Simularea functionarii circuitelor electronice cu ajutorul programului PSPICE

Simularea functionarii circuitelor electronice cu ajutorul programului PSPICE

Programul PSPICE, produs de firma MicroSim, este un program de simulare a circuitelor electronice. El poate fi utilizat pentru simularea functionarii circuitelor prin efectuarea a opt tipuri de analiza,dupa cum urmeaza

1. analiza de curent continuu a unei surse de tensiune sau curent de intrare, a unui parametru de model, sau a temperaturii (.DC);
2. analiza punctelor statice de functionare (OP);
3. analiza raspunsului in frecventa (.AC);
4. analiza de zgomot (.NOISE);
5. analiza sensibilitatii de curent continuu (­.SENS)
6. analiza functiei de transfer de semnal mic (.TF);
7. analiza raspunsului tranzitoriu, sau comportarea in timp (.TRAN);

analiza componentelor Fourier ale raspunsului tranzitoriu (.FOUR).

Tote aceste analize pot fi efectuate prin inserarea in liniile programului a comenzii dorite, cate una pentru fiecare rulare. Daca sunt apelate mai multe analize diferite in acelasi program atunci ultima este cea efectuata.

Pentru efectuarea oricarei analize este necesara mai intai descrierea circuitului. Aceasta consta in:

1. numerotarea nodurilor (un nod fiind punctul din circuit in care se unesc cel putin doua    terminale ale unor elemente de circuit), nodul de masa fiind obligatoriu notat cu zero;

2. declararea elementelor de circuit, prin nume, noduri de conectare, valoare si model, delimitate intre ele prin spatii, astfel:

rezistorul: Rnume nod1 nod2 valoare

condensatorul: Cnume nod1 nod2 valoare

tranzistorul bipolar: Qnume colector baza emitor tipul

sursa de tensiune: Vnume nod+ nod- valoare

3. precizarea tipului de analiza si a parametrilor acesteia

2.Desfasurarea lucrarii

Se editeaza programul urmator:

Amplificator limitator inversor

VCC 4 0 5V

VIN 1 0 5V

R1 1 2 10K

R2 4 3 1K

Q1 3 2 0 NPN1

.MODEL NPN1 NPN(BF=200)

.DC VIN 0 5 0.1

.END

Dupa rularea programului se reprezinta cu ajutorul subrutinei grafice Probe tensiunea V(3), ce este tensiunea de iesire a amplificatorului limitator inversor. Se masoara cu ajutorul cursorului valorile tensiunii de intrare pentru obtinerea pragurilor de nivel logic "0" si "1":

- 4,5V ( "1" logic) necesita 767,675mV la intrare

0,5V ( "0" logic) necesita 1,0676V la intrare

Apeland comanda Browse Output pe ecran se afiseaza fisierul de iesire ce contine rezultatele analizei de curent continuu comandate in program. Se reia editarea programului adaugandu-se comanda .OP cu o linie inaintea comenzii finale .END. Se ruleaza din nou programul si se studiaza din nou fisierul de iesire. Se observa ca fisierul de iesire contine de aceasta data  si parametrii punctului static de functionare.

Se modifica valoarea rezistentei R1 la valori cuprinse intre 2 si 8 kΩ si se completeaza tabelul urmator:

Se modifica valoarea factorului de amplificare in curent BF a tranzistorului Q1 la valori cuprinse intre 50 si 150 si se completeaza tabelul urmator:

Se studiaza in continuare caracteristica statica in polarizare directa a unei diode semiconductoare cu parametrii: Is=0,1p ;  Rs=16 ; CJO=2p ; Tt=12n ; Bv=100 ; Ibv=0,1p. La bornele diodei se aplica o tensiune ce creste cu 0,001 de la 0 la 0,5V . Se editeaza grafic caracteristica I(U), atat in coordonate liniare cat si in coordonte logaritmice. Efectul rezistentei serie se observa printr-o plafonare a valorii lui ln(I) in coordonate logaritmice si printr-o variatie liniara a intensitatii cu tensiunea in coordonte liniare, incepand cu o anumita valoare Vp a tensiunii. Panta graficului (in coordonate lineare) in zona de variatie lineara reprezinta valoarea rezistentei serie.

U₁=1,12V I₁=32,145mA

U₂=1,6V I₂=56,268 mA

Se studiaza in continuare in curent alternativ un amplificator cu emitor comun (amplificarea in tensine si amplificarea in curent), completandu-se tabelul: