Electronic Engineering 2

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1 Electronic Engineering 2
1 OrCAD Electronic Engineering 2 Yoo Han Ha

2 3부 3장. PSpice의 시뮬레이션 설정

3 시뮬레이션을 효과적으로 수행하기 위해서는 이들의 기본사항과 지식 필요 방법
시뮬레이션을 위한 설정 해석(Analysis) 추가파일(include file) 라이브러리(library) 입력신호(stimulus) 시뮬레이션 조건 설정 Data collection Probe window 시뮬레이션을 효과적으로 수행하기 위해서는 이들의 기본사항과 지식 필요 방법 회로도 입력 후 DRC, netlist 생성 PSpice -> new simulation profile / edit simulation settings

4 일반사항 Simulation : 파일명 Input :입력파일 관련 사항 Output : PSpice 출력파일 관련 사항 Notes : 기록 사항 입력란

5 options : general settings 선택 run to time : 종료시간
해석방법의 설정 analysis type : 해석방법 options : general settings 선택 run to time : 종료시간 start saving data after : 결과 파일 저장 시작 시간 transient options : 최대 스텝 사이즈 해석 종류 Time domain DC sweep AC sweep/noise Bias point

6 1) time domain 선택한 경우 회로의 전압, 전류, 디지털 회로의 논리 상태 등의 과도상태를 계산 해석방법의 설정
analysis type : 해석방법 options : general settings 선택 run to time : 종료시간 start saving data after : 결과 파일 저장 시작 시간 transient options : 최대 스텝 사이즈 1) time domain 선택한 경우 회로의 전압, 전류, 디지털 회로의 논리 상태 등의 과도상태를 계산 동작온도를 정해진 순서대로 변화시켜가며 특정 기본 해석 반복 Run the simulation at temperature : 해석시 온도 설정 Repeat the simulation for each of the temperatures : 해석할 온도의 list를 입력

7 2) DC sweep선택한 경우 전원전압, 모델의 파라미터를 가변시키면서 회로의 전압, 전류, 디지털 회로의 논리 상태를 계산

8 3) AC sweep선택한 경우 바이어스 포인트 근방에서 회로를 선형화시킨 다음 소신호 해석
전원의 주파수를 증가시키면서 회로의 전압, 전류의 크기와 위상을 계산하여 보드 선도를 출력 입력 신호의 주파수의 범위, 데이터 개수, 노이즈 해석을 위한 입출력 변수 등을 입력토록하여 기본적인 교류/잡음 해석 AC sweep type : 입력 교류 신호의 주파수 sweep을 선형 혹은 지수 형태로 할 것인가 선택 선형, 대수, 시작주파수, 끝점주파수 Noise analysis : 잡음해석 잡음출력노드 입력

9 4) bias point선택한 경우 바이어스 포인트 데이터 계산하고 output 파일에 출력
바이어스 포인트 데이터를 위한 동작점에서 전압, 전류와 같은 기본적인 해석 비선형 제어 전원이나 반도체 소자를 위한 상세한 바이어스 포인트 계산 결과 출력 민감도 해석 입출력전달함수 계산

10 추가 파일 선택 시뮬레이션 수행시 include할 파일을 선택하거나 직접 입력

11 옵션 다양한 항목들로 구성되어 자칫 의미없은 시뮬레이션이 되거나 결과 해석이 어려워짐
시뮬레이션 결과에 대한 정확도와 해석 알고리즘의 계산 스텝 사이즈 및 반복 계산 횟수를 결정 Analog simulation, gate-level simulation, output file 로 구분

12 1) analog simulation선택한 경우
각종 아날로그 시뮬레이션에 필요한 옵션들 전압과 전류의 상대적 정밀도 줄이면 정확하나 시간 증가 최소전압 제한치 최소전류 제한치 최소전하 제한치 최소 컨덕턴스 DC와 바이어스 전압을 계산해 내기 위해서 반복 횟수 – blind, best guess 과도해석 결과를 얻기 위해 반복 횟수 디바이스의 동작온도 설정

13 2) gate-level simulation선택한 경우
시뮬레이션 시 gate delay를 최소, 보통, 최대, 초악조건등 4단계의 delay 정도 중 하나 설정 모든 플립플롭의 초기치를 0, 1, x 중 설정 I/O 레벨을 1,2,3,4 단계에서 하나 설정

14 3) output file선택한 경우 모든 해석 후 해석 정보 요약을 output 파일에 저장
Subcircuit 확장에 의해 생성된 소자를 나열 Library 파일을 사용한 라인을 나열 사용소자를 나열 바이어스 포인트 계산 결과 표시 안함 노드 연결 상태 정보 표시 입력 파일을 표시 안함 모델 파리미터 및 온도를 표시 안함 시뮬레이션 조건을 표시안함 Output 파일의 주요 부분에 banner를 표시 안함 모든 options 값을 표시 출력파일의 한 페이지에 표시되는 파형의 수를 제한 한 페이지의 문자수를 제한

15 출력파일 데이터 저장 회로상의 “전압”, “전류”, “전원”, “디지털”, “잡음” 데이터 범위 선택
회로상의 “전압”, “전류”, “전원”, “디지털”, “잡음” 데이터 범위 선택 All , all but internal subscircuits, at markers only, none

16 3부 4장. 입력 신호 만들기 PSpice A/D는 입력신호의 특성에 따라 종류별로 편리한 방법으로 여러가지 다른 형태를 갖는 입력신호를 생성 아날로그, 디지털, 아날로그와 디지털 신호 혼재된 회로

17 4.1 디지털 논리 레벨 입력신호 만들기 입력 신호로 DSTM1연결 : Stim1/source
Command1 : 0s 0 (0초에서 논리0) Command2 : 100n 1 (100n 초에서 논리1) Command3 : 200n 0 (200n 초에서 논리0) Command4 : 300n 1 (300n 초에서 논리1) Command5 : 400n 0 (400n 초에서 논리0) Command6 : 500n 1 (500n 초에서 논리1) Command7 : 600n0 (600n 초에서 논리0)

18 4.2 디지털 고정 논리 레벨 입력신호 만들기 Part/ PWR : $D_H1/source , $D_L0/source
4.2 디지털 고정 논리 레벨 입력신호 만들기 Part/ PWR : $D_H1/source , $D_L0/source 입력이 전원에 연결된 신호 : 디지털 논리 1 입력이 접지에 연결된 신호 : 디지털 논리 0

19 4.3 CLOCK입력신호 만들기 DigClock/source 속성변경 : 더블클릭
Strtval 0 (파형의 초기 논리값) : 0 Offtime (논리 0을 유지하는 시간) : 0.5us Ontime (논리 1을 유지하는 시간) : 0.5us Delay (파형이 시작되기까지 기다리는 시간) : 0s(default)

20 4.4 아날로그입력신호 만들기 아날로그 회로를 시뮬레이션 할 때 사용빈도가 높은 몇 가지 신호원 설명 직류 전압, 전류
교류 전압, 전류 VSIN 사인전압 파형 VPWL piece-wise linear

21 4.4 아날로그입력신호 만들기 직류 전압, 전류 IAC(교류전류) /source IDC(직류전류) /source
VAC(교류전압) /source VDC(직류전압) /source

22 4.4 아날로그입력신호 만들기 교류 전압, 전류 IEXP (지수형 전류) VEXP (지수형 전압) ISIN (사인파 전류)
IPULSE (구형파 전류) IPWL (임의의 형태를 갖는 전류파형) VEXP (지수형 전압) VSIN(사인파전압) VPULSE (구형파 잔압) VPWL (임의의 형태를 갖는 전압 파형)

23 3부 5장. PSpice A/D window 사용법
회로 동작 검증과 동작 특성을 평가하는 목적 시뮬레이션 조건을 재설정하고 재계산을 수행 Output file과 결과 파일을 capture를 거치지 않고 확인 회로내의 전압, 전류 및 디지털 회로의 상태를 그림으로 나타낸다. FFT(fast fourier transform)를 계산하고 화면에 그 결과 표시 여러 파형의 사칙연산 등 여러 가지 복잡한 연산 가능 커서기능을 이용하여 파형의 크기, 주파수, 위상, 시간 등 여러 번 수행한 시뮬레이션 결과를 한번에 표시 그림안에 문자, 포인터의 입력 가능

24 5.1 PSpice A/D 윈도우 5.2 파형 첨가하기(add a trace) X축 : 시간, 주파수
Y축 : 파형의 크기, 위상 등 5.2 파형 첨가하기(add a trace) 방법1) Pspice A/D 윈도우 : Trace -> add trace 방법2) capture 프로그램 : marker Marker에 의한 파형 그리기는 마치 실험을 할 때에 해당 노드에 오실로스코프의 probe를 연결하는 것처럼 회로의 원하는 곳을 바꿔가면서 파형을 분석 할 수 있는 편리한 기능

25 5.3 파형 삭제하기(deleting a trace)
PSpice A/D 윈도우에 표시되고 있는 파형 지우려면 왼쪽하단 파형명 선택 -> delete 키 / edit-> cut / 5.4 파형 확대 축소 View ->zoom -> fit : 모든 시간 파형을 probe 윈도우에 그리는 명령 -> in : 확대 -> out : 축소 -> area : 범위지정

26 5.5 커서 기능 두 파형 사이의 위상, 크기, 시간 사이 수치적으로 알아야 할 경우
방법) trace -> cursor -> display : 일반적인 커서 기능, 커다란 십자형태 : 첫번째 커서(A1)은 왼쪽버튼으로 제어 : 두번째 커서(A2)은 오른쪽버튼으로 제어 freeze : 커서 고정 peak : 현 커서위치기준으로 다음 peak부분으로 trough : 현 커서위치 기준으로 다음 음의 preak 부분으로 slop : 현 커서 위치 기준으로 다음 최대 기울기 갖는 곳으로 min : 파형의 최소값의 위치로 max : 파형의 최대값의 위치로

27 5.6 x축 설정 변경 방법) x축 두번클릭/ plot-> axis settings -> x aris
Probe에서 계산할 데이터범위 결정 Full : 모든 데이터 사용 Restricted(analog) : 입력시간 범위 내의 데이터만 사용 Probe에서 사용하는 x축의 데이터 범위 설정 Auto range : 자동으로 시작에서 종료시간까지 데이터영역 User defined : 원하는 시간의 범위값 선형스케일이나 로그스케일 선택 시뮬레이션결과, 특정 변수를 x축, y축에대응시켜 파형 관찰

28 5.7 y축 설정 변경 5.8 strip plot 그리기와 삭제 X 축과 유사 여러 개의 파형을 그릴때 박스를 나누어 그림
추가 방법) plot -> add plot to window 삭제 방법) plot -> delete ploat

29 5.9 probe 윈도우에 텍스트, 포인터 써 넣기 5.10 연산함수 사용하기
텍스트, 포인터, 선, 곡선, 박스 등 그림 그리는 기능 제공 방법) plot -> label -> arrow, text 5.10 연산함수 사용하기 시뮬레이션 한 회로의 전압, 전류, 전력에 대한 파형 시뮬레이션 결과를 가지고 각종 연산 수행 예) Plot ->add plot to window Trace -> add trace : v(v1:+) * I(R1)

30 5.11 매크로 사용하기 연산함수를 미리 정의하여 불러서 사용하는 기능 방법) trace -> macro
Definition : POWER(A,B) = A*B Trace -> add trace Functions or macros 콤보박스 이용하여 macros 변경 POWER(A,B) = A*B 선택 V(V1:+), I(R1) 선택

31 5.12 FFT 기능 사용하기 FFT (fast fourier transform) : 주기 파형의 주파수 스펙트럼 계산
방법) Trace -> add trace V(n1) 파형만 그린다. Plot -> axis settings Fourier 클릭 User defined선택 후 0Hz ~ 20MHz 입력

32 중간고사 시험 범위 : 1부, 3부(5장까지) 일자: 2011. 4. 18(월) 9시 이론 : 서술형 5문항
실기 : 회로 설계와 각종 유틸리티 실행 후 시뮬레이션