio la tensione ai capi del diodo g.9.

11 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 10 Figura 9: diodo caratt. AC Sweep Questo tipo di analisi viene utilizzato per il dominio delle frequenze.le sorgenti da utilizzare, in questo caso, come input dei circuiti, devono contenere tra gli attibuti AC che va settato con un valore numerico. E' possibile ottenere risposte in frequenza selezionando dal menù analysis AC Sweep. Selezionare la AC Sweep con i parametri indicati.

12 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 11 Figura 10: analisi ac Sweep Segue, per esempio, il risultato dell'analisi AC Sweep applicata ad un circuito RC.

13 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 12 Figura 11: schema_ac_sweep Dopo aver eettuato il Setup della simulazione, selezionare 'simulate' dal meù analysis oppure premere F11 in ambiente Pspice Schematic. In questo caso sono stati contemporaneamente simulati due circuiti: un ltro passa basso ed un ltro passa alto. Frequenza di taglio 159.5Hz g.12

14 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 13 Figura 12: AC Sweep simulazione E' possibile importare questo graco in un le doc di word. Dopo la simulazione, da Probe, selezionare nel menù window, copy to clip board. Analisi parametrica. L'analisi parametrica consente l'esame del comportamento di un circuito con diversi valori di qualche componente oppure per temperature diverse. Per realizzare un'analisi parametrica occorre innanzitutto selezionare il componente 'param' e prepararlo attaverso il Setup. Segue un esempio. Nel caso in esame è stato realizzato un semplice partitore. Il valore di una delle due resistenze (1K come valore di default) è stato dichiarato come variabile di nome r, questo suo nome simbolico è stato racchiuso tra parentesi grae. (che si possono selezionare da tastiera con Alt 123 e Alt 135).Vedi g.16 Il componente param va settato come indicato in gura.

15 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 14 Figura 13: componente param Figura 14: parameter Per la simulazione parametrica occorre spuntare la casella parametric, aprirla e dichiarare il parametro che si vuole variare ed i valori che deve assumere.per

16 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 15 nire viene visualizato il risultato di una simulazione parametrica per un partitore, del quale è mostrato anche lo schema. g. 16per la simulazioneselezionare 'simulate' dal meù analysis oppure F11 in ambiente Pspice Schematic. Figura 15: set up parametrico

17 I. Ortosecco Esercitazioni Pspice di Lab. III 16 Figura 16: analisi parametrica