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36. Übungsbeispiele zum Einbinden fremder Modelle und Unternetzwerke

Übungsbeispiel zum Einbinden eines Unternetzwerks
Das vorbereitete Übungsbeispiel zur Vervollständigung
Übungsbeispiel NF-Gegentaktendstufe mit 2 x EL84 und ECC81
Übungsbeispiel Transistorschaltung
Zusammenfassen von Symbolbibliotheken (OLB-Dateien) und Modellbibliotheken (LIB-Dateien)
Einen provisorischen Symbolblock durch ein bereits vorhandenes Symbol ersetzen
Den Symbolen verständlichere Namen vergeben, ohne die Implementation dabei zu ändern
Zusammenfassung der Begriffe Implementation, Name und Value

Mit den hier vorgestellten Beispielen sollen Sie noch einmal üben können, wie Sie ein fremdes Symbol, das wahlweise auf ein Modell oder Unternetzwerk verweisen kann, in eine Schaltung einbinden können. Dafür wurden mit Absicht auch ungewöhnliche Beispiele gewählt und dazu die Röhrentechnik bemüht, um auch ausgefallene Anwendungen von PSpice zu demonstrieren.

Übungsbeispiel zum Einbinden eines Unternetzwerks

Nachfolgend finden Sie eine Verstärkerschaltung, welche in Kathodenbasisschaltung mit einer Triode (Elektronenröhre) realisiert wurde:


Die Verstärkerschaltung mit der Röhre ECC81 (siehe auch triode oder triode.zip).

Die Triode liegt als Unternetzwerk vor. Das Modell bzw. Unternetzwerk befindet sich in der ecc81.lib. Das dazugehörige zeichnerische Symbol finden Sie in der ecc81.olb. Beide Dateien befinden sich im gleichen Ordner "triode", in dem sich auch dieses Projekt befindet, welches bereits ein vorbereitetes Simulationsprofil für die Transientenanalyse enthält:


Das Simulationsergebnis der Röhrenschaltung. Dargestellt ist die Eingangs- und Ausgangsspannung.


Das vorbereitete Übungsbeispiel zur Vervollständigung

Zur Übung sollen Sie der nachfolgenden Schaltung die fehlende Triode ECC81 hinzufügen:

 
Diesem Projekt soll zu Übungszwecken noch die Röhre ECC81 hinzugefügt werden (Dieses Beispiel finden Sie im Ordner uebung bzw. in uebung.zip).

Das Symbol der fehlenden Röhre befindet sich in der ecc81.olb und das dazugehörige Modell in der ecc81.lib. Beide Dateien befinden sich ebenfalls im gleichen Ordner uebung wie das Projekt.

Die fehlende Röhre bauen Sie nun wie folgt ein:

1. Über den Part-Browser (Place Part) fügen Sie mit "Add Library" die Symbol-Bibliothek ecc81.olb hinzu.
2. In dieser ecc81.olb wählen Sie das Symbol "ECC81 (Triode)" aus und setzen es wie gewohnt in die Schaltung ein. Vorher haben Sie sich überzeugt, ob im Design Cache des Schaltbildes nicht bereits eine ECC81 eingetragen ist, welche gegebenenfalls mit "Cleanup Cache" zu entfernen wäre.
3. Im (vorbereiteten) Simulationsprofil gehen Sie in die Regsiterkarte "Libraries" des Simulationsprofils und fügen dort mit "Browse" und "Add to Design" die fehlende ecc81.lib hinzu. Dies wird sehr oft vergessen.

Wie Sie ein Röhrenmodell mit ABM-Blöcken selbst erstellen, können Sie auf der Seite 215 der pspug.pdf nachlesen.




Die Doppel-Triode ECC81 hat die gleichen Abmessungen wie die hier abgebildete ECC85. Mit einem Klick auf das Bild sehen Sie eine Groß-Darstellung. Eine Simulation der Eingangskennlinie und des Ausgangskennlinienfelds der Röhre finden Sie unter kenn bzw. kenn.zip vorbereitet.


Übungsbeispiel NF-Gegentaktendstufe mit 2 x EL84 und ECC81

Das nachfolgende Beispiel zeigt eine mit Röhren aufgebaute Gegentaktendstufe als Audioverstärker. Sie besteht, wenn man die Bauteile der Unternetzwerke mitrechnet, aus über 70 Bauteilen und lässt sich dennoch noch mit der Lite-Version simulieren:



NF-Gegentaktendstufe mit 2 x EL84, Ausgangsleistung ca. 14 Watt Sinus. Die vorbereitete Schaltung  findet sich unter 2el84 bzw. 2el84.zip. Wer sämtliche Modelle zur Übung selbst einbinden möchte, findet dieses Projekt mit den dazugehörigen OLB- und LIB-Dateien als Übungsbeispiel unter ohne bzw. ohne.zip.

Sowohl die Röhren als auch der NF-Übertrager und der Lautsprecher liegen als Unternetzwerke vor, die Sie zu Übungszwecken einbauen können. Dazu dient das Übungsprojekt ohne bzw. ohne.zip, in der sich auch die roehre.olb und roehre.lib mit allen notwendigen Modellen befindet. R12 und R13 dienen nur zur Vermeidung von Konvergenzproblemen. Mit dieser Schaltung ist die Knotenbegrenzung von 64 Knoten der Lite-Version übrigens noch nicht ausgeschöpft. Sie könnten z.B. noch eine Triode in Anodenbasisschaltung davorschalten.

Simulieren Sie das Projekt im Zeitbereich bis 6 ms mit einer maximalen Schrittweite bis 4 us. Den Frequenzgang können Sie zwischen 10 Hz und 100 kHz mit 111 Punkten / Dekade untersuchen. Messen Sie zur Leistungsbestimmung den Strom durch den Lautsprecher, der eine Impedanz von 8 Ohm hat.


Übungsbeispiel Transistorschaltung

Nachfolgend ist die Schaltung einer Transistorschaltung abgebildet, die als Phasenumkehrstufe geschaltet ist. Der Schaltung fehlt noch der NPN-Transistor, dessen Modell Sie in der transistor.txt finden:




Dieser Schaltung sollen Sie um den fehlenden NPN-Transistor ergänzen, den Sie in der Datei transistor.txt  finden. Die vorbereitete Schaltung finden Sie unter phase bzw. phase.zip.

Den Text der transistor.txt hätten Sie übrigens zum Beispiel als E-Mail, aus dem Internet oder aus einem Datenblatt erhalten können. Dabei könnte die Datei auch ganz andere Endungen besitzen. Oft besitzen solche Dateien die Endung "mod". Dennoch handelt es sich wie immer um eine reine ASCII-Datei. Übrigens können Sie auch Spice-Modelle der Version 2G6 in PSpice verwenden.

So gehen Sie vor: Taufen Sie die transistor.txt in eine transistor.lib um, nachdem Sie kontrolliert haben, ob in dieser Datei eventuell störende Inhalte vorhanden sind, welche gegebenenfalls zu entfernen sind. Mit dem Modell-Editor und seiner Funktion "Create Capture Parts" erzeugen Sie ein Symbol, welches sich in einer neu geschaffenen OLB-Datei befindet. Dann verfahren Sie weiter, wie es im Röhrenbeispiel beschrieben wurde. Das Simulationsergebnis muss wie folgt aussehen (loesung1.gif). Das gelöste Projekt finden Sie hier entweder im Ordner loesung oder in der loesung.zip.


Zusammenfassen von Symbolbibliotheken (OLB-Dateien) und Modellbibliotheken (LIB-Dateien)

Zusammenfassen von OLB-Dateien: Das Verschieben von Symbolen, welche sich in unterschiedlichen OLB-Dateien befinden, um diese in einer einzigen OLB-Datei zusammenzufassen, geht mit "Drag and Drop" ganz einfach: Ziehen Sie dazu mit der Maus und linker, gedrückter Maustaste zwei OLB-Dateien aus dem Windows-Explorer in die noch leere, graue Oberfläche von Capture:


In der Ausgangssituation sehen Sie die beiden Projektfenster der Symbolbibliotheken ecc81.olb und roehre.olb.


Sie sollen nun die das Symbol "ECC81 (Triode)" aus dem linken Fenster (ecc81.olb) in das rechte Fenster (roehre.olb) verschieben. Dazu verschieben Sie mit der Maus und linker, gedrückter Maustaste nach der "Drag and Drop-Methode" den Schriftzug "ECC81 (Triode)" des linken Fensters auf den Schriftzug "roehre.olb" des rechten Fensters. Das nachfolgende Video zeigt den Vorgang:

So verschieben Sie das Symbol der ECC81 vom linken zum rechten Fenster und damit in die roehre.olb (schieb.avi).


Das Ergebnis des Verschiebens sieht dann wie folgt aus:


Die beiden Projektfenster der OLB-Dateien nach dem Verschieben.

Den Vorgang können Sie mit den OLB-Dateien, die in diesem Abschnitt vorhanden sind oder die sie selbst erzeugen, üben. Sie können zum Beispiel den Transistor und die Röhren in eine einzige OLB-Datei verschieben.

Zusammenfassen von LIB-Dateien: Es wäre nun nicht unbedingt notwendig, die entsprechenden LIB-Dateien, in denen sich die Unternetzwerke und Modelle befinden, ebenfalls zusammenzufassen. Das Symbol sucht nämlich mit Hilfe seiner Implementation alle LIB-Dateien im aktuellen Ordner durch, bis das entsprechende Modell oder Unternetzwerk mit der gleichen Implementation (mit dem gleichen Modellnamen) gefunden wurde. Wenn dies nicht zum Erfolg führte, sucht das Symbol jenen Ordner durch, in dem sich die mitgelieferten Modelle befinden.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit können Sie dennoch die verschiedenen Modelle und Unternetzwerke in einer einzigen LIB-Datei zusammenfassen. Dies können Sie zum Beispiel mit jedem ASCII-Editor wie zum Beispiel Notepad erledigen, indem Sie die einzelnen Modelle und Unternetzwerke einfach untereinander kopieren und der Datei schließlich die Endung "lib" vergeben (siehe Beispiel). In diesem Beispiel finden Sie übrigens noch ergänzende Kommentare und kleine Tipps.


Einen provisorischen Symbolblock durch ein bereits vorhandenes Symbol ersetzen

Im letzten Abschnitt haben Sie mit mehr oder weniger viel Zeitaufwand einen vorläufigen Symbolblock zu einem dreieckigen (und damit normwidrigen) Operationsverstärkersymbol umgezeichnet. Nun wäre es praktisch, wenn Sie dieses neue Symbol auch für andere Operatonsverstärkermodelle in anderen OLB-Dateien (Symbol-Dateien) verwenden könnten. Dazu müssen Sie nur beide OLB-Dateien gleichzeitig in Capture aufrufen. Ziehen Sie dazu z.B. mit "Drag and Drop" beide OLB-Dateien in das Capture-Fenster. Rufen Sie nun den Symbol-Editor gleichzeitig für das alte und neue Symbol auf, so dass zwei Fenster des Zeichenprogramms geöffnet sind. Dann löschen Sie im Symbol-Editor den alten Symbolblock und kopieren mit "Copy and Paste" das neue Operationsverstärkersymbol in das nun leere Fenster des Zeichenprogramms. Das nachfolgende Video macht es Ihnen vor:

So ersezten Sie den vorläufigen Block durch ein anderes Symbol. Das Symbol "opamp" in der opampsymbol.olb soll den vorläufigen Symbolblock "operationsverstaerker" in der test.olb ersetzen (symbolcopy.avi).

Damit ist die Arbeit allerdings noch nicht ganz erledigt, weil in diesem Beispiel die Implementation-Bezeichnungen der beiden Symbole nicht identisch sind, wie es das nachfolgende Bild zeigt:


Rufen Sie das Fenster "User Properties" durch einen Mausklick neben dem Symbol auf. Das Fenster zeigt, dass mit dem Austauschen des Symbols auch die Implementation des neuen Symbols übernommen wurde. Die Implementation lautet nun "opamp" und muss wieder in "operationsverstaerker" umgetauft werden.

Da durch das Austauschen des Symbols auch die Implementation des neuen Symbols übernommen wurde, müssen Sie nun wieder die ursprüngliche Implementation "Operationsverstaerker" einsetzen. Das machen Sie mit dem Fenster "User Properties". Sie rufen es auf, indem Sie im Zeichenprogramm direkt neben dem Symbol einen Doppelklick ausführen. Außerdem müssen Sie unbedingt überprüfen, ob Sie auch die PSpice-Template-Zeile wieder anpassen müssen, welche sich auch verändert haben könnte.

Damit Sie den gesamten Vorgang üben können, finden Sie die dafür notwendigen Dateien im Ordner symbolcopy oder in der symbolcopy.zip.


Den Symbolen verständlichere Namen vergeben, ohne die Implementation dabei zu ändern

Oft sind die Bauteile-Bezeichnungen, welche Sie im Part-Browser (Place-Part-Fenster) vorfinden, knapp gehalten und wenig aussagefähig, da die dortigen Bezeichnungen im Regelfall mit der Implementation identisch sind. Sie können allerdings diese Bezeichnungen, welche im Place-Part-Fenster erscheinen, durch andere Namen ersetzen, welche nicht mit der Implementation identisch sind. Die Implementation darf ja nicht verändert werden, da mit diesem Begriff das entsprechende PSpice-Modell aufgerufen wird. Um den Symbolen verständlichere Namen zu vergeben, ändern Sie einfach die Bauteilebezeichnungen, die Sie in der Bauteileliste der OLB-Datei vorfinden, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das entsprechende Symbol der Liste klicken, um ein Popup-Fenster aufzurufen und dann "Rename" anklicken:

So vergeben Sie in der OLB-Datei den Symbolen verständlichere Namen, ohne die Implementation zu ändern, welche für die Verknüpfung mit dem entsprechenden Modell verantwortlich ist (rename.avi).

Nachdem im Video der Name geändert wurde, wird in diesem Video zur Kontrolle noch das Fenster "User Properties" im Zeichenprogramm aufgerufen, um zu sehen, dass nun die Bezeichnung "Implementation" nicht mehr identisch mit "Name" ist. Letzteres haben Sie ja eben verändert:



Die Implementation ist unverändert geblieben. Den Eintrag unter "Name" haben Sie allerdings, wie im Video gezeigt, verändert, damit dieser im Part-Browser erscheint.

Die neu eingetragene Bezeichnung für entdecken Sie nun auch im Part-Browser wieder, was ja der Zweck der ganzen Operation war:


Im Place-Part-Fenster (Part-Browser) finden Sie nun statt der wenig aussagefähigen Bezeichnung "EL84" den Namen "EL84 (NF-Endstufenpentode)".

Die Umbenennung des Namens können Sie ebenfalls mit den Dateien, die im Ordner symbolcopy oder in der symbolcopy.zip sind, üben.

Zusammenfassung der Begriffe Implementation, Name und Value

Sie kennen nun drei wesentliche Begriffe, welche ein Symbol als Informationen enthält. Diese Begriffe dürfen Sie nicht verwechseln:

Implementation: Dieser sehr wichtige Begriff sorgt dafür, dass das Symbol das gleichnamige PSpice-Modell bzw. PSpice-Unternetzwerk aufruft.

Name: Dieser Begriff ist, wenn nichts anderes eingegeben wurde, mit der Implementation identisch. Der Name erscheint sowohl im Place-Part-Fenster als auch in der Bauteileliste des Fensters der OLB-Datei. Nur in der OLB-Datei können Sie ihn ändern.

Value: Was unter Value eingetragen ist, erscheint nur im Schaltbild als Schriftzug neben dem entsprechenden Symbol und hat sonst keine Bedeutung. Es hat weder Einfluss auf die Netzliste noch auf den Namen.

Alle drei Begriffe können Sie im Fenster "User Properties" ablesen, welches Sie im Symbol-Zeichenprogramm aufrufen, indem Sie mit der Maus neben das Symbol klicken.

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