معرفی نرم افزار :ORCAD 9.2 این نرم افزار یک نرم افزاری قوی در زمینه تحلیل طراحی مدارهای الکتریکی ودیجیتالی میباشد .که می توان مدارات را در 4حوزه مختلف آنآلیز کرد .
که این حوزها عبارتند از آنالیزهای...
(1 BIAS PONT 2) TIME DOMIN 3) DC SWEEP 4 ) AC SWEEP
مراحل نصب نرم افزار :
CD محتوی نرم افزار ORCAD 9.2 داخل CD ROM گذاشته و ان را باز نموده وسپس فایل متنیREAD ME را باز کرده ودر انجا مراحل نصب طبق زیر باید انجام شود...
اجرایSETUP .
EXE ◄ NEXT ◄YES ◄انتخاب (به معنی کامپیوتر مستقل)STAND ALON LICENSING ◄NEXT◄انتخاب INSTALL PRODUCT… ◄NEXT ◄(در پنجرهFILE EXTENSION RIGIST…) در این پنجره پسوندهایی به ما نشان میدهد و ازما سوال میکند که ایا می خواهید این پسوندها را به روز کنید؟و باید YES بزنیم◄YES ◄YES ◄دوباره همین سوال را میکند◄OK ◄FINISH
بعد از نصب برنامه این مراحل را طی می کنیم
طبق انچه در فایل متنی READ MY امده وارد پوشه UPDATE شده و سه زیر شاخه ان را مرحله به مرحله اجرا می کنیم .
برای اجرا روی SETUP.EXE.
کلیک میکنیم
(1) : 1 WEB UPDATE (2) : WEB UPDATE2 (3) :3 WEB UPDATE
سپس داخل CDمحتوای نرم افزارروی شاخه REGESTER دو فایل به نام های ORCAD.
LIC- وORCAD FNC .DLL وجود دارد این دو فایل را در شاخه هایی که نامبرده کپی می کنیم و این پایان مرحله نصب است و برای اجرای بهتر نرم افزار بهتر است سیستم را RESTART کنیم تا تنظیمات جدید منظور شود جهت اجرای برنامه می توان مسیر زیر را طی کرد .
START►ALL PROGRAMS►ORCAD 9.2►CAPTURE
چگونگی استفاده از نرم افزار :
برای ایجاد صفحه جدید: بعد از باز کردن برنامه از طریق مسیر فوق برای ایجاد صفحه جدید مسیر روبرو را طی می کنیم FILE ► NEW PROGECT که شامل گزینه های زیر است...
(1) ANALOG MIXEDA/P: با انتخاب این گزینه علاوه بر کشیدن نقشه می توانیم ان را انالیز و طراحی کنیم که در کلاس باید این گزینه را انتخاب کنیم.
(2) PC BOARD WIZARD : برای طراحی مدار چاپی
(3) ...PROGRAMMABLE COGICAL : برای برنامه نویسی روی آی سه هایی که قابل برنامه نویسی باشند.
(4) SCHE MATIC :مخصوص طراحی است و فقط می توانیم مدار را ترسیم کنیم.
برای ذخیره کردن:برای این کار باید از منوی FILE ► SAVEASرا انتخاب کرد
برای استفاده از قطعات : چنانچه دفعه اول است که از این نرم افزار استفاده می کنیم باید قطعات مورد نیاز را اضافه کنیم برای این کار در منوی سمت راست نرم افزار گزینه PLACE PART که به شکل است را کلیک می کنیم .
پنجره ای باز می شود ADD LIBRARY را انتخاب کرده و گزینه ANALOG .
OLB و SOURCE .
OLB که اولی برای کتابخانه قطعات و دومی برای کتابخانه منابع است.
برای استفاده از قطعات کافی است انها را در این کتابخانه ها انتخاب کنیم و در صفحه کلیک کنیم .
برای خارج شدن از حالت انتخاب قطعات کافی است راست کلیک کنیم وگزینه ENDMODE یا کلید ESC در صفحه کلید را انتخاب کنیم .
برای عمودی کردن قطعه کلید Rرا در صفحه کلید را فشار دهید .
برای سیم کشی کردن قطعات : بر روی گزینه PLAC WIR که به شکل است در منوی سمت راست کلیک می کنیم باید توجه داشت که درکلیه مدارها باید از ارت (زمین) استفاده کرد
وارد کردن واحد کلیه قطعات :
N (نانو) U (میکرو) p (پیکو) MEG (مگا ) M (میلی )
برای وارد کردن مقادیر عناصر روی عددی که به صورت پیش فرض جلوی انها نوشته دابل کلیک می کنیم آنالیز کردن مدار ترسیم شده : بعد از کشیدن مدار باید ان را انالیز کنیم برای این کار روی گزینه NEW SUMALAITON PROFILE در نوار بالای نرم افزار کلیک می کنیم پنجره ای باز می شود که از ما نامی میخواهد ان نام را وارد می کنیم وگزینه CREATE را می زنیم .
پنجره به نام
SUMA LAITON SETTING باز می شود و به صورت پیش فرض در سر برگ ANALYSIS قرار دارد .چنانچه مدار طراحی شده دارای مقادیر DC است در قسمت ANALGSIS TYDE گزینه BIAS POINT (این انالیز می تواند مدار را به صورت DC بررسی کند .) را انتخاب کرده وOKمی کنیم برای اعمال کردن تنظیمات روی گزینه RUN کلیک می کنیم حال با کلیک کردن روی کلید های
در همین نوار ابزار می توانیم مقادیر جریان ولت وتوان محاسبه شده توسط نرم افزار را ببینیم .
نکته 1 : در صورت استفاده از منابع وابسته باید به این نکته توجه کنیم که منبع ولتاژ یا جریانی که در دایره است تولید کننده است ومنبع دیگر باید به نقطه ای وصل شود که می خواهیم وابستگی به انجا را نشان دهیم نکته2 : در استفاده از قطعات چنانچه از کتابخانه های غیر از پوشه PSPICE استفاده کنیم ممکن است در هنگام کار ERROR بدهد پس بهتر است از قطعات این پوشه استفاده کنیم .
نکته 3: برای تغییر ضرایب منابع وابسته روی منبع دابل کلیک می کنیم و در قسمت GAIN ضریب مورد نظر را تایپ می کنیم .
برای جستجو کردن قطعه:
برای جستجو کردن قطعه باید اینگونه عمل کرد * (نام قطعه مورد نظر ) مثال *Q2N2219
برای جابجا کردن قطعه: به وسیله موس میتوان ان را دراگ کرد ویا بعداز انتخاب ان با کلید های چهار جهته این کار را انجام داد .همچنین برای چرخاندن قطعه به صورت افقی یا عمودی می توان طبق زیر عمل کرد...
برای جابجا کردن قطعه: به وسیله موس میتوان ان را دراگ کرد ویا بعداز انتخاب ان با کلید های چهار جهته این کار را انجام داد .همچنین برای چرخاندن قطعه به صورت افقی یا عمودی می توان طبق زیر عمل کرد...
(1) عمودی MIROR VERTICALLY انتخاب قطعه◄کلیک راست (2)افقی MIROR HORIZANTALLY در مورد منابع وابسته : E : منبع ولتاژ وابسته به ولتاژ F : منبع جریان وابسته به جریان G : منبع جریان وابسته به ولتاژ H : منبع ولتاژ وابسته به جریان کار عملی (1) :آنالیز BAIS POINT مدار های شکل زیر را تو سط انالیز BAIS POINT تحلیل کرده وهر کدام را با نام متفاوت ذخیره کنید .
BAIS POINT برای تحلیل وآنالیز کردن مدار های DC است .
ابتدا هر یک از این مدارها را توسط فرمول های مختلف حل کرده و مقادیر خواسته شده را از این فرمول ها به دست اورید TEST1 I1,I2,I3=?
I1=15 Kvl2:2I2=3(I2-I3)+1(I2-I1)=0 6I2-3I3=15 KCL:I3=I1+Vx/9 Vx=3I3-3I2 I3=15+1/9(3I3-3I2)= I3=15+1/3 I3 -1/3I2-1/3I2-2/3I3+15=0 -1/3I2-2/3I3+15= 0 →-1/3I2-2/3I3= -15 6I2-3I3=15 6I2-3I3=15 -1/3I2-2/3I3= -15 → -6I2-12I3=-270 → I3=-255/-15=17 I3=17 I2=?
6I2-(3*17)=15 → I2=15+(3*17)/6=11 I2=11 TEST 2 V1,V2,V3 = ?
KCL1:-4.8+V1/7.5+(V1-V2)/2.5=0 SN: V1-V2/2.5+V2/10+V3/2.5+V3-12/1=0 =4V1-4V2+V2+4V3+10V3-120=0 SN: V3-V2=IX کمکی IX=V1/7.5 کمکی جایگذاری7.3*(V3-V2=V1/7.5) → 7.5V3-7.5V2=V1 → 7.5V3-7.5V2-V1=0 ادامه صفحه بعد....
حال باید معادله سه مجهولی زیر را از طریق روش کرامر حل کنیم.در نهایت جواب برابر می شود...
Kvl: 4V1-3V2=36 V1=15 SN: -4V1+5V2+14V3=120 V2=8 -V1-7.5V2+7.5V3=0 V3=10 TEST3 VAB= ?
I=?
VAB= VCD= -20I * 25(-500I) KVL : -5+2000I+3( -500I)=0 -5+2000I-1500I=0 → I=5/500=.01A → VAB=-500*.01=-5 I=.01 VAB=-5 TEST1 I1,I2,I3=?
I1=15 I2=11 I3=17 TEST 2 V1,V2,V3 = ?
V1=15 V2=8 V3=10 TEST3 VAB= ?
I=.01 VAB=-5 TEST5 Vce:8.9 mA Ic:33.56mA IB:?31.06mA کار عملی (2) :آنالیز TIME DOMAIN در انالیز قبلی چنانچه بخواهیم VTHمدار را محاسبه کنیم فقط می توانستید ولتاژ عناصر را نسبت به زمین محاسبه کنید .
در این انالیزبه وسیله پراب هایی که در نوار RUN است می توانیم این کار را به راحتی انجام دهیم یعنی ولتاژ نقطه (A.B) یا VTH را به راحتی توسط این پراب ها به دست اورد.این پرابها عبارتند ...
این پراب می تواند ولتاژ نقطه مورد نظررا نسبت به زمین محاسبه کند این پراب برای محاسبه ولتاژ بین دو نقطه نسبت به هم میباشد این پراب برای محاسبه جریان عبوری از یک عنصر استفاده میشود این پراب برای محاسبه توان مصرفی یا اعمالی به مدار استفاده میشود نکته مهم: با توجه به این که RTH= VTH /ISC و ISC اتصال کوتاه است وهمچنین با توجه به این که پراب محاسبه جریان باید در محل اتصال عنصر وسیم قرار گیرد برای محاسبه ISC یک مقاومت خیلی کم در مدار میگزاریم وجریان را به دست می اوریم .
هنگامی که گزینه TIM E DOMANTرا در منوی ANALYSIS TYPE انتخاب می کنیم گزینه هایی وجود دارد واز ما می خواهد که تکمیل کنیم .
این گزنیه ها عبارتند از...
RUN TO TIME :بازه زمانی که شکل موج را نشان میدهد START SAVING DATA AFTTER :زمان شروع نشان دادن شکل موج MAXIMUM STEP SIZE :مقدار دقت در ترسیم شکل موج(هرچه کمتر باشد دقت ان بیشتر است) Rth=Vth/Isc= 40/10mA = 4000 = 4 kΩ کار عملی (3) :آنالیز DC SWEEP :توسط این انالیز می توان منحنی مشخصه نیمه هادی هایی همانند دیود معمولی دیود زنر ترانزیستورBJT ترانزیستورJFET ومنحنی مشخصه های نیمه ورودی انتقالی و خروجی و همچنین قضیه انتقال توان ماکزمیم می پردازیم .
همانطور که میدانیم برای اینکه در یک شبکه الکتریکی پیچیده یا ساده خطی ماکزیمم توان به مصرف کننده منتقل شود, باید مقاومت مصرف کننده رابرابر مقاومت تونن قرار دهیم که این کار توسط آنالیز DC SWEEP انجام میشود.لذا مراحل زیر را در نظر می گیریم...
1):مدار مورد نظر رادر صفحه اصلی رسم می کنیم .
2): از کتابخانه SPECIAL قطعه PARAM را اورده و در کنار مدار رسم شده قرار می دهیم.
این قطغه به مدار وصل نمی شود با دابل کلیک روی این قطعه(NEWCOLUM) را انتخاب کرده ویک نام مناسب را برای NAME انتخاب نموده RL و عدد 1 را در VALUE انتخاب نموده وبا تایید ان در صفحه مربوطه ستونی اضافه شده و مقدار RL 1 در نظر گرفته شده است.
سپس از این صفحه خارج شده و به صفحه اصلی باز می گردیم .
3): از روی مسئله نام مقاومتی که آن را به عنوان مقاومت بار در نظر گرفته ایم کلیک کرده و به صورت {RL} می نویسیم وهمچنین بروی مقدار پیشفرض 1KΩ این گونه وارد می کنیم.
4):پراب توان(W) بروی مقاومت RL قرار می دهیم.
5): ضمن انتخاب نامی برای انالیز نوع آنالیز راDC SWEEP انتخاب می کنیم و در همین صفحه گزینه GLOBAL PARAMETER را علامت دار کرده و در قسمت PARAMETER NAME نام RL را می نویسیم ومقادیر مناسبی برای قسمت SWEEP TYPE یادداشت می کنیم.
توجه داشته باشید که مقدار شروع باید عددی غیر از صفر باشد و با یادداشت مقدار پایان ومقدار دقت, انها را تایید کرده واز صفحه خارج می شویم و در نهایت مدار را RUN می کنیم.
در جدول کشیده شده محور افقی انگر مقاومت RL و محور عمودی بیانگر توان می باشد.
کار عملی (4) :کاربردهای دیگر آنالیز DC SWEEP :همانطور که در جلسه قبل توضیح داده شد یکی از کاربردهای آنالیز DC SWEEP رسم منحنی مشخصه دیودها است.
در این جلسه به بررسی چگونه دست آوردن منحنی دیود زنر 1N4617 همچنین به دست اوردن ولتاژ هدایت و ولتاژ سوختن دیود معمولی1N4001 می پردازیم.
1): منحنی ولتاژ دیود زنر1N4617 : 1): ابتدا مدار روبرو را رسم می کنیم(نکته: نیازی به دادن مقدار به منبع نیست) 2): وارد آنالیز DC SWEEP شده و در قسمت VOLTAGE SOURCE نام منبع ولتاژ (V1) را وارد می کنیم.
3): همان طور که می دانید یک دیود زنر در بایاس مستقیم کاملا همانند دیود معمولی عمل می کند و ولتاژ دو سر ان هم مانند دیودمعمولی است.ولی در بایاس معکوس هنگامی که ولتاژآند کاتد آن (VAK) به حد معینی رسید در بایاس معکوس شروع به هدیت می کند .
از این رو برای مشاهده منحنی ولتاژ ان طبق انچه گفته شد باید ولتاژ شروع را عددی بزرگ و منفی (مثلا 45) و مقدار پایان را عددی بزرگتر از 7/0 درنظر بگیریم.
4): با توجه به اینکه منحنی ولتاژ دیود زنر، تغییرات جریان دیود ( ID) را نسبت به ولتاژ آند کاتد(VAK) مورد بررسی قرار می دهد،پس باید خط افقی یا محور X بر حسبVAK و محور عمودی یا محورY بر حسب ID باشد .
حال برای تعیین محورX به منظور VAK وارد مسیرPLOT ◄AXIS SETTING شده وسپس در سربرگ XAXIS گزینه AXIS VARIABLE رازده در پنجره X AXIS VARIBLE ولتاژ آند کاتد را بصورت فورمول روبرو تایپ کرده وOK می کنیم.(شکل صفحه بعد) V(D1:A)-V(D1:K) 5): در این مرحله برای اعمال ID بر محورY روی گزینه ADD TRACE کلیک کرده وگزینهID1 را انتخاب ودر نهایت OKمیکنیم .
منحنی ولتاژ دیود 1N4001 :هدف از این ازمایش به دست اوردن مقدار ولتاژ سوختن دیود است برای این کار دیود را به صورت مدار زیر می بندیم .
برای به دست اوردن منحنی این دیود کافی است مراحل مربوط به دیود زنر را انجام داد.
با این تفاوت که ولتاژ سوختنVBR در حد بیشتری است (75-) که برای واضع بودن بهتر است مقدار(100 -) منظور شود مقدار ولتاژVBR در صفحه بعد نشان داده شده است .
لازم به یاداوری است که