MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia

Transkriptio

1 MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia Jännitteellä ohjattava kytkin Pulssigeneraattori AC/DC jännitelähde ja vakiovirtageneraattori Muuntaja Tuloimpedanssin mittaus Makrot mm. VCO, Potentiometri, PWM ohjain, 555- ajastinpiiri Suurtaajuusmallinnukset H. Honkanen JÄNNITEOHJATTU KYTKIN: Kytkin löytyy: Jänniteohjattua kytkintä ohjataan ulkoisella jänniteohjauksella Kytkimelle annetaan sen kytkeytymis- ( VON ) ja avautumis- ( VOFF ) jännitteet. Kytkimelle asetetaan myös sen johtavan tilan resistanssi ( RON ) ja sen vuotoresistanssi ( ROFF ) Jänniteohjatulla kytkimellä voi korvata : - Releen - Analogikytkimen ( FET kytkin ) EDIT-valikko: Johtavan ( ON ) tilan resistanssi ( Ω ) OFF tilan ohjausjännite OFF tilan resistanssi ( Ω ) Johtavan ( ON ) tilan ohjausjännite

2 PULSSIGENERAATTORI: Pulssigeneraattorin editointi: PULSSI- GENERAATTORI Jännitetaso pulssin nollatilassa Jännitetaso pulssin aktiivitilassa Pisteiden P1 P5 selvitykset alemmassa kuvassa P2 ( 50 ns ) P3 ( 500 ns ) P1 ( 0 ns ) P4 ( 550 ns ) P5 ( 1 us ) Ajastuksien avulla voi tehdä haluttuja aaltomuotoja: - Kolmioaalto: τ = P5

3 - Sahahammasaalto: AC/DC JÄNNITELÄHDE JA VAKIOVIRTAGENERAATTORI Vakiovirtalähde AC/DC ( I tai ISource ) Jännitelähde AC/DC ( V ) Kiinteä tasajännitelähde Esim: Kiinteä 12 V jännite

4 Esimerkkinä jännitelähteen asettelu DC 12V, AC osuus: 4 Vp, taajuus 100Hz siniaaltoa VALUE Asetus muotoa: AC ph aalto DC-osuus AC-osuus taajuus Eli: AC 1 SIN ,jossa: AC = AC osuus mukana 1 = Lähtövaihekulma 1 rad SIN = Siniaalto 12 = 12 V DC osuus 4 = 4 V AC osuus ( Vp ) 100 = 100 Hz taajuus Tulos:

5 MUUNTAJA Kaksikääminen muuntaja Kaksikääminen muuntaja löytyy valmiina komponenttina: Muuntajan asetuksiin annetaan käämien induktanssit ja kytkentäkerroin: Käämi-induktanssihan kasvaa kierrosmäärän neliössä Muuntajan muuntosuhde on suorassa suhteessa kierrosmääriin, korjattuna häviöistä johtuvaan kytkentäkertoimeen Muuntosuhde on täten induktanssien suhteen neliöjuuri, korjattuna kytkentäkertoimella

6 Muuntajasydän Muuntajasydämen määrittelyssä määritellään sydämen vaikutuspiirissä olevat kelat. Toisinsanoen määritellyt kelat ovat ko. muuntajasydämen käämejä: Kuvaan on piirretty muuntaja, jossa on toisiokääämi väliulostulolla.

7 TULOIMPEDANSSIN MITTAUS Tuloimpedanssin mittaus tapahtuu siten,että syöttölähteeksi ( Sinigeneraattorin paikalle ) asetetaan ohjelmoitava vakiovirtalähde, joka asetetaan antamaan vaihtovirtaa. Tämän jälkeen mitataan jännite virtalähteen navoista ja Ohmin lain avulla voidaan impedanssi määrittää Vakiovirtalähteen asennus: Vakiovirtalähteen asetukset: - Tasajännitekomponentti merkityksettömän pieneksi - Vaihtojännitekomponentti esimerkiksi 1 ma Analyysin asetukset: Z = U I Y akselille annetaan impedanssin kaava!

8 MAKROT - Makrot tarkoittavat valmiita toimintalohkoja, jotka voidaan liittää kytkennän osaksi. - Ulkoisesti makro on valmis komponentti tai toiminnallinen lohko, jossa liitynnät tuloille ja lähdöille. - Makrot löytyvät valikosta: Components -> Analog primitivies -> Macros, joskus makron voi löytää myös sitä kuvaavan komponentin nimellä V C O - Valmis makro, jossa myös käyttöjännite valmiina - Lähtöaalto: Siniaalto, AC - Asetukset: - VP = Lähtöjännitteen amplitudi ( Vp ) - F0 = Keskitaajuus, ohjausjännittellä 0 V - KF = Taajuuden muutos: Hz / V ( Taajuus pienenee negatiivisella ohjausjännitteellä ) Kuva: VCO makron rakenne:

9 Potentiometri - Potentiometrin haku: - Potentiometrin asetukset: - POTSIZE = Potentiometrin resistanssiarvo - PERCENT = Potentiometrin kääntökulma prosentteina - Makron rakenne:

10 555 ajastinpiiri - Klassisesta 555 ajastinpiiristä on myös makro Kuva: Makron ulkoinen olemus, pinnikuva Kuva: 555 makron rakenne Kuva alla: 555 piirin sisäinen rakenne ( Fairchild )

11 Hakkuriohjain Hakkuriohjain 1845 löytyy myös demoversiosta. Kuvassa integroitu hakkuriohjain pinnikuvana ja toisessa kuvassa ohjaimen rakenteen mallinnus Kuva yllä: Hakkuri( PWM ) ohjain 1845 pinnikuva Kuva: Hakkuriohjaimen 1845 makron rakenne Hakkuriohjaimen 1845 toiminnasta tarkempi selvitys tästä linkistä

12 KOMPONENTTIEN SUURTAAJUUSMALLINNUS Analysaattorin todenmukaisuus riippuu komponenttien mallinnuksen tarkkuudesta. Aktiivikomponenttien SPICE mallit ovat pääsääntöisesti niin hyvin luotuja, että ne toimivat analyysissä myös suurtaajuuksilla oikein. Passiivikomponenttien osalta tilanne on heikompi. Micro-Capin peruspasiiivikomponetit ( Vastukset ja kondensaattorit ) ovat analyyseissä ideaalisia. Valmiita SPICE malleja ei myöskään ole kovin usein saatavilla. Suurtaajuusmallinnus tehdään muodostamalla ideaalikomponenteista komponentin suurtaajuusominaisuuksia vastaava kytkentä. Esimerkkinä kondensaattori: Tarkka mallinnus: o Tarkka mallinnus toteutetaan korvaamalla kondensaattori seuraavalla vastinkytkennällä ( Vastus/vastukset jätetään usein pois ) o Kuva: Sijaiskytkennässä: - C, on kapasitanssi ( se haluttu ominaisuus ) - Rp, on eristysresistanssi, mitä isompi, sitä parempi - Rs, on sarjaresistanssi, mitä pienempi, sitä parempi - L, on induktanssi, mitä pienempi, sitä parempi ESR:ää hyödyntävä mallinnus. o ESR:n avulla hyvyyttä laskettaessa kaikki häviöt kuvitellaan sarjavastuksessa tapahtuviksi. Tämä ei anna aivan todenmukaista kuvaa induktanssin puuttumisen vuoksi. Malli on kuitenkin parempi, kuin ideaalimalli, varsinkin pientaajuuksilla ( mm. elkot ). ESR:n arvo muuttuu taajuuden funktiona, joten toimintataajuus on tiedettävä. o Kuva: