Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 2. MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ DÙNG CIRCUITMAKER

Chương 2. MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ DÙNG CIRCUITMAKER

Tải bản đầy đủ - 0trang

Dùng để thiết lập các chế độ mô phỏng khác nhau về AC, DC…Analyses Setup

cũng có thể được chọn từ trình đơn hoặc phím F8.



/



 Nút Run/Stop Analog Simulation:



Cũng có thể được chọn từ trình đơn hoặc phím F10. Nhấn Run để khởi động chế

độ mô phỏng. Biểu tượng Run được thay thế bởi một dấu hiệu Stop, việc nhấn nút Stop sẽ

dừng q trình mơ phỏng, đóng tất cả cửa sổ phân tích và trở về chế độ chỉnh sửa.

 Nút View Schematic



Là công cụ dùng để xem sơ đồ nguyên lý mạch điện.

 Nút Split Schematic/ waveforms vertically



Dùng để chia sơ đồ/ Tách sóng theo chiều dọc.

 Nút View Schematic



Dùng để xem tồn bộ dạng sóng.

 Nút Split Schematic/ waveforms horizontally



Dùng để chia sơ đồ/Tách sóng theo chiều ngang.

2.1.2 Menu mơ phỏng

Trên Menu Bar chọn Simulation:



Hình 2.18: Trình đơn mơ phỏng



Trong đó:

-



Anolog Mode: Chế độ mơ phỏng mạch tương tự.

Digital Mode: Chế độ mô phỏng mạch số.

Analyses Setup (hay nhấn F8): Thiết lập các giá trị mô phỏng.

Check Pin Connections: Kiểm tra các kết nối dây dẫn vào linh kiện.

27



-



Reset (hay nhấn Ctrl + Q): Khởi động lại q trình mơ phỏng.

Step (hay nhấn F9): Chế độ mơ phỏng từng bước.

Run (hay nhấn F10): Khởi động chế độ mơ phỏng bình thường.

Trace (hay nhấn F11): có tính năng quan sát hoạt động của mạch. Dùng trong mô phỏng

mạch điện tử số.

Active Probe: Các hoạt động thăm dò khác.

2.1.3 Một số thiết bị dùng cho mô phỏng mạch điện tử

a) Multimeter (Đồng hồ vạn năng)



Hình 2.19: Đồng hồ vạn năng



Để lấy thiết bị này ta vào tab Browse chọn theo

đường

dẫn: Analog/ Instruments/ Multimeter. Hoặc vào tab Search, gõ Multimeter để lấy thiết bị.

Multimeter dùng để đo trở kháng hoặc điện áp DC, DC trung bình (AVG), đo áp

hoặc dòng điện AC hiệu dụng (RMS).

Bạn có thể đặt nhiều Multimeter vào mạch. Khi bạn chạy một mô phỏng, giá trị

đo lường sẽ hiển thị trên máy đo.

Nối Multimeter theo nguyên tắc:

-



Khi đo điện áp nối máy đo song song với phần tử.

Khi đo dòng điện nối máy đo nối tiếp với phần tử.

Khi đo trở kháng, phải đảm bảo đã ngắt nguồn cấp cho mạch điện và hãy nhận ra những

thiết bị dao động nào có thể gây ra những lỗi Spice.

b) Signal Generator (Bộ phát tín hiệu đa chức năng)



28



Hình 2.20: Bộ phát tín hiệu đa chức năng



Để lấy thiết bị này ta vào tab Browse chọn theo

dẫn: Analog/Instruments/ Signal Gen.



đường



Có thể xếp đặt nhiều bộ phát tín hiệu trong mạch thiết kế tùy thuộc vào yêu cầu

cụ thể. Những chức năng dạng sóng bao gồm: Sine Wave (sóng sin), Pulse (sóng vng),

AM Signal (sóng AM), FM Signal (sóng FM), Exponential (sóng mũ), Piece Wise (sóng

tuyến tính). Việc thay đổi từ dạng sóng này sang dạng sóng khác ta chỉ cần kích chuột

phải vào thiết bị sau đó chọn Edit Singnal Generator. Hộp thoại xuất hiện ta chọn

Wave…, rồi kích vào dạng sóng ta cần thay thế, kết thúc ta ấn OK.



Hình 2.21: Hộp thoại thay đổi dạng sóng



c) Nodeset Statement (Thiết lập trạng thái cho nút)



29



Thiết bị được lấy ra vùng làm việc bằng cách vào tab Browse, và làm theo đường

dẫn: Spice Controls/Nodeset/NODESET. Hoặc vào tab Search gõ Nodeset.

Giúp tìm ra giải pháp quá độ hoặc điều chỉnh bằng cách tạo ra điểm chuyển đầu

tiên với những nút nhất định được giữ đối với điện áp cung cấp, cần thiết cho việc mô

phỏng những mạch điện đa hài.

d) IC Statement (Trạng thái IC)



Thiết bị IC Statement được lấy ra theo tab Browse với đường dẫn: Analog/SPICE

Controls/.IC hoặc vào tab Search gõ IC.

Để xác lập những điều kiện q độ ban đầu thì có 2 phép nội suy khác nhau, tùy

thuộc vào tham số UIC được chọn trong chế độ phân tích quá độ (Transient Analysis).

-



-



Khi tham số UIC được chọn trong Transient And Fourier Analysis Setup, điện áp nút được

xác định. IC sử dụng để tính tụ điện, Diode, Transistor, JFET và các điều kiện khởi đầu

MOSFET.

Khi tham số UIC không được chọn trong Transient And Fourier Analysis Setup, giải pháp

phân cực được tính trước khi phân tích quá độ. Trong trường hợp này điện áp nút được

xác định. Trong quá trình quá độ sự duy trì điện áp trên những nút này bị hủy bỏ. Đây là

giải pháp mong muốn cho phép Spice tính tốn các giải pháp điều chỉnh một cách tương

thích.

2.2 Quy trình mơ phỏng mạch điện tử tương tự

2.2.1 Quy trình

Một cách tổng qt cho quy trình mơ phỏng mạch tương tự gồm các bước sau:

Hoàn thành mạch điện nguyên lý.

Kiểm tra các kết nối dây bằng cách chọn Simulation/Check Pin Connections

trên Menu bar khi xuất hiện thông báo “All pins are connected” thì tất cả các thiết bị đã

được kết nối.



+ Bước 1:

+ Bước 2:



30



Kích hoạt chế độ mơ phỏng Analog, bằng cách chọn Simulation/Analog Mode

trên Menu bar.



+ Bước 3:



Chạy mô phỏng ta nhấn vào nút Run Analog Simulation

. Cách khác vào

Simulation/Run hoặc nhấn F10.

+ Bước 5:

Phân tích mạch điện, ta dùng đầu dò tín hiệu Probe Tool kích vào vị trí ta cần

đo dạng sóng hoặc đo điện áp, dòng điện…Các dạng sóng, số liệu thu được sẽ hiển thị

hoặc ẩn đi dưới các dạng khác nhau khi ta chọn cách hiển thị cửa sổ khác nhau.

+ Bước 4:



Dừng mô phỏng bằng cách nhấn nút

Simulation/Stop.



+ Bước 6:



hoặc nhấn phím F10, hoặc



2.2.2 Thiết lập các thông số mô phỏng

Trên Menu Bar chọn Simulation/ Analyses Setup hoặc nhấn F8 để hiện hộp thoại

thiết lập các thơng số mơ phỏng.



Hình 2.22: Thơng số mơ phỏng



Analyses Setup cung cấp các thông số tiêu chuẩn mô phỏng sau đây:

-



DC Analysis: Thông số nguồn một chiều.

AC Analysis: Thông số nguồn xoay chiều.

Transient/Fourier: Thiết lập các thông số mạch theo thời gian và vạch phổ tần dạng

Fourier.

Transfer Function: Chức năng truyền.

Noise: Chỉ số nhiễu.

Operating Points: Lựa chọn chế độ làm việc (lựa chọn xem các giá trị như: DC AVG hoặc

AC RMS và cũng cho phép đọc giá trị Transient).

Parameter Sweep: Thông số quét.

Temperature Sweep: Nhiệt độ quét.

Monte Carlo: Cho phép chạy nhiều mô phỏng.

 Analog Option:

31



Chọn tham số cần đo, có 5 tùy chọn khác nhau (lựa chọn bằng cách kích chuột

đánh dấu vào ơ tròn trước mục đó):

-



-



Node Voltage and Supply current: đo điện áp nút, dòng điện nguồn.

Node Voltage, Supply and Device current: đo điện áp nút, dòng điện nguồn, dòng điện qua

thiết bị.

Node Voltage, Supply current, Device current and Power: đo điện áp nút, dòng điện

nguồn, dòng điện qua thiết bị và cơng suất tiêu tán trên thiết bị (thường được sử dụng

trong quá trình mơ phỏng).

Node Voltage, Supply current and Subcircuit Variables: đo điện áp nút, dòng điện nguồn

và tham số biến đổi của nguồn.

Run-Time Test Point Only: chỉ đo thời gian khi chạy mô phỏng.





Always set defaults for transient and UP analyses:



Mặc định Transient/Fourier và Operating Points đã được chọn. Khi mô phỏng

các mạch cần sử dụng Transient/Fourier và Operating Points ta bỏ chọn ở ô “Always set

defaults for transient and OP analyses”. Sau đó nhấn chọn nút Transient/Fourier và

Operating Points để thiết lập các thơng số.





DC Analysias:



Hình 2.23: Thơng số DC



Thơng số DC tạo ra kết quả giống như của một vết của đường cong.Nó thực hiện

Operating Points tại mỗi một loạt các bước xác định một đường cong chuyển từ DC.

Source Name là tên của một nguồn điện.

Các giá trị Start Value (giá trị bắt đầu), Stop Value (giá trị dừng) và Step Value

(giá trị của từng bước) để xác định dải quét và độ phân giải.

Có hai nguồn là nguồn chính được đặt sẵn, nguồn phụ (Enable Secondary) là tùy

chọn. Nếu nguồn phụ được chọn (bằng cách đưa trỏ chuột tích vào ơ vng trước Enable

Secondary), nguồn chính sẽ được vượt qua tồn bộ phạm vi của nó cho mỗi giá trị của

nguồn phụ.





AC Analysias:

32



Hình 2.24: Thơng số AC



Thơng số AC tạo ra kết quả như của một máy vẽ đồ thị Bode, tính tốn các biến

đầu ra của tín hiệu nhỏ AC như là một chức năng của tần số. Nó thực hiện Operating

Points để xác định bước sóng DC của mạch, thay thế nguồn tín hiệu với máy phát sóng

hình sin biên độ cố định, và phân tích các mạch trong dải tần số mà ta chỉ định. Đầu ra

mong muốn của thơng số tín hiệu nhỏ AC thường là một chức năng chuyển giao (đạt được

điện áp, độ hỗ dẫn ngược…)

Trong đó Sweep (dải tần số)

+ Linear: Chia theo đường.

+ Decade: Chia theo quãng 10.

+ Octave: Chia theo quãng 8.

 Operating Points



Hình 2.25: Lựa chọn chế độ làm việc



Operating Points tạo ra dữ liệu tương tự như đọc thơng số của một vạn năng DC.

Nó khơng tính đến sự tồn tại của bất kỳ nguồn AC nào, thường được thực hiện tự động

trước mỗi thông số khác, ngay cả khi nó đã bị vơ hiệu trong hộp thoại Analog Analyses.

Tuy nhiên, bạn phải kích hoạt nó nếu ta muốn sử dụng công cụ Probe như là một thông số

vạn năng để xem giá trị DC, DC AVG hoặc AC RMS điện áp, dòng điện hoặc cơng suất

(xem giá trị DC AVG hoặc AC RMS cũng cho phép đọc thơng số Transient).

33







Transient/Fourier



Hình 2.26: Hộp thoại Transient/Fourier



Transient là thiết lập thơng số được tính tốn các biến đầu ra tạm thời (điện áp

hoặc dòng điện) theo chức năng của thời gian đối với người dùng được chỉ định trong

khoảng thời gian là giữa Start Time (thời gian bắt đầu) và Stop Time (thời gian ngừng).

Thông thường, Step Time (bước thời gian) và Max.Step (bước thời gian lớn nhất) sẽ có

cùng giá trị nếu tích chọn UIC (sử dụng điều kiện ban đầu).

Fourier bao gồm trong Transient. Bạn phải bật chức năng Transient để làm việc

với Fourier bằng cách tích chọn vào ơ vng trước Fourier. Khi mơ phỏng được hồn

thành, thơng số Fourier được hiển thị trong một cửa sổ. Thông số Fourier dựa trên chu kỳ

cuối cùng của dữ liệu tạm thời. Ví dụ, nếu tần số cơ bản là 1.0kHz, thì dữ liệu tạm thời từ

chu kỳ 1ms cuối sẽ được sử dụng cho thông số Fourier.

 Monte Carlo



Thông số Monte Carlo cho phép bạn chạy nhiều mô phỏng với giá trị thiết bị

ngẫu nhiên thay đổi theo quy định dung sai. Bạn chỉ có thể sử dụng tính năng này khi có

cho phép một hoặc nhiều phân tích tiêu chuẩn (AC, DC, hoặc Transient). Chức năng này

thường để mặc định.

Các thơng số còn lại như Transfer Function, Noise, Operating Points, Parameter

Sweep, Temperature Sweep thường được để mặc định nên ta khơng cần phân tích chi tiết

các thơng đó.

2.3 Minh họa mơ phỏng một số mạch điện tử tương tự

a) Ví dụ 1: Mơ phỏng hoạt động của mạch chỉnh lưu nửa chu kì dùng Diode.

34



Các bước tiến hành:

+ Bước 1: Vẽ mạch điện như hình 2.11 trong CircuitMaker bằng cách sử dụng:

- 01 diode [General/Diodes/Diode] (d).

- 01 điện trở [General/Resistors/Resistor] (r).

- 01 GND [General/Sources/Ground] (0).

- 01 nguồn sóng sin [Analog/Signal Gen] (g).



Hình 2.27: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu nửa chu kì

+ Bước 2: Kiểm tra các kết nối dây dẫn tới các thiết bị bằng cách vào Simulation/Check Pin



Connections. Xuất hiện thông báo:



+ Bước 3: Kích hoạt chế độ mơ phỏng Analog, bằng cách chọn Simulation/Analog model trên



Menu Bar.

Nhấn nút Run Analog Simulation

trên thanh cơng cụ hoặc nhấn phím F10 để

chạy mơ phỏng.

+ Bước 5:

Lần lượt đưa đầu dò nhấp vào các điểm A, B để xem dạng sóng điện áp trước và

sau khi vào tải ( hay điện áp trên Diode), ta có kết quả như hình 2.12.

+ Bước 4:



35



Hình 2.28: Dạng sóng đầu vào tại điểm A diode chỉnh lưu



Hình 2.29: Dạng điện áp đầu ra tại điểm B diode chỉnh lưu

+ Bước 6: Nhấn Stop (hoặc F10) để dừng quá trình mơ phỏng.



 Nhận xét:

Diode D1 1N4005 đã thực hiện việc chuyển từ nguồn xoay chiều thành nguồn

một chiều.

a) Ví dụ 2: Phân tích DC (mơ phỏng mạch điện DC)

Các bước tiến hành:

+ Bước 1: Vẽ mạch điện như hình 2.13 trong CircuitMaker bằng cách sử dụng:

- 02 điện trở [General/Resistors/Resistor] (r).

- 01 GND [General/Sources/Ground] (0).

- 01 nguồn V1 [General/Sources/Battery] (b).

- 03 Multimeter [Analog/Instruments/Multimeter]. Và thiết lập các đồng hồ A,B và C như

sau:

• Đồng hồ A, B đo Voltage (đo điện áp).

• Đồng hồ C đo Current (dòng điện).

-



36



Hình 2.30: Mạch điện DC

+ Bước 2: Vào “Simulation” chọn “Analog mode” , sau vào “Check Pin Connections” để



kiểm tra các chân nối. Xuất hiện thông báo “All pins are connected”.

+ Bước 3: Thiết lập các thông số đo

Từ Menu bar chọn Simulation/Analyses set up/Analog Option nhấp vào nút

Node Voltage, Supply current, Device current and Power cho phép đo điện áp nút, dòng

điện nguồn, dòng điện qua thiết bị và cơng suất tiêu tán trên thiết bị.



37



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 2. MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ DÙNG CIRCUITMAKER

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×