Esercitazione sperimentale software SPICE

POLITECNICO DI MILANO
Polo Territoriale di Cremona
Corso di LAUREA INGEGNERIA INFORMATICA
LABORATORIO
FONDAMENTI DI ELETTRONICA
2° Anno --- 2° Semestre
Esercitazione n° 0
Utilizzando il pacchetto applicativo PSPICE – MicroSIM Eval 8 si desidera verificare, tramite
simulazione, il comportamento operativo e funzionale dei seguenti circuiti e dei relativi dispositivi
elementari che li compongono:
• Caratteristica tensione corrente di un diodo reale a sigla commerciale 1N4148, valutando la
tensione di soglia Vγγ;
• Circuito elementare Diodo-Resistenza con sollecitazione sinusoidale in tensione in ingresso di
ampiezza Vi >> Vγγ, raddrizzatore ad una semionda; rilievo delle forme d’onda caratteristiche
della tensione e della corrente al carico e del diodo; analisi degli intervalli di conduzione del
diodo;
• Circuito elementare rivelatore di inviluppo a Diodo−
−Resistenza−
−Capacità con sollecitazione
sinusoidale in tensione in ingresso; rilievo delle forme d’onda caratteristiche della tensione e
della corrente al carico e del diodo; analisi degli intervalli di conduzione del diodo;
• Circuito elementare raddrizzatore a doppia semionda mediante ponte a diodi di Graetz; forme
d’onda caratteristiche;
• Circuito elementare rivelatore di inviluppo a Ponte di Diodi di Graetz e filtro capacitivo;
rilievo delle forme d’onda caratteristiche della tensione e della corrente al carico e nei diodi;
analisi degli intervalli di conduzione dei diodi.
• Circuito elementare raddrizzatore a doppia semionda mediante due diodi e trasformatore a
presa centrale, realizzato con induttori mutuamente accoppiati, con filtro capacitivo; rilievo
delle forme d’onda caratteristiche della tensione e della corrente al carico e nei diodi; analisi
degli intervalli di conduzione dei diodi.;
• Circuito elementare raddrizzatore a doppia semionda mediante trasformatore e ponte a diodi
di Graetz con filtro capacitivo; forme d’onda caratteristiche della tensione e della corrente al
carico e nei diodi; analisi degli intervalli di conduzione dei diodi.
• Transcaratteristica vo = ƒ(vi) di una rete lineare contenente diodi: limitatore a due livelli.
Determinazione delle forme d’onda caratteristiche.
SIMULAZIONE CARATTERISTICA TENSIONE CORRENTE DI UN DIODO REALE
SIMULAZIONE RADDRIZZATORE AD UNA SEMIONDA
SIMULAZIONE RIVELATORE DI INVILUPPO A DIODI E CAPACITÀ
PROCEDURA RELATIVA ALLL’INSERIMENTO DEI DATI NECESSARI
ALLA PARAMETRIZZAZIONE DEL RIVELATORE DI INVILUPPO
DEFINIZIONE DEI VALORI DI SETUP INERENTI LE SPECIFICHE
PER LA SIMULAZIONE
SIMULAZIONE DEL RADDRIZZATORE A DOPPIA SEMIONDA
A PONTE DI GRAETZ
SIMULAZIONE RIVELATORE DI INVILUPPO A PONTE DI GRAETZ
Si noti la presenza dei MARKERS VOLTAGE DIFFERENTIAL
utilizzati per la misura della tensione VR1 ai morsetti del parallelo
costituito dalla resistenza R1 e dal condensatore C1.
Andamento della corrente nei diodi (diagramma superiore)
Andamento della tensione ai morsetti del condensatore (diagramma inferiore)
RADDRIZZATORE A DOPPIA SEMMIONDA
REALIZZATO CON TRASFORMATORE A PRESA CENTRALE
ANDAMENTO TEMPORALE DELLA CORRENTE NEI DIODI D1 E D2
E DELLA TENSIONE VO AI CAPI DELLA RESISTENZA DI CARICO R3
RADDRIZZATORE A DOPPIA SEMIONDA
CON TRASFORMATORE E PONTE A DIODI DI GRAETZ
Schema Circuitale del Raddrizzatore con filtro capacitivo
Impostazione dei parametri del Trasformatore
Andamento temporale della tensione al primario, della tensione al secondario
e della tensione di uscita ai capi della resistenza di carico R1
Andamento temporale della tensione al primario, della tensione al secondario
e della tensione di uscita ai capi della resistenza di carico R1
LISTATO DEI PROGRAMMI “.CIR” DI SIMULAZIONE
DEI CIRCUITI ESAMINATI DURANTE L’ESERCITAZIONE
RILIEVO SPERIMENTALE
CARATTERISTICA TENSIONE-CORRENTE
DEL DIODO COMMERCIALE 1N4148
CARATTERISTICA DIODO
IS 0 2 DC 5MA
R1 2 1 10
D1 1 0 D1N4148
.LIB NOM.LIB
.DC IS 0 8M 0.01M
.PRINT DC V(1) I(D1)
.PROBE
.END
RILIEVO SPERIMENTALE
DELLE FORME D’ONDA CARATTERISTICHE
DEL CIRCUITO DIODO-RESISTENZA
CON FILTRO CAPACITIVO
RADDRIZZATORE SEMIONDA E CAPACITÀ
VS 1 0 SIN(0 5 200 0 0 0)
R1 2 0 1K
C1 2 0 50U IC=0V
D1 1 2 D1N4148
.LIB NOM.LIB
.TRAN 10U 20M 0 10U UIC
.PRINT TRAN V(2) I(D1)
.PROBE
.END
RILIEVO SPERIMENTALE DELLE FORME
D’ONDA SPECIFICHE DEL CIRCUITO
DIODO-RESISTENZA CON FILTRO
CAPACITIVO. PARAMETRIZZAZIONE 2ª
RADDRIZZATORE SEMIONDA E CAPACITÀ
VS 1 0 SIN(0 5 200 0 0 0)
D1 1 2 D1N4148
R1 2 0 1K
C1 2 0 {CVAL} IC=0V
.LIB NOM.LIB
.PARAM CVAL=10UF
.STEP PARAM CVAL LIST 5U 10U 20U
.TRAN 10U 15M 0 10U UIC
.PRINT TRAN V(2) I(D1)
.PROBE
.END
RILIEVO SPERIMENTALE
DELLE FORME D’ONDA CARATTERISTICHE
DEL CIRCUITO DIODO-RESISTENZA
RADDRIZZATORE A SEMIONDA
VS 2 0 SIN(0 5 200 0 0 0)
R1 1 0 1K
D1 2 1 D1N4148
.LIB NOM.LIB
.TRAN 10U 20M 0 10U
.PRINT TRAN V(1) I(D1)
.PROBE
.END
RILIEVO SPERIMENTALE DELLE FORME
D’ONDA SPECIFICHE DEL CIRCUITO
DIODO-RESISTENZA CON FILTRO
CAPACITIVO. PARAMETRIZZAZIONE 1ª
RADDRIZZATORE SEMIONDA E CAPACITÀ
VS 1 0 SIN(0 5 200 0 0 0)
D1 1 2 D1N4148
R1 2 0 1K
C1 2 0 {CVAL} IC=0V
.LIB NOM.LIB
.PARAM CVAL=10UF
.STEP PARAM CVAL 5U 20U 5U
.TRAN 10U 15M 0 10U UIC
.PRINT TRAN V(2) I(D1)
.PROBE
.END
RILIEVO SPERIMENTALE DELLE FORME
D’ONDA SPECIFICHE DEL CIRCUITO
RADDRIZZATORE CON DIODI A PONTE DI
GRAETZ E CARICO RESISTIVO.
RADDRIZZATORE PONTE DI GRAETZ
VS 1 0 SIN(0 5 200 0 0 0)
R1 2 3 1K
D1 1 2 D1N4148
D2 3 0 D1N4148
D3 0 2 D1N4148
D4 3 1 D1N4148
.LIB NOM.LIB
.TRAN 10US 15M 0 10U
.PRINT TRAN V(2,3) I(D1),I(D3)
.PROBE
.END
RILIEVO SPERIMENTALE DELLE FORME
D’ONDA SPECIFICHE DEL CIRCUITO
RADDRIZZATORE CON DIODI A PONTE DI
GRAETZ E CARICO RESISTIVO E FILTRO
RADDRIZZATORE PONTE GRAETZ-FILTRO
VS 1 0 SIN(0 5 200 0 0 0)
R1 2 3 1K
C1 2 3 10U IC=0V
D1 1 2 D1N4148
D2 3 0 D1N4148
D3 0 2 D1N4148
D4 3 1 D1N4148
.LIB NOM.LIB
.TRAN 10US 15M 0 10U UIC
.PRINT TRAN V(2,3) I(D1),I(D3)
.PROBE
.END
RILIEVO SPERIMENTALE DELLE FORME
D’ONDA SPECIFICHE DEL CIRCUITO
RADDRIZZATORE CON TRASFORMATORE A
PRESA CENTRALE E CARICO RESISTIVO
RADDRIZZATORE CON TRASFORMATORE A
PRESA CENTRALE
VS 1 0 SIN(0 5 200 0 0 0)
R1 1 2 0.01
L1 2 0 1H IC=0A
L2 3 0 1H IC=0A
L3 0 4 1H IC=0A
D1 3 5 D1N4148
D2 4 5 D1N4148
RK 5 0 1K
K1 L1 L2 L3 1
.LIB NOM.LIB
.TRAN 10U 15M 0 10U
.PRINT TRAN V(5) I(D1) I(D2)
.PROBE
.END
RILIEVO SPERIMENTALE DELLE FORME
D’ONDA DEL CIRCUITO RADDRIZZATORE
CON TRASFORMATORE A PRESA CENTRALE
CARICO OHMICO E FILTRO CAPACITIVO
RILIEVO SPERIMENTALE DELLE FORME
D’ONDA DEL CIRCUITO RADDRIZZATORE
A TRASFORMATORE E PONTE DI GRAETZ
CARICO OHMICO E FILTRO CAPACITIVO
RADDRIZZATORE CON TRASFORMATORE A
PRESA CENTRALE E FILTRO CAPACITIVO
RADDRIZZATORE A TRASFORMATORE
VS 1 0 SIN(0 5 200 0 0 0)
R1 1 2 0.01
L1 2 0 1He IC=0A
L2 3 0 1He IC=0A
L3 0 4 1He IC=0A
D1 3 5 D1N4148
D2 4 5 D1N4148
RK 5 0 1K
C1 5 0 10U IC=0V
K1 L1 L2 L3 1
.LIB NOM.LIB
.TRAN 10U 15M 0 10U UIC
.PRINT TRAN V(5) I(D1) I(D2)
.PROBE
.END
RADDRIZZATORE A TRASFORMATORE CON
PONTE DI GRAETZ-FILTRO CAPACITIVO
RADDRIZZATORE TRASFORMATORE GRAETZ
VS 1 0 SIN(0 10 200 0 0 0)
R2 1 2 0.01
L1 2 0 2000 IC=0A
L2 3 0 2000 IC=0A
K1 L1 L2 1 K3019PL_3C8
D1 3 4 D1N4148
D2 5 0 D1N4148
D3 0 4 D1N4148
D4 5 3 D1N4148
RK 4 5 1K
C1 4 5 10U IC=0V
.LIB NOM.LIB
.TRAN 10U 15M 0 10U UIC
.PRINT TRAN V(4,5) I(D1) I(D3)
.PROBE
.END
Programmi scritti in ambiente TEST EDITOR del pacchetto applicativo
MicroSim Eval 8
FILE .CIR
SIMULAZIONE RETE A DIODI “LIMITATORE A DUE LIVELLI”