3장 PSpice를 이용한 회로 시뮬레이션 예비
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소개글

3장 PSpice를 이용한 회로 시뮬레이션 예비에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 주제
2. 실험 장비
3. 실험을 위한 기초 이론

본문내용

찾는 부품이 표시된다. ③에 표시된 부품을 마우스로 선택하여 회로도를 그릴 수 있다. 마찬가지 요령으로 직류전원 ‘Vdc’를 찾아서 입력한다.
위 사진은 4개의 저항과 직류전원을 입력한 모습이다. 부품을 회전시키려면 키보드에서 ‘R\'을 누르거나 마우스 오른쪽 버튼을 클릭할 때 나타나는 팝업 메뉴에서 Rotation을 선택한다.
다음으로 접지를 입력한다. PSpice 시뮬레이션을 위한 회로도에는 반드시 접지를 연결해야한다. 그렇지 않으면, \'Node N***** is floating\'이라는 에러가 표시되면서 시뮬레이션이 실행되지 않는다. 접지는 도구 모음에서 \'Place Ground\'를 클릭한 다음, ‘0/SOURCE\'를 선택하여 입력한다.
그 다음 도구 모음에서 ‘Place Wire’ 메뉴를 선택하여 배선을 그린다. 다음 사진은 배선을 입력한 모습이다. 사진에서 테두리를 표시한 부품값을 살펴보면, 저항은 1K(1[])을 나타낸다. 직류전원은 0Vdc이다. 따라서 실험 회로에 맞게 값을 변경해야 한다. R1 = 200, R2 = R3 = 1K, R4 = 300, V1 = 5[V]로 각각 변경한다.
위 사진에서 각 부품값을 더블클릭하면 아래의 사진과 같은 설정창이 나타난다. 설정창에 원하는 값을 입력하면 부품값을 변경 할 수 있다.(R1의 부품값을 200[]으로 변경하는 모습이다.)
최종적으로 작성을 마친 시뮬레이션 회로는 아래 사진과 같다.
◆ PSpice 시뮬레이션
회로에 대하여 시뮬레이션을 수행하려면 ‘PSpice 메뉴’를 사용해야 한다. 는 전압측정 프로브다. 이 프로브를 사용하면 접지를 기준으로 전압을 측정할 수 있다. 부품(저항)에 걸린 전압은 전압차 측정 프로브인 로 측정할 수 있다. 는 전류 측정 프로브다. 멀티미터로 전류를 측정할 때는 회로 연결을 끊고 기기를 회로에 직렬로 삽입해야 하지만, 시뮬레이션에서는 전류를 측정하고 싶은 곳에 프로브를 붙이기만 하면 된다.
전압 측정 프로브는 원하는 위치에 자유롭게 붙일 수 있지만, 전류 측정 프로브는 부품의 단자 끝에만 붙일 수 있음을 유의해야 한다. 프로브를 붙일 때 키보드 R을 누르면 프로브를 회전시킬 수 있다. 이 기능을 이용하여 프로브를 원하는 방향으로 붙일 수 있다.
다음의 그림은 전압과 전류를 측정하기 위하여 프로브를 붙인 상태이다. 각 저항에는 전압차 측정 프로브가 붙어 있다. 전체 전류를 측정하기 위한 전류 프로브는 저항 R1 앞에, 가지전류를 측정하기 위한 프로브는 저항 R2와 R3에 각각 붙어있다.
다음으로 시뮬레이션 조건을 설정한다. 이를 위하여 ‘PSpice -> New Simulation profile’을 선택한다. 그러면 다음 그림과 같이 입력창이 나타난다. 입력창에 원하는 시뮬레이션 이름을 입력하고, ‘Create’를 선택한다. ‘Create\'를 선택하면 시뮬레이션 조건 설정창이 나타난다.
아래사진의 ①인 ‘Run to time’은 시뮬레이션 실행시간(Run time)으로 40[ms]를 입력한다. ②으로 표시한 ‘Analysis Type’은 시뮬레이션의 해석방법을 나타낸다. 여기에서는 시간에 따른 특성을 살펴보는 Time Domain(Transient)를 선택한다. ③의 ‘Options’에서는 시뮬레이션 조건으로 General Setting을 선택한다.
다음으로 PSpice -> Run 명령을 선택하여 시뮬레이션을 실행한다. 시뮬레이션이 완료되면, 다음 그림과 같이 시뮬레이션 결과가 표시된 PSpice 프로그램 기본 화면이 나타난다. 이 때 회로도에 붙은 프로브도 결과 그래프와 함께 활성화되면서 색깔을 띠게 된다. 이때 각 프로브와 거기에 대응된 그래프는 같은 색깔로 표시된다. 아래의 2번째 사진에서 이를 확인 할 수 있다.
위에서 설명한 ‘New simulation Profile’을 비롯한 메인 메뉴의 명령들은 빠른 실행을 위해 툴(Tool) 메뉴에 대응되어 있다.
◆ 시뮬레이션 결과 살펴보기
다음 사진은 시뮬레이션 결과를 확대하여 나타낸 그림이다. 그림을 살펴보면 전류와 전압이 하나의 그래프에 모두 표시되어 있기 때문에 결과를 확인하기 힘들다는 것을 알 수 있다. 특히 전류 I2 와 I3는 다른 결과와 중복되어 찾아보기 힘들다. 그리고 결과값의 단위도 표시되어 있지 않다.
이러한 문제를 해결하려면 전류와 전압을 별도의 윈도우로 나누는 작업이 필요하다. 이를 위하여 PSpice 메인 메뉴에서 ‘Plot -> Add Plot to Window’ 명령을 선택하여 별도의 윈도우를 추가한다.
‘Add Plot to Window’ 명령을 실행하면 다음 그림과 같이 새로운 윈도우가 추가된다.
새로운 윈도우에 전류(I1, I2, I3)의 시뮬레이션 결과를 추가해보자. PSpice에서는 시뮬레이션에 따른 측정 데이터를 ‘Trace’라고 하고 아래의 사진과 같이 ‘Trace -> Add Trace’ 명령으로 ‘Trace’를 추가할 수 있다.
‘Add Trace’ 명령을 선택하면 아래의 그림과 같은 선택창이 나타난다. 아래의 사진의 선택창에 표시된 I(R1), I(R2), I(R3)를 선택하여 전류(I1, I2, I3)의 Trace를 추가한다. 그러면 새롭게 만든 윈도우에 전류의 그래프가 표시된다.
다음으로 아래에 있는 원래의 윈도우에서 전류의 Trace를 제거한다. 윈도우의 가로측 아래에는 Trace가 표시되어 있는데, 그 중에서 I(R2), I(R3), I(R1)을 마우스로 선택하고, [Del] 키를 누르면 해당 Trace를 제거할 수 있다. 이렇게 하면 전류의 시뮬레이션 결과는 위쪽 윈도우에, 전압의 시뮬레이션 결과는 아래쪽 윈도우에 표시된다.
아래 사진은 최종적으로 정리된 시뮬레이션 결과다. 위의 그래프에는 전체 전류 I와 가지전류(I2,I3)가, 아래에는 각 저항에 걸린 전압()이 표시되어 있다.
시뮬레이션 결과가 올바른지 확인하려면 표의 이론값을 가져와서 비교해보면 된다. 다음 표는 이론값과 시뮬레이션 결과값을 비교한 표이다. 이를 살펴보면 이론값과 시뮬레이션 결과가 서로 일치함을 알 수 있다. 이로써 PSpice 프로그램에 의한 시뮬레이션의 유효성을 충분히 확인할 수 있다.

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  • 등록일2021.01.07
  • 저작시기2014.5
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