مقاله gl/l 130

جناب آقای مهندس ایزدی

نام محقق :

سید علیرضا عظیمی

کلاس :

دوشنیه ها ( 16-14)

رشته :

الکتروتکنیک

دانشگاه آزاد اسلامی قزوین

پائیز 1385

آشنايي با Spice

Spice چيست؟

تعيين روند شبيه سازي

كار با فايل شماتيك

شبيه سازي فايل شماتيك

ضميمه: کتابخانه ها

Spice چيست؟

سالهاست كه مهندسين برق و الكترونيك براي تحليل و شبيه سازي مدارهاي الكتريكي از كامپيوتر استفاده مي كنند. برنامه هاي شبيه سازي مدارهاي الكتريكي [1]Spice ناميده شدند و در طي چند دهه شركت هاي مختلف Spice هاي مختلفي ارائه كردند. مثلاَ شركت Model Sim برنامه PSpice و شركت HSpice را در اختيار مهندسين برق قرار دادند. شركت Cadence با خريد Spice برنامه [2]Orcad را ارائه كرد كه اين برنامه يكي از كامل ترين و بهترين Spice هاست.

در اين جزوه كار با نرم افزار Orcad 9.2 توضيح داده مي شود. بعد از نصب Orcad 9.2 برنامه Orcad Capture را اجرا كنيد. در اين جزوه هيچيك از برنامه هاي ديگر زير شاخه Orcad Family Release 9.2 مورد استفاده قرار نمي گيرند.

تعيين روند شبيه سازي

در اولين مرحله بايد يك پروژه جديد ايجاد كنيد و فايل شماتيك خود را به آن اضافه كنيد. يعني مداري كه بر روي كاغذ رسم كرده ايد را با ابزارهاي ترسيم، رسم كرده و سپس فايل به وجود آمده را شبيه سازي كنيد. چگونگي ساختن فايل شماتيك و تنظيم مشخصات شبيه سازي در قسمت هاي بعدي توضيح داده مي شوند.

اكنون از منوي فايل گزينه New | Project را انتخاب كنيد (يا انتخاب گزينه) و نام پروژه و محل فايل جديد را مشخص كنيد:

شكل 1

از چهار گزنيه موجود اولين گزينه را انتخاب كنيد. ساير گزينه ها به شبيه سازي مدارهاي الكتريكي مربوط نيستند. بعد از فشردن دكمه OK از شما در مورد استفاده از پروژه هاي قبلي براي ساخت اين پروژه سؤال پرسيده مي شود. گزينه دوم يعني Create a blank project را اتنخاب كنيد.

شكل 2

پس از فشردن دكمه OK پروژه جديد باز مي شود و شكل زير ظاهر مي شود:

شكل 3

اكنون صفحه PAGE1 آماده است تا فايل شماتيك را در آن بسازيد.

كار با فايل شماتيك

همان طور كه در شكل 3 مشاهده مي شود، با ايجاد پروژه جديد فايل شماتيك به آن اضافه شده است. وقت آن رسيده است تا مدارها را به كمك ابزارهاي Orcad رسم كنيد. درشكل 3 به Toolbar سمت راست صفحه دقت كنيد. تمام ابزارهاي لازم براي ترسيم مدار در اين قسمت تعبيه شده است. از بين اين ابزارهاي سه گزينه Place Part ، Place Wire و Place ground در مدارهاي مورد نظر ما به كار مي روند. در منوي Place نيز مي توانيد اين گزينه ها را مشاهده كنيد.

حال به مثال ساده اي براي تحليل مدار تك ديودي توجه كنيد. فرض كنيد مدار زير را مي خواهيم تحليل كنيم:

شكل 4

براي اين كار لازم است كه در شكل شماتيك عناصر مدار يعني مقاومت، ديود و منبع ولتاژ را به مدار اضافه كنيم و سپس سيم بندي ها بين عناصر را انجام دهيم. از منوي Place گزينه Part را انتخاب كنيد. با شكلی به صورت شكل 5 مواجه خواهيد شد:

شكل 5

قسمت Part الماني است كه انتخاب كرده ايد و Part List ليستي از المان هاي در دسترس شماست. هر المان مثل ديود، ترانزيستور، مقاومت و . . . متعلق به يكي از كتابخانه هاست. هر كتابخانه چند المان را در خود دارد. براي انتخاب از كتابخانه ها مختلف، مي توان آنها را در قسمت Library در شكل 5 انتخاب كرد. برای توضيحات بيشتر در باره کتابخانه ها به ضميمه مراجعه کنيد.

اکنون المان های لازم را از کتابخانه مربوطه برداشته و در فايل شماتيک قرار می دهيم:

نام المان توضيح کتابخانه

vdc منبع ولتاژ DC PSpiceSourse.olb

r مقاومت PSpiceAnalog.olb

d1n4148 ديود PSpiceDiode.olb

جدول 1 – المان های لازم برای ايجاد شکل 4

شكل 7

سپس بايد المان ها را جابجا کرد و سيم های بين آنها را توسط Place | Wire رسم کرد ومشخصات آنها راتغيير داد. برای تغيير مشخصات هر المانی می توان روی آن دوبار کليک کرد . مشخصه ولتاژ منبع ولتاژ را از صفر ولت به 5 ولت تغيير دهيد. همچنين ميزان مقاومت R1 را از 1KΩ به 100Ω تغيير دهيد. در مورد ديود و ترانزيستور با Select کردن قطعه و انتخاب گزينه PSpise Model از منوی Edit می توان مشخصه های آن را تغيير داد.

فراموش نکنيد که بايد حتماٌ يک زمين به مدار خود اضافه کنيد. از زمين های جعبه ابزار، زمينی با نام 0 را انتخا کنيد و به يکی از سيم های مدار بچسبانيد.

ولتاژ و جريان هايی را که به عنوان ولتاژ و جريان خروجی در نظر داريد با mark مشخص کنيد.

اکنون فايل شما برای انجام شبيه سازی آماده است.

شبيه سازي فايل شماتيك

برای آغاز شبيه سازی ابتدا New Simulation Profile را فشار دهيد و با شکل زير مواجه خواهيد شد:

شكل 8

به شبيه سازی اسمی تخصيص دهيد تا با اين کار شکل زير (Simulation Setting) ظاهر شود:

شكل 9

در اين صفحه می توانيد مشخصات شبيه سازی را تعيين کنيد.

1. در صورتی که می خواهيد در حوزه زمان تحليل کتيد Analysis Type را بر روی Time Domain (Transient) قرار دهيد. با اين کار محور افقی نمودارهای خروجی، زمان خواهد بود. در اين حالت می توانيد با تنظيم Run to time بازه زمانی که مدار مورد تحليل قرار می گيرد را تعيين کنيد.

2. در صورتی که می خواهيد محور افقی نمودارهای خروجی بر حسب يکی از پارامترهای مدار باشد، بايد نوع شبيه سازی را بر روی DC Sweep قرار دهيد و پارامتر محور افقی و مقدار تغييرات آن را مشخص کنيد. در اين مثال برای تعيين منحنی مشخصه ديود بايد ولتاژ منبع تغذيه را Sweep کرد. بنابراين مشخصات شبيه سازی را می توان به صورت شکل زير تغيير داد:

شكل 10

در قسمت Sweep Type می توان نقطه شروع و پايان تغييرات ولتاژ يا به عبارت ديگر محدوده محور افقی را تغيير داد. با تنظيم پارامترهای شبيه سازی به صورت شکل 10 ، ولتاژ ورودی از 5/0با گام های 01/0 تا 5 ولت افزايش می يابد. بعد از اين کار کافی است دکمه Run PSpice را فشار دهيد تا شبيه سازی انجام شود.

ضميمه: کتابخانه ها

المانهاي مختلف بر حسب نوع در كتابخانه هاي مختلف طبقه بندي شده اند و در صورتي كه بخواهيد يكي از المانهاي كتابخانه را استفاده كنيد، بايد آن را به فايل خود اضافه كنيد. با كليك كردن روي دكمه Add Library مي توانيد اين كار را انجام دهيد.

سخت ترين مرحله كار انتخاب كتابخانه مناسب است. زيرا با انتخاب اين گزينه با ليست بزرگي از كتابخانه ها در آدرس c:Program FilesOrcadCaptureLibrary مواجه خواهيد شد.

در محدوده درس الكترونيك1 كتابخانه هاي Analog ، Diode ، Bipolar ، Sourse و JFET كافي مي باشند.

اما امكان جستجو در بين المان ها قدرت بسيار زيادي را فراهم مي كند كه شما را از جستجوي تك تك كتابخانه ها رها مي سازد. براي يافتن يك المان روي دكمه Part SearchÂ… كليك كنيد و نام المان و محل مورد نظر را وارد كنيد:

شكل 6

با فشردن دكمه Begin Search كتابخانه هايي كه المان مورد نظر را دارند، ليست مي شوند. يكي از كتابخانه ها را كليك كنيد و دكمه OK را فشار دهيد تا اين كتابخانه به كتابخانه هاي مورد استفاده فايل شما اضافه شود

معرفی چند نرم افزار برق :

نرم افزار رمز گشاي مقاومت ها

اين نرم افزار ساده براي فهميدن مقدار مقاومت هاي 4 خط و 5 خط بسيار مفيد مي باشد؛ كافي است ابتدا روي آيكوني كه مربوط به مقاومت مورد نظر شماست ( 4 يا 5 خط ) كليك كرده تا انتخاب گردد سپس رنگ هاي مقاومت را انتخاب كنيد تا مقدار مقاومت با تلورانس براي شما نمايش داده شود.

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار 555 Desginer

نرم افزاري كه مشاهده مي فرماييد، نرم افزاري ساده براي طراحي و محاسبات مدارات ساخته شده با IC 555 و IC 556 مي باشد.

از قسمت هاي مختلف آن مي توان به قسمت هاي زير اشاره نمود:

4 مود IC 555 )3 استابل و 1 مونواستابل)

16 مورد مدار به عنوان مثال

مشخصات IC و …

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار 8051 IDE (8051 Integrated Development Environment)

8051 IDE تركيبي از يك اديتور، اسمبلر و يك سيمولاتور در يك برنامه مي باشد. و تمام برنامه هاي مورد نياز براي كار با يك 8051 را در اختيار دارد.

براي كار با برنامه ابتدا مي بايست سورس كد وارد اديتور گشته سپس سورس كد به وسيله اسمبلر اسمبل شده در صورت نداشتن خطايي در سورس كد در نهايت شبيه سازي شده تا براي پروگرم شدن ميكرو برنامه آماده شود.

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار Electrical Calculations v2.31

اين نرم افزار مخصوص محاسبات الكتريكال و بيشتر مورد توجه مهندسين برق قدرت مي باشد از قابليت هاي اين نرم افزار مي توان به محاسابات شين، كابل، راه اندازي موتور و … اشاره نمود. همچنين مي توان به محاسبات اتلاف جريان در شين هاي آلمينيومي و مسي در حالات مختلف اشاره نمود.

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار IC-Databook

در اين نرم افزار شما مي توانيد اطلاعات اكثر IC هاي معروف سري 74XXX و

40XXX را كه در واقع ترتيب پايه ها، جدول كاركرد و كار IC را شامل مي شود ملاحضه نماييد.

در كل اين نرم افزار شامل 230 IC مختلف مي باشد، همچنين شما به راحتي مي توانيد IC جديدي كه دلتان مي خواهد به آن اضافه نماييد.

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار نرم افزار MiscEI

اين برنامه شامل قسمت هاي مختلفي جهت محاسبات در سيستم هاي مختلف برقي است.

از جمله قسمت هاي مختلف به موارد زير مي توان اشاره نمود:

محاسبات

ماشين حساب

كشيدن منحني براي مجموعه اي از نقاط

مجموعه اي كامل از محاسبات هندسي (محيط، مساحت و …)

محاسبات قانون اهم (قانون اهم، به دست آوردن امپدانس و …)

محاسبات قانون اهم براي سيستم هاي سه فاز

محاسبات دسي بل

محاسبات مربوط به شارژ و دشارژ خازن و سلف و …

به دست آوردن RMS، پيك، ميانگين و …

محاسبات لنز

محاسبات روشنايي

مكانيكال

محاسبه مقاومت و اتلاف توان در سيم ها

محاسبات اندازه و بزرگي فن

محاسبات مربوط به خنك كننده ها

محاسبات مربوط به PCB

محاسبات مربوط به كابل

قطعات

مباحث مربوط به رنگ در مقاومت ها، خازن ها و …

محاسبات سنسورهاي معروف دما (PT100، NTC)

رنگ و طول موج LED ها و طراحي مدار مناسب براي راه اندازي LED سيستم هاي شماره گزاري قطعات

محاسبات مربوط به MOS ها

مدرات نمونه

محاسبات مدارات RC، RL، RLC

محاسبات اتصال موازي و سري مقاومت، خازن، سلف

محاسبات IC 555

طراحي مدارات تقسيم ولتاژ

محاسبات مدارات با المان هاي وابسته

مدار

طراحي و محاسبات 32 نوع فيلتر

طراحي انواع مختلف آنتن

طراحي منابه تغذيه با74XX و LM317

MPU

محاسبات تقسيم زمان براي تايمر

تبديل اعداد حقيقي به كسر و پكيج هاي مورد نياز

محاسبات ارتباطات سريال

منابع و ماخذ :

www.fa.wikipedya.com

www.aftab.ir

www.daneshname.roshd.ir

www.altavista.com