T (2.32) (Chu kỳ là thời gian ngắn nhất để hàm lặp lại giá trị cũ)
3.2.4 Ví dụ mô phỏng mạch điện:
Mô phỏng mạch điện bài tập 6 trong phần 2.2.5.6. Cho mạch điện như hình 3.4 với E = 11(V);
1
R = 4/3Ω; 2 2
R = 3Ω; C = 1/5F; L = 4H. Hãy xác định điện áp trên tụ (t) = 4H. Hãy xác định điện áp trên tụ (t)
Cu . u .
Bước 1: Thiết kế mạch bằng Capture. Tạo một dự án Analog Or Mixed A/D mới.
Khởi động chương trình Orcad Capture: Click Start → Programs → Orcad Family Release 9.2 → Capture.
=> Cửa sổ Capture sẽ xuất hiện.
Tạo một dự án mới: File → New → Project. i(t) E ) (t iL ) (t iC 2 R 1 R L C ) (t uC Hình 3.4 Mạch điện bài tập 6
Hộp thoại New Project xuất hiện (Xem hình PL 3.1).
Đặt tên cho dự án và chọn thư mục lưu dự án trong cửa sổ New Project: Nhập tên dự án vào ô Name. Trong mục Create a New Project Using tích chọn Analog or Mixed A/D. Trong mục Location dẫn đường dẫn tới thư mục lưu dự án. Chọn xong click OK.
Cửa sổ Create PSpice Project xuất hiện (Xem hình PL 3.2).
Trong hộp thoại Create PSpice Project: Tích chọn Create based upon an existing project. Click OK.
Trình quản lý dự án mới Project Design Manager được mở ra.
Vào trang vẽ mạch mô phỏng: Trong cửa sổ quản lý Project: Double Click chọn mục File .dsn → Double click SCHEMATIC1 → Double click PAGE1 như hình 3.7.
Trang vẽ mạch SCHEMATIC1: PAGE1 được mở ra. Đưa các phần tử của mạch điện vào.
Để đưa các phần tử vào mạch, chọn từ thực đơn Place → Part (hoặc nhấn phím P), hoặc kích vào biểu tượng Place Part , khi đó hộp thoại Place Part sẽ xuất hiện (Xem hình PL 3.3).
Đưa các thư viện linh kiện của Orcad vào danh sách các thư mục để lựa chọn linh kiên : Click Add Library hộp thoại Browse File xuất hiện (Xem hình PL 3.4) → trong mục Look in dẫn đường dẫn tới thư mục chưa thư viện cần tìm → click chọn thư viện cần đưa vào → click Open.
Một số thư viện thông dụng trong mô phỏng mạch điện với Pspice gồm:
Analog: Chứa các phần tử thụ động (R, L, C), hỗ cảm, đường truyền và các nguồn dòng, nguồn áp phụ thuộc (nguồn áp phụ thuộc điện áp E, nguồn dòng phụ thuộc dòng điện F, nguồn dòng phụ thuộc điện áp G và nguồn áp phụ thuộc dòng điện H).
Source: Bao gồm các loại nguồn dòng và nguồn áp độc lập như Vdc, Idc, Vac, Iac, Vsin, Vexp, xung …
Còn rất nhiều thư viện khác chứa các thành phần của mạch điện như các linh kiện điện tử như diode, transistor, thyristor, mosfet, các cổng logic, các thiết bị giao tiếp …
Trong hộp thoại Place Part (Xem hình PL 3.3) để đưa linh kiện vào mạch: trong mục Libraries ta click vào thư mục chứa linh kiện cần đưa vào → trong mục Part List ta click vào linh kiện cần đưa vào mạch hoặc gõ tên linh kiện vào mục Part → click OK.
Sau khi click OK linh kiện sẽ gắn vào con trỏ như hình 3.8 nhấp chuột trái vào trang vẽ mạch ta thấy linh kiện được đưa vào mạch, nếu nhấp chuột phải một lần nữa ta thấy linh kiện thứ 2 sẽ xuất hiện.
Click vào Select để thực hiện thao tác tiếp theo. Thực hiện tương tự để lấy tất cả các linh kiện.
Sau khi đã đặt hết các thành phần của mạch điện vào sơ đồ, ta cần đặt một điểm thế 0 là GND bằng cách click vào biểu tượng Place ground trên thanh công cụ hoặc nhấn phím G. Hộp thoại Place Ground xuất hiện (Xem hình PL 3.5), ta chọn thư viện Source và chọn ký hiệu 0. Click OK ký hiệu đất dính vào con trỏ nhấp chuột phải vào vùng vẽ mạch ta được điểm đất trong mạch.
Sắp xếp lại vị trí các linh kiện trong mạch bằng cách nhấp chuột trái để chọn và kéo rê chuột đến vị trí cần đặt nhả chuột ra. Sau khi sắp xếp lại các linh kiện trong mạch ta được hình 3.9.
Chú ý trong phân tích quá độ ta cần phải có phần tử công tắc thường mở (hoặc thường đóng tùy bài tập) mới mô phỏng chính xác được. Phần tử này có tên Sw_tClose nằm trong thư viện ANL_MISC.
Nối các phần tử lại với nhau:
Nối các phần tử lại với nhau bằng một trong các cách sau: Click Place → Click wire từ thực đơn của chương trình; nhấn phím w hoặc click vào biểu tượng Place wire trên thanh công cụ.
Click chuột trái vào điểm đầu kéo chuột đến điểm cuối nhả chuột ra là ta đã nối được hai điểm lại với nhau bằng dây dẫn.
Sau khi nối dây cho mạch ta được hình 3.10.
Ta có thể đặt tên cho các nút bằng việc click Place → click Net Alias. Hộp thoại Place Net Alias xuất hiện (Xem hình PL 3.6). Ta đánh tên của nút vào mục Alias rồi click OK.
Hộp thoại biến mất ta nhấp chuột trái vào vị trí nút cần đặt tên là ta đã đặt tên cho nút như hình 3.11.
Thiết lập giá trị cho các phần tử:
Để thay đổi giá trị của các phần tử ta double click và con số ghi giá trị của phần tử. Hộp thoại Display Properties xuất hiện (Xem hình PL 3.7). Ta đánh giá trị cần thiết lập của phần tử vào mục Value sau đó click OK.
Làm tương tự cho các phần tử còn lại. Sau khi thiết lập giá trị cho tất cả các phần tử ta được hình 3.12.
Ta có thể thay đổi tên của phần tử bằng cách double click vào tên phần tử. Hộp thoại Display Properties xuất hiện (Xem hình PL 3.8). Ta đánh tên cần thiết lập cho phần tử vào mục Value rồi click OK.
Bước 2: Xác định kiểu mô phỏng Tạo tệp tin mô tả
Click Pspice → Click New Simulation Profile hộp thoại New Simulation xuất hiện (Xem hình PL 3.9). Ta đánh một tên bất kỳ vào mục Name, chọn none trong danh sách Inherit From rồi click Create.
Sau khi click Create hộp thoại Simulation Settings xuất hiện (Xem hình PL 3.10).
Xác định kiểu phân tích như một chiều, xoay chiều, quá độ, tần số
Trong hộp thoại Simulation Settings ta lựa chọn kiểu phân tích trong mục Analysis type theo bảng 3.1.
Bảng 3.1 Kiểu phân tích trong mục Analysis type
Phân tích Loại phân tích/tùy chọn trong khung Analysis type
Các biến biểu diễn
Phân tích DC DC Sweep Nguồn-Tham số-Nhiệt độ
Điểm phân cực Bias Point Truyền tìn hiệu nhỏ DC Bias Point
Độ nhạy DC Bias Point
Đáp ứng tần số AC Sweep/Noise Tần số
Nhiễu AC Sweep/Noise Tần số
Phân tích quá độ Time Domain (Transient) Thời gian
Fourier Time Domain (Transient) Thời gian
Nhiệt độ Temperature (Sweep)
Monte Carlo Monte Carlo/Worst Case Độ nhạy/Sai số thiết bị Monte Carlo/Worst Case
Với bài tập này ta cần phân tích quá độ vì vậy trong hộp thoại Simulation Settings ta cần thiết lập như sau: Chọn kiểu phân tích “Time Domain (transient)” trong mục Analysis type, nhập thời gian chạy của chương trình vào mục Run to time (đơn vị là giây).
Cho chạy Pspice: Click Pspice → Click Run
Khi đó cửa sổ Probe của Pspice sẽ được mở ra nhưng lúc này chưa có hình ảnh gì vì ta chưa xác định đáp ứng cần quan sát.
Bước 3: Quan sát kết quả Xác định đáp ứng cần quan sát:
Click Pspice → Markers → Click Voltage Level nếu đáp ứng cần quan sát là điện áp sau đó nhấp chuột trái vào vị trí cần đo điện áp, các đáp ứng loại khác được qui định như sau:
Voltage Differential: Điện áp giữa hai điểm.
Current Into Pin: Dòng điện đi qua phần tử. Chú ý: với Current Into Pin ta phải đặt ở cực của phần tử và chiều dương của dòng điện được đo qui định là từ đầu que đo đến phần tử.
Power Dissipation: Công suất tác dụng. Chỉ đặt trên các phần tử. Sau khi đặt que đo ta có hình 3.13:
Ngoài ra trong mục Pspice → Markers → Advanced còn có các que đo các đại lượng khác như:
dB Magnitude of Voltage: Đo biên độ điện áp trong mô phỏng đáp ứng tần số.
dB Magnitude of Current: Đo biên độ dòng điện trong mô phỏng đáp ứng tần số.
Phase of Voltage: Đo góc pha điện áp trong mô phỏng đáp ứng tần số.
Phase of Current: Đo góc pha dòng điện trong mô phỏng đáp ứng tần số. Sau khi đặt que đó ta trở lại cửa sổ Probe ta sẽ thấy hình vẽ của đáp ứng cần quan sát như hình 3.14.
Từ kết quả mô phỏng ta có: ) ( 5 , 9 max V C U Thời gian xác lập là: t = 5 (s) Kiểm tra tệp tin đầu ra nếu cần:
Để kiểm tra tệp tin đầu ra trong cửa sổ Probe ta click View → click Output File. Lưu kết quả và in kết quả:
Để in kết quả ta trở lại màn hình Simulation Results bằng cách click View → click Simulation Results sau đó click File → click Print … hoặc nhấn Ctrl + P.