ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνική Σχεδίαση

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Τεχνική Σχεδίαση Ενότητα: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 5 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΒΑΣΙΚΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ORCAD PSPICE ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΓΚΑΝΕΤΣΟΣ Τμήμα Μηχ. Αυτοματισμού ΤΕ 1

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 2

3 1. Σκοποί ενότητας Περιεχόμενα ενότητας Προσομοίωση βασικού κυκλώματος με χρήση του Orcad PSpice ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ - ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΕΙΔΗ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ Bias Point Analysis Επιλογές Προσοµοίωσης Προβολή Αποτελεσµάτων DC Sweep Analysis Time Domain (Transient) Analysis AC Sweep Analysis ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΒΟΛΗΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Cursor(s) Labels (Ετικέτες) Τοποθέτηση Επιπλέον Υ - Αξόνων στο Γράφηµα Ρυθµίσεις Αξόνων του Πεδίου Προβολής

4 1. Σκοποί ενότητας Παρέχει βασικές γνώσεις για την προσομοίωση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων με τη χρήση του λογισμικού Orcad PSpice. Παρέχει βασικές γνώσεις για τους διαφορετικούς τύπους προσομοίωσης και τα είδη αναλύσεων. 2. Περιεχόμενα ενότητας Προσομοίωση βασικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων Είδη αναλύσεων Επεξεργασία προβολής αποτελεσμάτων 4

5 3. Προσομοίωση βασικού κυκλώματος με χρήση του Orcad PSpice Κατόπιν της δηµιουργίας του σχηµατικού διαγράµµατος του προς εξέταση ηλεκτρικού - ηλεκτρονικού κυκλώµατος, είναι δυνατό να προχωρήσουµε στην προσοµοίωση της ηλεκτρικής συµπεριφοράς αυτού. Η προσοµοίωση ουσιαστικά αποτελεί την βασική και κατ επέκταση την πιο επωφελή δυνατότητα του προγράµµατος (OrCAD PSpice 9.1 SV). Αυτή χαρακτηρίζεται κυρίως από τέσσερις τύπους προσοµοίωσης (Bias Point, DC Sweep, AC Transient, AC Sweep), κάθε ένας εκ των οποίων αποσκοπεί στην επί µέρους ιδιαίτερη µελέτη των στοιχείων του κυκλώµατος. Οι τύποι καθώς και οι ιδιαιτερότητες αυτών εξετάζονται στις σελίδες που ακολουθούν: 3.1 ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ - ΑΝΑΛΥΣΗΣ Για την εκτέλεση µιας προσοµοίωσης από τη σελίδα του σχηµατικού συντάκτη επιλέγουµε διαδοχικά: PSpice New Simulation Profile Στη συνέχεια στο προκύπτον πλαίσιο διαλόγου και συγκεκριµένα στο πεδίο name δίνουµε το όνοµα του αρχείου στο οποίο θα αποθηκευτούν τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης (το αρχείο αυτό δηµιουργείται και αποθηκεύεται στο φάκελο του project). Κατόπιν, ανοίγεται ένα δεύτερο πλαίσιο διαλόγου στο οποίο γίνεται η επιλογή του τύπου της εξοµοίωσης (Analysis Type: Bias Point, DC Sweep, AC Transient, AC Sweep) καθώς και των διαφόρων επί µέρους ρυθµίσεων - ιδιοτήτων αυτής (θερµοκρασία, κτλ). Η εκ των υστέρω µεταβολή των ρυθµίσεων µιας προσοµοίωσης µπορεί να γίνει µέσω των διαδοχικών επιλογών: PSpice Edit Simulation Profile Ενώ η εκτέλεσή της, γίνεται από το menu του σχηµατικού συντάκτη επιλέγοντας: PSpice Run ή από το button: Τα χαρακτηριστικά και οι επιλογές των πιθανών εξοµοιώσεων αναλύονται στη συνέχεια. 5

6 4. ΕΙΔΗ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ Τα είδη των αναλύσεων (εξοµοιώσεων) που παρέχονται υποστηρίζονται από το πρόγραµµα είναι τα: Bias Point, DC Sweep, AC Transient και AC Sweep. Κάθε είδος ανάλυσης χρησιµοποιείται ανάλογα µε το πεδίο (χρόνος, συχνότητα) και τη φύση (ρεύµα, τάση) των µεγεθών που θέλουµε να µελετήσουµε. 4.1 Bias Point Analysis Η εκτέλεση µιας Bias Point Analysis αποσκοπεί στον υπολογισµό όλων των επί µέρους dc τιµών τάσεων και ρευµάτων που διέπουν το κύκλωµα. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιµο για περιπτώσεις όπου υφίσταται η σχεδίαση ηλεκτρικών ηλεκτρονικών κυκλωµάτων µε έµφαση στη χρησιµοποίηση ενεργών στοιχείων transistors, FETs κτλ. όπου απαιτείται ο προσδιορισµός των εκάστοτε σηµείων λειτουργίας πόλωσης των διαφόρων ενεργών στοιχείων (transistor, FET κτλ.). Σχήμα 1. α) Κύκλωµα πόλωσης Bipolar Transistor b) Σηµείο Λειτουργίας Bipolar Transistor Επιλογές Προσοµοίωσης Συνήθως η ανάλυση διεξάγεται για µια σταθερή προκαθορισµένη θερµοκρασία (default temperature = 27 C θερµοκρασία περιβάλλοντος). Ενίοτε όµως απαιτείται η ανάλυση προσοµοίωση της ηλεκτρικής συµπεριφοράς κυκλωµάτων σε διαφορετικές θερµοκρασιακές συνθήκες λειτουργίας. Σε αυτή την περίπτωση συνίσταται η επιλογή Temperature (Sweep) στο πεδίο Options του παράθυρου Simulation Settings κατά τον καθορισµό των ρυθµίσεων της εξοµοίωσης. Συγκεκριµένα, επιλέγοντας το πεδίο: Run the simulation at temperature είναι δυνατό να ορίσουµε την επιθυµητή θερµοκρασία για την εξοµοίωση του κυκλώµατος, ενώ επιλέγοντας Repeat the simulation for each of the temperatures είναι δυνατό να ορίσουµε ένα πλήθος θερµοκρασιών. Αξίζει να σηµειωθεί ότι στην δεύτερη περίπτωση διεξάγεται επί µέρους ανάλυση για κάθε επιλεγµένη θερµοκρασία λειτουργίας του κυκλώµατος. Η λειτουργία αυτή χρήζει ιδιαίτερης σηµασίας σε περιπτώσεις όπου απαιτείται η εξοµοίωση και η γνώση της ηλεκτρικής συµπεριφοράς ηλεκτρικών ηλεκτρονικών διατάξεων σε συγκεκριµένες θερµοκρασίες ή εύρη θερµοκρασιών. Ωστόσο ο βασικός τύπος ανάλυσης χαρακτηρίζεται ως Primary Sweep (και διεξάγεται κατά κανόνα για διατάξεις που λειτουργούν σε θερµοκρασία περιβάλλοντος 27 C). 6

7 4.1.2 Προβολή Αποτελεσµάτων Κατόπιν της ολοκλήρωσης της εκτέλεσης της ανάλυσης αυτού του τύπου (Bias Point) είναι δυνατή η προβολή των εκτιµώµενων τιµών των dc τάσεων και των ρευµάτων του κυκλώµατος. Για το σκοπό αυτό, στη σελίδα του σχηµατικού συντάκτη (Schematic Editor), διαδοχικά επιλέγουµε: PSpice Bias Points Enable Bias Voltage Display ή για την προβολή των dc τάσεων του κυκλώµατος και PSpice Bias Points Enable Bias Current Display ή για την προβολή των dc ρευµάτων του κυκλώµατος Τυπικό παράδειγµα προβολής των dc τάσεων και ρευµάτων κυκλώµατος, παρατίθεται στο σχήµα που ακολουθεί (σχ. 2): Σχήμα 2. Προβολή των DC τάσεων και ρευµάτων κυκλώµατος Επιπλέον, δηµιουργείται ένα αρχείο εξόδου (output file) στο οποίο περιέχονται στοιχεία σχετικά µε τη δοµή του κυκλώµατος όπως είναι ο αριθµός και το είδος των χρησιµοποιούµενων εξαρτηµάτων, η θέση αυτών στο κύκλωµα, οι παράµετροι των πηγών (τάσης ή ρεύµατος) και των ενεργών στοιχείων (δίοδοι, transistors, FETs) κτλ. Επίσης αναγράφονται και ηλεκτρικά στοιχεία όπως είναι οι τιµές των dc τάσεων στους κόµβους, των (dc) ρευµάτων πηγών καθώς και συνολική δαπανούµενη ισχύς. 7

8 Η προβολή των περιεχοµένων ενός output file είναι δυνατή από το παράθυρο των αποτελεσµάτων προσοµοίωσης (OrCAD PSpice A/D) µέσω των επιλογών: View Output File ή µε τη χρήση του Μια τυπική προβολή των περιεχοµένων ενός output file (µιας Bias Point Analysis) δίνεται παρακάτω (σχήμα 3): Σχήμα 3. Τυπική προβολή περιεχοµένων ενός Output File Στα περιεχόµενα του Output File µπορούν να περιέχονται επιπρόσθετες αναλυτικές πληροφορίες σχετικά µε τη πόλωση των µη γραµµικών πηγών και των ηµιαγωγών (transistor, FET κτλ.) του κυκλώµατος. Ωστόσο αυτό προϋποθέτει την εκ των προταίρω ενεργοποίηση της κατάλληλης επιλογής include detailed bias point information for nonlinear controlled sources and semiconductors -.OP στις ιδιότητες του output file κατά τη διαδικασία των ρυθµίσεων των ιδιοτήτων της ανάλυσης (Bias Point). Επίσης, µέσω κατάλληλων επιλογών στο πεδίο των ιδιοτήτων του output file, είναι δυνατή η διενέργεια ανάλυσης σχετικά µε την ευαισθησία (sensitivity) του κυκλώµατος (perform sensitivity analysis -.SENS), και την απολαβή αυτού για περιπτώσεις dc σήµατος εισόδου χαµηλής στάθµης (Calculate small signal dc gain.tf) DC Sweep Analysis Η εκτέλεση µιας DC Sweep ανάλυσης αποσκοπεί στην εξέταση της dc απόκρισης λειτουργίας του κυκλώµατος για µεταβαλλόµενες τιµές προεπιλεγµένων (dc) πηγών. Έτσι είναι δυνατό να παρατηρείται η τιµή ενός µεγέθους σε ένα ή περισσότερα σηµεία του κυκλώµατος για τις διάφορες (µεταβαλλόµενες) τιµές των προεπιλεγµένων dc πηγών καθιστώντας δυνατό τον έλεγχο της γραµµικότητας του κυκλώµατος. 8

9 Ειδικά γι αυτήν την περίπτωση απαιτείται η αντικατάσταση του σήµατος εισόδου µε µια dc µεταβαλλόµενη πηγή (τάσης ή ρεύµατος) και η σε αντιπαράθεση προβολή των σηµάτων εισόδου - εξόδου. Επιπλέον, η προβολή και η µελέτη των αποτελεσµάτων µπορεί να οδηγήσει σε χρήσιµα συµπεράσµατα όσον αφορά τη λειτουργία του κυκλώµατος κάτω από οριακές συνθήκες όπου οι πηγές (τάσεων ή ρευµάτων) εµφανίζουν µεταβολές ή µεταπτώσεις στη λειτουργία τους. Πρέπει να υπογραµµιστεί το γεγονός ότι κατά τη διεξαγωγή DC Sweep ανάλυσης απαιτείται η εκ των προταίρω αφαίρεση των πιθανών εξαρτηµάτων (συνήθως) πυκνωτών σύζευξης και απόζευξης από το κύκλωµα. Αυτό συµβαίνει γιατί οι πυκνωτές ουσιαστικά αποτελούν διακοπή για το dc στοιχείο (ρεύµα) µε αποτέλεσµα το κύκλωµά µας πολλές φορές να εµφανίζεται µονωµένο τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο του. Με άλλα λόγια, για την περίπτωση όπου εξετάζεται η dc έξοδος του κυκλώµατος συναρτήσει της µεταβαλλόµενης dc πηγής εισόδου (η πιο κοινή περίπτωση) παρουσία πυκνωτών σύζευξης / απόζευξης, τα αποτελέσµατα είναι µηδενικά. Σχήμα 4. Πυκνωτές σύζευξης / απόζευξης κυκλώµατος Ανάλογα αποτελέσµατα προκύπτουν και για την περίπτωση που χρησιµοποιούνται εξαρτήµατα πηνίων για τη σύζευξη / απόζευξη του κυκλώµατος. Σε αυτή την περίπτωση τα πηνία τα οποία αποτελούν βραχυκύκλωµα για το dc, τοποθετούνται έτσι ώστε να το γειώνουν. Σχήμα 5. Πηνία σύζευξης / απόζευξης κυκλώµατος Επιλογές Προσοµοίωσης Οι επιλογές της προσοµοίωσης αυτού του τύπου είναι πολλές και βρίσκονται στο πεδίο Options του παράθυρου Simulation Settings κατά τον καθορισµό των ρυθµίσεων της εξοµοίωσης. Η Primary Sweep αποτελεί την βασική και πιο συνηθισµένη επιλογή. Σε αυτή την περίπτωση, ορίζεται από το χρήστη η dc µεταβαλλόµενη πηγή, ο τύπος της µεταβολής (γραµµικός ή λογαριθµικός) και επιπλέον το εύρος (αρχική τελική τιµή) και το βήµα αυτής. Ωστόσο υπάρχουν και άλλες επιλογές προσοµοίωσης οι οποίες εξυπηρετούν και χρησιµοποιούνται αναλόγως την περίσταση. Με την επιλογή Monte Carlo η προσοµοίωση διεξάγεται µεταξύ τυχαίων τιµών για την προεπιλεγµένη dc πηγή (τάσης ή ρεύµατος). Οι τυχαίες αυτές τιµές προκύπτουν αυθαίρετα από ένα σύνολο τιµών σύµφωνα µε την επιλεγµένη κατανοµή (Uniform ή Gaussian) ενώ η όλη διαδικασία εκτελείται για ένα πεπερασµένο αριθµό επαναλήψεων - τιµών. Τα τελικά αποτελέσµατα αποτελούν τον συγκερασµό όλων των επί µέρους αποτελεσµάτων. 9

10 Αντιθέτως, µε την επιλογή Worst Case προβάλλονται τα οριακά αποτελέσµατα της χείριστης δυνατής περίπτωσης. Τέλος,µε την επιλογή Temperature Sweep καθίσταται δυνατή η προσοµοίωση του κυκλώµατος για λειτουργία σε συγκεκριµένη ή πλήθος διακριτών θερµοκρασιών (default temperature = 27 C θερµοκρασία περιβάλλοντος) Προβολή Αποτελεσµάτων Η προβολή των αποτελεσµάτων γίνεται στο παράθυρο προσοµοίωσης (OrCAD PSpice A/D). Μέσω των επιλογών: Add Trace ή µε τη χρήση του είναι δυνατό να εισάγουµε - προβάλουµε τις διάφορες κυµατοµορφές. Τυπικό γράφηµα µιας DC Sweep ανάλυσης παρατίθεται στο παρακάτω σχήµα (Σχ. 6): Σχήμα 6. DC Sweep Analysis Χαρακτηριστικό στοιχείο αποτελεί το γεγονός ότι διαφορετικού τύπου µεγέθη (τάσεις, ρεύµατα) µπορούν να προβάλλονται ταυτόχρονα στο γράφηµα ενώ ο οριζόντιος άξονας του γραφήµατος παραµένει σταθερός και αντιστοιχεί στην µεταβαλλόµενη dc πηγή. Η διαγραφή µιας κυµατοµορφής από το γράφηµα είναι εφικτή επιλέγοντας το αντίστοιχο µέγεθος στο υπόµνηµα του γραφήµατος και πατώντας το delete Time Domain (Transient) Analysis Η Time Domain (Transient) ανάλυση αποσκοπεί στην εξέταση της συνολικής (dc & ac) απόκρισης λειτουργίας του κυκλώµατος στο πεδίο του χρόνου. Με άλλα λόγια, αυτός ο τύπος ανάλυσης εστιάζεται στις τιµές και τις µεταβολές των διαφόρων µεγεθών (τάσεων & ρευµάτων) συναρτήσει του χρόνου παρέχοντας µια ακριβής και ουσιαστική εικόνα της τρέχουσας λειτουργίας του κυκλώµατος. Απαραίτητη προϋπόθεση αποτελεί ο ορισµός πεπερασµένου χρονικού διαστήµατος λειτουργίας εξοµοίωσης του κυκλώµατος. Το διάστηµα αυτό δηλώνεται στο πεδίο Run to time και η τιµή του είναι σε sec. 10

11 Επιλογές Εξοµοίωσης Όπως και στις προηγούµενες περιπτώσεις, οι επιλογές της προσοµοίωσης αυτού του τύπου (Time Domain - Transient) βρίσκονται στο πεδίο Options του παράθυρου Simulation Settings (κατά τον καθορισµό των ρυθµίσεων της εξοµοίωσης) µε την Primary Sweep να αποτελεί την βασική επιλογή. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον ωστόσο παρουσιάζουν και οι επιλογές Monte Carlo (τυχαία σενάρια εκτέλεσης προσοµοίωσης µε παρουσίαση του µέσου όρου), Worst Case (χείριστο σενάριο προσο µοίωσης), Temperature Sweep (σενάρια προσοµοίωσης - λειτουργίας του κυκλώµατος σε διάφορες θερµοκρασίες) καθώς µπορούν να αποβούν ιδιαίτερα χρήσιµες σε συγκεκριµένες περιστάσεις. Λιγότερο χρήσιµες είναι οι επιλογές αναλύσεων Secondary Sweep και Parametric Sweep µια και δεν αποτελούν κάτι το ξεχωριστό. Σηµαντικά πλεονεκτήµατα µε κυριότερα αυτό της ευχρηστίας και της ευελιξίας αποφέρει η δυνατότητα ρύθµισης για την απεικόνιση των δεδοµένων κατόπιν ενός επιλεγµένου χρονικά σηµείου όπως αυτό ορίζεται από τη δήλωση του αντίστοιχου χρόνου στο πεδίο Start saving data after:. Η δυνατότητα αυτή συνήθως χρησιµοποιείται κατ επιλογή για να αποφύγουµε την απεικόνιση των επιδράσεων διαφόρων µεταβατικών φαινοµένων όταν αυτό απαιτείται Προβολή Αποτελεσµάτων Η απεικόνιση των αποτελεσµάτων λαµβάνει χώρα στο παράθυρο προσοµοίωσης (OrCAD PSpice A/D) όπου µέσω των επιλογών: Add Trace ή µε τη χρήση του µπορούµε να εισάγουµε τις κυµατοµορφές των διαφόρων τάσεων ή ρευµάτων του κυκλώ µατος. Τυπικό παράδειγµα Time Domain (Transient) ανάλυσης παρατίθεται στο παρακάτω σχήµα (Σχ. 7): Σχήμα 7. Time Domain (Transient) Analysis Χαρακτηριστικό στοιχείο αποτελεί το γεγονός ότι διαφορετικού τύπου µεγέθη (τάσεις, ρεύµατα) µπορούν να προβάλλονται ταυτόχρονα στο γράφηµα ενώ ο οριζόντιος άξονας του γραφήµατος παραµένει σταθερός ορίζοντας το πεδίο του χρόνου. 11

12 Ιδιαίτερης µνείας χρήζει η δυνατότητα µετάβασης της προβολής των αποτελεσµάτων από το πεδίο του χρόνου στο πεδίο της συχνότητας (Μετασχηµατισµός Fourier) και αντίστροφα (Αντίστροφος Μετασχηµατισµός Fourier). Κατ αυτό τον τρόπο καθίσταται εφικτή η προβολή του φασµατικού περιεχοµένου (πεδίο συχνότητας) των εκάστοτε κυµατοµορφών (πεδίο χρόνου). Για την λειτουργία αυτή επιλέγουµε διαδοχικά: Trace Fourier ή µε τη χρήση του Τα αποτελέσµατα µιας τέτοια διαδικασίας έχουν τη µορφή που φαίνεται στο παρακάτω σχήµα (Σχ. 8): Σχήμα 8. Fourier Transformed Analysis Τέλος, η διαγραφή µιας κυµατοµορφής (ή καµπύλης φασµατικού περιεχοµένου) από το γράφηµα είναι εφικτή επιλέγοντας το αντίστοιχο µέγεθος στο υπόµνηµα του γραφήµατος και πατώντας το delete AC Sweep Analysis Η AC Sweep ανάλυση χρησιµοποιείται για την εξέταση της λειτουργίας του κυκλώµατος στο πεδίο της συχνότητας - απόκριση. Μέσω ενός γραφήµατος καµπύλων αποκρίσεων, η ανάλυση αυτή, παρέχει τις τιµές και τις µεταβολές των διαφόρων µεγεθών (τάσεων & ρευµάτων) συναρτήσει της χρησιµοποιούµενης συχνότητας. Αυτή η λειτουργία αποκτά ιδιαίτερο ενδιαφέρον όταν πρόκειται για διατάξεις των οποίων η λειτουργία έγκειται σε συγκεκριµένο φασµατικό περιεχόµενο όπως είναι λ.χ. οι ενισχυτές µπάντας συχνοτήτων. Οι ρυθµίσεις της ανάλυσης αυτού του τύπου αφορούν κυρίως την επιλογή του επιθυµητού πεδίου συχνοτήτων όπως και την χρησιµοποιούµενη κλίµακα απεικόνισης (γραµµική Linear / Λογαριθµική - Logarithmic) των δεδοµένων. 12

13 Κρίσιµο στοιχείο για την ακρίβεια των παραγόµενων κα µπύλων απόκρισης αποτελεί ο αριθµός των υπολογισθέντων από το πρόγρα µµα σηµείων δειγµάτων που ορίζεται στα πεδία total points και points/decade (ή points/octave ). Κατά κανόνα η ακρίβεια των απεικονίσεων αυξάνεται µε αυτόν τον αριθµό. Ωστόσο, κάτι τέτοιο οδηγεί παράλληλα σε ταυτόχρονη αύξηση του όγκου των δεδοµένων υπολογισµών καθιστώντας την όλη διαδικασία περισσότερο χρονοβόρα. Μια συµβιβαστική λύση είναι πάντα προτιµότερη (αυτό φυσικά εξαρτάται από τη φύση και το σκοπό της εξοµοίωσης), έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ικανοποιητική προσέγγιση σε λογικό χρόνο Επιλογές Εξοµοίωσης Κατ αντιστοιχία µε τους προηγούµενους τύπους των αναλύσεων, οι επιλογές της προσοµοίωσης (AC Sweep) βρίσκονται στο πεδίο Options του παράθυρου Simulation Settings και είναι προσβάσιµες κατά τον καθορισµό των ρυθµίσεων της προσοµοίωσης. Η Primary Sweep αποτελεί (και στην παρούσα περίπτωση) την βασική επιλογή ανάλυσης ενώ ιδιαίτερα χρήσιµες µπορεί να αποβούν και οι Monte Carlo (τυχαία σενάρια εκτέλεσης προσοµοίωσης µε παρουσίαση του µέσου όρου), Worst Case (χείριστο σενάριο προσοµοίωσης), Temperature Sweep (σενάρια προσοµοίωσης - λειτουργίας του κυκλώµατος σε διάφορες θερµοκρασίες). Λιγότερο σηµαντικές είναι οι Secondary Sweep και Parametric Sweep Προβολή Αποτελεσµάτων Για την προβολή των καµπύλων απόκρισης των διαφόρων µεγεθών του κυκλώµατος, από το παράθυρο προσοµοίωσης (OrCAD PSpice A/D) επιλέγουµε: Add Trace ή µε τη χρήση του Τυπικό παράδειγµα µιας AC Sweep ανάλυσης παρατίθεται στο παρακάτω σχήµα (Σχ. 9): Σχήμα 9. AC Sweep Analysis ιαφορετικού τύπου µεγέθη (τάσεις, ρεύµατα) µπορούν να προβάλλονται ταυτόχρονα στο γράφηµα ενώ ο οριζόντιος άξονας του γραφήµατος παραµένει σταθερός ορίζοντας το πεδίο της συχνότητας. Αξιοσηµείωτο χαρακτηριστικό (του προγράµµατος) αποτελεί η δυνατότητα 13

14 µετάβασης προβολής των αποτελεσµάτων από το πεδίο της συχνότητας στο πεδίο του χρόνου και αντίστροφα (Μετασχηµατισµός Fourier). Αυτό γίνεται εφικτό επιλέγοντας διαδοχικά: Trace Fourier ή µε τη χρήση του Τέλος, η διαγραφή µιας κυµατοµορφής από το γράφηµα είναι εφικτή επιλέγοντας το αντίστοιχο µέγεθος στο υπόµνηµα του γραφήµατος και πατώντας το delete. 4.2 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΒΟΛΗΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Η επεξεργασία της προβολής των αποτελεσµάτων στο παράθυρο των αποτελεσµάτων της προσοµοίωσης (OrCAD PSpice A/D) αποσκοπεί στο να διευκολύνει τον χρήστη αναλυτή να εντοπίσει και να παρουσιάσει καλύτερα τα στοιχεία που τον ενδιαφέρουν. Παρακάτω παρατίθονται µερικές τέτοιες διεργασίες Cursor(s) Επιλέγοντας διαδοχικά: Trace Cursor Display ή µε τη χρήση του Εµφανίζονται δυο cursors στο παράθυρο προβολής των αποτελεσµάτων. Κάθε ένας από αυτούς µπορεί να µετακινείται µε τη βοήθεια του mouse κάνοντας ταυτόχρονη χρήση των αντίστοιχων πλήκτρων αυτού. ηλαδή, µε πατηµένο το αριστερό πλήκτρο του mouse και ταυτόχρονη µετακίνηση (scroll) αυτού, µετακινείται ο πρώτος cursor, ενώ κάνοντας αντίστοιχη χρήση µε πατηµένο το δεξί πλήκτρο, µετακινείται ο δεύτερος (cursor). Ταυτόχρονα εµφανίζεται ένα µικρό παράθυρο ενδείξεων µε το χαρακτηρισµό cursor probe. Εκεί αναγράφονται οι τρέχουσες θέσεις των δυο cursors ως προς τους δυο άξονες καθώς και η µεταξύ τους διαφορά. Η χρήση των cursors συνοδεύεται µε µια σειρά επιπλέον λειτουργιών που µεγιστοποιούν την αξιοποίηση των αποτελεσµάτων Labels (Ετικέτες) Χαρακτηριστικό του παραθύρου των αποτελεσµάτων αποτελεί η δυνατότητα τοποθέτησης ετικετών (Labels) επιλεκτικά σε διάφορα σηµεία (του γραφήµατος). ιακρίνουµε δύο είδη ετικετών (Labels): τα Text Labels και τα Mark Labels. Τα πρώτα ουσιαστικά αποτελούν πεδία κειµένων των οποίων το περιεχόµενο καθορίζεται άµεσα από το χρήστη, ενώ τα δεύτερα περιέχουν την αριθµητική τιµή (συντεταγµένες) επιλεγµένων σηµείων των γραφηµάτων των υπό απεικόνιση µεγεθών. Μάλιστα, η τοποθέτηση των Mark Labels γίνεται µέσω των cursors. Για την τοποθέτηση ενός Text Label στο γράφηµα, από το παράθυρο των αποτελεσµάτων διαδοχικά επιλέγουµε: Plot Label Text ή 14

15 Στο προκύπτον πλαίσιο διαλόγου ορίζονται τα αναγραφόµενα στοιχεία αυτού και τέλος µε το mouse ορίζεται το σηµείο τοποθέτησής του στο γράφηµα. Αντίστοιχα, για την τοποθέτηση ενός Mark Label στο γράφηµα αρχικά τοποθετούµε τον cursor στο επιθυµητό σηµείο και κατόπιν επιλέγουµε: Plot Label Mark ή Οι τιµές των µεγεθών που σχετίζονται µε την επιλεγµένη καµπύλη (συντεταγµένες) εµφανίζονται στο γράφηµα. Για περιπτώσεις όπου στο γράφηµα απεικονίζονται περισσότερες από µια καµπύλες, απαιτείται η επιλογή - ενεργοποίηση της καµπύλης (active) στην οποία επιθυµούµε να τοποθετήσουµε το Mark Label Τοποθέτηση Επιπλέον Υ - Αξόνων στο Γράφηµα Για την διευκόλυνση της προβολής των αποτελεσµάτων είναι δυνατή η τοποθέτηση από το χρήστη επιπλέον Υ - Αξόνων στο γράφηµα. Για το σκοπό αυτό (στο παράθυρο προβολής αποτελεσµάτων) επιλέγουµε: Plot Add Y Axis Στη συνέχεια, η τα διάφορα χαρακτηριστικά του άξονα αυτού µπορούν να διαµορφωθούν σύµφωνα µε τις προτιµήσεις του χρήστη σύµφωνα µε τα παρακάτω. Υπογραµµίζεται το γεγονός ότι µέχρι δυο επιπλέον (συνολικά τρεις) Υ άξονες µπορούν να προστεθούν στο ίδιο γράφηµα Ρυθµίσεις Αξόνων του Πεδίου Προβολής Επιλέγοντας διαδοχικά: Plot Axis Settings καθίσταται δυνατή η ρύθµιση των αξόνων X, Y του πεδίου προβολής των αποτελεσµάτων. Η ρύθµιση αυτή µπορεί να περιλαµβάνει την κλίµακα απεικόνισης (γραµµική, λογαριθµική), το πεδίο προβολής των αποτελεσµάτων (από, εως), τον ορισµό της µεταβλητής (χρόνος, συχνότητα, ρεύµα, τάση) στον οριζόντιο άξονα αναφοράς (Χ), την εισαγωγή τίτλου στον άξονα Υ, τον ορισµό και την προβολή του πλέγµατος (X, Y) κτλ. Για τις περιπτώσεις όπου έχουµε δυο ή περισσότερους Υ - άξονες, ακολουθείται η ίδια διαδικασία αφού προηγουµένως έχει γίνει η επιλογή (µε το mouse) του Υ - άξονα του οποίου τα στοιχεία θα µορφοποιηθούν. 15

16 Τυπικό παράδειγµα γραφήµατος αποτελεσµάτων µε Mark Labels, Text Labels και ενεργοποιηµένους του Cursors παρατίθεται στο παρακάτω σχήµα (Σχ.4.9): Σχήμα 10. Τυπικό Γράφηµα Αποτελεσµάτων µε Cursors, Mark Labels & Text Labels 16