Allegro PSpice System

Allegro PSpice System

Auch erfahrene Elektronik-Entwickler können das Verhalten von elektrischen Schaltungen schwer vorhersagen. Daher werden Schaltungen oder nur kritische Schaltungsteile entweder durch physikalisch aufgebaute Prototypen und anschließende Messungen oder durch Schaltungssimulationen analysiert. Der Trend geht hier klar zur virtuell simulierten Messung, da die Entwicklungszyklen immer kürzer werden und mit Simulationen sehr zeitnah Aussagen getroffen werden können, die mit Messungen korrelieren. Weltweit hat sich PSpice als Referenzsimulator über Jahre durchgesetzt, und die meisten Hersteller von Bauteilen bieten PSpice Simulationsmodelle im Internet an.

Basierend auf dem Stromlaufplan, der für ein PCB Layout gezeichnet wird, kann eine Simulation gestartet werden. Der Anwender fügt ggf. eine Stromquelle oder einen definierten Stimulus und Messpunkte im Stromlaufplan ein. Dieses Verfahren ähnelt dem eines physikalischen Versuchsaufbaus mit Funktionsgenerator und Oszilloskop.

Produkteigenschaften

Allegro PSpice System enthält alle Funktionen von PSpice A/D und PSpice Designer, jedoch nicht OrCAD Capture. Darüber hinaus verfügt es über die folgenden Funktionen:

Sensitivity Analyse
Anzeige der empfindlichen Bauteile

Sensitivity Analyse

Bei dieser Simulationsvariante wird die Empfindlichkeit aller Bauteile der Schaltung berechnet. Die Empfindlichkeit zeigt den relativen Einfluss jedes einzelnen Bauteils auf eine oder mehrere Zielfunktionen einer Schaltung an, wie z.B. maximale Leistung, Bandbreite, Mittenfrequenz, etc. Zur Auswertung steht eine grafische Darstellung zur Verfügung. Sie zeigt den Einfluss auf die gewählte Zielfunktion der kritischen Bauteile, im Hinblick auf die Bauteiltoleranz. Somit können unkritische Bauteile mit größeren Toleranzen gewählt werden, während Bauteile, bei denen kleine Werteänderungen einen großen Einfluss auf die Zielfunktionen haben, gezielt mit engen Toleranzen spezifiziert werden. So lassen sich Kosten an unempfindlichen Stellen reduzieren.

Advanced Monte Carlo
Optimierung der Bauteilparameter

Optimizer

Die Optimizer Funktion kann basierend auf einer vorgegebenen Schaltung (Netzliste) eigenständig die Bauteile so dimensionieren, dass eine Zielfunktion möglichst genau erreicht wird. Basierend auf einer definierten Zielfunktion errechnet die Funktion nicht nur die theoretisch optimalen Bauteilwerte, z.B. R1 = 57,34 Ohm und R2 = 14,29 Ohm und ß = 129. Es können auch als mögliche Zielergebnisse bestimmte Bauteilreihen vorgegeben werden, aus denen die Werte gewählt werden dürfen. So würde bei einer E24-Reihe die Optimizer-Simulation Werte von R1 = 56 Ohm und R2 = 22 Ohm als Bauteilkombination für ein Optimum der Zielfunktion wählen.

Parametric Plot
Kurven verschiedener Parameter

Parametric Plot

Mit dem Parametric Plot lassen sich mehrere Werte sweepen, d.h. es werden basierend auf nur einer Simulation die Ergebnisse aller Werte von 0 Volt bis 10 Volt mit der Schrittweite 1 Volt und Werten für einen Kondensator von 1 pF bis 10 pF in Schritten der E12–Reihe dargestellt. Das Ergebnis ist eine übersichtliche Kurvenanzahl. Die schnelle Darstellung eines komplexen Sachverhalts durch eine Simulation hilft eine Schaltung richtig zu dimensionieren. Die Kennlinien der Bauteile im Arbeitspunkt werden mit einem Wizard ausgemessen. Es ist möglich, Werte für Spezifikationen wie Anstiegszeit, Überschwingen, Leistung, Bandbreite usw. zu dimensionieren.

Global Tolerances
Globale Toleranzen für alle Modelle

Globale Toleranzen

PSpice Advanced Analyse unterstützt die Vergabe von globalen Toleranzen in PSpice-Modellen. In einer PSpice-Schaltung mit frei verfügbaren PSpice-Modellen können in der Software zentral Parameter für Fertigungstoleranzen angegeben werden. Bei einer Monte Carlo Simulation wird dann das Verhalten der Schaltung nicht mehr bei exakten Werten für Widerstände (z.B. 10 Ohm) simuliert, sondern es können Bauteil-Kombinationen mit den Toleranzen von ±5% für alle Widerstände ausgeführt werden, ohne dass die Simulations-Modelle angepasst werden müssen. Toleranzen können global für Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten, Spannungs- und Stromquellen vergeben werden. Es lassen sich in der Software aber auch gezielt Toleranzen für einzelne Bauteile vorgeben, zum Beispiel D1 1N4148 und Subcircuits.

DMI (Device Model Interface)
DMI (Device Model Interface)

Device Model Interface

Mit dem DMI (Device Model Interface) können in PSpice komplexe Schaltungsteile als virtueller Prototyp simuliert werden. Dazu werden in verschiedenen Level der Abstraktion die Schaltungsteile mit Programmiersprachen wie C/C++, SystemC oder Verilog-A beschrieben und der Programmcode in PSpice über das Device Model Interface eingebunden. Mögliche Anwendungen sind ein Digital Power Supply (SMPS), ein FIR oder Noise Filter oder sogar Hardware in the Loop (HIL). In der Applikation Note sind die Details beschrieben.

Advanced Monte Carlo
Zu hohe Ausfallwahrscheinlichkeit

Advanced Monte Carlo

Mit der Monte Carlo Analyse wird die zufällige Streuung der Toleranzen von Bauteilen nachempfunden. Das Ergebnis ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Toleranzen für jedes Bauteil. Wenn diese Bauteile in der Serienproduktion kombiniert werden, können die verschiedenen Toleranzen der Bauteile unterschiedliche Auswirkungen auf die Zielfunktionen haben. Mit der Analyse lassen sich Aussagen treffen, wie groß die Ausbeute ist, d.h. wie viele Produkte in der Qualitätssicherung ausfallen würden. Durch die grafischen Darstellungen können Schwachpunkte erkannt werden, und der Entwickler kann gezielt Qualität einplanen und den Yield erhöhen.

PSpice Reference Circuits and Examples

Unten sehen Sie eine Auswahl elektronischer Grundschaltungen. Es gibt jeweils einen Link für ein Video-Tutorial, das das Verhalten dieser Schaltung erklärt. Die Schaltung ist für die Simulation in PSpice aufbereitet und kann kostenlos als ZIP-Datei heruntergeladen werden. Sie können die Ergebnisse der Simulation leicht reproduzieren und Komponenten und Einstellungen austauschen, um die Schaltung für Ihre eigene Ausbildung besser zu verstehen.

Kondensator-Schaltungen

Kondensator als Phasenverschiebung

Phasenverschiebung

Video Schaltung

Kondensatoraufladung

Kondensatoraufladung

Video Schaltung

Kondensatorentladung

Kondensatorentladung

Video Schaltung

Hochsetzsteller

Hochsetzsteller

Video Schaltung

Dioden-Schaltungen

Diodenkennlinie

Diodenkennlinie

Video Schaltung

Vorwiderstand

Vorwiderstand Diode

Video Schaltung

Freilaufdiode

Freilaufdiode

Video Schaltung

Reihenstabilisierung

Reihenstabilisierung

Video Schaltung

Stromregelung LED

Stromregelung LED

Video Schaltung

Transistor-Schaltungen

Impedanzwandler

Impedanzwandler

Video Schaltung

Emitterschaltung

Emitterschaltung

Video Schaltung

Stromspiegel

Stromspiegel

Video Schaltung

Bipolar Schalter

Bipolar Schalter

Video Schaltung

Induktive Lasten

Induktive Lasten

Video Schaltung

Kapazitive Lasten

Kapazitive Lasten

Video Schaltung

Open Collector

Open Collector

Video Schaltung

Differenzverstärker

Differenzverstärker

Video Schaltung

Mehrstufiger Verstärker

Mehrstufiger Verstärker

Video Schaltung

Frequenzmultiplizierer

Frequenzmultiplizierer

Video Schaltung

FET-Transistor-Schaltungen

N-Kanal J-FET

N-Kanal J-FET

Video Schaltung

N-Kanal J-FET als Verstärker

N-Kanal J-FET Verstärker

Video Schaltung

P-Kanal J-FET

P-Kanal J-FET

Video Schaltung

Thyristoren-Schaltungen

Thyristor als Schalter

Thyristor Schalter

Video Schaltung

Thyristor als Sägezahngenerator

Sägezahngenerator

Video Schaltung

IGBT(insulated-gate bipolar transistor)

IGBT als Schalter

IGBT als Schalter

Video Schaltung

Triac (Triode for Alternating Current)

Triac Phasenanschnittsteuerung

Phasenanschnittsteuerung

Video Schaltung

Operationsverstärker (OPV)

Invertierender Operationsverstärker

Invertierender Verstärker

Video Schaltung

Nicht Invertierender Operationsverstärker

Nicht-Invertierender Verstärker

Video Schaltung

Invertierender Addierer

Invertierender Addierer

Video Schaltung

Nicht Invertierender Addierer

Nicht-Invertierender Addierer

Video Schaltung

Operationsverstärker als Integrierer

Integrierer

Video Schaltung

Operationsverstärker als Differenzierer

Differenzierer

Video Schaltung

Schmitt-Trigger

Schmitt-Trigger

Video Schaltung

Nicht invertierender Schmitt-Trigger

Nicht invert. Schmitt-Trigger

Video Schaltung

Digital Analog Wandler (DAW, DA-Wandler)

Digital Analog Wandler (DAW)

Video Schaltung

Integrator mit Reset

Integrator mit Reset

Video Schaltung

Oszillatoren

RC-Oszillator

RC-Oszillator

Video Schaltung

Schwingkreis

Schwingkreis

Video Schaltung

Parallelschwingkreis

Parallelschwingkreis

Video Schaltung

Reihenschwingkreis

Reihenschwingkreis

Video Schaltung

Hartley Oszillator

Hartley Oszillator

Video Schaltung

Filter

Passiver Bandpass

Passiver Bandpass

Video Schaltung

Bandpass 1. Ordnung

Bandpass 1. Ordnung

Video Schaltung

Aktiver Bandpass mit Einfachmitkopplung

Bandpass mit Einfachmitkopplung

Video Schaltung

Notch Filter (Kerbenfilter)v

Notch Filter (Kerbenfilter)

Video Schaltung

Tschebyscheff Filter

Tschebyscheff Filter

Video Schaltung

Motor-Schaltungen

Blindleistungskompensation

Blindleistungskompensation

Video Schaltung

Phasenverschiebung an einem Motor

Phasenverschiebung

Video Schaltung

Schaltregler-Regelungstechnik

PID Regler

PID Regler

Video Schaltung

Synchronized Switch Harvesting on Inductor (SSHI)

Switch Harvesting (SSHI)

Video Schaltung

Gleichrichter

Cockcroft Walton

Cockcroft Walton

Video Schaltung

Drehstrom

Drehstrom

Drehstrom

Video Schaltung

Dreieckschaltung

Dreieckschaltung

Video Schaltung

Sternschaltung

Sternschaltung

Video Schaltung

Sternpunktverschiebung

Sternpunktverschiebung

Video Schaltung

Leistung bei symmetrischer Last

Leistung symmetrischer Last

Video Schaltung

Dreipuls Mittelpunktschaltung

Mittelpunkt Dreipuls

Video Schaltung

Product Feature Comparison for PSpice

    PSpice A/D PSpice Designer PSpice Designer Plus Allegro PSpice System OrCAD PCB Designer Professional with PSpice
Analog circuit simulation
Digital circuit elements
OrCAD Capture -
OrCAD Capture CIS - - - -
Smoke Analysis -
Systems Option - - -
Advanced Analysis - - -
Matlab Simulink co-simulation - - -
DMI Device Model Interface - - -
This table is for information only. For details consult the official datasheets from Cadence.