lezione pspice 2 2009 - elettrotecnica pspice 2 20… · potenziale del nodo a cui è collegato...
TRANSCRIPT
Lezione 2Cosa impareremo ….
1. Visualizzare i risultati (Schematics - .out – Probe)
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
2. Simulare con DC sweep
3. Condurre un’analisi parametrica
1
Talvolta, quando ci sono molti componenti, la visualizzazione dei risultati in Schematics può
risultare non chiara.
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
2
Conviene inserire dei voltmetri e degli amperometrisolo nei punti desiderati. Infatti, spesso siamointeressati solo alla intensità di corrente o allatensione relative ad uno specifico componente
DrawDraw GetGet New PartNew Part ViewpointViewpoint
ViewpointViewpoint consente di leggere ilpotenziale del nodo a cui è collegato
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
DrawDraw GetGet New PartNew Part IprobeIprobe
IprobeIprobe è un amperometro edeve essere inserito in serie
potenziale del nodo a cui è collegato
Il morsetto + è quello indicato in figura, ma non appare nello Schematic di PSpice
+
3
Esercizio: Usare viewpoint e Iprobe per visualizzare lecorrenti i2 e i1 e i potenziali dei nodi A e B
i2 i3
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
AB
4
Inserimento di Iprobe e Viewpoint
Visualizzare i risultati in Schematics
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
5
VOLTAGE SOURCE CURRENTSNAME CURRENT
La lettura degli amperometri Iprobe è trascrittaanche nel file .out.Gli Iprobe sono trattati come generatori di tensionenulla (V_V8 e V_V9) ai cui morsetti PSpice calcolale intensità di corrente
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
NAME CURRENT
V_V2 -2.073E+00V_V3 -4.878E-01V_V4 -1.585E+00V_V8 4.878E-01V_V9 1.585E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 8.78E+01 WATTS
6
Esercizio 2.1Valutare la potenza erogata dai generatori
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Per l’unico generatore di tensione il risultato è visibile nel file .out Pe=3.36 W
7
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
($N_0001) 0.3280 ($N_0002) 0.312
($N_0003) 1.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTSNAME CURRENT
V_V1 -3.36E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 3.36E+00 WATTS
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
!! Spice calcola solo la potenza erogata dai generatori di tensione !!
!! Spice valuta l’intensità di corrente assorbita dal generatore di tensione
Pj=0.624 W
!! Spice non calcola la potenza erogata dal generatore di corrente !!
E’ necessario, allora, calcolare manualmente la tensione su IDC
Un generatore di tensione nulla può essere usato come amperometro
8
Visualizzare i risultati con Probe
• Probe (DC sweep)
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Esercizio 2-2 :Tracciare la caratteristica del diodo difigura, facendo variare la tensione del generatorenell’intervallo [-100V÷100V] con passo di 5 V
9
1. Analysis Setup DC SWEEP2. Scegliere il tipo di variabile (Voltage
source)3. Inserire il nome del componente “V1”4. Inserire Sweep Type : Linear
È necessaria un’analisi al variare della tensione
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
5. Inserire Start value : -1006. Inserire End value: +1007. Inserire Increment: 5
Completata la fase di Setup, può iniziare la simulazione
Analysis Setup (F11)
10
Si apre il post-processore grafico PROBE
Inizialmente si hanno solo in ascissa i valori di V1.
L’asse y è vuoto e non è visualizzato alcun grafico
Per inserire un grafico, dal menu: Trace Add Trace
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
11
Compare la finestra Compare la finestra Add Traces Add Traces in cui si in cui si possono selezionare le grandezze da visualizzarepossono selezionare le grandezze da visualizzare
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Variabili che possono Variabili che possono essere visualizzateessere visualizzate
Espressione da Espressione da visualizzarevisualizzare
FunzioniFunzionidisponibilidisponibili
12
Sintassi in Probe
• I(D1): intensità di corrente i12 nel diodo D1;
• I(V1): intensità di corrente i+-nel generatore V1;
• V(D1:1): potenziale del morsetto 1 del diodo;
• V(D1:2): potenziale del morsetto 2 del diodo;
• V(V1:+): potenziale del morsetto + di V1
I(V1)I(V1)
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
• V(V1:+): potenziale del morsetto + di V1
• V(V1:-): potenziale del morsetto – di V1
• V1(D1): potenziale del morsetto 1 di D1
• V2(D1): potenziale del morsetto 2 di D1
I(D1)I(D1)
13
Caratteristica del diodo
100A
200A
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
V_V1
-100V -50V 0V 50V 100VI(D1)
0A
I(D1)
14
• Per visualizzare direttamente l’intensità di corrente elettricanel diodo, possiamo usare un Marker
• In Schematics, Markers Mark current into pin
• Il marker di corrente permette di visualizzare in Probel’intensità di corrente valutata con verso di riferimentoentrante nel componente attraverso il nodo selezionato.
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
• Introdotto il marker, alla fine della simulazione,automaticamente si apre la finestra di Probe ed è possibilevisualizzare la grandezza selezionata.
15
• Per i potenziali: Mark voltage level
Esistono anche altri tipi di markers
Il marker va inserito nel nodo del qualesi vuole conoscere il potenziale
• Per le tensioni: Mark voltage differential
Sono due marker di potenziale,
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
• Marker advanced …… che useremo in seguito.
Sono due marker di potenziale, contrassegnati con i segni + e -
Consentono di conoscere la differenza di potenziale tra il morsetto + e il morsetto -
16
Esercizio 2-3 :Tracciare la caratteristica (I,V) del resistore da50 ohm di figura.
I
V
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Suggerimento: attenzione ai versi di riferimento scelti
17
• Draw Get New Part Iprint
• Iprint ha funzione di amperometro
Visualizzare i risultati nel file .outPer l’intensità di corrente si usa il componente Per l’intensità di corrente si usa il componente IprintIprint
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
• Inserire Iprint in serie al bipolo.
• L’intensità di corrente misurata è quella con verso di riferimento uscente dal morsetto -
18
Attenzione!!
IPRINT deve sempre essere abilitato
Doppio clik su Iprint,
In DC inserire il valore y
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Esercizio 2-4
Misuriamo la corrente I4
Misuriamo la corrente I2
19
Inserimento degli amperometri Iprint
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
20
VOLTAGE SOURCE CURRENTSNAME CURRENT
V_PRINT1 6.250E+00
V_PRINT2 1.250E+00
Visualizzare i risultati nel file .out
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
V_PRINT2 1.250E+00
Corrente nel resistore R4Corrente nel resistore R4
Corrente nel resistore da R2Corrente nel resistore da R2
21
• Per visualizzare nel file .out il valore del potenziale di un nodo si usa il componente Vprint1
• Vprint1 va collegato al nodo del quale si vuole conoscere il potenziale
• Per visualizzare nel file .out il valore della tensione su un bipolo si usa il componente Vprint2
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
• Vprint2 ha funzione di voltmetro e va inserito in parallelo al bipolo
• Vprint1 e Vprint2 devono essere abilitati
• I valori sono riportati nel file .out solo se si compie un’analisi parametrica o un’analisi DC SWEEP
22
Calcolo della resistenza equivalente
eq
VR
I=
E’ possibile valutare la resistenza equivalente aduna coppia di morsetti, imponendo la corrente di1 A e misurando al tensione ai morsetti
I
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
eqRI
=
se I=1 1eq
VR⇒ =
V
23
Esercizio 2-5: Data la rete a ponte di figura,ricavare la resistenza equivalente ai morsetti AB
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
24
I_I1 V(0,$N_0003)
-5.000E+00 -1.109E+04-4.000E+00 -8.870E+03-3.000E+00 -6.652E+03-2.000E+00 -4.435E+03-1.000E+00 -2.217E+030.000E+00 0.000E+00
Con un’analisi DC Sweep, se utilizziamo il componente Vprint2, nel file .out ricaviamo:
eqR
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
0.000E+00 0.000E+001.000E+00 2.217E+032.000E+00 4.435E+033.000E+00 6.652E+034.000E+00 8.870E+035.000E+00 1.109E+04
Ricaviamo, quindi che, quando l’intensità di corrente è 1A, la tensione ai morsetti del generatore è uguale a 2217 V. Di conseguenza, la resistenza equivalente è pari a 2217 Ω
25
Esercizio 2.6Tracciare su uno stesso grafico la caratteristica corrente-tensione (I,V) di tre resistori R1=10Ω, R2=50 Ω, R3=100 Ω.Riportare, inoltre, nel file .out i valori di tensione e corrente nei singoli resistori.
Suggerimento:
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Suggerimento:1) Controllare i bipoli in corrente;2) Usare Vprint e Mark Voltage Differential
26
Esercizio 2.6
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
I voltmetri Vprint2 devono essere collegati in parallelo
I voltmetri, così come Iprint, devono essere abilitati
Il file .out contiene i valori di tensione letti dai voltmetri27
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
28
E’ possibile cambiare le caratteristiche delle curverappresentate in PROBE
Con il tasto sinistro del mouse si seleziona la curva dacambiare. Poi, cliccando con il tasto destro si sceglie:properties
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Si può cambiare il colore, il pattern, lo spessore e ilsimbolo della curva selezionata
29
ESERCIZIO 2.6:Analisi del file .out
I_I1 V($N_0001,$N_0002)
-1.000E+01 -1.000E+02-9.000E+00 -9.000E+01-8.000E+00 -8.000E+01-7.000E+00 -7.000E+01-6.000E+00 -6.000E+01-5.000E+00 -5.000E+01-4.000E+00 -4.000E+01-3.000E+00 -3.000E+01-2.000E+00 -2.000E+01-1.000E+00 -1.000E+010.000E+00 0.000E+00
Nel file .out sono indicati ivalori di tensione letti da ognivoltmetro VPRINT2, incorrispondenza di ciascun
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
0.000E+00 0.000E+001.000E+00 1.000E+012.000E+00 2.000E+013.000E+00 3.000E+014.000E+00 4.000E+015.000E+00 5.000E+016.000E+00 6.000E+017.000E+00 7.000E+018.000E+00 8.000E+019.000E+00 9.000E+011.000E+01 1.000E+02
voltmetro VPRINT2, incorrispondenza di ciascunvalore di corrente imposto dalgeneratore
30
Analisi parametricaEsercizio 2.7: Max trasferimento di potenza
“Un generatore di resistenza interna R1 fornisce la massima potenza al carico di resistenza R2, quando R2=R1”
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Al variare della resistenza di carico R2, varia l’intensità della corrente nel circuito, varia la potenza erogata dal generatore, così come la potenza assorbita su R1 e R2. Ci proponiamo di studiare il circuito al variare della resistenza di carico R2
31
Per creare un resistore R2 con resistenza variabile:
1. Fare doppio clic sul resistore R2. Value: Rval
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Attenzione a non dimenticare le parentesi graffe!! ..
2. Inserire il componente PARAMDrawDraw GetGet New PartNew Part PARAMPARAM
32
3. Fare doppio clic su PARAMETERS Name 1: Rval (attenzione! senza le parentesi)Value 1: 10 (o qualsiasi altro valore)
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
A questo punto abbiamo creato una resistenzavariabile di nome Rval. E’ sufficiente ora indicarel’intervallo di variazione di Rval, il passo di variazionee poi risolvere il circuito per ogni nuovo valoreassunto dal nostro parametro
33
AnalysisAnalysis SetupSetup DC SWEEPDC SWEEP
1) Tipo di variabileSwept Var. Type: Global Parameter
2) Nome della variabileName: Rval
3) Tipo di scanzione: LogaritmicaDecade
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Decade
4) Valore iniziale per RvalStart Value: 0.01 ohm
5) Valore finale per RvalEnd Value: 10000 ohm
6) Numero di punti per decadePts/Decade: 10
34
In probe: Trace Add trace
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Trace expression: (V(R2:1)- V(R2:2))* I(R2)
35
Trace Cursor Display
Si può abilitare un cursore grafico per muoversi lungo la curva e seguirne i valori.
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Si abilita il cursore facendo clic con il tasto sin. del mouse
Muovendosi con il cursore si osserva (Probe cursor) che la potenza assorbita è max per R1=R2=50Ω
Asse x (Rvar)
Asse y (P)
36
erogata
carico
P
P=η
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Il rendimento è definito come il rapporto tra la potenza assorbita Il rendimento è definito come il rapporto tra la potenza assorbita dal carico e la potenza erogata dal generatore:dal carico e la potenza erogata dal generatore:((V(R2:1)((V(R2:1)-- V(R2:2))* I(R2))/(( V(V1:V(R2:2))* I(R2))/(( V(V1:--))-- V(V1:+))* I(V1))V(V1:+))* I(V1))Quando la potenza assorbita da R2 è massima (R2=R1=50Quando la potenza assorbita da R2 è massima (R2=R1=50ΩΩ), il ), il rendimento è 0.5rendimento è 0.5
37
Esercizio 2.3Nella rete di figura specificare l’intervallo di valori di R1 per il quale
siano soddisfatte entrambe le relazioni:1. IR1>18A2. PR1>2200W
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
38
• Il resistore R1 deve avere resistenza variabile
• Possiamo scegliere di far variare R1, da 0.1 a 1000 ohm.
• Poiché il range è molto ampio, in SETUP – DCSWEEP, scegliamo una scansione per decade con scala logaritmica
• Per visualizzare sullo stesso grafico sia la potenza assorbita da
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
• Per visualizzare sullo stesso grafico sia la potenza assorbita da R1 che l’intensità di corrente in R1, conviene aggiungere oltre all’asse delle correnti, anche l’asse delle potenze
• Per aggiungere un altro asse, In PROBE, PLOT Add Yaxis
• Con l’aiuto dei cursori ricaviamo la risposta al quesito
39
10A
15A
20A
25A
30A1
1.0K
2.0K
3.0K
4.0K2
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
Rvar
100m 300m 1.0 3.0 10 30 100 300 1.0K 3.0K 10K1 I(R1) 2 Rvar * I(R1) * I(R1)
0A
5A
>>0
1.0K
4.9 ohm <R1<8.9 ohm
i(R1)P(R1)
40
Nella rete di figura V1 è un generatore di tensione variabile. La sua tensione può essere variata tra -500V a +100V con passo di 10V. Determinare:
1. Il valore di V1 che rende nulla la potenza assorbita su R3
Esercizio 2.4
Anno Accademico 2009-2010 Lezione PSpice n.2
41