مهندس احمد توکلی:استاد راهنما

میالد جهاندیده: نویسنده

انقالب اسالمی دانشگاه فنی و حرفه ای

90/91

Melec.ir

1392/09/13آخرین ویرایش

.شما می توانید سواالت و نظرات خود را در سایت زیر بیان کنید

از قدیمی ترین و حرفه ای ترین نرم افزارهای آنالیز و شبیه ساز مدارات یکی Orcadافزار نرم این نرم افزار میتوان مدار در . دارد جهانی مجامع علمی ویژه در الکترونیکی است که جایگاهی

، ویژگی که باعث برتری این نرم قرار داد و بررسی مورد تحلیل . …و acو ولتاژ dcرا از نظر ولتاژ ها مانند ، پارامتر ، قابلیت مشاهده تاثیر انواع می شود به دیگر نرم افزار های هم تراز نسبت افزار

آنالوگ با این نرم افزار ، مانند ، شبیه سازی مدارات را دارا می باشد بر روی مدار … و دما و نویز .تست مدار در عمل است

این 9.2می باشد که ما در این آموزش از ورژن 16.5آخرین نسخه ارائه شده این نرم افزار .نرم افزار استفاده می کنیم

Orcad 9.2:

1 -setup CD . 2 -Key code :

1000-00000-0000 2000-00000-0000 5000-00000-0000 6000-00000-0000 7000-00000-0000 8000-00000-0000 9000-00000-0000

3 -Authorization code : 0000-000-0000-00000-00000

4 - Setup Type Custom Schematic . Pspice 9.2 . 5 - cd :

WebUpdate1 WebUpdate2 WebUpdate3

6 -REGISTER : ) Orcad C)

C:\Program Files\Orcad C:\Program Files\Orcad\Capture C:\Program Files\Orcad\Layout_Plus (or Layout( C:\Program Files\Orcad\PSpice

افزارنرم آموزش (محیط نرم افزار و ایجاد پروژه)

وارد منوی بعد از نصب نرم افزار از دکمه

ALL programs شده و از شاخه

Orcad family release 9.2 گزینه Capture CIS

.را انتخاب کنید

در ( 9.2)البته در سیستم های جدید این ورژن نرم افزار. شود loadچند ثانیه صبر کنید تا نرم افزار .عرض چند صدم ثانیه لود می شود

محیط نرم افزار

.را انتخاب می کنیم Projectرفته و Newروی گزینه Fileدر پنجره باز شده از منوی

.باز می شود( New project)پنجره زیر projectبعد از انتخاب گزینه

.New projectتشریح قسمت های مختلف پنجره ی

محل تایپ نام پروژه

انتخاب محل ذخیره سازی پروژه

برای تعیین نوع .عملکرد مدار

در صفحات بعدی )عملکرد هر یک آمده

.(است

رسم و تحلیل مدار های آنالوگ و

دیجیتالی

این .را فراهم می کند Pspiseو سپس شبیه سازی آن با captureامکان کشیدن مدار با .همان گزینه ای است که انتخاب خواهیم کرد

برای رسم و مدار)PCBتهیه

(چاپی

را فراهم Layout plusو سپس ایجاد طرح برد مدار چاپی با Captureامکان کشیدن مدار با

.می کند

برای کار با گیت های قابل برنامه

(FPGA)و(PLD)ریزی

.را فراهم می کند FPGAیا CPLDبرای طراحی Captureامکان استفاده از

فقط برای رسم شماتیک استفاده

می شود

را فراهم می کند Captureامکان ایجاد شماتیک با

را برای رسم و تحلیل مدار انتخاب کرده و Analog or mixid A/Dدر پنجره باز شده محل ذخیره سازی Locationنام پروژه را تایپ کرده و در قسمت Nameدر کادر

.کلیک می کنیم Okپروژه را انتخاب کرده و بعد روی

ادامه کار

.را انتخاب می کنیم Creat a blank projectدر پنجره باز شده

پنجره ای شبیه شکل زیر باز می شود که شما می توانید،مدار خود را در .آن رسم و شبیه سازی کنید

نحوه ی آوردن قطعات و سیم کشی مدار

.را انتخاب می کنیم partگزینه placeبرای آوردن قطعات از منوی

یا بر روی آیکون

کلیک می .کنیم

کتابخانه های add libraryبا گزینه .جدید را اضافه می کنیم

remove libraryبا گزینه کتابخانه های مورد نظر را

.حذف می کنیم

قطعه مورد نظر part searchبا گزینه را از بین کتابخانه ها می توان

.و جو کرد جست

کتابخانه های مورد نظر را از بین کتابخانه های موجود انتخاب add libraryبعد از انتخاب گزینه

نام قطعه مورد نظر را partکردن کتابخانه های الزم،در کادر openبعد از انتخاب و ;می کنیم

.کلیک می کنیم okتایپ کرده و بعد از انتخاب قطعه مورد نظر بر روی

end mode،راست کلیک کرده و گزینه (روی میز کار شماتیک )بعد از جایگزاری قطعه به تعداد الزم

.را می زنیم

.بر روی آن کلیک راست می کنیم... برای چرخش قطعه و یا تغییر مشخصات قطعه و

Rotate درجه 90برای چرخش.

Ctrl+Rهمچنین از کلید های میانبر

درجه 90می توان برای چرخش .استفاده کرد

Mirror Horizontally برای چرخش درجه افقی 180

Mirror Vertically برای چرخش درجه عمودی 180

از منوی سیم کشی مدار برای

place گزینهwire را انتخاب

و یا بر روی آیکون می کنیم

.می کنیم کلیک

حال با بردن اشاره گر ماوس به

ابتدا یا انتهای قطعه آن ها را

همانند شکل زیر سیم کشی می

.کنیم

نحوه ی مقدار دهی و تغییر مقدار قبلی قطعه

.برای مقدار دهی و تغییر مقدار قبلی قطعه باید روی مقدار قطعه یا خود قطعه دوبار کلیک کنید

.اگر بر روی مقدار قطعه کلیک کنید پنجره ای شبیه شکل زیر باز می شود

.کلیک کنید okبعد از اعمال تغییرات الزم بر روی

. اگر بر روی خود قطعه دوبار کلیک کنید پنجره ای شبیه پنجره زیر باز می شود

.این پنجره ،صفحه گسترده ای از تمام خصوصیات قطعه را نمایش می دهد

.برای تغییر مقدار هر قسمت روی آن قسمت کلیک کرده و مقدار جدید را وارد کنید

را انتخاب کنید تا مشخصات اضافی را فیلتر Orcad-Pspiseمی توانید :Filter byاز کادر .کنید

را بزنید،مقادیر اتوماتیک تغییر closeبعد از مقدار دهی و تغییر مشخصات الزم دکمه .می کنند

DCتحلیل

. مدار DCبه دست آوردن ولتاژ،جریان و توان :DCتحلیل

. فرض کنید می خواهیم ولتاژ،جریان و توان مدار شکل زیر را بدست بیاوریم

.برای شبیه سازی مدار وجود زمین الزامی است

pr1

0/SOURSE را انتخاب کرده و سپسOK می کنیم.

.برای آوردن زمین بر روی آیکون آن کلیک می کنیم

زیر را دنبال برای این کار مراحل. کنیم( شبیه سازی )Simulateپس از تکمیل مدار باید آن را : می کنیم

.را انتخاب می کنیم New Simulate Profileگزینه PSpiseاز منوی

. یا بر روی آیکون کلیک می کنیم

نامی را تایپ کرده Nameپنجره ای شبیه شکل رو به رو باز می شود که در کادر

را می زنیم Createرا انتخاب و Inherit From ،noneو در کادر .باز شود Simulation settingتا کادر

را انتخاب کرده و Bias Pointگزینه Analysis typeو در بخش Analysisدر این کادر از زبانه .را می زنیمOK سپس

. را بزنید یا بر روی آیکون آن کلیک کنید runگزینه PSpiseبرای شروع شبیه سازی از منوی

.برای دیدن ولتاژ،جریان و یا توان های مدار کافی است بر روی آیکون آن ها کلیک کنید

انواع منابع

مستقیم و متناوب ،ولتاژ و : انواع منابع را به روش های گوناگون می توان دسته بندی کرد مانند ...جریان ،مستقل و وابسته و

منابع مستقل در دو دسته منابع ولتاژ و منابع جریان تقسیم بندی شده اند که Orcadدر نرم افزار :از مهم ترین آنها عبارت اند

Iexp( منبع جریان نمایی)، Ipulse (منبع جریان پالس مربعی)،Ipwl( منبع جریان با شکل (.منبع جریان)Isrc،(منبع جریان سینوسی)ISIN،(FMمنبع جریان مدوله شده )Isfm،(دلخواه

Vexp( منبع ولتاژ نمایی)، Vpulse (منبع ولتاژ پالس مربعی)،Vpwl( منبع ولتاژ با شکل

(.منبع ولتاژ)Vsrc،(منبع ولتاژ سینوسی)VSIN،(FMمنبع ولتاژ مدوله شده )Vsfm،(دلخواه

( AC SWEEP)نیز وجود دارند که به ترتیب برای تحلیل فرکانس Vdcو Idcو همچنین Vacو Iacهمچنین منابع

.می توان مورد استفاده قرار داد DC SWEEPو تحلیل

AC SWEEPو DC SWEEPو هم برای ( BIOS POINT)هم برای محاسبه نقطه کار ISRCو VSRCالبته از منابع .می توان استفاده کرد

:منابع وابسته

در نرم افزار عالمت منبعorcad

نام منبع در نرم orcadافزار

نام عالمت مداری

E منبع ولتاژ وابسته به ولتاژ

H منبع ولتاژ وابسته به جریان

G منبع جریان وابسته به ولتاژ

F جریان وابسته منبع به جریان

.قرار دارد Analogاین منابع وابسته در کتاب خانه

مقدار Gainبعد از انتخاب منبع برای تعیین ضریب آن بر روی آن دوبل کلیک و در قسمت .ضریب منبع را تعیین کنید

سمت ورودی منبع با آن سمت از اگر منبع وابسته به جریان یک نقطه از مدار بود ،مدار به صورت سری درمی آید و اگر وابسته به ولتاژ دو سر یک قطعه باشد سمت

.ورودی منبع با آن قطعه موازی می شود

.در مدار زیر ولتاژ،جریان و توان تمام عناصر مدار را به دست آورید:مثال

pr2

:بررسی اصل جمع آثار

اصل جمع آثار هر بار یک منبع مستقل را فعال و بقیه منابع مستقل را غیرفعال می برای بررسیکنیم سپس مقدار کمیت خواسته شده در هر حالت را بدست آورده و در نهایت با جمع جبری آن

.ها مقدار کمی آن به دست می آیدبا استفاده از اصل جمع آثار فقط ولتاژ و جریان که کمیت های خطی هستند قابل محاسبه هست

.و توان به طور مستقیم قابل محاسبه نیست

.کنیدآثار پیدا به روش اصل جمع اهم را1در مدار زیر جریان مقاومت : مثال

pr3

:حل

:منبع مستقل است پس مدار را در دو حالت بررسی می کنیم 2چون مدار ما دارای

اهم بررسی می 1و اثر منبع جریان را روی مقاومت ( اتصال کوتاه)منبع ولتاژ را غیر فعال می کنیم-1 . کنیم

:حل

:منبع مستقل است پس مدار را در دو حالت بررسی می کنیم 2چون مدار ما دارای

اهم بررسی می 1و اثر منبع جریان را روی مقاومت ( اتصال کوتاه)منبع ولتاژ را غیر فعال می کنیم-1 . کنیم

پس اثر منبع جریان اهم 1روی مقاومت

.آمپر است 2.4

چون ما به دنبال جریان اهم هستیم 1مقاومت

پس اثر جریان، منابع را .بررسی می کنیم

اهم بررسی می 1و اثر منبع ولتاژ را روی مقامت ( اتصال باز)منبع جریان را غیر فعال می کنیم -2 .کنیم

اهم بررسی می 1و اثر منبع ولتاژ را روی مقامت ( اتصال باز)منبع جریان را غیر فعال می کنیم -2 .کنیم

پس اثر منبع ولتاژ روی آمپر 2اهم 1مقاومت

.است

.اهم را بدست آوریم1اهم می توانیم جریان مقامت 1با جمع جبری آثار دو منبع بر روی مقاومت

2.4+2=4.4 A

.آمپر است 4.4اهم 1پس جریان مقاومت

محاسبه مدار معادل تونن و نورتن

:مدار فقط منبع مستقل داشته باشد( الف

.را بدست می آوریم RNو Rthبا غیر فعال کردن منابع مستقل -1 .است( VTH)را بدست می آوریم که همان ولتاژ تونن(VOC)ولتاژ مدار باز -2را محاسبه می کنیم،که همان (ISC)را اتصال کوتاه کرده و جریان اتصال کوتاه a,bدو سر -3

.جریان نورتن است

مثال

چون مدار فقط دارای منبع مستقل است پس :حل .مراحل باال را دنبال می کنیم

pr4

.بدست می آوریم bوaرا از دو سر RNو Rthغیر فعال کردن منابع مستقل با -1

Ra,b=10+15||25=12.5

.را به دست می آوریم که همان ولتاژ تونن است bوaولتاژ دو سر -2

Vth=75v

.را محاسبه می کنیم(ISC)را اتصال کوتاه کرده و جریان اتصال کوتاه a,bدو سر -3

جریان قطعات را نشان می دهد می توانیم به جای اتصال کوتاه از orcadچوی نرم افزار :نکته

اهم. 0000001:یک مقاومت خیلی کم استفاده کنیم،مانند

IN=6A

.پس از پیدا کردن مقاوت تونن ،ولتاژ تونن و جریان نورتن مدار معادل آن ها را رسم می کنیم

.مدار معادل تونن و نورتن قابل تبدیل به یکدیگرنند

:مدار هم منبع مستقل و هم منبع وابسته داشته باشد( ب

1- VOC یاVTH را محاسبه می کنیم. 2- ISC یاIN را محاسبه می کنیم. .با تقسیم ولتاژ تونن به جریان نورتن ، مقاومت تونن یا نورتن به دست می آید-3

مثال

.نیز قابل اجرا است الفبرای مدارهای نوع بروش

pr5

1- VOC یاVTH را محاسبه می کنیم(. ولتاژaوb)

:حل

چون نرم افزار فقط ولتاژ گره ها را نشان می دهد می توانیم به جای اتصال باز از یک مقاومت :تذکر .خیلی بزرگ استفاده کنیم

2- ISC یاIN را محاسبه می کنیم.

.همچنین به جای اتصال کوتاه می توانیم از یک مقاومت خیلی کم استفاده کنیم

بعد از به دست آوردن ولتاژ تونن و جریان نورتن مقاومت تونن یا نورتن را با قانون اهم به دست -3 .می آوریم

:مدار فقط منبع وابسته داشته باشد(جدر این حالت معادل تونن و نورتن مانند هم هستند و فقط شامل یک مقاومت می باشند برای

.محاسبه مقاومت تونن یا نورتن به یکی از روش های زیر عمل می کنیم

مثال

pr6

:روش اول .را محاسبه می کنیم( I)ولتی اعمال می کنیم و جریان این منبع1به دو سر باز شده،منبع ولتاژ

. سپس با استفاده از قانون اهم مقاومت تونن یا نورتن را حساب می کنیم

:روش دوم .را بدست می آوریم( v)آمپر اعمال می کنیم و ولتاژ دو سر منبع 1به دو سر باز شده، منبع جریان

. سپس با استفاده از قانون اهم مقاومت تونن یا نورتن را حساب می کنیم

:روش سوم .را بدست می آوریم( IX)را اعمال می کنیم و جریان آن vxبه دو سر باز شده،منبع

.این روش بیشتر در تحلیل مدارهای الکترونیکی استفاده می شود

. سپس با استفاده از قانون اهم مقاومت تونن یا نورتن را حساب می کنیم

همان طور که مشاهده کردین با دو روش باال مثال را حل کردیم و در هر دو روش به یک نتیجه .رسیدیم

Probeآشنایی با

Probe برنامه ای است که نتایج به دست آمده ازPspise را به صورت گرافیکیبه طور گسترده ای برای نمایش Probeدر این آموزش از .نمایش می دهد

.نتایج شبیه سازی استفاده می کنیم

:دارای سه بخش می باشد Probeپنجره (plot) پنجره نمایش-1 پنجره پیغام -2 PSpiseپنجره وضعیت -3

.در فصل های بعدی با قابلیت های این نرم افزار بیشتر آشنا می شویم

:Probeچند نکته در محیط plot /add plot to window :ایجاد نمودار دوم

Plot:window/new windowایجاد پنجره دوم

Plot:plot/label/textاضافه کردن نوشته به

Trace /Add trace:ترسیم شکل موج ها

.را ببینید R1می توانید شکل موج روی مقاومت V1(R1)مثال با انتخاب

اکنون چندین شکل موج داریم به آسانی می توانیم شکل موج های مجزا :حذف شکل موجهارا حذف کنیم برای این کار در زیر شکل موج ها بر روی اسم هر شکل موج کلیک چپ می

کنیم نوشته با رنگ قرمز متمایز می گردد که نشان می دهد نوشته انتخاب شده است وقتی .را فشار دهید Deleteمتمایز شد کلید

:استفاده از نشانه ها برای اضافه کردن شکل موج

.ما همچنین می توانیم از نشانه برای نمایش ولتاژ ها و جریان های مدار استفاده کنیم

رفته و Pspise،به منوی Captureدر محیط ... برای دست یابی به نشانه های ولتاژ ،جریان ،توان و

.،هر یک از نشانه ها که الزم باشد را انتخاب می کنیم Markersاز زیرمنوی

ولتاژ استفاده می کنید باید آن را بر روی سیم اتصال دهنده قطعات قرار دهید و Markerاگر از جریان استفاده می کنید باید آن را روی پایه های قطعه قرار دهید و اگر از Markerاگر از

Marker توان استفاده می کنید باید آن را روی خود قطعه قرار دهید.

Voltage Differential:برای .ولتاژ بین دو نقطه را نشان می دهدVoltage Differential الزماست که دو نشانه را جای گذاری نمایید اولین نشانه مرجع مثبت اختالف ولتاژ را تعیین می کند

.و نشانه دوم مرجع منفی اختالف ولتاژ را تعیین می کنید

.در فصل های بعد با کاربرد هر یک از این قسمت ها به طور مفصل آشنا خواهید شد

DC SWEEPتحلیل

جریان و توان مدار وقتی که یک منبع متغییر و یا یکی از قطعات مدار ،برای بررسی تغییرات ولتاژ

.استفاده می شود DC SWEEPمتغییر باشد ،از

:نمونه هایی از کاربرد این نوع تحلیل در مشاهده منحنی مشخصه هایی مانند

منحنی مشخصه انتقالی مدارات برش دهنده،منحنی مشخصه ورودی،خروجی و انتقالی ترانزیستور ها،منحنی ولت آمپر دیود و نیز مشاهده منحنی توان ماکزیمم منتقل شده به بار می

.باشد

می توان خروجی را به ازای تغییرات ورودی مشاهده DC Sweepبا تحلیل .کرد

:مشاهده منحنی توان ماکزیمم منتقل شده به بار

.ابتدا مداری به شکل زیر می بندیم

pr7

باید متغیر باشد به جای مقدار آن نامی را برای آن به عنوان متغیر در نظر می RLچون مقاومت .باشد}{ گیریم که حتما باید داخل

. در نظر می گیریم rvarرا RLمقدار پس ما به فرض

را انتخاب کرده کرده و در صفحه قرار داده و بر روی آن PARAMسپس از کتاب خانه قطعات،قطعه .کلیک می کنیم …New columnدوبل کلیک می کنیم و در پنجره باز شده بر روی

.می نویسیم}{ برای مقاومت متغیر در نظر گرفتیم بدون را که نامی Nameو در کادر

rvarمثال

.برای آن در نظر می گیریم 1kمقدار دلخواه مثال valueو در کادر

.کرده و به صفحه اصلی باز می گردیم okسپس

را انتخاب کرده و در پنجره باز شده در قسمت PSpise ،New simulation profileحال از منوی

Name نامی دلخواه را تایپ وok را می زنیم. . را انتخاب می کنیم Analysis ، DC Sweepسپس در پنجره باز شده از قسمت

که بصورت پیش )primary Sweepباید تنظیمات مربوط به دو گزینه یعنی Optionsدر قسمت .را انجام دهیم parametric Sweepو ( فرض فعال است

: Primary Sweepبه تنظیمات مربوط

نام منبع را Nameرا انتخاب کرده و در کادر Sweep variable ،Voltage sourceدر قسمت .مشخص می کنیم

.را انتخاب می کنیم Logarithmicیا Sweep type ،Linearدر قسمت

را برایر End valueو Start valueو چون در این مدار نمی خواهیم منبع ولتاز تغییر کند مقادیر .هر مقدار دلخواه را می توان انتخاب کرد Incrementانتخاب می کنیم و چون برابرند برای

Parametric Sweep:تنظیمات مربوط به

Sweep Variable را در حالتGlobal Parameter قرار داده و در قسمتParameter name . (می نویسیم}{ را بدون rvar:مثال)نامی را برای متغیر انتخاب می کنیم

.را انتخاب می کنیم Logarithmicیا Sweep type ،Linearدر قسمت مقدار پایانی مقاومت را End valueمقدار شروع متغیر و در قسمت Start valueدر قسمت

.مشخص می کنیم

logarithmicو اگر در حالت 10را برابر Incrmentباشد مقدار Linearدر حالت Sweep typeاگر

.می نویسیم 10تا 1را از (تعداد نقاط مورد بررسی در یک دهه) points/Decadeباشد مقدار

.کنیممی Okسپس

برای اینکه شکل موج یا منحنی کمیتی را که می خواهیم نشان داده شود در محیط شماتیک :تذکرکمیت کمیت Markersو زیر منوی PSpiseمشخص شود ،از آیکون های باالی صفحه و یا از منوی

.ولتاژ ،جریان و یا توان مورد نظر را انتخاب می کنیم

ولتاژ استفاده می کنید باید آن را بر روی سیم اتصال دهنده قطعات قرار دهید و اگر از Markerاگر از Marker جریان استفاده می کنید باید آن را روی پایه های قطعه قرار دهید و اگر ازMarker توان

.استفاده می کنید باید آن را روی خود قطعه قرار دهید

.را بزنید PSpise ،Runحال از منوی

.را بزنید تا برنامه اجرا شود OKدر پنجره باز شده

.در صورتی که تمام مراحل را درست رفته باشید پنجره ای شبیه پنجره زیر باز می شود

اگر منحنی نشان داده شده در محور افقی لگاریتمی نباشد و بخواهیم آن را بصورت لگاریتمی درآوریم .کافی است در پنجره ای که شکل منحنی نشان داده می شود بر روی آیکون کلیک کنیم

و در قسمت X Axisرا انتخاب کرده و در پنجره باز شده از زبانه plot،Axis settingو یا از منوی scale ، log را انتخاب می کنیم .

از این تحلیل برای مشاهده شکل موج ولتاژ،جریان یا توان :(transient)تحلیل گذرا

یک مدار استفاده می شود بنابراین با این روش تحلیل می توان پاسخ مدارات مختلف به .ورودی های مختلف را مشاهده کرد

... به ورودی های پله پالس موج مربعی،موج سینوسی و RLCوRL،Rcمثال پاسخ مدارات

... و نیز برای مشاهده شکل موج های تقویت کننده ها و مدارات مختلف الکترونیکی

را New simulation profileزیر منوی PSpiseبرای این کار پس از رسم مدار از منوی Simulationانتخاب کرده و در کادر باز شده نامی را برای تحلیل در نظر می گیریم و در کادر

setting از زبانهAnalisys و در قسمتAnalisys type ،Time Domain(transient)

.را انتخاب می کنیم

نشان دهنده زمان پایان تحلیل Run to Timeدر سمت راست این کادر

Start saving data after زمان شروع نمایش موج

.اندازه پله های زمانی تحلیل موج را نشان می دهد Maximum step sizeو

باعث نمایش دقیق تر موج می شود ولی تحلیل step size Maximum هر چند اندازه کوچکتر:تذکر .را طوالنی تر می کند بنابراین آن را باید در حد مناسب و با توجه به فرکانس موج انتخاب می کنیم

و نام منبع جریان Vsinنام منبع ولتاژ سینوسی :تنظیمات یک منبع سینوسیبعد از انتخاب منبع سه پارامتر مهم این موج که در کنار این منبع ذکر شده Isinسینوسی

.اند به شرح زیر قابل تنظیم است

Voff: ولتاژ آفست یا همان ولتاژDC روی موج است کهSin بر روی آن سوار می شود.

Vampl : دامنهpic موج سینوسی است.

FREQ:فرکانس موج سینوسی

اندمقادیر این سه مورد به طور پیش فرض صفر انتخاب شده : تذکر

:با کلیک دوبل روی منبع و در کادر باز شده مشخصات دیگری از موج را هم می توان تنظیم کرد

Phase:برای تنظیم فاز موج به خصوص برای ساخت منبع سه فاز استفاده می شوند.

TD(time delay: ) زمان تاخیر

DF:ضریب تضعیف

.را پیدا کنید R2شکل موج ولتاز روی مقاومت :مثال

را New simulation profileزیر منوی PSpiseبرای این کار پس از رسم مدار از منوی Simulationانتخاب کرده و در کادر باز شده نامی را برای تحلیل در نظر می گیریم و در کادر

setting از زبانهAnalisys و در قسمتAnalisys type ،Time Domain(transient)

.را انتخاب می کنیم

می توانیم Run to timeمیلی ثانیه برای 5کیلوهرتز است با انتخاب 1چون فرکانس منبع .سیکل از شکل موج را مشاهده کنیم5

Start saving data after زمان شروع نمایش موج را صفر می کنیم

نانوثانیه انتخاب می کنیم100را Maximum step sizeو

.اگر همه مراحل باال را درست رفته باشید شکل موج روی صفحه ظاهر می شود

.می کنیم( Run)کرده و برنامه را اجرا OKسپس

.در مدار زیر اختالف فاز بین ولتاژ منبع و ولتاز خازن را بیابید:مثال

Marker ، ولتاژ را بر روی پایه های مورد نظر قرار می دهیم.

pr8

.را مثل شکل زیر انجام می دهیم Simulationتنظیمات

.می کنیم(Run)کرده و برنامه را اجرا Okسپس

.،اجرا و شکل موج روی آن ظاهر می شود Probeاگر مراحل باال را درست رفته باشید برنامه

=اختالف فاز360

1𝑚𝑠∗ .09𝑚𝑠

Cursorزیر منوی Traceاز منوی (مقادیر زمانی و دامنه)برای مشاهده مشخصات یک موج :نکته

را انتخاب می کنیم،در نتیجه دو عدد مکان نما در صفحه قرار می گیرد که یکی Displayو سپس .از آنها با کلیک راست موس و دیگری با کلیک چپ موس کار می کند

در این حالت کادری در صفحه .دو مکان نما را می توان بر روی هر یک از امواج های مدار قرار دادProbe باز می شود کهProbe Cursor نام دارد و موقعیت مکانی هر یک از مکان نماها و

.اختالف آن ها را نشان می دهد

.به عنوان تمرین مدارهای زیر را در نرم افزار ببنیدید و شکل موج نقاط مشخص شده را بیابید

کننده یکســو مدار بررسی

. ابتدا مدار یکسوکننده نیم موج را رسم می کنیم

pr9

. را تنظیم می کنیم Simulation setting بعد از تنظیم مقادیر منبع تغذیه،

میلی ثانیه خواهد 20هرتز انتخاب کردیم پس در نتیجه زمان تناوب آن 50چون فرکانس منبع را . سیکل را مشاهده کنیم3می توانیم Run to timeمیلی ثانیه برای 60با انتخاب .شد

.می کنیم Runبعد از تنظیم کلیه موارد باال برنامه را

چون ما هنوز نقطه ای را انتخاب نکرده ایم تا نرم افزار شکل موج آن نقطه را نشان دهد پس . هیچ شکل موجی روی صفحه نشان نمی دهد

را انتخاب می V2و V1انتخاب کرده و شکل موج نقاط …Add Traceزیر منوی Traceاز منوی .کنیم

V1ولتاژ ورودی V2 ولتاژ خروجی

V1-V2 ولتاژ دیود

( probe)مشاهده چندین شکل موج نامتجانس یا با دامنه های متفاوت در محیط پراب

اگر بخواهیم شکل موج های کمیت های مختلف را به طور هم زمان مشاهده کنیم این کار در یک plot امکان پذیر نیست چون محور عمودی یکی از کمیت ها درجه بندی می شود همچنین اگر

plotبخواهیم موج هم جنس که دامنه یکی خیلی زیاد دامنه دیگری خیلی کم است را بر روی یک

ببینیم موجی که دارای دامنه کم است به طور دقیق قابل مشاهده و اندازه گیری نیست بنابراین .از یکی از دو روش زیر می توان استفاده کرد

: probeدیگر به محیط plotاضافه کردن یک یا چند :روش اولرا انتخاب می کنیم و با هر بار انجام Add plot to window زیر منوی plotبرای این کار از منوی

مورد نظر plot به صفحه اضافه می شود برای اضافه کردن یک شکل موج به plotاین عمل یک را انتخاب می کنیم و در Add Traceزیر منوی Traceکلیک چپ کرده و از منوی plotبر روی آن

.کادر باز شده کمیت مورد نظر را انتخاب می کنیمرا Delete plotزیر منوی plotبر روی آن کلیک چپ نموده و سپس از منوی plotحذف یک برای

.انتخاب می کنیم

مشخص می شود sel»که انتخاب می شود در سمت چپ عالمت plot:تذکر

دو مکان نما در محیط نشان Trace Cursorداشته باشیم با انتخاب منوی plotحتی اگر چندین داده می شود که می توان آنها را برای کمیت های دلخواه برگزید به طوری که حتی یک مکان نما

دیگر باشد plotو مکان نمای دوم plotبرای یک

:روش دومدر نظر گرفت برای این کار از plotاستفاده نمود ولی چندین محور عمود برای آن plotمی توان از یک

را انتخاب می کنیم در نتیجه در هر بار انتخاب این زیرمنو یک محور Add Axisزیر منوی plotمنوی عمودی جدید اضافه می شود برای انتخاب محور عمودی مورد نظرمان باید در کنار آن محور کلیک چپ نماییم هر کدام از محورهای عمودی با یک شماره مشخص می شوند که در قسمت باالی آن نشان

داده می شوند و کمیت های انتخاب شده برای هر محور در کنار شماره مربوطه نوشته می شوند از این حالت زمانی استفاده می شود که بخواهیم دو شکل موج را از لحاظ فرکانس یا زاویه :تذکر

.اختالف فاز باهم مهم مقایسه کنیم

یکسوساز تمام موج

XFRM_LINEAR: اسم ترانس در نرم افزار

را برابر انتخاب کنید L2وL1بعد از آوردن ترانس روی آن دوبار کلیک کنید و مقدار 10H:مثال

.در مدار الزامی است R1وجود مقاومت kvlبرای برقراری قانوی :نکته pr10

شکل موج ولتاژ ورودی و خروجی

(بار)شکل موج ولتاژ و جریان خروجی

افزودن خازن صافی به مدار یکسو کننده

بایاسینگ ترانزیستور

.نقطه کار مدار زیر را بدست آورید

مدار DCچون می خواهیم مقادیر را به دست آوریم پس از تحلیل

Bias point استفاده می کنیم.

. را بزنید یا بر روی آیکون آن کلیک کنید runگزینه Pspiseبرای شروع شبیه سازی از منوی

.برای دیدن ولتاژ،جریان و یا توان های مدار کافی است بر روی آیکون آن ها کلیک کنید

تقویت کننده های ترانزیستوری

مدار زیر یک تقویت کننده امیتر مشترک می باشد که فقط قسمتی از مقاومت امیتر در آن بای پس .شده است

pr11

.مدار را ببندید و نقطه کار را به دست آورید(1

مدار را یاد گرفتیم و حاال همان مراحل را روی مدار زیر DCقبال نحوه به دست آوردن نقطه کار .انجام می دهیم

.با اندازه گیری ولتاژ ورودی و خروجی بهره ولتاژ را به دست آورید(2

برا ی اندازه گیری ولتاژ ورودی و خروجی نوع شبیه سازی را به Transient تغییر می دهیم.

سپس شکل موج های نقاط ورودی .بعد از تنظیم نوع شبیه سازی برنامه را اجرا می کنیم .وخروجی را به محیط پراب اضافه می کنیم

با به دست آوردن شکل موج جریان ورودی وخروجی و محاسبه دامنه آن ها بهره جریان را به (3 .دست آورید

.با استفاده از رابطه زیر مقاومت ورودی تقویت کننده را به دست آورید( 4

.با استفاده از رابطه زیر مقاومت خروجی را بدست آورید(5

(Vofl)ولتاژ خروجی با بار کامل

(Vonl)ولتاژ خروجی بدون بار

.(خازن بای پس امیتر را باز کرده و مراحل باال را مجددا انجام دهید)C1خازن (6

.با نگاه اول متوجه می شویم که بهره ولتاژ کاهش یافته

.با اندازه گیری ولتاژ ورودی و خروجی بهره ولتاژ را به دست آورید(6-1

با به دست آوردن شکل موج جریان ورودی وخروجی و محاسبه دامنه آن ها بهره جریان را به (6-2 .دست آورید

علت این موضوع زیاد .با حذف خازن جریان خروجی کمتر از ورودی شدبودن مقدار بار خروجی است برای انتقال حداکثر توان باید مقدار

.انتخاب شود Rcمقاومت بار با توجه به

.با استفاده از رابطه زیر مقاومت ورودی تقویت کننده را به دست آورید(6-3

.با استفاده از رابطه زیر مقاومت خروجی را بدست آورید(6-4

(Vofl)ولتاژ خروجی با بار کامل

(Vonl)ولتاژ خروجی بدون بار

.را بین پایه امیتر و زمین قرار دهید و مراحل باال را انجام دهید C1خازن (7

.با اندازه گیری ولتاژ ورودی و خروجی بهره ولتاژ را به دست آورید(7-1

چون با اتصال خازن بین امیتر و زمین بهره ترانزیستور خیلی زیاد شده،شکل موج ورودی در مقابل .مختلف ببینیم plotمی توانیم این دو شکل موج را در دو .خروجی ناچیز است

Vin=8.12v

Vout =1281mv

با به دست آوردن شکل موج جریان ورودی وخروجی و محاسبه دامنه آن ها بهره جریان را به (7-2 .دست آورید

.با استفاده از رابطه زیر مقاومت ورودی تقویت کننده را به دست آورید(6-3

.با استفاده از رابطه زیر مقاومت خروجی را بدست آورید(6-4

(Vofl)ولتاژ خروجی با بار کامل

(Vonl)ولتاژ خروجی بدون بار

:تمرین

.و تجزیه و تحلیل کنیدبررسی کرده مرحله باال را دو (8

(AC Sweep)تحلیل فرکانسی

.از این روش برای بررسی پاسخ فرکانسی مدار استفاده می شود

می توان Vsrcبرای این کار از منبع .انجام می دهیمتنظیمات منبع را ابتدا برای انجام این تحلیل همچنین می توان از منابع متناوب مثل منبع .آن مقدار بدهیم ACاستفاده کرد وکافیست به کمیت

آن نیز مقدار ACفقط باید عالوه بر پارامترهای اصلی آن منبع، کمیت .سینوسی نیز استفاده کرد .دهی شود

برای مقدار دهی منبع ولتاژ سینوسی روی آن دوبار کلیک کنید تا پنجره مشخصات آن باز شود .مقدار دلخواه را بدهید AC بعد از باز شدن این پنجره به پارامتر

را انتخاب AC Sweep/Noiseدر قسمت نوع تحلیل Simulation settingسپس باید در تنظیمات .کنیم

. را انتخاب کنید logarithmicیا Linearیکی از حالت های Ac Sweep Typeدر قسمت (logarithmic مناسب تره)

فرکانس پایانی را End Frequencyفرکانس شروع و در قسمت Start frequencyدر قسمت .می نویسیم

تعداد نقاطی که باید )را مقدار دهی می کنیم Total pointانتخاب شود قسمت Linearاگر (محاسبه شوند

1000:مثال. را مقدار دهی کنیم Points/Decadeرا انتخاب کنیم باید Logarithmicاگر

منحنی پاسخ فرکانسی کمیت مورد probeپس از این کار مدار را شبیه سازی نموده و در محیط .نظر را مشاهده می کنیم

:فیلترها

:باالگذر و پایین گذر-1

:فرکانس قطع

RC

:فرکانس قطع

RL

یک فیلتر باال گذر طراحی کنید و منحی پاسخ C=10nFو R=10kبا استفاده از یک مقاومت :مثالفرکانسی آن را مشاهده نموده و فرکانس قطع آن را محاسبه کنید و آن را با مقدار تئوری مقایسه

.کنید

: RCمدار فیلتر باال گذر

:فرکانس قطع بصورت تئوری

نرم افزار استفاده کنیم برای AC Sweepبرای مشاهده پاسخ فرکانسی مدار باید از حالت تحلیل .انتخاب می کنیم AC Sweep/Noiseنوع تحلیل را Simulation Settingاین کار در

.کرده و برنامه را اجرا می کنیم OKسپس

:پاسخ فرکانسی مدار

pr12

تمرینات

فیلتر پایین گذر طراحی کنید و فرکانس قطع آنرا 1Kو مقاومت 10mHبا استفاده از یک سلف ( 1 .اندازه گیری کرده و با مقدار تئوری مقایسه کنید

.یک فیلتر حذف باند و با مدار رزونانس سری با مقادیر تمرین قبل طراحی کنید(2

.اثر مقاومت مدار را با افزایش و کاهش مقاومت در مثال قبل و تمرین قبل بررسی کنید(3

.طراحی کنید BW=10kو 100kیک فیلتر میان گذر با مدار رزونانس سری با فرکانس رزونانس (4

:فیلتر میان گذربه دو روش می توان فیلتر میان گذر ساده

.طراحی نمود

مدار فیلتر میان گذر با رزونانس سری

مدار فیلتر میان گذر با رزونانس موازی

:روابط کلی برای همه مدارهای میان گذر و حذف باند

:فیلتر حذف باند

.روابط این مدارها نیز همان روابط فیلتر میان گذر است.می توان به دو روش زیر طراحی نمود

مدار فیلتر حذف باند با رزونانس موازی

مدار فیلتر حذف باند با رزونانس سری

:اسیالتور

برای این کار باید .برای طراحی اسیالتورها چون یکی از شرایط نوسان سازی وجود ضربه ی اولیه است ic1برای این کار از قطعه ی .شرط اولیه ای را در مدار ایجاد کرد که معموال با ولتاژ خازن تعریف می شود

برای تعیین ولتاژ یک گره ic2برا ی تعیین ولتاژ یک گره نسبت به زمین و Ic1. استفاده می شود ic2و .نسبت به گره دیگر می باشد

:مثال

T1=.69(RA+RB)c

T2=.69RBC

T=T1+T2

pr13

نوسان ساز کول پیتس،پل .)مدارهای اسیالتور کتاب آزمایشگاه مخابرات را طراحی کنید:تمرین ...(وین،مولتی ویبراتور،آستابل ترانزیستوری و

:مشاهده منحـــنی مشخصه ولت آمپر دیود

.برای مشاهده منحنی مشخصه دیود ابتده مدار زیر را می بندیم

را انتخاب کرده و در کادر باز شده و در زبانه PSpise ،New Simulation Profileسپس از منوی Voltage Sourceرا بر روی Sweep variableرا انتخاب می کنیم هم چنین DC Sweepانالیز

.وارد می کنیم Nameتنظیم کرده و نام منبع را در قسمت

و نیز ( End Value)و ولتاژ پایانی ( Strat Value)مقادیر ولتاژ شروع Sweep Typeدر قسمت .را وارد می کنیم (Increment)میزان افزایش ولتاژ

pr14

باید منحنی تغییرات جریان را مشاهده کنیم بنابراین مارکر جریان را در پایه آند دیود قرار می .دهیم

.می کنیم( Run)حال برنامه را اجرا

:تصویر واضح تری از منحنی مشخصه ولت آمپر دیود

. از مدار باال برای مشاهده منحنی مشخصه دیود زنر نیز استفاده می شود

pr15

را xفقط باید محور . از مدارت زیر نیز می توان برای مشاهده منحنی مشخصه دیود استفاده کرد .تنظیم کنید( ولتاژ دیود)VDبرای

Plot >>Axis setting >> X Axis>>

Axis Variable >> ولتاژ دیود

:منحنی مشخصه دیود زنر با استفاده از مدار دوم

:مشاهده منحنی مشخصه ولت آمپر دیود در دما های مختلف

را نیز مثل شکل زیر تنظیم Primary Sweep ،Secondary Sweepبرای این کار بعد از تنظیمات .می کنیم

منحنی مشخصه ولت آمپر دیود در دما های مختلف

BJTمشاهده منحنی مشخصه خروجی ترانزیستور

ابتدا مدار زیر را رسم می کنیم سپس پراب جریان را در کلکتور ترانزیستور قرار می دهیم رسم می شود و عالوه برآن جریان Vceبر حسب Icچون منحنی بر حسب تغییرات جریان کلکتور

.کلکتور نیز وابسته به جریان بیس است

مشخصی می باشد ،بنابراین برای مشاهده Bهر کدام از منحنی های خروجی مربوط به جریان به این سبب در تنظیمات . باید تغییر کنند IBو هم منبع جریان VCEمنحنی خروجی هم منبع ولتاژ

Simulation Setting پس از انتخابDC Sweep باید در قسمتOptions عالوه بر تنظیماتPrimary Sweep بایدSecondary Sweep را انتخاب و تنظیمات مربوطه را انجام دهیم.

pr16

را انتخاب کرده و Sweep variable ،Voltage Sourceدر قسمت Primary Sweepپس از انتخاب مقدار شروع و Sweep Typeمی نویسیم و در قسمت Nameنام منبع ولتاژ کلکتور را در قسمت

.پایان منبع ولتاژ کلکتور را می نویسیم

را Sweep Variableچون منبع جریان در بیس قرار دارد بنابراین Secondary Sweepبرای تنظیمات در قسمت . وارد می کنیم Nameو نام منبع جریان بیس را در قسمت Current Sourceبر روی

Sweep Type و میزان افزایش را (میکرو آمپر100:مثال)،جریان پایانی (0:مثال)مقادیر جریان شروع .تنظیم می کنیم

در این قسمت میزان افزایش با توجه به تعداد منحنی هایی که می خواهیم ببینیم تنظیم می:تذکر

.و نباید در مقایسه با مقادیر شروع و پایان عدد کوچکی باشد شودمنحنی را مشاهده 11را انتخاب کنیم با توجه به جریان شروع و جریان پایانی حدودا 10uAمثال اگر

. می کنیم

JFETمشاهده منحنی مشخصه خروجی

ترانزیستور کنترل شونده با ولتاژ است پس نیازی به منبع جریان ندارد فقط به این نقطه JFETچون . توجه کنید که ولتاژ گیت باید منفی باشد

pr17

:Primary Sweep همان تنظیماتBJT است است و فقط نام منبع عوض شده.

Secondary Sweep : چون در این مدار به جای منبع جریان بیس منبع ولتاژ گیت وجود دارد پس . را انتخاب کنیم Current sourse ،Voltage sourceباید به جای

JFETمنحنی مشخصه خروجی

:منابع مطالب ارائه شده در کالس-1 Orcad-Pspiseکتاب مرجع جامع -2

3-pdf های موجود در اینترنت 4-Help نرم افزار

Milad jahandideh

Spring 1391

E-mail: micro_designer@outlook.com

Melec.ir