Piirikaavion piirtäminen

Piirikaavion kopiointi

Transient-analyysin asetusarvojen kirjoittaminen

Transient-analyysin suorittaminen

Komponenttiarvon askeltaminen

Tulosten arviointi

Piirikaavion ja analyysituloksen tulostus

Piirretään yksinkertainen virtapiiri, jossa on vaihtosähkölähteen lisäksi tasasuuntausdiodi, suodatuskondensaattori ja kuormitusvastus. Valitse valikkoriviltä 'File / New / Schematic' ja sulje keskusteluikkuna klikkaamalla sen ’Ok’-painiketta.

Sijoita piirikaavioon vaihtosähkölähde. Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component / Analog Primitives / Waveform Sources / Sine Source'. Paina tämän jälkeen hiiren oikeanpuoleista painiketta ja pidä se toistaiseksi alhaalla. Sijoita kuvaruudulle ilmestynyt generaattorin piirrosmerkki sopivaan paikkaan (kuvaruudun keskelle). Päästä hiiren oikeanpuoleinen painike vapaaksi. Anna avautuneeseen ’Component’-keskusteluikkunaan ’Model’-nimeksi (’Value’-ruutuun) Generaattori. Rastita seuraava ruutu ’Display’, jotta ’Generaattori’-teksti näkyisi piirikaaviossa.

Klikkaa keskusteluikkunan ’Edit’-painiketta ja määritä generaattorin taajuus, amplitudi (jännitteen huippuarvo) ja sisäinen vastus seuraavasti:

f = 50Hz

A = 12V*sqrt(2)

Rs = 0.1ohm

Yllä olevassa määritteessä ’12V*sqrt(2)’ tarkoitetaan 12 V:n tehollisarvoa. Tehollisarvon ja huippujännitteen välinen suhdeluku on ’neliöjuuri kaksi’ eli sqrt(2) (sqrt = Square Rooth). Huomaa, että lukuarvojen ja laatujen tai niiden etuliitteiden välissä ei ole välilyöntejä. Huomaa myös amerikkalainen tapa merkitä desimaalipilkku (=piste).

Klikkaa ’Ok’-painiketta, jolloin piirikaavioon ilmestyy ’Generaattori’-niminen vaihtosähkölähde.

Sijoita piirikaavioon tasasuuntausdiodi. Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component / Analog Library / Diode / Rectifier / 1N3903- / 1N4001'. Paina tämän jälkeen hiiren vasemmanpuoleista painiketta ja pidä se toistaiseksi alhaalla. Sijoita kuvaruudulle ilmestynyt diodin piirrosmerkki sopivaan paikkaan (generaattorin oikealle puolelle). Pidä edelleen vasemmanpuoleinen painike alhaalla ja klikkaa oikeanpuoleista painiketta, kunnes diodin asento on sopiva (nuoli vasemmalta oikealle). Päästä lopuksi hiiren vasemmanpuoleinen painike vapaaksi. Klikkaa seuraavaksi työkalurivillä olevaa ’nuolinäppäintä’ (Enables Select mode) ja sen jälkeen kaksoisklikkaa ’komponenttikursorista’ ’nuolikursoriksi’ muuttuneella kursorilla diodia, jolloin komponentin keskusteluikkuna aukeaa. Klikkaa ’Display’–ruutuun, jotta diodin tyyppi näkyisi myös piirikaaviossa. Sulje keskusteluikkuna ’Ok’-painikkeella.

Sijoita piirikaavioon suodatuskondensaattori. Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component / Analog Primitives / Passive Components / Capacitor'. Paina tämän jälkeen hiiren vasemmanpuoleista painiketta ja pidä se toistaiseksi alhaalla. Sijoita kuvaruudulle ilmestynyt kondensaattorin piirrosmerkki sopivaan paikkaan (diodin oikealle puolelle). Pidä edelleen vasemmanpuoleinen painike alhaalla ja klikkaa oikeanpuoleista painiketta, kunnes kondensaattorin asento on sopiva (pystyssä). Päästä lopuksi hiiren vasemmanpuoleinen painike vapaaksi. Anna kondensaattorin arvoksi (Value) 100uF. Sulje keskusteluikkuna ’Ok’-painikkeella.

Sijoita piirikaavioon kuormitusvastus. Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component / Analog Primitives / Passive Components / Resistor'. Paina tämän jälkeen hiiren vasemmanpuoleista painiketta ja pidä se toistaiseksi alhaalla. Sijoita kuvaruudulle ilmestynyt vastuksen piirrosmerkki sopivaan paikkaan (kondensaattorin rinnalle). Pidä edelleen vasemmanpuoleinen painike alhaalla ja klikkaa oikeanpuoleista painiketta, kunnes vastuksen asento on sopiva (pystyssä). Päästä lopuksi hiiren vasemmanpuoleinen painike vapaaksi. Anna vastuksen arvoksi 1k. Sulje keskusteluikkuna ’Ok’-painikkeella.

Muuta kursori ’nuolikursoriksi’ ja aseta komponenttien tekstit haluamiisi paikkoihin.

Johdota piirikaavio. Käytä johdottamiseen työkalurivin painikkeita ’Orthogonal Wire Mode’ ja ’Diagonal Wire Mode’, joista ensin mainitulla piirretään pysty- ja vaakasuoria johtimia, ja jälkimmäisellä voi piirtää johtimen haluttuun kulmaan.

Sijoita piirikaavioon solmupiste numero nolla eli ’maadoitusmerkki’ (tämä on pakollinen symboli). Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component / Analog Primitives / Connectors / Ground' ja sijoita symboli sähkölähteen miinusnapaan.

Nimeä mittauspiste generaattorin napaan. Valitse piirikaavioeditorin työkaluriviltä ’Enables Text Mode’ ja kirjoita generaattorin yläpäähän (plusnapaan) teksti in1 (ilman välilyöntiä).

Nimeä mittauspiste vastuksen napaan. Kirjoita vastussymbolin päähän teksti out1 (ilman välilyöntiä).

Vaihda ’tekstikursori’ ’nuolikursoriksi’ valitsemalla työkaluriviltä ’Select Mode’ -toiminto. Vedä hiirellä suorakaiteen muotoinen alue ympäröimään piirikaaviota. Pidä näppäimistön ’Ctrl’-painiketta alhaalla ja vedä hiirellä kopio piirikaaviosta alkuperäisen rinnalle. Huomaa, että kopio ei ole identtinen. Komponenttien nimet ja merkitty mittauspiste (out1) ovat kopioituneet siten, että niiden lukuarvot ovat kasvaneet. Tästä on myöhemmin se hyöty, että piireissä olevia komponentteja tai mittauspisteitä voidaan puhutella erikseen.

Käynnistä Transient-analyysi valitsemalla piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Analysis / Transient Analysis... / RUN'. ERROR 11861

Tässä vaiheessa voi tulla virheilmoitus ’Bad value’ ’12V*SQRT(2’ for ’A’, joka johtuu siitä, että generaattorin amplitudin määritelauseesta puutuu yksi sulkumerkki. Kuitataan virheilmoitus luetuksi ’Ok’-painikkeella, jolloin ohjelma avaa ’Text’-sivun. Tällä sivulla on piirissä olevien komponenttien määritteitä. Ohjelma valittaa nyt siitä, että lausekkeessa ei ole tasapuolisesti sulkeita. Lisää lauseen loppuun sulkumerkki ’)’ ja palaa takaisin piirikaavioon kuvaruudun vasemmassa alareunassa olevan ’Page 1’ -painikkeen avulla ja käynnistä analyysi uudelleen.

Koska generaattorin taajuus on 50 Hz, kuluu yhteen jaksoon 20 ms ja viiteen jaksoon 5 * 20 ms = 100 ms. Kirjoita ’Transient Limits’ -keskusteluikkunaan ’Time Range’ -arvoksi 100ms (ilman välilyöntiä).

Kirjoita seuraavaan ruutuun ’Maximum Time Step' -arvoksi esim. tuhannesosa edellisestä. Voit kirjoittaa sen osamäärämuotoon 100ms/1000. Kuvaajan tarkkuuteen (ja piirtymisnopeuteen) vaikuttaa datapisteiden lukumäärä. Mitä suurempi on jakajan arvo, sitä enemmän syntyy datapisteitä.

Kirjoita ensimmäisen rivin ’Y Expression’ -ruutuun v(in1), ellei ohjelma ole sitä jo automaattisesti lukenut piirikaaviosta.

Anna ’X Range’ -arvoksi 100ms.

Anna ’Y Range’ -arvoksi 50V,-50V.

Kirjoita toisen rivin ’Y Expression’ -ruutuun v(out1), ellei ohjelma ole sitä jo automaattisesti lukenut piirikaaviosta.

Kopioi hiiren oikeanpuoleista painiketta käyttäen ’X Range’ -arvoksi 100ms. Kopioi hiiren oikeanpuoleista painiketta käyttäen ’Y Range’ -arvoksi 50V,-50V.

Käynnistä Transient-analyysi keskusteluikkunan ’RUN’-painikkeella.

Molemmat kuvaajat näkyvät samassa kuvassa. Kuvaajien värit ja niiden mittauspisteiden määritteiden värit (kuvaruudun vasemmassa alareunassa) vastaavat toisiaan.

Merkitse mustavalkotulostusta varten kuvaajat työkalurivin ’Applies tokens to the waveform’ –painikkeella. Kutsu Transient-analyysin keskusteluikkuna näppäimistön ’F9’-painikkeella. Klikkaa hiirellä alinta määriteriviä ja sen jälkeen ’Add’-painikkeen avulla lisää uusi määriterivi. Kirjoita kolmas määriterivi ensimmäisen rivin kaltaiseksi siten, että:

-kuvan (P) numero 1 asemasta se piirtyy kuvaan numero 2

-mittauspiste on pisteen ’in1’ asemasta ’in2’

-kopioit muut määritearvot hiiren oikeanpuoleista painiketta käyttäen

Kirjoita neljäs määriterivi toisen rivin kaltaiseksi siten, että:

-kuvan (P) numero 1 asemasta se piirtyy kuvaan numero 2

-mittauspiste on pisteen ’out1’ asemasta ’out2’

-kopioit muut määritearvot hiiren oikeanpuoleista painiketta käyttäen

Suorita Transient-analyysi keskusteluikkunan ’Run’-painikkeella tai näppäimistön ’F2’-painikkeella. Kuvia on nyt kaksi ja kummassakin kuvassa on kaksi kuvaajaa, tulojännite ja lähtöjännite. Kuvat ovat identtisiä, koska piirikaavion piirit ovat samanlaisia. Palaa hetkeksi piirikaavioon valitsemalla valikkoriviltä 'Transient / Exit Analysis' tai näppäimistön ’F3’-painikkeella.

Piirikaavioita on kaksi. Anna ensimmäisen piirin olla alkuperäisenä ja muuta toisen piirin kuormitusvastuksen arvoa klikkaamalla sen (R2) resistanssiarvoa ja kirjoittamalla entisen arvon (1k) päälle 500 (ohmia). Poistu keskusteluikkunasta ’Ok’-painikkeella.

Käynnistä Transient-analyysi ja totea kasvaneen kuormituksen vaikutus hurinajännitteen kasvuun (alemmassa kuvassa). Palaa takaisin piirikaavioon.

Paina mieleesi oikeanpuoleisen piirin kuormitusvastuksen nimi (R2) ja käynnistä Transient-analyysi. Klikkaa keskusteluikkunan ’Stepping...’-painiketta, jolloin ’Stepping’-keskusteluikkuna aukeaa. (Huomaa, että askellettavia parametrejä voi maksullisessa ammattiversiossa olla kaksi, mutta ilmaiseksi jaettavassa demoversiossa vain yksi.).

Anna ’Stepping’-keskusteluikkunassa seuraavat määritteet:

1. rivi: R2

2. rivi: Value

3. rivi: 1000ohm

4. rivi: 250ohm

5. rivi: 250ohm

jolloin kuormitusvastus saa arvot 1000ohm, 750ohm, 500ohm ja 250ohm.

Merkitse kohtaan ’Step It’ ’Yes’ ja poistu keskusteluikkunasta ’Ok’-painikkeella. Käynnistä Transient-analyysi ja totea kasvaneen kuormituksen vaikutus hurinajännitteen kasvuun (alemmassa kuvassa).

Alemmasta analyysikuvasta ei ole kovin helppoa lukea hurinajännitteiden arvoja, joten kannattaa menetellä esim. seuraavasti:

Avaa analyysin keskusteluikkuna ja merkitse ensimmäisen ja toisen määriterivin kuvanumerokohtaan ’ei mitään’ . Voit tehdä sen helpoimmin hiiren oikeanpuoleista painiketta käyttämällä ja valitsemalla ’None’ (ei mitään).

Käynnistä analyysi uudelleen ja totea hieman parempi luettavuus. Avaa analyysin keskusteluikkuna ja skaalaa kolmannen rivin jännitearvo (50V,-50V) ’25V,-25V’:ksi ja kopioi vastaava määrite neljännelle riville. Käynnistä analyysi uudelleen ja totea parempi luettavuus. Dokumentoi analyysitulos käyttäen ’ABS’- ja ’REL’ -tekstimuotoja, ’Horizontal-’ ja ’Vertical’ -mittausmuotoja sekä ’Tag’-merkintää (xy-koordinaatit).

Valitse valikkoriviltä 'File / Print Preview...'. Jos kuvaruudulla näkyvä A4-lomake ei ole pystyasennossa, valitse ’Setup’-painike ja vaihda vaaka-asennossa oleva kuva pystyasentoon. Aktivoi kuvaruudun oikeassa yläkulmassa olevat piirikaaviosivun ja analyysituloksen kuvat siten, että molempien pohjaväriksi tulee sininen. Klikkaa seuraavaksi ’Tile’-painiketta, jolloin molemmat kuvat sijoittuvat automaattisesti kuvaruudulle. Voit halutessasi tehdä tilaa rei'itykselle tarttumalla hiirellä vuorotellen molempien kuvien vasemmanpuoleisista kahvoista ja vetämällä kuvan reunaa oikealle. Tulosta kuva ’Print’-painikkeella. Poistu ’Close’-painikkeella analyysiin ja sieltä edelleen näppäimistön ’F3’-painikkeella piirikaavioon. Vertaa harjoitustyösi tulosta ratkaisumalliin 061X.CIR.