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Corso di ElettrotecnicaProf. Ing. Francesco Carlo Morabito
Simulatore Circuitale SpiceSimulatore Circuitale Spice
Ing. Pellicanò Diego
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• Per conoscere il comportamento di un circuito elettrico è necessario risolvere un insieme di equazioni derivate dalle LKT, dalle LKC e dalle LL.
• Al crescere delle dimensioni del circuito diventa impossibile risolvere il circuito manualmente.
• Per molti anni l’unica soluzione è stata la realizzazione fisica del circuito su cui eseguire i test necessari a verificarne il funzionamento.
Scopo della simulazione dei circuiti elettrici #1
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• Questa tecnica divenne inadeguata con l’avvento dei circuiti integrati a causa degli elevati costi (sia in termini di tempo che di denaro) necessari a realizzare il circuito campione su cui effettuare i test.
• Ciò, assieme all’aumento della diffusione e della potenze dei computer, è alla base della nascita e dello sviluppo dei simulatori circuitali, programmi capaci di risolvere qualunque circuito senza fare ipotesi semplificative.
• Per questo motivo alla fine degli anni sessanta, nell’Università della California- Berkeley, nasce il progetto “SPICE” (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis).
Scopo della simulazione dei circuiti elettrici #2
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• Pspice, versione di Spice per personal computer, sviluppato dalla Microsim Corporation e commercializzato a partire dal 1984, è attualmente distribuito dalla CADENCE.
• Pspice è disponibile in numerose versioni per i diversi sistemi operativi (DOS, Windows, Unix, etc.)
• Pspice è in grado di analizzare circuiti contenenti fino a 130 elementi e 100 nodi.
• Può eseguire tre classi principali di analisi sui circuiti Analisi DC (in regime stazionario o in continua) Analisi in transitori Analisi AC
• E’ inoltre in grado di calcolare funzioni di trasferimento, di eseguire analisi di rumore, di sensibilità, analisi di Fourier ed altro.
• I circuiti possono contenere resistori, induttori, condensatori, generatori dipendenti e indipendenti, amplificatori operazionali, trasformatori, linee di trasmissione e dispositivi a semiconduttore (diodi, BJT, Mosfet, etc.)
Caratteristiche di Pspice
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•Preprocessing •Processing •Postprocessing
•Text•Editor
•Schematics
•
• Pspice
•*.lib•
ASCII
•Text•Editor
•
• Probe
Principio di funzionamento
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•Schematics: Un editor grafico, usato per disegnare sullo schermo il circuito da simulare. Consente di posizionare i componenti , collegarli assieme per formare il circuito e inoltre di specificare il tipo di analisi da eseguire.
Applicazioni principali del pacchetto Pspice student #1
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• Pspice A D: Il programma che simula il circuito creato con Schematics. Simulare un circuito significa costruire un modello matematico del circuito a partire dai modelli dei componenti e risolverne le equazioni risultanti.
• Probe:Programma che fornisce una visualizzazione grafica dei risultati generati da Pspice. Può essere utilizzato per tracciare il grafico di una qualunque tensione o corrente del circuito.
• Text Edit: semplice editor di test.
Applicazioni principali del pacchetto Pspice student #2
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•Creazione di un circuito
•Simulazione
•Stampa dei risultati
•Schematics
•Probe
•Pspice AD
Fasi per l’analisi di un circuito
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Schematics #1
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•Per selezionare un oggetto: click sul pulsante sinistro una sola volta.
•Per eseguire un’azione: doppio click sul pulsante sinistro.
•Per annullare una qualunque operazione: premere <Esc>
Schematics #2
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•Piazzamento delle parti o componenti del circuito
•Collegamento delle parti tra loro per formare il circuito
•Modifica degli attributi delle parti
Creazione dei circuiti con Schematics
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•Part name
•Attributi
Elementi circuitali
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Generatori indipendenti di tensione
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Generatori indipendenti di corrente
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Amplificatori Operazionali
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•Selezionare Draw/Get new part per aprire la finestra di dialogo Part Browser advanced
Posizionamento delle parti #1
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Posizionamento delle parti #2• Usare la barra di scorrimento per selezionare
la parte, oppure scrivere il part name (es. C per il condensatore)
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Posizionamento delle parti #3• Click su Place & Close
• Spostare il mouse fino alla posizione desiderata sullo schermo
• Doppio click con il pulsante sinistro per terminare la modalità piazzamento
•Per ruotare: <Ctrl R> oppure Edit/Rotate
•Per cancellare: <Ctrl X> oppure Edit/Cut
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Posizionamento delle parti #4
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Collegamento delle parti
•Si seleziona Draw/Wire oppure <Ctrl-W>, se con il cursore si collegano i due punti.
•Si aggiunge il collegamento di massa AGNDAGND
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•Nome
•Valore
• Ciascun attributo consiste di un nome e del suo
corrispondente valore
•Attributo
Modifica degli attributi delle parti #1
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•Cliccando sul nome attiviamo la finestra di dialogo Edit Reference Designator
Modifica degli attributi delle parti #2
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•Cliccando sul valore attiviamo la finestra di dialogo Set Attribute ValueSet Attribute Value
Modifica degli attributi delle parti #3
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•Modifica degli attributi delle parti #4
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Fattori di scala
• Per maggior comodità è possibile esprimere i valori numerici per mezzo di fattori di scala riportati in tabella
Simbolo Valore Nome del suffisso
T 1012 tera G 109 giga
MEG 106 mega K 103 kilo M 10-3 milli U 10-6 micro N 10-9 nano P 10-12 pico F 10-15 femto
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Voltmetri e Amperometri #1• Inseriamo 2 voltmetri
ViewpointViewpoint
Inseriamo 1 Amperometro Iprobe
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•Voltmetri e Amperometri #2
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Simulazione
• Salvare lo schematico (file *.sch)
• Si esegue Pspice selezionando Analisis/Simulate Viene attivata la fase di electric rule check (ERC), nella
quale viene generata la netlist (*.cir) Se ci sono errori, viene creata la error list Se non ci sono errori, il sistema avvia automaticamente
Pspice ed esegue la simulazione (analisi nodale)
• Quando l’analisi è terminata, il programma visulizza Bias point calculeted , e genera un file risultati/uscita (*.out)
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Risultati