Pspice - WordPress.com
advertisement
Pspice 11.02.2016 RC Devresi – DC Kaynak • DC gerilim kaynağı • 𝑉𝑠 = 5𝑉 • Kondansatör başlangıç gerilimi • 𝑣𝐶 0 = 1 𝑉𝑜𝑙𝑡 • Kondansatör gerilimi • 𝑣𝐶 𝑡 = 𝑣𝑐 0 𝑒 −𝑡/𝑅𝐶 𝑡 + 𝑉𝑠 × 1 − 𝑒 −𝑅𝐶 ,𝑡 ≥ 0 • Devredeki değerleri yerine koyarsak • 𝑣𝐶 𝑡 = 1 × 𝑒 −100𝑡 + 5 × 1 − 𝑒 −100𝑡 , 𝑡 ≥ 0 • Başlangıç: 𝑣𝐶 𝑡 = 1 𝑉𝑜𝑙𝑡 Sonuç: 𝑣𝐶 ∞ = 5 𝑉𝑜𝑙𝑡 • Zaman sabiti = 𝜏 = 1 𝑅𝐶 = 0.01𝑠 = 10𝑚𝑠𝑛 • Yaklaşık 5𝜏 sürede sonuç değerinin %99’una gelir • Simülasyon süresi ne olmalıdır? • 10𝜏=100msn olabilir • Step size ne olmalıdır? • Simülasyon süresinin yüzde biri olabilir (1msn). RC Devresi – AC Kaynak • AC gerilim kaynağı • 𝑉𝑎𝑚𝑝𝑙 = 1𝑉, 𝑓𝑟𝑒𝑘𝑎𝑛𝑠 = 1𝐻𝑧 • Kondansatör başlangıç gerilimi • 𝑣𝐶 0 = 1 𝑉𝑜𝑙𝑡 • Kondansatör gerilimi – Yatışkın durum 1 • Direnç: R, Kondansatör: 𝑗𝜔𝐶 • 𝑉𝐶 𝑗𝜔 = 𝑉𝑎𝑚𝑝𝑙 1−𝑗𝜔𝑅𝐶 1+4𝜋2 𝑅2 𝐶 2 • Değerleri yerine koyduğumuzda • 𝑉𝐶 𝑗𝜔 = 1−𝑗2𝜋0.1 𝑦𝑎𝑡𝑖𝑠𝑘𝑖𝑛 , 𝑣𝑐 1+4𝜋2 0.01 𝑡 = 0.8467 sin(2𝜋𝑡 − tan−1 0.2𝜋) • Zaman sabiti = 𝜏 = 𝑅𝐶 = 0.1𝑠 = 100𝑚𝑠𝑛 • Yaklaşık 5𝜏 sürede sonuç değerinin %99’una gelir • Simülasyon süresi ne olmalıdır? • Geçici durumun sönümlenmesi 5𝜏=500msn • Yatışkın durum: Devredeki bütün gerilim ve akımlar 1 Hz ile salınım yapar. • Bir tam periyot: 1sn, İki periyot: 2sn • Step size ne olmalıdır? • 0.01 sn uygun Geçici ve Yatışkın Durum • Geçici durum • Kondansatörün başlangıç etkisinin sönümlendiği aralık • Yatışkın durum • Kondansatörün başlangıç etkisinden tamamen çıkıp güç kaynağının etkisine girdiği aralık 1.0V 0V -1.0V 0s V(R1:2) 0.2s V(R1:1) 0.4s 0.6s 0.8s 1.0s 1.2s Time Transient Steady State 1.4s 1.6s 1.8s 2.0s RC Devresi – Kare Dalga • V1=-1, V2=1 • PER=1 • PW=0.5 • TD=TR=TF=0 1.0V 0V -1.0V 0s V(R1:2) 0.2s V(R1:1) 0.4s 0.6s 0.8s 1.0s Time 1.2s 1.4s 1.6s 1.8s 2.0s Tam Dalga Doğrultucu • Bir sinüzoidal dalgayı tamamen pozitif yapar. 5.0V 0V -5.0V 0s V(R1:1) 0.2s V(V1:+,V1:-) 0.4s 0.6s 0.8s 1.0s Time 1.2s 1.4s 1.6s 1.8s 2.0s Parameterik Devre Elemanı • Bu örnekte direnç değeri istediğimiz değerler arasında değişecektir. Direnç değeri değiştiğinden bu bir potansiyometre simülasyonudur • Analysis->Dc Sweep->Global Parameter ->Linear Sweep • Start:0.1, End:10k, Increment=100 • Başlangıç direnci 0 olmamalıdır 6.0V 4.0V 2.0V 0V 0 1K 2K 3K 4K 5K V(R1:1) rl 6K 7K 8K 9K 10K Endüktif Alçak Geçirgen Filtre • Filtreler belli frekans aralıklarını geçiren devrelerdir. • Bu devrelerin analizi için AC Sweep kullanılır ve frekans artırılır • Gerilim kaynağı: VAC • Başlangıç frekansı 0 olmamalıdır • Yatışkın durum analizi • L→𝑗𝜔𝐿 • Transfer fonksiyonu: 𝐻 𝑗𝜔 • 1 2 = 1 𝜔2 𝐿 2 1+ 2 𝑅 𝜔0 = 1000 3 = 1 𝜔2 𝐿 2 1+ 2 𝑅 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑛, 𝑓0 = 53 𝐻𝑧 Bode Çizgesi 1.0V 0.5V 0V 1.0Hz V(L1:2) 3.0Hz 10Hz 30Hz 100Hz Frequency 300Hz 1.0KHz 3.0KHz 10KHz OPAMP Kullanımı • OPAMP özellikleri • 3 ve 2 numaralı girişlerden OPAMP’a giren akım sıfırdır • 3 ve 2 numaralı girişlerdeki gerilim birbirine eşittir. • 2 numaradaki gerilim sıfır • Dolayısıyla 3’teki gerilim de sıfır • R2’den geçen akımın aynısı R1’den geçer. • Genlik: 6mA • Çıkış gerilimi • -6V genlik (girdinin tam tersi) • Not: LM471 yerine LF411 kullanılabilir • Transient analysis kullanılır OPAMP Giriş ve Çıkış Gerilimleri • Giriş ve çıkış gerilimleri birbirinin tersi • R1’i iki katına çıkarırsak ne olur? • R1’i çok artırırsak ne olur? • R1’i yarıya indirirsek ne olur? 20V 0V -20V 0s V(U2:OUT) 0.2s V(R2:1) 0.4s V(U2:V+) 0.6s 0.8s 1.0s V(V2:-) Time 1.2s 1.4s 1.6s 1.8s 2.0s Devreler • Dirençte akım-gerilim ilişkisi • 𝑣 =𝑖×𝑅 • Güç • 𝑝=𝑖×𝑣 = 𝑣2 𝑅 = 𝑖2 × 𝑅 • Pasif işaret konvansiyonu • Kaynaklarda: akım (-) gerilimden girer (+) gerilimden çıkar ve güç negatiftir. Kaynak güç üretir. • Dirençlerde: akım (+) gerilimden girer (-) gerilimden çıkar ve güç pozitiftir. Direnç güç harcar. • Kirchoff’un Akım Yasası • Devrede bir düğüm noktasında giren akımların toplamı çıkan akımların toplamına eşittir. • Kirchoff’un gerilim yasası • Bir kapalı devre boyunca gerilimlerin toplamı sıfırdır Devre Analizi • Doğru akım devreleri • Direnç devreleri: • Gerilim kaynağı • Akım kaynağı • Eşdeğer direnç • Seri • Paralel • Gerilim bölücü devreler • Akım bölücü devreler Sinüzoidal Girdili Devreler • Sinüzoidal dalga v 𝑡 = 𝑉𝐴 cos 2𝜋 𝑡−𝑇𝑠 𝑇0 = 𝑉𝐴 cos 2𝜋𝑓0 (𝑡 − Sinüzoidal Girdili Devreler • Polar form: 𝑧 = 𝑥 + 𝑗𝑦 = 𝑧 ∠𝜃 = 𝑧 • Çarpma ve bölme −1 𝑦 ∠ tan 𝑥 • Üstel form: 𝑒 𝑗𝜃 = cos 𝜃 + 𝑗 sin 𝜃 • 𝑧 = 𝑟∠𝜃 = 𝑟 cos 𝜃 + 𝑗𝑟 sin 𝜃 • Ç𝑎𝑟𝑝𝑚𝑎 𝑣𝑒 𝑏ö𝑙𝑚𝑒 • Fazörler • • • • 𝑣𝑠 𝑡 = 𝑉𝑝 cos 𝜔𝑡 + 𝜃 = 𝑅𝑒 𝑉𝑝 𝑒 𝑗(𝜔𝑡+𝜃) 𝑉𝑝 𝑒 𝑗(𝜔𝑡+𝜃) = 𝑉𝑝 𝑒 𝑗𝜃 𝑒 𝑗(𝜔𝑡) = 𝑉𝑝 ∠𝜃𝑒 𝑗(𝜔𝑡) 𝑉𝑝 ∠𝜃 = 𝐕𝑝 fazör 𝑣𝑠 𝑡 = Re 𝐕𝑝 𝑒 𝑗𝜔𝑡 = 𝑉𝑝 cos 𝜔𝑡 + 𝜃 • Girdi sinüzoidal ise çıktı da aynı frekansta ve sinüzoidaldir. Sinüzoidal yatışkın durumda devre elemanları Devre Zaman alanı akımElemanı gerilim ilişkisi Fazör alanında ilişki Empedans R 𝑣𝑅 𝑡 = 𝑅𝑖𝑅 (𝑡) Re 𝐕𝑅 𝑒 𝑗𝜔𝑡 = 𝑅Re 𝑰𝑅 𝑒 𝑗𝜔𝑡 𝐕𝑅 = 𝑅𝑰𝑅 𝑍𝑅 = 𝑅 L 𝑑𝑖𝐿 (𝑡) 𝑣𝐿 𝑡 = 𝐿 𝑑𝑡 Re 𝐕𝐿 𝑒 𝑗𝜔𝑡 = LRe 𝑗𝜔𝑰𝐿 𝑒 𝑗𝜔𝑡 𝐕𝐿 = 𝑗𝜔𝐿𝑰𝐿 𝑍𝐿 = 𝑗𝜔𝐿 C 𝑑𝑣𝐶 (𝑡) 𝑖𝐶 𝑡 = 𝐶 𝑑𝑡 Re 𝑰𝐶 𝑒 𝑗𝜔𝑡 = CRe 𝑗𝜔𝑽𝐶 𝑒 𝑗𝜔𝑡 1 𝐕𝐿 = 𝑰 𝑗𝜔𝐶 𝐿 𝑍𝐶 = 1 −𝑗 = 𝑗𝜔𝐶 𝜔𝐶 • Yukarıdaki empedansları kullandığımızda direnç devreleri için kullandığımız analiz teknikleri aynen geçerli olur.
