Il SIMULATORE CIRCUITALE
SPICE
DIEE
A.A. 2002-2003
Ing. Maria Katiuscia Zedda
Scopo della simulazione dei
circuiti elettrici
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.
Scopo della simulazione dei
circuiti elettrici
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).
Cenni storici
Spice è il programma più utilizzato nella simulazione dei circuiti e
rappresenta di fatto lo standar della simulazione circuitale.
E’ il risultato del lavoro di molti studenti di ingegneria dell’Università
di Berkeley, da cui è stato sempre distribuito gratuitamente.
La prima versione risale al 1971.Risolveva circuiti con max 400
componenti e 100 nodi, l’input avveniva mediante schede perforate.
Nel corso degli anni sono state rilasciate nuove versioni del
programma caratterizzate dall’utilizzo di metodi numerici più efficienti,
da un linguaggio più potente e da modelli più completi dei dispositivi.
Oggi tutti i principali fornitori di software CAD/CAE offrono una
versione arricchita o supportata di SPICE. Faremo riferimento alla
versione Free for studens 9.1 Pspice.
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.).
Pspice student
www.orcad.com
Pspice student
version download.
Principio di funzionamento
Preprocessing
Processing
Text
Editor
*.cir
ASCII
Schematics
*.sch
BIN
Postprocessing
*.out
ASCII
Text
Editor
*.dat
BIN
Probe
Pspice
*.lib
ASCII
Applicazioni principali del
pacchetto Pspice student 9.1 I
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.
Applicazioni principali del
pacchetto Pspice student 9.1 II
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.
Fasi per l’analisi di un circuito
Creazione di un circuito
Schematics
Simulazione
Pspice AD
Stampa dei risultati
Probe
Schematics
Schematics
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>
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
Piazzamento delle parti
Selezionare Draw/Get new part per
aprire la finestra di dialogo
Part Browser advanced
Piazzamento delle parti
Usare la barra di scorrimento per
selezionare la parte, oppure scrivere il part
name (es. C per il condensatore)
Elementi circuitali
Part name
Attributi
Generatori indipendenti di corrente
Generatori indipendenti di tensione
Piazzamento delle parti
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
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
Modifica degli attributi delle parti
Nome
Valore
Attributo
• Ciascun attributo consiste
di un nome e del suo
corrispondente valore
Modifica degli attributi delle parti
Cliccando sul nome attiviamo la
finestra di dialogo
Edit Reference Designator
Modifica degli attributi delle parti
Cliccando sul valore attiviamo la
finestra di dialogo Set Attribute Value
Fattori di scala
Per maggior comodità è possibile esprimere i
valori numerici per mezzo di fattori di scala
riportati in tabella
Simbolo
T
G
MEG
K
M
U
N
P
F
Valore
1012
109
106
103
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
Nome del suffisso
tera
giga
mega
kilo
milli
micro
nano
pico
femto
Voltmetri Amperometri
Inseriamo 2
voltmetri Viewpoint
Inseriamo 1
Amperometro Iprobe
Simulazione
Salvare lo schematico (file *.sch)
Si esegue Pspice selezionando Analisis/Simulate
Viene attivata la fase di electric rule check (ERC), nella
quale viene generata la netlist (*.cir)
Se ci sono errori, viene creata la error list
Se non ci sono errori, il sistema avvia automaticamente
Pspice ed esegue la simulazione (analisi nodale)
Quando l’analisi è terminata, il programma visulizza
Bias point calculeted , e genera un file
risultati/uscita (*.out)
Risultati
