Pspice Tutorial1

‫آموزش ‪PSPICE‬‬ ‫‪ SPICE‬چیست ؟‬ ‫‪ SPICE‬مخففی است برای عبارت “‪Simulation Program with‬‬ ‫‪ . ” Integrated Circuit Emphasis‬همانطور که از نام آن پیداست ‪SPICE ،‬‬ ‫برنامه ایست که جهت شبیه سازی مدارهای آنالوگ و خصوصا ً مدارات‬ ‫مجتمع ساخته شده است‪.‬‬ ‫این برنامه که اولین بار در سال ‪ 1975‬در دانشگاه برکلی کالیفرنیا‬ ‫بنیان گذاشته شد‪ ،‬با توسعه ی‬ ‫و‬ ‫توسط‬ ‫نسخه ها ی مختلف آن‪ ،‬امروزه به یکی از پرقدرت ترین برنامه های تحلیل و‬ ‫شبیه سازی مدارات آنالوگ و دیجیتال تبدیل شده است‪.‬‬

‫‪ ، PSPICE‬نسخه ای خانگی از ‪SPICE‬‬ ‫یکی از نسخه های پرطرفدار ‪ SPICE‬که برا ی نصب بر روی ‪ PC‬ها‬ ‫مناسب است‪ PSPICE ،‬می باشد‪( .‬سرواژه ی ‪ P‬نیز دقیقا ً به همین خاطر‬ ‫انتخاب شده است)‪ .‬این نسخه برای شبیه سازی مدارات آنالوگ و توسط‬ ‫شرکت ‪ MicroSim‬طراحی شد‪ .‬بعدها کمپانی ‪ OrCAD‬شرکت ‪ MicroSim‬را‬ ‫خرید و بسته ی نرم افزاری ‪ OrCAD‬را که شامل نرم افزار ‪ PSPICE‬و نرم‬ ‫افزار های شبیه سازی و پیاده سازی دیگرِ مرتبط با ‪ PSPICE‬بود‪ ،‬ارائه داد‪.‬‬

‫محیط کار در ‪PSPICE‬‬ ‫در ‪ ، PSPICE‬برای تحلیل یک مدار باید المان های آن مدار را به کمک‬ ‫کدهای خاص این برنامه توصیف کرد‪ .‬البته در بسته ی نرم افزاری ‪OrCAD‬‬ ‫‪ family‬امکان رسم مدار به صورت شماتیک وسپس تبدیل آن به کدهای قابل‬ ‫فهم و قابل تحلیل توسط ‪ ، PSPICE‬فراهم شده است‪ .‬اما هدف ما در این‬ ‫آموختار به صورت کلی معرفی نرم افزار ‪ PSPICE‬و تحلیل مدار بدون رسم‬ ‫شماتیک آن است‪.‬‬ ‫مطلبی که در هر دو نوع روش تحلیل مدار باید به آن توجه داشت این‬ ‫است که ‪ SPICE‬برای تحلیل مدار از روش اصلح شده ی گره استفاده می‬ ‫کند‪ .‬لذا تمام گره های مدار دارای نام (شماره) منحصر به فرد می باشند‪.‬‬ ‫مثل ً گره زمین در ‪ SPICE‬با عنوان گره ‪ 0‬شناخته می شود‪.‬‬

‫شکل ‪)1-1‬رسم شماتیک مدار به کمک ‪OrCAD‬‬

‫شکل ‪) 1-2‬تحلیل مدار به کمک ‪PSPICE‬‬

‫برای نوشتن کدهای ‪ PSPICE‬می توان از هر برنامه ی ویرایش متنی‬ ‫مانند ‪ notepad‬استفاده کرد‪ ،‬اما نکته ی قابل توجه این جاست که فایل‬ ‫ورودی قابل تحلیل برا ی ‪ PSPICE‬حتما ً باید با پسوند ‪ cir‬ذخیره شده باشد‪.‬‬ ‫برای این کار می توان به یکی از دو روش زیر عمل کرد‪:‬‬ ‫‪)1‬در برنامه ی ‪ PSPICE A/D‬از ‪ ، OrCAD family‬از‬ ‫‪ File‬را برگزینید‬ ‫منوی ‪،Text File → New‬‬ ‫سپس فایل ایجاد شده را با انتخاب ‪ … Save As‬از‬

‫منوی ‪ File‬و انتخاب ‪ )Circuit Files )*.cir‬به عنوان‬ ‫‪ Save as type‬و ایجاد نام مناسب برای آن ‪ ،‬ذخیره‬ ‫کرد‪.‬‬ ‫‪ )2‬در برنامه ی ویرایش متن نظیر ‪ notepad‬فایل متنی‬ ‫را با انتخاب ‪ … Save As‬از منوی ‪ File‬و نوشتن نام‬ ‫فایل به صورت “‪ ”File_Name.cir‬ذخیره نمود‪.1‬‬ ‫اطلعات ورودی در ‪PSPICE‬‬ ‫فایل متنی که قرار است توسط ‪ PSPICE‬تحلیل شود ‪ ،‬مسلما ً باید‬ ‫دارای اطلعاتی در توصیف مدار و دستوراتی برای مشخص کردن نحوه ی‬ ‫شبیه سازی باشد‪ .‬به طور کلی‪ ،‬اطلعات موجود در هر فایل ورودی را می‬ ‫توان به چهار دسته زیر تقسیم کرد‪:‬‬ ‫•عنوان (‪ : ) Title Card‬خط اول هر فایل ورودی را‬ ‫تشکیل می دهد‪ ،‬نام مدار را مشخص می کند و از‬ ‫آن برای مشخص کردن خروجی استفاده می شود‪.‬‬ ‫•المان ها (‪ : )Element Card‬المان های مدار را‬ ‫توصیف می کند ‪.‬در این قسمت نام المان ‪ ،‬شماره‬ ‫ی گره هایی که المان به آن متصل است‪ ،‬و سایر‬ ‫مشخصات آن تعیین می گردد‪ .‬همچنین حرف اول‬ ‫آن نیز مشخص کننده ی نوع المان می باشد‪.‬‬ ‫•توضیحات(‪ : )Comment Card‬خطی است که با یک‬ ‫علمت * شروع می شود و اطلعات آن مورد‬ ‫تحلیل قرار نمی گیرد‪.‬‬ ‫•دستورات کنترلی (‪ : )Control Card‬این دسته از‬ ‫اطلعات‪ ،‬انتخاب های مختلف در مورد برنامه‪ ،‬مدل‬ ‫اجزای مدار و نحوه ی تحلیل (درباره انواع تحلیل‪،‬‬ ‫به طور مفصل بحث خواهد شد) را مشخص می‬ ‫کنند‪ .‬همه ی این اطلعات باید با یک ‘‪ ’.‬آغاز گردند‪.‬‬

‫توصیف المان های مدار‬ ‫برای تحلیل یک مدار‪ ،‬بهتر است که ابتدا آن را بر روی کاغذ رسم‬ ‫کرده و گره های آن را شماره گذاری کنیم‪ .‬همانطور که گفته شد به گره‬ ‫زمین شماره ی ‪ 0‬می دهیم‪ .‬سپس باید هر کدام از المان های مدار را نام‬ ‫گذاری کنیم‪ ،‬توجه داشته باشید که حرف اول نام المان مشخص کننده ی‬ ‫نوع آن می باشد‪ .‬به عنوان مثال حرف اول در نام گذاری مقاومت ها باید‬ ‫‪.‬توجه داشته باشیدکه علمت های " در نام فایل باید لحاظ شود‬

‫‪1‬‬

‫حتما ً ‪ R‬باشد و در خازن ها ‪ . C‬در نام گذاری المان ها از کاراکتر های = ‪،‬‬ ‫فاصله‪ ،‬کاما و ‘و’ نمی توان استفاده کرد‪.‬‬ ‫در زیر نحوه ی توصیف چندین المان اصلی مدار آمده است‪ .‬بقیه ی‬ ‫المان های مداری را نیز می توان به همین ترتیب با دانستن نوع (حرف اول‬ ‫در نام گذاری ) و سایر پارامترهای آن توصیف کرد‪:‬‬ ‫مقاومت ‪:‬‬ ‫شکل کلی‪:‬‬ ‫]]‪RXXXXXXX N1 N2 VALUE [TC=TC1 [,TC2‬‬

‫که در آن ‪ X‬را می توان با هر کاراکتر مجاز برای نام گذاری جایگزین کرد‪،‬‬ ‫‪ N1‬و ‪ N2‬گره هایی را که مقاومت به آن متصل است مشخص می کنند‪،‬‬ ‫‪ VALUE‬مقدار مقاومت بر حسب اهم است و ‪ TC1‬و ‪ TC2‬که هر دو‬ ‫اختیاری هستند ضریب های دمایی مقاومت هستند که اگر منظور نشوند‪،‬‬ ‫صفر در نظر گرفته می شوند‪.1‬‬ ‫مثال‪:‬‬ ‫‪R1 0 1 2.2k‬‬ ‫خازن و القاگر‪:‬‬ ‫شکل کلی‪:‬‬ ‫]‪CXXXXXXX N+ N- VALUE [IC=INCOND‬‬ ‫]‪LYYYYYYY N+ N- VALUE [IC=INCOND‬‬ ‫که در آن ‪ +N‬و ‪ -N‬به ترتیب گره های مثبت و منفی المان را مشخص می‬ ‫کنند و ‪ IC‬نیز مشخص کننده ی شرایط اولیه ی المان هاست‪ .‬توجه داشته‬ ‫باشید که ‪ IC‬در خازن بیان گر ولتاژ در سر آن در لحظه ی صفر است که بر‬ ‫حسب ولت بیان می شود در حالی که در القاگر معرف جریان عبوری از آن‬ ‫در لحظه ی صفر است و بر حسب آمپر بیان می شود‪.‬‬ ‫مثال ‪:‬‬ ‫‪CFDBCK 3 33 10Pf‬‬ ‫‪LLOAD 15 0 20Mh‬‬ ‫مثال – می خواهیم مدار زیر را به کمک ‪ PSPICE‬تحلیل کرده و ولتاژ گره‬ ‫های آن را به دست آوریم‪:‬‬ ‫‪1‬‬

‫مقدار مقاومت در هر دما با استفاده از ضرایب دمایی آن به صورت زیر بدست می آید‪:‬‬

‫)‬

‫‪2‬‬

‫(‬

‫) ‪value)TEMP ) = value)TNOM ) × 1 + TC 1( TEMP − TNOM ) + TC 2( TEMP − TNOM‬‬

RESISTIVE NETWORK .LIB “nom.lib” VIN 1 0 DC 10 R1 1 2 470 R2 2 0 1.5K R3 2 3 560 R4 3 0 2.2K .OP

* title card * directing the software to load the standard PSICE libraries * describing network elements

*control card for determining the dc operating point

‫ برای‬، )cir.*) ‫پس از نوشتن برنامه ی فوق در یک فایل ورودی‬ ‫ در سمت چپ صفحه‬simulation queue ‫تحلیل مدار بر روی دکمه ی‬ ‫ کنید و بر روی‬add ‫ فایل ورودی خود را‬File ‫کلیک کنید و یا از منو ی‬ .‫ کلیک کنید‬run simulation ‫دکمه ی‬ View ‫نتایج تحلیل خود را نیز می توانید با استفاده از دکمه ی‬ view ‫ از منوی‬Output File ‫ و یا با انتخاب‬Simulation Output File .‫مشاهده کنید‬ ‫ کد های مدار را به همراه ولتاژ های گره ها‬، ‫فایل خروجی‬ .‫نشان خواهد داد‬