Corso di Elettrotecnica Prof. Ing. Francesco Carlo Morabito

1. Simulatore Circuitale Spice Corso di Elettrotecnica Prof. Ing. Francesco Carlo Morabito Ing. Pellicanò Diego

2. Scopo della simulazione dei circuiti elettrici #1 • Per conoscere il comportamento di un circuito elettrico è necessario risolvere un insieme di equazioni derivate dalle LKT, dalle LKC e dalle LL. • Al crescere delle dimensioni del circuito diventa impossibile risolvere il circuito manualmente. • Per molti anni l’unica soluzione è stata la realizzazione fisica del circuito su cui eseguire i test necessari a verificarne il funzionamento.

3. Scopo della simulazione dei circuiti elettrici #2 • Questa tecnica divenne inadeguata con l’avvento dei circuiti integrati a causa degli elevati costi (sia in termini di tempo che di denaro) necessari a realizzare il circuito campione su cui effettuare i test. • Ciò, assieme all’aumento della diffusione e della potenze dei computer, è alla base della nascita e dello sviluppo dei simulatori circuitali, programmi capaci di risolvere qualunque circuito senza fare ipotesi semplificative. • Per questo motivo alla fine degli anni sessanta, nell’Università della California- Berkeley, nasce il progetto “SPICE” (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis).

4. Caratteristiche di Pspice • Pspice, versione di Spice per personal computer, sviluppato dalla Microsim Corporation e commercializzato a partire dal 1984, è attualmente distribuito dalla CADENCE. • Pspice è disponibile in numerose versioni per i diversi sistemi operativi (DOS, Windows, Unix, etc.) • Pspice è in grado di analizzare circuiti contenenti fino a 130 elementi e 100 nodi. • Può eseguire tre classi principali di analisi sui circuiti • Analisi DC (in regime stazionario o in continua) • Analisi in transitori • Analisi AC • E’ inoltre in grado di calcolare funzioni di trasferimento, di eseguire analisi di rumore, di sensibilità, analisi di Fourier ed altro. • I circuiti possono contenere resistori, induttori, condensatori, generatori dipendenti e indipendenti, amplificatori operazionali, trasformatori, linee di trasmissione e dispositivi a semiconduttore (diodi, BJT, Mosfet, etc.)

5. Processing • Postprocessing • Preprocessing *.out ASCII • Text • Editor • Text • Editor *.cir ASCII • Pspice • Probe *.dat BIN *.sch BIN • Schematics • *.lib • ASCII Principio di funzionamento

6. Applicazioni principali del pacchetto Pspice student #1 • Schematics: Un editor grafico, usato per disegnare sullo schermo il circuito da simulare. Consente di posizionare i componenti , collegarli assieme per formare il circuito e inoltre di specificare il tipo di analisi da eseguire.

7. Applicazioni principali del pacchetto Pspice student #2 • Pspice A D: Il programma che simula il circuito creato con Schematics. Simulare un circuito significa costruire un modello matematico del circuito a partire dai modelli dei componenti e risolverne le equazioni risultanti. • Probe:Programma che fornisce una visualizzazione grafica dei risultati generati da Pspice. Può essere utilizzato per tracciare il grafico di una qualunque tensione o corrente del circuito. • Text Edit: semplice editor di test.

8. Fasi per l’analisi di un circuito • Schematics • Creazione di un circuito • Simulazione • Stampa dei risultati • Pspice AD • Probe

9. Schematics #1

10. Schematics #2 • Per selezionare un oggetto: click sul pulsante sinistro una sola volta. • Per eseguire un’azione: doppio click sul pulsante sinistro. • Per annullare una qualunque operazione: premere <Esc>

11. Creazione dei circuiti con Schematics • Piazzamento delle parti o componenti del circuito • Collegamento delle parti tra loro per formare il circuito • Modifica degli attributi delle parti

12. Part name • Attributi Elementi circuitali

13. Generatori indipendenti di tensione

14. Generatori indipendenti di corrente

15. Amplificatori Operazionali

16. Posizionamento delle parti #1 • Selezionare Draw/Get new part per aprire la finestra di dialogo PartBrowser advanced

17. Posizionamento delle parti #2 • Usare la barra di scorrimento per selezionare la parte, oppure scrivere il part name (es. C per il condensatore)

18. Posizionamento delle parti #3 • Click su Place & Close • Spostare il mouse fino alla posizione desiderata sullo schermo • Doppio click con il pulsante sinistro per terminare la modalità piazzamento Per ruotare: <Ctrl R> oppure Edit/Rotate Per cancellare: <Ctrl X> oppure Edit/Cut

19. Posizionamento delle parti #4

20. Collegamento delle parti • Si seleziona Draw/Wire oppure <Ctrl-W>, se con il cursore si collegano i due punti. • Si aggiunge il collegamento di massa AGND

21. Modifica degli attributi delle parti #1 • Nome • Ciascun attributo consiste di un nome e del suo corrispondente valore • Valore • Attributo

22. Modifica degli attributi delle parti #2 • Cliccando sul nome attiviamo la finestra di dialogo Edit Reference Designator

23. Modifica degli attributi delle parti #3 • Cliccando sul valore attiviamo la finestra di dialogo Set AttributeValue

24. Modifica degli attributi delle parti #4

25. Fattori di scala • Per maggior comodità è possibile esprimere i valori numerici per mezzo di fattori di scala riportati in tabella

26. Voltmetri e Amperometri #1 • Inseriamo 2 voltmetriViewpoint • Inseriamo 1 Amperometro Iprobe

27. Voltmetri e Amperometri #2

28. Simulazione • Salvare lo schematico (file *.sch) • Si esegue Pspice selezionando Analisis/Simulate • Viene attivata la fase di electricrulecheck (ERC), nella quale viene generata la netlist (*.cir) • Se ci sono errori, viene creata la errorlist • Se non ci sono errori, il sistema avvia automaticamente Pspice ed esegue la simulazione (analisi nodale) • Quando l’analisi è terminata, il programma visulizzaBiaspointcalculeted , e genera un file risultati/uscita (*.out)

29. Risultati