PSpice A/D

PSpice Schaltungssimulator

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

ABM Model
Verhaltensmodell eines Regelkreises

ABM Modell

Analog Behaviour Modelling (ABM) ist geeignet um abstrakte elektrische Systeme wie z.B. Motoren, Leistungselektronik, Operationsverstärker, Drehmomente von mechanischen Systemen, sowie andere Analogie-Systeme ebenso zu beschreiben wie die Winkelgeschwindigkeit eines elektrisch gesteuerten Motors in Abhängigkeit von der Reibung. Mit Laplace-Blöcken (z.B. PID-Regler) lassen sich komplexe Regelsysteme aufbauen und damit die Stabilitätskriterien des Regelkreises beurteilen.

Auto Convergence
Auswahl für Auto Convergence

Auto Convergence

Bei Schaltungen mit hohen Schaltfrequenzen, schnellen Anstiegszeiten, großen unterschiedlichen Zeitkonstanten in einer Schaltung oder bei mathematisch beschriebenen Schaltungen kann es zu Konvergenzproblemen eines Spice-Simulators kommen, wodurch die Simulation abbrechen kann. PSpice verfügt über verschiedene interne Simulationsverfahren und kann die internen Simulationsparameter so anpassen, dass solche Abbrüche durch interne Verfahrenswechsel vermieden und richtige Ergebnisse berechnet und angezeigt werden.

Magnetic Part Designer
Hysteresekurve eines Ferritkerns

Magnetic Part Designer

Mit dem Magnetic Part Designer lassen sich magnetische Komponenten in einem Simulationsmodell beschreiben. Hierbei werden die Werte (z.B. Anzahl der Windungen, Hersteller des Ferritmaterials, Drahtdurchmesser, maximale Ströme usw.) über einen Wizard eingegeben. Durch die PSpice-Simulation können einfach geeignete Varianten gewählt werden. Anschließend lassen sich aus der Bibliothek verschiedene Kerne (EI, UI) in einer Analyse gegenüber stellen. Mit nur wenigen Schritten erhalten Sie so ein Transformator-Modell mit Sättigungsverhalten.

Mixed Mode
Simulation eines A/D Wandlers

Mixed Mode Simulator

Digitale und analoge Schaltungsteile können in einer PSpice Simulation beliebig gemischt werden. Das Timing und Propagation Delay (min, max, typical, worst case) lassen sich für digitale Schaltungselemente angeben. PSpice kann das Verhalten von A/D-Wandlern nachempfinden und abstrakte Steuerlogik kann in analoge Schaltungen integriert werden. Hierzu lassen sich verschiedene Quellen als Stimuli wählen. Das Time-to-Clock-Out (TCO) Verhalten kann im Modell hinterlegt werden.

Leistungselektronik
Ein– und Ausgangskurve Schaltnetzteil

Leistungselektronik

In der Leistungselektronik wird ungeregelte elektrische Energie in die vom jeweiligen Verbraucher oder Aktuator benötigte Energieform mit genau definierten Strömen, Spannungen und Frequenzen umgesetzt. Simuliert wird das Verhalten des P/N-Übergangs oder der MOSFET-Technologie. Somit lassen sich auch DC-DC Wandler, IGBTs, Thyristoren und Schaltnetzteile (SMPS) vom Verhalten vorhersagen und entsprechend für die Schaltung dimensionieren und optimieren.

Frequency Response Analysis (FRA)
Frequency Response Analysis

Frequency Response Analysis (FRA)

Eine Frequency Response Analysis wird hauptsächlich dazu verwendet den Phasengang einer nicht-linearen Schaltung zu erhalten, bei der Spannungen geschaltet werden und sich gleichzeitig die Arbeitspunkte ändern. Bei dieser Analyse werden transiente Signale in die zu untersuchende Stromschleife injektiert und die Frequenzanteile werden nach einer Fourier Analyse in einem Gain/Phase Response Plot dargestellt. Das löst das Problem der Linearisierung des AC-Sweeps. Bei einer Simulation über die Zeit sieht man mit FRA z.B. unterschiedliche Verstärkungsfaktoren. Ein Beispiel finden Sie in Ihrer Installation unter ..\tools\pspice\capture_samples\anasim\fra.

Post Process
Post Process

Post Process

Nach einer Simulation können im PSpice Waveform Viewer die Ergebnisse visualisiert werden. Da PSpice alle Werte der kompletten Simulation speichert, können andere Messpunkte oder Funktionsdaten ausgewählt werden, ohne dass die Simulation erneut gestartet werden muss. Mit dem Probe statement support P() können zusätzliche Parameter in den DAT File integriert werden. Probe64 P(FREQ) nimmt z.B. die FREQ Parameter im DAT File auf.

Model Creation
Model Creation

Modelle Erstellen

PSpice Modelle können sehr schnell anhand von Werten aus einem Datenblatt erstellt werden. Über verschiedene Eingabemasken werden wenige erforderliche Bauteilparameter abgefragt, sodass ein Modell schnell generiert werden kann. Optimierte Eingabemasken gibt es für Kondensatoren, Spulen, Schalter, Transformatoren, Quellen, TVS, PWL, Zener-Dioden, VCO, usw.

IBIS Model Import
IBIS Model Import

IBIS Model Import

PSpice kann im Model Editor direkt IBIS Modelle importieren und dann entsprechende PSpice Modelle erzeugen. Alle IBIS Versionen werden unterstützt. So kann das Bauteilverhalten bei Treibern für die digitale Signalübertragung nachempfunden werden. Es werden V-t Kurven unterstützt. Eine SI-Simulation in PSpice ist möglich, für die Extraktion der Leiterbahnstruktur einer Übertragungsleitung eignen sich die OrCAD bzw. Sigrity SI-Tools besser.

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.