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19. Tabellen in der Transientenanalyse verwenden

Die Datenpunkte in eine Tabelle übertragen
Mit der Tabelle eine Spannungsquelle steuern
Tabellen mit X-Y-Wertepaaren von zeitgleichen Abständen mit VPRINT erzeugen

Im Kapitel "Die Simulation mit Probe auswerten", konnten Sie erfahren, wie Sie sich die Koordinaten der Datenpunkte, welche in Probe als kleine, graue Punkte erscheinen, in einer ASCII-Datei übertragen können. Es besteht auch die umgekehrte Möglichkeit, in welcher Sie besondere Quelle mit einer solchen ASCII-Datei steuern. Damit ist auch das Prinzip erklärt, wie Sie Tabellen, die Sie z.B. aus Ihrem Speicheroszilloskop erhalten, in Ihre Simulationen einbinden können. Umgekehrt können Sie mit PSpice Tabellen erzeugen, mit denen sich z.B. Mathematikprogramme oder Funktionsgeneratoren speisen lassen.

Die Datenpunkte in eine Tabelle übertragen

Wie Sie die Koordinaten der Datenpunkte aus Probe in eine ASCII-Datei übertragen, haben Sie bereits im Abschnitt "Die Simulation mit Probe auswerten" im Unterabschnitt "Übertragen der X-Y-Wertepaare in eine Tabelle" erfahren können. Selbstverständlich funktioniert dies auch mit den Ergebnissen einer Transientenanalyse, wie sie dies der nachfolgenden Beschreibung entnehmen können.

In unserem Beispiel sollen Sie die Schaltung (transient, transient.zip), welche im Abschnitt "Untersuchungen im Zeitbereich (Transientenanalyse)" zum Einsatz kam, erneut verwenden.

schaltung
In dieser Schaltung ist der Spannungsverlauf am Knoten "Ausgang" als Wertepaare in eine Datei zu übertragen.

Nehmen Sie eine Transientenanalyse bis 60 ms vor. Übertragen Sie dann nach der bekannten Methode die Spannungswerte V(Ausgang) des dort mit "Ausgang" bezeichneten Knotens in eine ASCII-Datei und speichern sie diese in einen neuen Unterordner "Tabelle" als "tabelle.txt" ab.

Mit der Tabelle eine Spannungsquelle steuern

Entfernen Sie unbedingt die erste Zeile "Time V(AUSGANG)" ersatzlos in dieser Tabelle, denn sie darf nur aus Zahlenpaaren bestehen, wenn Sie damit die Daten für eine besondere Spannungsquelle liefern wollen.

Tabelle
Sorgen Sie dafür, dass die Tabelle nur aus Zahlenpaaren besteht. Löschen Sie deshalb die eventuell vorhandene erste Zeile, welche hier markiert ist.

Erstellen Sie nun ein neues Projekt mit einer neuen Schaltung im Unterordner "Tabelle". Diese Schaltung besteht im Grunde nur aus der Spannungsquelle "VPWL_F_RE_FOREVER", welche Sie in der Bibliothek source.olb finden:

VPWL
Unter "SOURCE" finden Sie die "tabellengesteuerte" Spannungsquelle VPWL_F_RE_FOREVER.

Dann ergänzen Sie diese Quelle noch mit einem Massesymbol und einem Stück Verbindungsdraht, damit daran ein Spannungsmarker seinen Platz findet:

Schaltung mit VPWL
Klicken Sie doppelt auf <FILE>, um in das sich öffnende Fenster unter "Value" "tabelle.txt" einzutragen. Dadurch wird diese Quelle mit den Wertenpaaren dieser Tabelle gesteuert.

Jetzt müssen Sie diese Quelle nur noch mit den Daten der Tabelle steuern. Dazu klicken Sie auf <FILE>. Es öffnet sich ein Fenster, in welchem Sie "tabelle.txt" eintragen. Achten Sie darauf, dass sich die Tabelle und das die Projekt-Dateien im gleichen Ordner befinden. Wenn die tabelle.txt nicht im selbem Ordner steht, können Sie auch eine vollständige Pfadangabe angeben. Diese Pfadangabe darf dann aber keine Umlaute enthalten. Außerdem darf die Tabelle maximal nur 3990 Wertepaare enthalten:

nach erfolgter Verknüpfung
Nach erfolgreicher Verknüpfung muss nun "tabelle.txt" erscheinen (Das fertige Projekt finden Sie unter tabelle oder tabelle.zip).

Wenn Sie nun eine Simulation von 60 ms Dauer vornehmen, erhalten das nachfolgende Ergebnis in Probe:

Probe
Die 30 ms langen Abschnitte sind hintereinander gereiht.

Die Spannungsquelle "VPWL_F_RE_FOREVER" reiht nun endlos den 30 ms langen Abschnitt, welcher in der Tabelle beschrieben ist, aneinander.

Nun stimmt aber hier im Beispiel der Endpunkt des Abschnitts nicht mit seinem Anfangspunkt überein. Dies hätte eigentlich eine unendlich schnelle Abfallzeit alle 30 ms zur Folge. Diese Erscheinung würde weder in der Natur auftreten noch käme die Simulation damit zurecht.

Deshalb sorgt das Programm automatisch für eine endliche Flankensteilheit, wie es der nachfolgende, stark vergrößerte Ausschnitt zeigt:

Zoom
Der stark vergrößerte Ausschnitt bei t = 30 ms zeigt eine endliche Flankensteilheit.

Es gibt noch weitere Quellen die mit VPWL bzw. IPWL (Stromquellen) beginnen. Ihre Funktion lässt sich aus dem Namen ableiten. Nicht alle VPWL- oder IPWL-Quellen müssen über eine ASCII-Datei gesteuert werden. Die Eckwerte der Funktionen müssen dann nur in ein gesondertes Fenster einegetragen werden, wie das z.B. bei der Quelle VPWL der Fall ist. Wenn Sie doppelt auf das markierte VPWL-Symbol klicken, öffnet sich das Fenster "Property-Editor". Dort können Sie die Spannungswerte V1 bis V8 und die dazugehörigen Zeiten T1 bis T8 eintragen. Sägezahnkurven lassen sich damit z.B. gut realisieren. Geradenabschnitte verbinden nämlich die einzelnen Punkte der Tabelle.

vpwltabelle
Klicken Sie doppelt auf die Stromquelle "VPWL", um eine Tabelle für die Eckwerte zu öffnen. Um von der Spalten- auf die Zeilendarstellung des "Property Editor" zu wechseln, klicken Sie doppelt auf den unbeschrifteten Knopf in der oberen, linken Ecke.


Tabellen mit X-Y-Wertepaaren von zeitgleichen Abständen mit VPRINT erzeugen

Nach der bisherigen Methode haben Sie Tabellen erzeugt, die jene Punkte widerspiegeln, welche die Transientenanalyse erzeugt hat. Dadurch haben diese Punkte allerdings keine zeitlich gleichen Abstände. Dies kann für bestimmte mathematische Untersuchungen von Nachteil sein, z.B. wenn man die Tabelle einer Fourier-Analyse unterziehen möchte.

Um so eine Tabelle von Wertepaaren zeitgleicher Abstände zu erhalten, müssen Sie den Spannungsmarker durch ein besonderes Bauteil VPRINT1 ersetzen, welches Sie in der Bibliothek SPECIAL.OLB finden. Das Symbol erinnert an einen Drucker:

VPRINT

Ersetzen Sie den Spannungsmarker durch das Bauteil VPRINT1, welches Sie in der SPECIAL.OLB finden (Das fertige Projekt finden Sie unter tabelle1 oder tabelle1.zip).

VPRINT1 misst die Spannung auf die Masse bezogen. VPRINT2 hat hingegen zwei Anschlüsse für das Messen von Spannungsdifferenzen. Für die Messung von Strömen gibt es noch IPRINT.

Zwischenbemerkung: VPLOT und IPLOT haben eine ähnliche Funktion wie VPRINT oder IPRINT und liefern Ihnen in der Output-Datei  zusätzlich zur Tabelle eine grobe grafische Darstellung des Transienten in Form von wenigen Datenpunkten. VPLOT und IPLOT stammen wohl aus der Anfangszeit der Schaltungssimulation.

Mit dem Einsetzen von VPRINT ist die allerdings noch nicht erledigt. Sie müssen ja noch irgendwo angeben, welche zeitlichen Abstände die X-Y-Wertepaare haben sollen:

Option
Unter "Print values in the output file every" tragen Sie den zeitlichen Abstand der Wertepaare ein. Im Beispiel ist es 1 ms.

Dazu gehen Sie wie die obige Abbildung zeigt, Schritt für Schritt vor:

1. Öffnen Sie das Fenster "Simulation Settings".
2. Gehen Sie auf die Registerkarte "Analysis". Eine Transientenanalyse muss bereits eingerichtet sein oder noch eingerichtet werden.
3. Klicken Sie auf den Knopf "Output File Options".
4. Geben sie im Fenster "Transient Output File Options" unter "Print values in the output file every" den gewünschten zeitlichen Abstand der Wertepaare ein.
5. Schließen Sie die beiden Fenster mit dem "OK-Knopf".

Danach führen Sie Transientenanalyse aus. Im Probe-Fenster lassen Sie sich die Output-Datei anzeigen. Dazu gehen Sie auf die Menüleiste von Probe und klicken "View - Output File" an:

Outputfile
So rufen Sie die Output-Datei, in der Sie die Tabelle finden, aus Probe auf.

In der Output-Datei finden Sie nun neben vielen anderen Angaben eine Wertetabelle, in der Punkte von einer ms Abstand aufgeführt sein sollten:

TIME V(N00025)

0.000E+00 1.626E-02
1.000E-03 9.366E-01
2.000E-03 9.982E-01
3.000E-03 1.000E+00
4.000E-03 1.927E+00
5.000E-03 1.999E+00
6.000E-03 2.000E+00
7.000E-03 2.000E+00
8.000E-03 2.000E+00
9.000E-03 2.000E+00
1.000E-02 1.071E+00
1.100E-02 1.002E+00
1.200E-02 1.000E+00
1.300E-02 1.000E+00
1.400E-02 1.000E+00
1.500E-02 1.000E+00
1.600E-02 1.927E+00
1.700E-02 1.999E+00
1.800E-02 2.000E+00
1.900E-02 2.000E+00
2.000E-02 2.000E+00
2.100E-02 2.000E+00
2.200E-02 1.071E+00
2.300E-02 1.002E+00
2.400E-02 1.000E+00
2.500E-02 1.000E+00
2.600E-02 1.000E+00
2.700E-02 1.000E+00
2.800E-02 1.927E+00
2.900E-02 1.999E+00
3.000E-02 2.000E+00

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