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2008 | Buch

Elektroniksimulation mit PSPICE

Analoge und digitale Schaltungen mit ausführlichen Simulationsanleitungen

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Über dieses Buch

Vorwort zur 2. Auflage Das vorliegende Buch wurde für die zweite Auflage vollständig überarbeitet. Aus den zahlr- chen positiven Leserzuschriften ging hervor, dass dieses Werk nicht nur als Übungsbuch, sondern auch als Lehrbuch für den Einstieg in die Simulation mit PSPICE genutzt wird. D- halb haben sich Verlag und Autor entschlossen, den einführenden Teil des Buches zu erw- tern. Eine neu aufgenommene Anleitung für die Installation der PSPICE-Software auf dem PC soll gleich zu Beginn evtl. auftretende Schwierigkeiten aus dem Weg räumen. In Kapitel "Schneller Einstieg in CAPTURE und PSPICE" wurde die Erläuterung der Ausgabedatei (O- put-File) sowie die Anwendung von mehreren Simulationsprofilen zusätzlich aufgenommen. Die Behandlung der Quellen in Kapitel 3 wurde ausführlicher gestaltet. Die Analysearten in Kapitel 4 wurden vollständig überarbeitet und mit Beispielen verdeutlicht. Um die Neukonz- tion auch nach außen hin zu zeigen, wurde der Titel des Buches geändert. Bei der Anwendung von PSPICE in der täglichen Praxis eines Ingenieurs bzw. in praktischen Arbeiten von Studierenden werden häufig Bauelemente benötigt, die auch in den Bibliotheken der Vollversion nicht enthalten sind. Meistens stellen die Halbleiterhersteller jedoch PSPICE- Modelle ihrer Bauelemente frei zur Verfügung. Ein neues Kapitel befasst sich mit diesem Thema und liefert dem Leser das erforderliche Wissen, um neue Modelle erfolgreich in die Bibliotheken von PSPICE integrieren zu können. Dabei werden die Modelle von analogen und digitalen Bauteilen behandelt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Bevor Sie beginnen

1. Bevor Sie beginnen
Auszug
Um den optimalen Nutzen von diesem Buch zu haben, sollten Sie sich ein wenig Zeit zum Lesen der folgenden Abschnitte nehmen.

Teil 1

2. Schneller Einstieg in CAPTURE und PSPICE
Auszug
Zum Softpaket ORCAD gehört eine Reihe von Programmen, welche die Eingabe einer Schaltung, deren Test sowie das Layout der Leiterkarte und EMV-Untersuchungen ermöglichen. Der erste vorhandene Programmteil war PSPICE, der für die Simulation von Schaltungen zuständig ist. Ursprünglich wurde die Schaltung in einen Texteditor als so genannte Circuit-Datei eingegeben und PSPICE lieferte als Ergebnis der Simulation ebenfalls wieder eine Textdatei, die so genannte Output-Datei. Beide Dateien sind auch heute noch als Zwischenprodukte vorhanden, aber das Erstellen des Schaltplans und die Ausgabe der Ergebnisse erfolgen auf einer grafischen Oberfläche. Die Schaltungen werden heute überwiegend mit einem grafischen Schaltplaneditor, früher SCHEMATICS, ab Version 9 CAPTURE (s. Bild 2.1) eingegeben. Die Ergebnisse der Simulation können in vielen Fällen mit dem „Oszilloskop-Programm“ PROBE grafisch dargestellt werden.
3. Die Quellen in PSPICE kurz und bündig
Auszug
In PSPICE steht eine große Anzahl von Quellen zur Verfügung. Sie können grob in analoge und digitale Quelle sowie in Stimulusquellen unterteilt werden. Jede analoge Quelle gibt es als Spannungs- und Stromquelle (s. Bild 3.2 und Bild 3.3). Die wichtigsten Spannungsquellen werden in den folgenden beiden Abschnitten beschrieben. Die Funktion der Stromquellen ist den Spannungsquellen sehr ähnlich und braucht deshalb nicht näher erläutert zu werden. Zusätzlich zu den hier aufgeführten unabhängigen Quellen gibt es noch eine Reihe abhängiger Quellen, die aber hier nicht weiter behandelt werden.
4. Kompaktkurs Analysearten
Auszug
Vor einer Simulation muss in PSPICE zunächst ein Simulationsprofil erstellt werden, das die gewünschte Analyseart festlegt. Sind verschiedene Analysen erforderlich, so wird für jede Analyse ein eigenes Simulationsprofil erstellt. Im Project Manager kann bequem von einem zum anderen Profil umgeschaltet werden. Marker werden den Simulationsprofilen zugeordnet und können deshalb erst nach dem Festlegen eines Profils gesetzt werden.

Teil 2

5. Analoge Schaltungen mit PSPICE simulieren
Auszug
In diesem Kapitel finden Sie zahlreiche ausführlich beschriebene Simulationsbeispiele mit analogen Bauelementen und Schaltungen. Die Aufgaben wurden so ausgewählt, dass sie den Stoff der Grundlagenvorlesung und Bücher zum Thema Elektronik vertiefen. Der Studierende lernt, die wesentlichen Sachverhalte durch Simulation nachzuvollziehen und gewinnt dadurch ein tieferes Verständnis.
6. Digitale Schaltungen mit PSPICE simulieren
Auszug
In diesem Kapitel finden Sie zahlreiche Simulationsaufgaben und Lösungen mit digitalen Bauelementen und Schaltungen. Die Aufgaben wurden so ausgewählt, dass sie den Stoff der Grundlagenvorlesungen und Bücher zum Thema Digitaltechnik vertiefen. Der Studierende lernt, die wesentlichen Sachverhalte durch Simulation nachzuvollziehen und gewinnt dadurch ein tieferes Verständnis.

Teil 3

7. Wie man neue Modelle in CAPTURE einbindet
Auszug
Die in der Simulation eingesetzten PSPICE-Modelle sind in Bibliotheken untergebracht. Bei den Simulationsbeispielen in den vorhergehenden Kapiteln wurde davon schon rege gebraucht gemacht, ohne genauer auf diese Bibliotheken eingegangen zu sein. Ein in der Simulation eingesetztes Bauteil besteht aus dem Schaltzeichen, das für das Erstellen des Schaltplans benötigt wird, und aus den Informationen für die Berechnung seines Verhaltens. Entsprechend gibt es zwei Arten von Bibliotheken: die Schaltzeichenbibliotheken (bzw. Symbolbibliotheken, part library) mit der Dateinamensendung .olb in CAPTURE (bzw. .slb in SCHEMATICS) enthalten die grafische Information für das Schaltzeichen. Die Modellbibliotheken (model library) mit der Dateinamensendung .lib dagegen liefern die Informationen für die Erstellung der Netzlisten, mit deren Hilfe das Verhalten des Bauteils berechnet wird.
8. Analog Behavioral Modeling (ABM)
Auszug
In den vorhergehenden Kapiteln haben wir Schaltungen mit Bauelementen aus den Bibliotheken eval.olb und analog.olb aufgebaut. Diese Bauelemente zeichnen sich dadurch aus, dass die Bibliotheken nicht nur die Modelle von realen Bauteilen, sondern auch weitere Informationen (z.B. die Pinbelegung) für das spätere Layout enthalten. D.h. die eingegebene Schaltung kann nach der Simulation direkt in ein Leiterkarten-Layout überführt werden.
9. OrCAD Demoversion 10.0
Auszug
Bei der PSPICE-Demoversion 9.1 (Studentenversion 9.1) handelt es sich um eine Software für die Simulation von elektronischen Schaltkreisen. Die OrCAD Versionen 9.2 und 10.0 umfassen darüber hinaus Evaluationsprogramme zur ganzen OrCAD-Produktfamilie einschließlich Platinen-Layout. Der Platzbedarf dieser drei Versionen auf der Festplatte ist sehr unterschiedlich. Während die Studentenversion 9.1 mit bescheidenen 30 MB auskommt, benötigt die Lite Release 9.2 bereits 300 MB und die Version 10.0 nahezu 400 MB. Die Studentenversion 9.1 läuft ab WINDOWS 95, die Version 10 erfordert WINDOWS XP. Alle drei Versionen sind gegenüber den Vollversionen eingeschränkt. Sie erlauben die Simulation von Schaltungen mit maximal 64 Netzknoten. Die Studentenversion lässt dabei maximal 10 Transistoren und 50 Bauteile in einer Schaltung zu. Es gibt dabei keine Beschränkung der Anzahl analoger Unterschaltkreise (Subcircuits). Die beiden OrCAD Versionen erlauben bis zu 20 Transistoren und 60 Bauteile (einschließlich hierarchischer Blöcke) in einer Schaltung, sind aber auf maximal zwei Subcircuits limitiert. Bei allen drei Versionen können die Bibliotheken beliebig groß sein. Bei mehr als 15 Bauteilen ist aber nach einer Änderung keine Speicherung mehr möglich.
Backmatter
Metadaten
Titel
Elektroniksimulation mit PSPICE
verfasst von
Bernhard Beetz
Copyright-Jahr
2008
Verlag
Vieweg+Teubner
Electronic ISBN
978-3-8348-9450-2
Print ISBN
978-3-8348-0238-5
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-9450-2

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