PSPICE KULLANIM KILAVUZU

Pamukkale niversitesi

FZK BLM

Hazrlayan: Hmeyra rn

1

Gnlk hayatmzda bilgisayarlar her alanda kullanld gibi elektrik-elektronik alannda da en byk yardmclarmzdandr. Elektrik-elektronik alannda alanlar iin birok yardmc program kullanlmaktadr. Bunlardan birisi olan Pspice gerek profesyonel gerekse amatr olarak en ok kullanlan programdr. SPICE (Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis) elektronik devreleri bilgisayar ortamnda simle etmek iin yazlm bir programdr. PSPICE ise Cadence/Orcad firmasnn Windows tabannda alan, bilgisayar destekli tasarm ve simlasyon programdr. Bilgisayar destekli tasarmn veya elektronik devrelerin bilgisayar ile simle edilmesinin salad en byk yarar, tasarmcnn laboratuar ortamnda elde etmesinin imkansz olduu sonularn simlasyon ile kolayca grebilmesidir. Pspice n ayrcalklarn geni ktphaneye sahip olmas, iyi tasarlanm olan arayz ve en nemlisi birok simulasyonu barndrmas olarak sralayabiliriz. Pspicen grenci versiyonunu electronics-lab.com/downloads sitesinden indirebilirsiniz.

1. Programn altrlmas:Pspice programnn kurulumu son derece kolaydr. Program kurduktan sonra Pspice programnda almalarmz Capture Student seenekleri ile schematics zerinde yapabiliriz. Capture Student daha kullanl olup, devrelerin kurulum sistemini kavrammz salamakta ve simlasyon tiplerini akca gstermektedir. Balat mensnden Programlar - Pspice Student - Capture Studenti seerek program altrabilirsiniz.

2

Capture Student setikten sonra alan pencerede New-Project i setiinizde karnza kacak pencerede yapmak istediiniz projenin zelliklerini seebilirsiniz. Seeneklerden birini iaretledikten sonra proje adn girip OK tuuna basnz. (Projenizin isminde ve kaydettiiniz klasrn isminde Trke karakter kullanmaynz)

Analog or Mixed A/D seeneini iaretledikten sonra Create a Blank Project seeneini iaretleyiniz. Bylelikle bo bir tasarm penceresi am olacaksnz.

3

Btn ematik dizayn ve ilemler bu pencerede (capture window) yaplacaktr.

Tasarm penceresini tkladmzda sa tarafta devre elemanlarna kolayca ulamamz ve tasarm sayfamza devre elemanlarn kolayca ekleyebilmemizi salayan Tool Palette (malzeme paneli) ekrana gelecektir. Eer ekrannzda panel grnmediyse ana mende bulunan View - Tool Palette seeneini seerek para panelini aabilirsiniz. Tasarm sayfanzn boyutlarn ana mendeki Options - Schematic Page Properties Page Size dan veya klavyeden I ve O tular ile ayarlayabilirsiniz.

4

2. Orcad Mensnn Tantm:2.1. File Mens:New: Bu seenek yeni bir proje ve ya dizayn balatmakta kullanlr; Open: Bu seenek daha nceden kaytl bir projenin ve ya devrenin almasn salar. Close: Bu seenek ile ak olan ematik editr penceresinin kapatlmas salanr. Save: Projenin son hali ile kaydedilmesi salanr. Import/Export Design: Baka bir program kullanarak oluturulmu devreyi ORCAD programna ya da OR-CAD programnda dizayn edilmi devreyi baka bir programa aktarmaya yarar. Exit: Bu seenekle Capture Programndan klr.

5

2.2. Edit Men:Undo Bu seenek kullanlarak bir nceki yaplan ilem geriye alnr. Redo: Bu seenekle Undo kullanlarak yaplm ilemi bir ileri alnr. Repeat: leminizi tekrarlar. Cut: Setiiniz ksm keser. Copy: Setiiniz ksm kopyalar. Paste: Setiiniz ksm baka bir yere yaptrr. Delete: Setiiniz ksm siler. Select All: Btn almanz seer. Properties: almalarnzn zelliklerini buradan seersiniz. Part: Devre elemanlarnzda zerinizde deiiklik yapmanz salar. Mirror: Setiiniz ksm ayna grnmne evirir. Rotate: Setiiniz ksm evirir. Group: Devre elemanlarnz gruplar halinde ayrabilirsiniz. Ungroup: Gruplarnz tekrar eski haline getirir. Find: Burada aramak istediiniz devre elemann kolayca bulmanz salar.

6

2.3. View Men:Bu men malzeme paleti, malzeme ubuu, stats bar (durum ubuu) ve onlarn grnts, ematik sayfa zerindeki zel noktalara gitmesi ve odaklanma kontrol ile alakaldr.

Tool Pallete: Malzeme paleti. Toolbar: Bu seenek menlerin bulunduu yerle alakal ilem yapmaya yarar. Status Bar: Mouseun bulunduu yeri (x, y) ve zoom durumunu belirtir. Grid: Elemanlar yerletirmede kolaylk salayan noktalarla alakal ilemlerde kullanlr. Grid References: almanz oluturmada size yardmc olur.

2.4. Place Men:Devrenize eklemek isteyebileceiniz paralar, yaz, resim Vb. iin ve Place Part penceresini amak iin hazrlanm bir mendr.

7

3. Devre Kurma:Tool palettede ikinci ikonu tklayarak( Place Part ikonu), klavyeden P tuuna basarak veya Place Mensnden Place Part penceresini aabiliriz. Bu pencereden tasarm ekranna yerletirmek istediimiz devre elemann seebiliriz. Pspice da elektronik paralar ktphaneler halinde snflandrlmlardr. Bir para eklemek iin nce o parann iinde bulunduu ktphanenin alma ortamna eklenmesi gerekir. Place Part penceresini atktan sonra Add Library tuuna basp istediiniz ktphaneleri ekleyiniz.

8

Ktphaneleri ekledikten sonra Place Part penceresinin Libraries (ktphaneler) ksmndan Ctrl tuuna basl tutarak istediiniz ktphaneleri iaretleyebilir ve bu ktphaneler ierisinde istediiniz parann ksaltmasn Part (para) ksmna yazarak arayabilirsiniz. stediiniz paray seip OK tuuna basnz. Paralarn isimleri para ismi/bulunduu ktphane ismi eklindedir.

9

Semi olduunuz paray tasarm penceresine yerletiriniz. ESC tuuna basarak bu ilemi iptal edebilirsiniz veya farenizin sa tu mensnden End Mode ile ilemi sonlandrabilirsiniz.

Yerletirdiiniz paralar dndrmek veya zerlerinde deiikler yapmak iin paray seip farenizin sa tu mensne baknz. Yada, dndrmek iin paray seip R tuuna basarak Rotate ilemini ksaca yapabilirsiniz.

10

Pspice da lek ve birim ksaltmalar u ekildedir: V : Volt

Ohm : Ohm DEG : Derece A H Hz F T G M k m u n p f : Amper : Henry : Hertz : Farad : Tera : Giga : Mega : Kilo : Mili : Mikro : Nano : Piko : Femto (= E12); (= E9); (= E6); (= E3); (= E-3); (= E-6); (= E-9); (= E-12); (= E-15);

Paralarn zerindeki deerleri deitirmek iin iki tane yolumuz vardr. Bunlardan birincisi parann yannda yazan deere ift tklayp gelen ekrana deeri yazmak ikincisi ise paraya ift tklayp kan pencerede istenilen deerleri yazmaktr. 11

Sk Kullanlacak Paralar ve Sembolleri:

DC gerilim kayna

VDC/Source

DC akm kayna

IDC/Source

AC gerilim kayna

VAC/Source

Sins dalga kayna

VSIN/Source

12

gen ve kare dalga kayna

VPULSE/Source

Topraklama

0/Source

Diren

R/Analog

Kapasitr

C/Analog

ndktr

L/Analog

Diyot

D1N4148/Eval

Zener diyot

D15232/Eval

NPN Bipolar jonksiyonlu transistr

Q2N3904/Bipolar

E Gerilim kontroll gerilim kayna

E/Analog

F Akm kontroll akm kayna

F/Analog

G Gerilim kontroll akm kayna

G/Analog

H Akm kontroll gerilim kayna

H/Analog

Devrenin elemanlarn yerletirdikten sonra W tuuna basarak ya da Tool Palette de bulunan Kablolarn isimlerini deitirebilirsiniz. ikonuna tklayarak kablo balants yapabilirsiniz. ikonunun altndaki Net Alias ikonuna tklayarak

13

Devreyi tamamlayabilmemiz iin topraklamasnn yani referans geriliminin olmas gerekmektedir. Bunun iin Tool Palette den Place Ground ikonuna

basarak, alan pencerede Source ktphanesinden 0 (sfr) parasn seerek yapabiliriz. Dikkat edilmesi gereken Ground parasnn ismi her zaman sfr olmaldr.

14

4. Simlasyon ve Grafik:Spice simlasyonu iin, analizi yaplacak devrenin giri dosyas zerinden tanmlanmas gerekir. Devrenin programa tantlabilmesi iin dmlerin numaralanmas ve elemanlarn hangi dmlerin arasnda bulunduunun belirtilmesi gerekir. Dm numaralar keyfi olarak verilebilir. Referans dm 0 ile gsterilmelidir. Devreyi kurduktan sonra simlasyon toolbarndan, simlasyon ikonuna tklaynz. Alacak New Simulation penceresinde simlasyonunuzun adn Trke karakter kullanmadan giriniz ve Create tuuna basnz.

Alacak Simulation Settings penceresinde simlasyon ayarlarnz yapabilirsiniz. Pek ok farkl ayarn bulunduu bu diyalog kutusu vastasyla devremiz hakknda pek ok bilgiyi devreyi kurmadan elde edebiliriz. Simulation Settings penceresinin 8 tane tab ksm vardr. Biz bunlarn 4 tanesini inceleyeceiz.

15

4.1. Simulation Settings Penceresinin Tantm:

4.1.1. Genel (General):Bu Tab analizle alakal baz genel bilgileri ve grnm deitirmemize izin verir. Genel olarak burada hibir eyi deitirmeye gerek yoktur. k dosya ad, dalga ekli Data dosya ad ve notla alakal deiiklikler yapmamz mmkndr.

4.1.2. Analiz (Analysis):Bu Tab bizim en ok kullanacamz seeneklerden biridir. Bu seenek kullanlarak hangi analiz eidiyle alacamz belirleriz. rnek olarak Zaman domain (Transient = Anlk) analizi setik. Bu analiz tipinde simlasyonun yaplaca zaman miktar (Run to time), bilginin saklanma sresinin balayaca zaman, (Start saving data after) maksimum izin verilebilir simlasyon zaman basamak bykl (Maximum step size) ve birka tane daha seenek vardr. Ayarlamalar yaptktan sonra Tamam tuuna basnz. 16

4.1.3. Data Toplama (Data Collection):Bu Tab analiz esnasnda datann (verinin) nasl toplanlacan kontrol etmeye izin verir.

17

4.1.4. Prob Pencere Tab (The Probe Window Tab):Prob penceresi grnt ayarlardr.

4.2 Simlasyon:Devrenin herhangi bir yerindeki voltaj,akm yada gc lmek iin srasyla voltage,current,power markerlar kullanlr. Current markerlar devre elemanlarnn pinlerinin ucuna balanmal, Power markerlar ise elemanlarn zerine konulmaldr. Bunlar kablolara konulmak istenirse uyar mesaj ile karlalr.

18

Simulation Settings Penceresinde ayarlarnz yaptktan sonra, Simlasyon toolbarnda - Run Pspice ikonuna basarak simlasyonunuzu altrabilirsiniz.

Devre simle edildikten sonra karsnza devre deikenlerinin deiimini grebileceiniz sonu penceresi gelir.

19

Grafikte istenen bir noktann deerini grmek iin Toggle Cursor butonuna basp noktay tespit ederiz daha sonra Mark Label ile iaretleriz. Mark Label ikonunun bulunduu toolbar daki dier ikonlarla grafiinizde maksimum, minimum vb. noktalar bulabilirsiniz.

Add Trace ikonu

ile simlasyonda var olan tm deikenlerle matematiksel

ilemler yaplabilir ve bu ilemlerin sonular grafie aktarlabilir.

Eklediiniz grafikleri silmek istediinizde, grafiin altnda bulunan ilemler listesinden eklediiniz ilemin adn tklayp bilgisayarnzda Del tuuna basmanz yeterlidir. 20

Plot mensnde Label seeneinin altndaki seeneklerle grafie yaz ve ekil ekleyebilirsiniz. rnein, Plot-Label-Text veya Text Label yaz ekleyebilirsiniz. X ve Y eksenlerinin byklklerini de ayarlamak mmkndr. Bunun iin yine ematik ortamndan Plot - Axis Settings (eksen ayarlar) opsiyonunu seeriz. Axis Settings diyalog kutusundan eitli seenekler tercih edilebilir. Mesela Linear veya Logaritmic skalalar veya Autorange (Otomatik byklk) ya da User Defined Range (Kullanc tanml skala) seilebilir. ikonu ile grafiinize

21

5. PSpice A/D Analiz eitleri ve Opsiyonlar

5.1. DC Sweep Analizleri:Devrede akm ve gerilim deerleri sabit tutulup, simlasyon yaplabilir. Ayrca belli iki deer arasndaki dzgn akm/gerilim deiimlerde devrelerimizi simle edebiliriz. DC analizinde balang deerinden son deere kadar girilen adm aralklaryla tarama yaplr. Her bir giri gerilim deeri iin devre analiz edilip sonular kaydedilmektedir. Devrenin DC transfer karakteristii kartlr. Tarama lineer, logaritmik veya belli deerler erevesinde olabilir. Ayrca DC analizinin opsiyonlar olarak, kincil DC Sweep Analizi, Monte Carlo/En Kt Durum Analizleri, Parametrik Analiz, Scaklk Analizi ve Bias Point Analizi yaplabilir.

Lineer taramada verilen balang deeri ve biti deeri arasnda istenilen art miktar kadar aralklarla lineer tarama yaplr. Logaritmik tarama oktav ve dekat cinsinden verilen deerler arasnda istenilen art miktar kadar aralklarla logaritmik tarama yaplabilir.

22

Sadece DC taramasnda gerilim iin VDC, birden ok kaynakl DC taramas ieriyorsa VSRC kullanlr. Benzer ekilde sadece DC taramasnda akm iin IDC, birden ok kaynakl DC taramas ieriyorsa ISRC kullanlr.

5.1.1. Tek Kaynakl Tarama (Primary Sweep):Tek kaynakl taramay bir rnek ile gsterelim: V1 kaynan 020 V arasnda 0,1 V deer aralklaryla taratalm ve R1 deki deiimi gzlemleyelim:

Devreyi kuruduktan sonra Edit Simulation Settings

tuuna basp

simlasyon ayarlarn yapacamz pencereyi ayoruz ve pencerede analiz tiplerinden DC Sweep seeneini seiyoruz. Daha sonra Sweep Variable den Voltage Source u seiyoruz. Kaynamzn ismini Name ksmna yazyoruz. Sweep Type ksmndan Linear i seip balang, son, art deerlerini giriyoruz. Tamam diyerek buradan kyoruz.

23

Run Pspice

tuuna basarak devreyi simle ediyoruz. R1 deki akm

deiimini grafikte grebiliyoruz. Tarama edilecek kaynak gerilim kayna yerine akm kayna olsayd kullanmamz gereken kaynak Isrc dir. Add Trace ile istediiniz grafikleri ekleyebilirsiniz.

24

5.1.2. Birden ok Kaynakl Tarama (Secondary Sweep):Birden ok kaynakl taramay bir rnek ile gsterelim. Bir akm kayna ile bir gerilim kaynann deerlerini birlikte tarayalm. V1 kaynan 020 V arasnda 0,1 V deer aralklaryla tararken, I1 kaynan 0-5A aras 1A lik admlarla taratnz. R1 deki akmn deiimini gzlemleyiniz.

Devreyi kurduktan sonra tek kaynakl tarama iin yaptmz basamaklar tekrarlayp bunlara ek olarak Simulation Settings penceresinde Secondary Sweep seeneini seerek Secondary Sweep ayarlarn yapnz. Secondary Sweep seeneini tkladmzda alacak yeni pencerede Sweep Variable den Current Source u seiyoruz. Bundan sonra kaynamzn ismini Name ksmna yazyoruz. Sweep Type ksmndan Linear i seip balang, son ve art deerlerini giriyoruz.

Tamam diyerek buradan kyoruz. Run Pspice istediiniz grafikleri ekleyebilirsiniz

tuuna basarak devreyi

simle ediyoruz ve R1 deki akm deiimini grafikte grebiliyoruz. Add Trace ile

25

5.2. AC Sweep/Grlt Analizleri:Analiz, frekansn belirli bir aralkta lineer (lin) arttrlmasyla yaplabilecei gibi oktavlk (oct) veya dekatlk (dec) artmlarla da yrtlebilir. Lineer deiimlerde toplam nokta says, oktavlk veya dekatlk deiimlerde ise bir oktav veya dekat boyunca alnacak nokta says verilir. AC tarama ile devrenin frekans cevab kartlabilir ya da empedansn frekansla deiimi incelenebilir. Ayrca AC analizinin opsiyonlar olarak Monte Carlo/En Kt Durum Analizleri, Parametrik Analiz, Scaklk 26

Analizi, Bias Point Analizi yaplabilir. Sadece AC taramasnda gerilim iin VAC, birden ok kaynakl AC taramas ieriyorsa VSRC kullanlr. Benzer ekilde sadece AC taramasnda akm iin IAC, birden ok kaynakl AC taramas ieriyorsa ISRC kullanlr. AC analizini bir RLC devresi zerinde inceleyelim:

Devreyi kurduktan AC tarama iin Simulation Settings penceresinde AC Sweep seeneini seerek AC Sweep ayarlarn yapyoruz. Tamam diyerek buradan kyoruz. Run Pspice tuuna basarak devreyi simle ediyoruz.

27

Devrede yerletirdiimiz Voltage Marker a gre kondansatr zerine den voltaj deerinin frekansa gre deiimini grafikte gryoruz. Burada frekans deeri 10Hz ile 10MHz arasnda deitii belirtilmitir. Noise (Grlt) analizi iin Noise Analysis ksmnda Enabled seeneini seiniz. Output Voltage seeneine toplam sesi lmek istediiniz k geriliminizi yaznz. I/V Source seeneine leceiniz ses iin giri deeri olacak serbest bir giri gerilimi veya akm yaznz. Interval seeneine de frekans araln yaznz.

5.3. Time Domain (Transient) & Fourier Dnm Analizleri:Devremizdeki deikenlerin zamana gre deiimini grmek iin bu simlasyon modu kullanlr. Simlasyon sonucunda deikenlerin deerleri zamann bir fonksiyonu olarak elde edilmi olur. Zaman blgesi analizi her zaman t=0 dan balar ve kullancnn verdii admlarla Tstop deerine yaplr. Zaman blgesi analizi ile devrelerin sinzoidal ya da darbe gibi giri sinyallerine karlk verdii klar incelenebilir (rn. dorultucu, krpc, kuvvetlendirici vb.). Time Domain (Transient) analizinin opsiyonlar olarak Monte Carlo/En Kt Durum Analizleri, Parametrik Analiz, Scaklk Analizi, Bias Point Analizi yaplabilir.

28

Time Domain analizinde; gerilim iin: VSRC, VEXP, VPULSE, VPWL, VPWL_RE_FOREVER, VPWL_F_RE_FOREVER, VPWL_N_TIMES, VPWL_F_N_TIMES, VSFFM, VSIN kaynaklarn, akm iin: ISRC, IEXP, IPULSE, IPWL, IPWL_RE_FOREVER, IPWL_F_RE_FOREVER, IPWL_N_TIMES, IPWL_F_N_TIMES, ISFFM, ISIN kaynaklarn kullanabilirsiniz.

Time Domain analizini bir RC devresi zerinde inceleyelim. Devreyi kurduktan sonra Simulation Settings de Analysis type i Time Domain olarak seiyoruz. Daha sonra simlasyonun ne kadar sreceini belirlemek iin Run to Timea saniye cinsinden sreyi yazyoruz. Verilerin simlasyon baladktan ne kadar sre sonra alnmaya balayacan da Start saving data after kutusundan belirliyoruz.

29

Tamam diyerek buradan kyoruz. Run Pspice ediyoruz.

tuuna basarak devreyi simle

Transient Options ksmnda Maximum Step Size a maksimum izin verilebilir zaman basamak bykl (Maximum step size) yazabilirsiniz. Ayrca Time Domain (Transient) Analiz tipinde Output Files ikonu ile alan pencerede Fourier analizi seenei bulunmaktadr. Fourier Analizi, Transient analizindeki DC ve Fourier bileenlerini hesaplamaktadr.

30

5.4. Bias Point (alma Noktas) Analizleri:Bias noktas analizi simlasyon k dosyalar iin detayl Bias noktas bilgilerini kaydeder. Ayrca Bias Point Analizinin opsiyonu olarak scaklk analizi yaplabilir. k dosyalar iin rapor edilen bilgiler yledir: Output Files Ksmnda da srayla grebileceiniz gibi; btn analog nokta voltajlarn listeler, btn dijital nokta voltajlarn listeler, btn voltaj kaynaklar arasndaki akmlar ve onlarn toplam gcn gsterir. Duyarllk analizi yapar. Btn elemanlar iin kk sinyal parametrelerini listeler.

31