OrCAD-Pspice Tutorial OrCAD-Pspice Tutorial 1. Introduzione OrCAD è uno dei principali tool...

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    28-Jun-2020
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  • OrCAD-Pspice Tutorial

    1. Introduzione OrCAD è uno dei principali tool commerciali per la progettazione elettronica di circuiti analogici e mixed-

    signal. Mette a disposizione vari strumenti, quelli che utilizzeremo durante questo corso sono:

    OrCAD Capture: consente di disegnare gli schematici in cui inserire i vari componenti e le relative

    interconnessioni

    Pspice: consente di simulare i circuiti definiti con OrCAD Capture per trovarne il punto di lavoro, per

    analizzarne il comportamento nel tempo e in frequenza.

    OrCAD PCB EDITOR: consente di disegnare schede a circuito stampato (PCB) corrispondenti allo schematico

    definto su OrCAD Capture.

    Attraverso questi strumenti potrete quindi progettare un circuito elettronico completo, simularne il

    comportamento con Pspice, modificarne i parametri fino a quando le specifiche iniziali non sono

    soddisfatte, e, infine disegnare la scheda a circuito stampato che ospiterà i componenti scelti, con le piste

    necessarie alla realizzazione delle varie connessioni.

    2. Creazione nuovo progetto Per lanciare il programma andare su Programmi->Cadence->Release 16.5->OrCAD Capture, vi comparirà la

    finestra di Figura 1, in cui dovrete selezionare OrCAD PCB Designer Professional w/PSpice

    Figura 1

    A questo punto, per creare un nuovo progetto, selezionare dal menu a tendina in alto File->New-> Project

    come rappresentato in Figura 2.

  • Figura 2

    Si aprirà un menu come quello di Figura 3: Dare un nome al progetto, selezionare Analog or Mixed A/D e

    confermare.

    Figura 3

    Comparirà la schermata di Figura 4, selezionate Create a blank project e cliccate OK

    Figura 4

  • La schermata di Figura 5 è il vostro foglio di lavoro nel quale dovrete piazzare i componenti che vi servono e

    fare le interconnessioni.

    Figura 5

    A questo punto è necessario selezionare Place->Part come raffigurato in Figura 6

    Figura 6

    Vi si aprirà una finestra sulla parte destra della schermata (Figura 7) nella quale avete diversi strumenti :

    1. Nel primo riquadro ci sarà il nome del componente che state selezionando, e potete usarlo per fare

    la ricerca del componente che vi serve

    2. Nel secondo riquadro ci sono tutti i componenti della libreria che è selezionata

    3. Nel terzo riquadro ci sono tutte le librerie che sono state aggiunte al progetto.

  • Proprio da questo terzo riquadro, come mostrato in Figura 8, è possibile aggiungere al progetto nuove

    librerie, cliccando su add libraries

    Figura 7

    1

    2

    3

  • Figura 8

    Aggiungere tutte le librerie necessarie (l’estensione delle librerie è .olb) per il nostro primo progetto

    saranno sufficienti le librerie ANALOG (che contiene componenti come resistenze, capacità etc) e SOURCE

    (che contiene i generatori). Pspice è comunque uno strumento molto diffuso, per questa ragione molte

    case produttrici di componenti elettronici mettono a disposizione anche un modello pspice dei componenti

    che vendono. Ad esempio dentro la cartella pspice, potrete trovare varie librerie con il nome dei costruttori

    (ad esempio: infineon, LIN_TECH, ANLG_DEV) che contengono al loro interno vari modelli di componenti

    disponibili in commercio.

    Selezionare la libreria ANALOG e il componente R come raffigurato in Figura 9 e cliccare sull’icona in alto

    con il simbolo di un integrato e un + verde evidenziata dal rettangolo rosso in Figura 9. Portatevi con il

    mouse sul foglio di lavoro e vi comparirà il simbolo del resistore, cliccate in un punto del foglio di lavoro e il

    componente verrà rilasciato. Ripetete l’operazione per inserire 2 resistori da connettere in serie. Per

    ruotare il componente selezionarlo e cliccare sul tasto destro del mouse: vedrete diverse opzioni tra le quali

    anche rotate. Premere il tasto ESC per disabilitare il comando attivo e passare a una nuova operazione. Per

    inserire nel circuito un generatore di tensione in continua andare nella libreria SOURCE e procedere in

    modo analogo a quanto fatto per i resistori. A questo punto dovreste trovarvi nel foglio di lavoro i

    componenti come raffigurato in Figura 10. Per fare le interconnessioni selezionare Place->Wire (o in

    alternativa usare il tasto W) e disegnare le interconnessioni per connettere in serie le due resistenze e il

    ADD LIBRARIES

  • generatore. Schiacciare il tasto ESC quando si è terminato di fare le interconnessioni. A questo punto resta

    da inserire il riferimento di massa, per farlo selezionare Place->Ground (o in alternativa usare il tasto G)

    come in Figura 11. Collocate la massa e connettetela al resto del circuito con un filo, il risultato che

    dovreste ottenere è quello di Figura 12.

    Figura 9

    Figura 10

  • Figura 11

    Figura 12

    A questo punto è necessario scegliere i valori da dare ai componenti inseriti nel circuito e i nomi a tutti i

    nodi del circuito.

    Per assegnare il valore alle resistenze selezionare il resistore a cui si desidera assegnare il valore cliccare sul

    tasto destro del mouse e selezionare Edit Properties. Vi verrà aperta un nuovo tab con vari campi da

    modificare, come prima cosa nel menu a tendina “Filter by” selezionate OrcadPSpice, cercate il campo

    Value e date alla resistenze i valori R1=4kΩ, come in Figura 13 e cliccate apply. Tornate nel tab PAGE,

    selezionate R2 e assegnate un valore pari a R2=1kΩ. Tenete presente che le unità di misura non vanno

    inserite (in questo caso non dovete inserire Ω), dovete invece inserire i prefissi desiderati secondo lo

    schema in Tabella 1, Pspice non è case sensitive, quindi m e M rappresentano entrambi il prefisso milli.

    Figura 13

  • Tabella 1

    simbolo fattore simbolo fattore

    f/F 10-15 k/K 103

    p/P 10-12 meg/MEG 106

    n/N 10-9 G/ g 109

    u/U 10-6 T/t 1012

    m/M 10-3

    A questo punto resta da assegnare il valore al generatore di tensione, potete farlo in modo analogo

    selezionandolo e cliccando sul tasto destro edit properties, in questo caso il campo da modificare è DC,

    assegnate un valore pari a 10 V.

    In ogni progetto è buona norma assegnare dei nomi ai nodi del circuito in modo tale da poterli identificare

    facilmente quando si passa alla fase di simulazione. Per fare ciò selezionare Place->Net Alias come in Figura

    14. Avrete a questo punto ottenuto il circuito di Figura 15.

    Figura 14

    Figura 15

  • Lo schematico a questo punto è terminato, il passo successivo è quello di simulare il comportamento del

    circuito.

    Per lanciare l’ambiente di simulazione selezionare PSpice->New Simulation Profile, dare un nome al profilo

    di simulazione e cliccare Create. Attendere che compaia la finestra di Figura 17, qui è possibile selezionare il

    tipo di analisi desiderata: in particolare le analisi che utilizzeremo saranno:

     TIME DOMAIN (Transient): consente di fare della simulazione in transitorio, cioè di calcolare e

    visualizzare l’andamento di corrente e tensioni in funzione del tempo

     DC SWEEP: permette di far variare un generatore in continua e di visualizzare le tensioni e correnti

    del circuito in corrispondenza della variazioni del generatore.

     AC Sweep/Noise: consente di visualizzare il comportamento del circuito in funzione della frequenza

     BIAS POINT: calcola il punto di lavoro di un circuito

    Figura 16

    Figura 17

  • L’esempio scelto è molto semplice per cui si presta a un limitato numero di analisi: possiamo effettuare

    un’analisi per trovare il punto di lavoro (analisi BIAS POINT ) e un’analis DC sweep (in cui si fa variare la

    tensione del generatore per vedere come variano le tensioni ai capi del partitore.) Effettuiamo un’analisi di

    tipo Bias Point come raffigurato in Figura 18. Una volta cliccato su OK, si può fare partire la simulazione:

    tornare sul tab PAGE e cliccare il tasto start di Figura 19, collocato in alto a sinistra.

    Figura 18

    Figura 19

    Si aprirà la finestra di simulazione di Figura 20

    Figura 20

    start tensioni correnti potenze probes

  • Quando la simulazione è terminata vedrete che la barra in basso a destra nella Figura 20 è arrivata al 100%.

    A questo punto potrete visualizzare le tensioni, le correnti e le potenze in gioco cliccando sui tasti di Figura

    19, le informazioni verranno visualizzate direttamente sul circuito (Figura 21).

    Figura 21

    L’altra analisi che possiamo fare su questo semplice circuito è la DC SWEEP. Per cambiare tipo di analisi si

    può ripetere la procedura oppure, nella finestra di simulazione, selezionare Simulation->Edit Profile per

    riottenere la finestra di Figura 17. Settare i parametri come in Figura 22: selezionare il nome del generatore

    di tensione. Specificare se si vuole usare uno sweep lineare o logaritmico e indicare il valore iniziale, il

    valore finale e l’incremento desiderato. Nel nostro caso stiamo scegliendo uno sweep lineare che va da 0 a

    10V a step di 1V.