天地有情

OrCAD による「電気・電子回路設計」事始め


OrCAD による「電気・電子回路設計」事始め

§1 はじめに

OrCAD_16.6_Lite は回路設計エンジニアの助けになる,大変便利なツールです.設計者の理解を助けるのに,大変役に立ちます.
古くは PSpice(MicroSim社) と呼ばれていました.

1.1 OrCAD とは

まずは簡単な沿革から:
1985年ーOrCADは、1985年創立.社名は "Oregon州のCAD会社"を組み合わせ命名された.
1995年ー自動配線ツールを提供していた Massteck Ltd を買収する.
1997年ーMicroSimを統合し, Pspiceを獲得する.
1999年ーOrCAD とその製品群を米国 Cadence(ケイデンス・デザイン・システムズ社)が買収.現在に至る.

1.2 OrCAD_16.6_Lite のダウンロードとインストール

2015年12月時点では,OrCADのバージョンは16.6でデモ版に限ります.(OrCAD_16.6_Lite)
デモ版でも基本的な機能は充実していて,電気電子回路の学習には最適です.
Cadence(ケイデンス)社のページからデモ版をダウンロードできます.

http://www.orcad.com/resources/orcad-downloads

ここで,サインイン します.そして以下の Software requested があり,選択します.

1. OrCAD 16.6 Lite Software (All products, download)
2. OrCAD 16.6 Lite Software (Capture / PSpice only, download)
3. OrCAD 16.6 Lite Software (All products, DVD mailed)

こちらでは, 2. を選択しました.とりあえず,これで終了です.
あとは,あなたのメール受信箱に "Download" メールが届くはずです.
ガイドに従って,ダウンロード後,インストールします.
インストール先はこちらでは C:\OrCAD\OrCAD_16.6_Lite としました.

当方のPC環境は Windows10 64bit Core i7-5500U です.

それでは,いよいよ OrCAD を起動し,回路の設計をしてみます.

§2 起動とライブラリ(部品)選択

(1) OrCAD Capture CIS Liteを開く.

「スタート」 ⇒ 「すべてのアプリ」 ⇒ 「Cadence」 ⇒「OrCAD Capture CIS Lite」の順で開く.

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(2) OrCAD 「Start Page」 が立ち上がる.

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(3)「New Project」 をクリックする.

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New Project のName欄にプロジェクト名を記入する.ここでは 「Example_Circuit」 とした.
Create a New Project Usingの欄では,Analog or Mixed A/D の項目にチェックを入れる.
Locationの欄にプロジェクトの保存場所を指定する.Browseボタンをクリックして,適切な場所を指定する.
ここでは,C:\OrCAD¥OrCAD_16.6_Lite\tools\capture とした.[OK]ボタンを押す.

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(4)続いて,Create Pspice Project が表示される.

Create PSpice Projectダイアログ上で,Create a blank project にチェックを入れる.

(5)プロジェクトの作業画面が現れる.PAGE1タブのシートに回路図を作成する.

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(6)「Place」をクリックし,「Part…」をクリックする.

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(7)画面右の Add Library をクリックする.

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(8)Browse File のダイアログ上で,必要なライブラリを追加する.
必要なライブラリは以下を参照.

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【ライブラリの追加】--- 後述の例題で使用する部品

Liblary名 : Part List
--------- : ---------------------
・ANALOG : R(抵抗)
・SOURCE : VPWL(電圧源)
・ABM   : LAPLACE(ラプラス演算),
     : DIFF(比較器)

(9)追加されたライブラリを確認する.
ANALOG とSOURCE および ABM が追加されていることを確認.

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§3 例題演習

(1)回路図を作成する.
   ここでは,回路図として単純な「一次遅れフィードバック回路」を作成し,"ステップ応答" のシミュレーションを行う.

【作成する回路図:一次遅れフィードバック回路】

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(2)R,VPWL,LAPLACE,DIFF をPAGE1 のシートに配置する.
   画面右の Libraries:項目 の ABM,ANALOGまたはSOURCEを選択し,
   必要な部品をダブルクリックする.PAGE1 のシートにカーソルを持っていくと,部品を配置できる.
   各パーツの値の設定は,値の部分をダブルクリックして設定する.

【抵抗】
-- R : 1KΩ (注: ダミー抵抗,値は任意,LAPLACE 使用時は必ず設置する)

【電源】
-- VPWL : AC=1, t1=0, v1=0, t2=10u, v2=1, t3=10m, v3=1 (注: ステップ信号発生器)

【LAPLACE】
-- 分母: 10*s (注: s はラプラス変数,10(sec) は時定数)
  分子: 1


● 単位の接頭語と略記号: pico=p, nano=n, micro=u, milli=m, kilo=k, mega=meg, giga=g, tera=t

それぞれのパーツを配置し,値を設定すると以下のようになる.
電源(VPWL)はダブルクリックするとパラメータ表が現れるので前述の値を記入する.
(即ち,AC=1, t1=0, v1=0, t2=10u, v2=1, t3=10m, v3=1)

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(3)部品間を結線する.
   結線は,「Place」をクリックし,「Wire」を選択する.その後,クリック&ドラッグで結線する.

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結線した回路は以下のようになる.

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(4)グランドを設定する.
   「Place」を選択し,「Ground」を選択する.
   Place Groundのダイアログが表示されるので,SOURCEをクリックし,Symbolを0に設定して,OKをクリックする.
   グランドパーツと回路を結線する.

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グランドの結線が完了すると,以下のような状態になる.

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● 回路の配線が完了した時点で,保存 [Ctrl] + Sしておく.


§4 シミュレーション

(1)電圧プローブを設定する.
   画面上の「PSpice」を選択し,「Markers」を選択する.「Voltage Level」を選択し,回路中に電圧プローブを配置する.

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ここでは,LAPLACE 出力の電圧変化を取得している.

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(2)シミュレーションの設定をする.
   左上にある「New Simulation Profile」ボタンをクリックする.
   New Simulationダイアログが表示されるので,適切な名前を付ける.ここでは,example_simと名付けた.
   名前を付け終えたら,Createボタンを押す.

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(3)つぎに,時間解析の設定を行う.
   Simulation Settingsダイアログ上で,Analysisタブで以下の設定を行う.

・Run to time (実行時間):15 [sec]
・Start saving data after (データ保存開始時間):1u [sec]
・Maximum step size (最大ステップサイズ):15m [sec]

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(4)シミュレーションを実行する.
   緑色の「Run PSpice」ボタンをクリックする.

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(5)「View Sumilation Results」ボタンをクリックする.
   シミュレーションが実行されると設定した通りの実行結果がトレンド表示される.

orcad22A.png

(6)カーソルを使う.
   左上にある 「Trace」→ 「Cursol」→「 Display」を選択し,X軸(時間軸)の 10秒 とカーブの交点
   をクリックする.Y軸(出力値)は約 63% である.

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(EOF)
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  1. 2015/12/19(土) 15:47:36|
  2. OrCAD