Simulácia KiCAD a Spice - História úprav

Balogh: /* Príklad č.2: V-A charakteristika diódy. */

2018-04-30T12:39:15Z

Príklad č.2: V-A charakteristika diódy.

← Staršia verzia		Verzia z 12:39, 30. apríl 2018
Riadok 95:		Riadok 95:

	Na vstupe bude meniteľný zdroj V1:		Na vstupe bude meniteľný zdroj V1:
			<source lang="lisp">
	V1 2 0 ;veľkosť určíme neskôr		V1 2 0 ;veľkosť určíme neskôr
			</source>
	Pretože PSpice používa pri výpočte metódu uzlových napätí, nedostaneme vo výsledku priamo veľkosti prúdov. Program vie vypočítať len veľkosti prúdov cez ideálne napäťové zdroje. Preto si pomôžeme zaradením zdroja napätia 0V:		Pretože PSpice používa pri výpočte metódu uzlových napätí, nedostaneme vo výsledku priamo veľkosti prúdov. Program vie vypočítať len veľkosti prúdov cez ideálne napäťové zdroje. Preto si pomôžeme zaradením zdroja napätia 0V:
			<source lang="lisp">
	Vd 2 1 0		Vd 2 1 0
			</source>
	Diódu zadáme podobne ako ostatné prvky, ale pretože je to nelineárny prvok, musíme zadať aj jej správanie a parametre. Tie udáva príslušný model. Niektorí výrobcovia poskytujú konštruktérom modely konkrétnych typov súčiastok, takže program nemusí pracovať len s ideálnymi prvkami. V našom prípade:		Diódu zadáme podobne ako ostatné prvky, ale pretože je to nelineárny prvok, musíme zadať aj jej správanie a parametre. Tie udáva príslušný model. Niektorí výrobcovia poskytujú konštruktérom modely konkrétnych typov súčiastok, takže program nemusí pracovať len s ideálnymi prvkami. V našom prípade:
			<source lang="lisp">
	D1 1 0 KZZ74		D1 1 0 KZZ74
	.model KZZ74 D (Is=0.1uA N=1 Rs=12 Bv=9.7 Ibv=5mA)		.model KZZ74 D (Is=0.1uA N=1 Rs=12 Bv=9.7 Ibv=5mA)
			</source>
	Nakreslíme si charakteristiku od -12 po 1V, v krokoch po 0,1V. Musíme teda povedať, že jednosmerný (DC) zdroj V1 sa má meniť v tomto rozsahu:		Nakreslíme si charakteristiku od -12 po 1V, v krokoch po 0,1V. Musíme teda povedať, že jednosmerný (DC) zdroj V1 sa má meniť v tomto rozsahu:
			<source lang="lisp">
	.DC V1 -12 1 0.1		.DC V1 -12 1 0.1
			</source>
	Nasledujúce dva príkazy vypíšu hodnoty zo simulácie do tabuľky (<span>.print</span>) a “vykreslia” charakteristiku v pseudografike do súboru <span>priklad2.out</span> (<span>.plot</span>).		Nasledujúce dva príkazy vypíšu hodnoty zo simulácie do tabuľky (<span>.print</span>) a “vykreslia” charakteristiku v pseudografike do súboru <span>priklad2.out</span> (<span>.plot</span>).
			<source lang="lisp">
	.print DC I(Vd)		.print DC I(Vd)
	.plot DC I(Vd)		.plot DC I(Vd)
			</source>
	Posledný príkaz zapíše výsledky v binárnom tvare vhodnom pre grafický postprocesor:<br />		Posledný príkaz zapíše výsledky v binárnom tvare vhodnom pre grafický postprocesor:<br />
			<source lang="lisp">
	.probe I(Vd)		.probe I(Vd)
	.end		.end
			</source>
	Po uložení súboru spustíme simuláciu a po nej grafický postprocesor (ak sa nespustí sám):		Po uložení súboru spustíme simuláciu a po nej grafický postprocesor (ak sa nespustí sám):

Balogh: /* Úloha č.1. Lineárny obvod */

2018-04-30T12:37:58Z

Úloha č.1. Lineárny obvod

← Staršia verzia		Verzia z 12:37, 30. apríl 2018
Riadok 59:		Riadok 59:
	[[Súbor:Spice01.png\|400px]]		[[Súbor:Spice01.png\|400px]]

	Na prvom riadku je vždy názov simulovaného obvodu:~~<br>~~		Na prvom riadku je vždy názov simulovaného obvodu:
	<~~code~~>		<source lang="lisp">
	Simulacia linearneho obvodu - Jozko Mrkvicka		Simulacia linearneho obvodu - Jozko Mrkvicka
	</~~code~~>		</source>
	Potom nasledujú jednotlivé prvky, začneme odpormi:~~<br>~~		Potom nasledujú jednotlivé prvky, začneme odpormi:
	<source lang="lisp">		<source lang="lisp">
	R1 1 2 1k ;za bodkociarkou moze byt komentar		R1 1 2 1k ;za bodkociarkou moze byt komentar
Riadok 69:		Riadok 69:
	</source>		</source>
	Prvé je označenie prvku, potom prvý uzol a druhý uzol a napokon hodnota. Označenie i uzly môžu byť ľubovolné, ale aspoň jeden z uzlov sa musí volať <span>0</span>. Potom vložíme napäťový zdroj:<br>		Prvé je označenie prvku, potom prvý uzol a druhý uzol a napokon hodnota. Označenie i uzly môžu byť ľubovolné, ale aspoň jeden z uzlov sa musí volať <span>0</span>. Potom vložíme napäťový zdroj:<br>
	<~~code~~>		<source lang="lisp">
	Vin 1 0 10V ;kladný pól 1, záporný 0, veľkosť 10V		Vin 1 0 10V ;kladný pól 1, záporný 0, veľkosť 10V
	</~~code~~>		</source>
	A napokon vložime riadiace príkazy (začínajú bodkou):<br />		A napokon vložime riadiace príkazy (začínajú bodkou):<br />
	<~~code~~>		<source lang="lisp">
	.OP		.OP
	.END		.END
	</~~code~~>		</source>
	To znamená, že chceme len vypočítať veľkosti napätí v obvode (.OP - operating point) a skončiť (.END)		To znamená, že chceme len vypočítať veľkosti napätí v obvode (.OP - operating point) a skončiť (.END)

Balogh: /* Príklad č.3: Stabilizátor so Zenerovou diódou. */

2017-03-14T13:54:51Z

Príklad č.3: Stabilizátor so Zenerovou diódou.

← Staršia verzia		Verzia z 13:54, 14. marec 2017
Riadok 131:		Riadok 131:

	Použijeme zapojenie podľa obrázku, parametre podľa vašej domácej úlohy.		Použijeme zapojenie podľa obrázku, parametre podľa vašej domácej úlohy.
			Ak budeme schému kresliť v programe KiCAD tak ako zdroj môžeme použiť ľubovoľnú schematickú značku,
			podstatné je označenie a hodnota, z ktorej si simulátor vezme potrebné parametre. Obrázok samotný
			pre simuláciu nie je podstatný. V našom prípade sme použili značku voltmetra.

			Pozor, dióda môže mať v KiCADe prehodené poradie vývodov a potom na výstupe uvidíte len napätie 0,7 V
			(t.j. dióda v priepustnom smere). V takom prípade treba buď prekresliť symbol, alebo súčiastke priradiť
			nové (User Field) pole s názvom [Spice_Node_Sequence] and define sequence: 2,1,0

	[[Súbor:SpiceSim04.png]]		[[Súbor:SpiceSim04.png]]
Riadok 153:		Riadok 160:
	.end</pre>		.end</pre>
	<span>''Úloha:''</span> Aké je maximálne zvlnenie výstupného napätia (v %) pre najhorší možný prípad? (t.j. max povolený rozptyl vstupného napätia a najhorší prípad zo simulovaných záťaží).		<span>''Úloha:''</span> Aké je maximálne zvlnenie výstupného napätia (v %) pre najhorší možný prípad? (t.j. max povolený rozptyl vstupného napätia a najhorší prípad zo simulovaných záťaží).


	== <span>Príklad č.4:</span> Operačný zosilňovač. ==		== <span>Príklad č.4:</span> Operačný zosilňovač. ==

Balogh: /* Výpočet pomerov v ustálenom stave - odporový delič */

2017-03-14T13:49:17Z

Výpočet pomerov v ustálenom stave - odporový delič

← Staršia verzia		Verzia z 13:49, 14. marec 2017
Riadok 13:		Riadok 13:

	Vygenerujeme netlist (.cir) pre program Spice a zavoláme simulátor. Príkaz pre spustenie simulátora by mal vyzerať takto:		Vygenerujeme netlist (.cir) pre program Spice a zavoláme simulátor. Príkaz pre spustenie simulátora by mal vyzerať takto:
	C:\PROGRA~1\LTC\LTspiceXVII\XVIIx64.exe		C:\PROGRA~1\LTC\LTspiceXVII\XVIIx64.exe -- verzia pre 64-bit Windows
			C:\PROGRA~1\LTC\LTspiceXVII\XVIIx86.exe -- verzia pre 32-bit Windows

	[[Súbor:SpiceSettings.png]]		[[Súbor:SpiceSettings.png]]

Balogh: /* Výpočet pomerov v ustálenom stave - odporový delič */

2017-03-12T22:51:16Z

Výpočet pomerov v ustálenom stave - odporový delič

← Staršia verzia		Verzia z 22:51, 12. marec 2017
Riadok 12:		Riadok 12:
	[[Súbor:SpiceSim01.png\|300px]]		[[Súbor:SpiceSim01.png\|300px]]

	Vygenerujeme netlist (.cir) pre program Spice a zavoláme simulátor.		Vygenerujeme netlist (.cir) pre program Spice a zavoláme simulátor. Príkaz pre spustenie simulátora by mal vyzerať takto:
			C:\PROGRA~1\LTC\LTspiceXVII\XVIIx64.exe

	[[Súbor:SpiceSettings.png]]		[[Súbor:SpiceSettings.png]]

Balogh na 22:50, 12. marec 2017

2017-03-12T22:50:17Z

← Staršia verzia		Verzia z 22:50, 12. marec 2017
Riadok 2:		Riadok 2:

	V tomto materiáli sa stručne oboznámite so základnými príkazmi simulačného programu SPICE (<span>'''S'''</span>imulation <span>'''P'''</span>rogram with <span>'''I'''</span>ntegrated <span>'''C'''</span>ircuits <span>'''E'''</span>mphasis). Tento program je jedným z najrozšírenejších na svete a má za sebou pomerne dlhú históriu. Vznikol r.1975 (!) na University of California v Berkeley. Umožňuje simulovať obvody v ustálenom stave (metódou uzlových napätí), prechodovú analýzu, frekvenčnú analýzu, citlivostnú analýzu (aj teplotnú) a mnoho ďalších. Samotný program je ovládaný príkazovo, užívateľské rozhranie je veľmi strohé, vidno, že pôvod programu je v UNIXe. Dnes však existuje veľa nastavbových programov - posledným z nich je kompletný vývojový balík bežiaci pod W95 obsahujúci schematický editor, systém na návrh plošných spojov, na návrh programovateľných (PLD) obvodov a samozrejme aj simuláciu.		V tomto materiáli sa stručne oboznámite so základnými príkazmi simulačného programu SPICE (<span>'''S'''</span>imulation <span>'''P'''</span>rogram with <span>'''I'''</span>ntegrated <span>'''C'''</span>ircuits <span>'''E'''</span>mphasis). Tento program je jedným z najrozšírenejších na svete a má za sebou pomerne dlhú históriu. Vznikol r.1975 (!) na University of California v Berkeley. Umožňuje simulovať obvody v ustálenom stave (metódou uzlových napätí), prechodovú analýzu, frekvenčnú analýzu, citlivostnú analýzu (aj teplotnú) a mnoho ďalších. Samotný program je ovládaný príkazovo, užívateľské rozhranie je veľmi strohé, vidno, že pôvod programu je v UNIXe. Dnes však existuje veľa nastavbových programov - posledným z nich je kompletný vývojový balík bežiaci pod W95 obsahujúci schematický editor, systém na návrh plošných spojov, na návrh programovateľných (PLD) obvodov a samozrejme aj simuláciu.

			Budeme používať program LT Spice od výrobcu polovodičov Linear Technology. Program si môžete nainštalovať odtiaľto: http://www.linear.com/designtools/software/
			Program obsahuje aj editor schém, ale my budeme poižívať KiCAD a jeho export do .cir netlistu.

	== Výpočet pomerov v ustálenom stave - odporový delič ==		== Výpočet pomerov v ustálenom stave - odporový delič ==

Balogh: /* Príklad č.3: Stabilizátor so Zenerovou diódou. */

2017-03-12T22:46:36Z

Príklad č.3: Stabilizátor so Zenerovou diódou.

@@ Riadok 148: / Riadok 148: @@
      .end</pre>
 <span>''Úloha:''</span> Aké je maximálne zvlnenie výstupného napätia (v %) pre najhorší možný prípad? (t.j. max povolený rozptyl vstupného napätia a najhorší prípad zo simulovaných záťaží).
 == Literatúra: ==

Balogh: /* Príklad č.3: Stabilizátor so Zenerovou diódou. */

2017-03-12T22:16:23Z

Príklad č.3: Stabilizátor so Zenerovou diódou.

← Staršia verzia		Verzia z 22:16, 12. marec 2017
Riadok 127:		Riadok 127:
	Použijeme zapojenie podľa obrázku, parametre podľa vašej domácej úlohy.		Použijeme zapojenie podľa obrázku, parametre podľa vašej domácej úlohy.

			[[Súbor:SpiceSim04.png]]

	Kolísanie napätia na vstupe nasimulujeme pomocou zdroja harmonického napätia s offsetom: <math>U_{in} = 18 + 2 \cdot sin (2 \pi 50 ) \qquad [V]</math> t.j. 18<math>\pm</math>2V s frekvenciou 50Hz.<br />		Kolísanie napätia na vstupe nasimulujeme pomocou zdroja harmonického napätia s offsetom: <math>U_{in} = 18 + 2 \cdot sin (2 \pi 50 ) \qquad [V]</math> t.j. 18<math>\pm</math>2V s frekvenciou 50Hz.<br />

Balogh na 22:13, 12. marec 2017

2017-03-12T22:13:32Z

← Staršia verzia		Verzia z 22:13, 12. marec 2017
Riadok 10:		Riadok 10:

	Vygenerujeme netlist (.cir) pre program Spice a zavoláme simulátor.		Vygenerujeme netlist (.cir) pre program Spice a zavoláme simulátor.

			[[Súbor:SpiceSettings.png]]

	Vygenerovaný netlist by mal vyzerať podobne ako tento:		Vygenerovaný netlist by mal vyzerať podobne ako tento:
Riadok 125:		Riadok 127:
	Použijeme zapojenie podľa obrázku, parametre podľa vašej domácej úlohy.		Použijeme zapojenie podľa obrázku, parametre podľa vašej domácej úlohy.

	~~[[Súbor:SpiceSettings.png]]~~

	Kolísanie napätia na vstupe nasimulujeme pomocou zdroja harmonického napätia s offsetom: <math>U_{in} = 18 + 2 \cdot sin (2 \pi 50 ) \qquad [V]</math> t.j. 18<math>\pm</math>2V s frekvenciou 50Hz.<br />		Kolísanie napätia na vstupe nasimulujeme pomocou zdroja harmonického napätia s offsetom: <math>U_{in} = 18 + 2 \cdot sin (2 \pi 50 ) \qquad [V]</math> t.j. 18<math>\pm</math>2V s frekvenciou 50Hz.<br />

Balogh: /* Príklad č.2: V-A charakteristika diódy. */

2017-03-12T22:12:14Z

Príklad č.2: V-A charakteristika diódy.

@@ Riadok 84: / Riadok 84: @@
-�
+[[Súbor:SpiceSim03.png]]
 Posledný príkaz zapíše výsledky v binárnom tvare vhodnom pre grafický postprocesor:<br />
-<span>.probe I(Vd)<br />
-.end </span><br />
+ .probe I(Vd)
-Po uložení súboru spustíme simuláciu a po nej grafický postprocesor (ak sa nespustí sám):<br />
+ .end
-<span>probe.exe priklad2</span>
+Po uložení súboru spustíme simuláciu a po nej grafický postprocesor (ak sa nespustí sám):
 Príkazom <span><code>Add_trace</code></span> pridáme do (zatiaľ prázdneho) grafu našu charakteristiku: stlačíme a zo zoznamu vyberieme I(Vd). Ak nám nevyhovuje mierka, môžeme ju zmeniť buď <span><code>X_axis</code></span> alebo <span><code>Y_axis</code></span>. Ak vyberieme <span>Cursor</span> môžeme zmerať hodnoty v jednotlivých bodoch.