Pspice 11.02.2016

RC Devresi – DC Kaynak DC gerilim kaynağı 𝑉 𝑠 =5𝑉 Kondansatör başlangıç gerilimi 𝑣 𝐶 0 =1 𝑉𝑜𝑙𝑡 Kondansatör gerilimi 𝑣 𝐶 𝑡 = 𝑣 𝑐 0 𝑒 −𝑡/𝑅𝐶 + 𝑉 𝑠 × 1− 𝑒 − 𝑡 𝑅𝐶 , 𝑡≥0 Devredeki değerleri yerine koyarsak 𝑣 𝐶 𝑡 =1× 𝑒 −100𝑡 +5× 1− 𝑒 −100𝑡 , 𝑡≥0 Başlangıç: 𝑣 𝐶 𝑡 =1 𝑉𝑜𝑙𝑡 Sonuç: 𝑣 𝐶 ∞ =5 𝑉𝑜𝑙𝑡 Zaman sabiti = 𝜏= 1 𝑅𝐶 =0.01𝑠=10𝑚𝑠𝑛 Yaklaşık 5𝜏 sürede sonuç değerinin %99’una gelir Simülasyon süresi ne olmalıdır? 10𝜏=100msn olabilir Step size ne olmalıdır? Simülasyon süresinin yüzde biri olabilir (1msn).

RC Devresi – AC Kaynak AC gerilim kaynağı 𝑉 𝑎𝑚𝑝𝑙 =1𝑉, 𝑓𝑟𝑒𝑘𝑎𝑛𝑠=1𝐻𝑧 Kondansatör başlangıç gerilimi 𝑣 𝐶 0 =1 𝑉𝑜𝑙𝑡 Kondansatör gerilimi – Yatışkın durum Direnç: R, Kondansatör: 1 𝑗𝜔𝐶 𝑉 𝐶 𝑗𝜔 = 𝑉 𝑎𝑚𝑝𝑙 1−𝑗𝜔𝑅𝐶 1+4 𝜋 2 𝑅 2 𝐶 2 Değerleri yerine koyduğumuzda 𝑉 𝐶 𝑗𝜔 = 1−𝑗2𝜋0.1 1+4 𝜋 2 0.01 , 𝑣 𝑐 𝑦𝑎𝑡𝑖𝑠𝑘𝑖𝑛 𝑡 =0.8467 sin (2𝜋𝑡− tan −1 0.2𝜋 ) Zaman sabiti = 𝜏=𝑅𝐶=0.1𝑠=100𝑚𝑠𝑛 Yaklaşık 5𝜏 sürede sonuç değerinin %99’una gelir Simülasyon süresi ne olmalıdır? Geçici durumun sönümlenmesi 5𝜏=500msn Yatışkın durum: Devredeki bütün gerilim ve akımlar 1 Hz ile salınım yapar. Bir tam periyot: 1sn, İki periyot: 2sn Step size ne olmalıdır? 0.01 sn uygun

Geçici ve Yatışkın Durum Geçici durum Kondansatörün başlangıç etkisinin sönümlendiği aralık Yatışkın durum Kondansatörün başlangıç etkisinden tamamen çıkıp güç kaynağının etkisine girdiği aralık Transient Steady State

RC Devresi – Kare Dalga V1=-1, V2=1 PER=1 PW=0.5 TD=TR=TF=0

Tam Dalga Doğrultucu Bir sinüzoidal dalgayı tamamen pozitif yapar.

Parameterik Devre Elemanı Bu örnekte direnç değeri istediğimiz değerler arasında değişecektir. Direnç değeri değiştiğinden bu bir potansiyometre simülasyonudur Analysis->Dc Sweep->Global Parameter ->Linear Sweep Start:0.1, End:10k, Increment=100 Başlangıç direnci 0 olmamalıdır

Endüktif Alçak Geçirgen Filtre Filtreler belli frekans aralıklarını geçiren devrelerdir. Bu devrelerin analizi için AC Sweep kullanılır ve frekans artırılır Gerilim kaynağı: VAC Başlangıç frekansı 0 olmamalıdır Yatışkın durum analizi L→𝑗𝜔𝐿 Transfer fonksiyonu: 𝐻 𝑗𝜔 = 1 1+ 𝜔 2 𝐿 2 𝑅 2 1 2 = 1 1+ 𝜔 2 𝐿 2 𝑅 2 𝜔 0 = 1000 3 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑛, 𝑓 0 =53 𝐻𝑧

Bode Çizgesi

OPAMP Kullanımı OPAMP özellikleri 3 ve 2 numaralı girişlerden OPAMP’a giren akım sıfırdır 3 ve 2 numaralı girişlerdeki gerilim birbirine eşittir. 2 numaradaki gerilim sıfır Dolayısıyla 3’teki gerilim de sıfır R2’den geçen akımın aynısı R1’den geçer. Genlik: 6mA Çıkış gerilimi -6V genlik (girdinin tam tersi) Not: LM471 yerine LF411 kullanılabilir Transient analysis kullanılır

OPAMP Giriş ve Çıkış Gerilimleri Giriş ve çıkış gerilimleri birbirinin tersi R1’i iki katına çıkarırsak ne olur? R1’i çok artırırsak ne olur? R1’i yarıya indirirsek ne olur?

Devreler Dirençte akım-gerilim ilişkisi Güç Pasif işaret konvansiyonu 𝑣=𝑖×𝑅 Güç 𝑝=𝑖×𝑣= 𝑣 2 𝑅 = 𝑖 2 ×𝑅 Pasif işaret konvansiyonu Kaynaklarda: akım (-) gerilimden girer (+) gerilimden çıkar ve güç negatiftir. Kaynak güç üretir. Dirençlerde: akım (+) gerilimden girer (-) gerilimden çıkar ve güç pozitiftir. Direnç güç harcar. Kirchoff’un Akım Yasası Devrede bir düğüm noktasında giren akımların toplamı çıkan akımların toplamına eşittir. Kirchoff’un gerilim yasası Bir kapalı devre boyunca gerilimlerin toplamı sıfırdır

Devre Analizi Doğru akım devreleri Direnç devreleri: Gerilim kaynağı Akım kaynağı Eşdeğer direnç Seri Paralel Gerilim bölücü devreler Akım bölücü devreler

Sinüzoidal Girdili Devreler Sinüzoidal dalga v 𝑡 = 𝑉 𝐴 cos 2𝜋 𝑡− 𝑇 𝑠 𝑇 0 = 𝑉 𝐴 cos 2𝜋 𝑓 0 𝑡− 𝑇 𝑠 cos 2𝜋 𝑓 0 𝑡− 𝑇 𝑠 = 𝑉 𝐴 cos 𝜔 0 𝑡− 𝑇 𝑠 Genlik Frekans Faz Yatışkın durum analizi Devredeki bütün elemanların akım ve gerilimleri aynı frekansla salınım yapar. Sanal sayılar (RLC devrelerinin yatışkın durum analizinde kullanılır) −4 =𝑗2 𝑗= −1 Karmaşık sayılar 5+6𝑗 (reel ve sanal eksende gösterilebilir) Eşlenik: 𝑥+𝑗𝑦 ∗ =𝑥−𝑗𝑦 Büyüklük: 𝑧 = 𝑥 2 + 𝑦 2 Cebirsel işlemler Sanal ve gerçel kısımları ayrı tut 𝑗 2 =−1 kuralını uygula

Sinüzoidal Girdili Devreler Polar form: 𝑧=𝑥+𝑗𝑦= 𝑧 ∠𝜃= 𝑧 ∠ tan −1 𝑦 𝑥 Çarpma ve bölme Üstel form: 𝑒 𝑗𝜃 = cos 𝜃+𝑗 sin 𝜃 𝑧=𝑟∠𝜃=𝑟 cos 𝜃 +𝑗𝑟 sin 𝜃 Ç𝑎𝑟𝑝𝑚𝑎 𝑣𝑒 𝑏ö𝑙𝑚𝑒 Fazörler 𝑣 𝑠 𝑡 = 𝑉 𝑝 cos 𝜔𝑡+𝜃 =𝑅𝑒 𝑉 𝑝 𝑒 𝑗(𝜔𝑡+𝜃) 𝑉 𝑝 𝑒 𝑗(𝜔𝑡+𝜃) = 𝑉 𝑝 𝑒 𝑗𝜃 𝑒 𝑗(𝜔𝑡) = 𝑉 𝑝 ∠𝜃 𝑒 𝑗(𝜔𝑡) 𝑉 𝑝 ∠𝜃= 𝐕 𝑝 fazör 𝑣 𝑠 𝑡 =Re 𝐕 𝑝 𝑒 𝑗𝜔𝑡 = 𝑉 𝑝 cos 𝜔𝑡+𝜃 Girdi sinüzoidal ise çıktı da aynı frekansta ve sinüzoidaldir.

Sinüzoidal yatışkın durumda devre elemanları Zaman alanı akım-gerilim ilişkisi Fazör alanında ilişki Empedans R 𝑣 𝑅 𝑡 =𝑅 𝑖 𝑅 (𝑡) Re 𝐕 𝑅 𝑒 𝑗𝜔𝑡 =𝑅Re 𝑰 𝑅 𝑒 𝑗𝜔𝑡 𝐕 𝑅 =𝑅 𝑰 𝑅 𝑍 𝑅 =𝑅 L 𝑣 𝐿 𝑡 =𝐿 𝑑 𝑖 𝐿 (𝑡) 𝑑𝑡 Re 𝐕 𝐿 𝑒 𝑗𝜔𝑡 =LRe 𝑗𝜔𝑰 𝐿 𝑒 𝑗𝜔𝑡 𝐕 𝐿 =𝑗𝜔𝐿 𝑰 𝐿 𝑍 𝐿 =𝑗𝜔𝐿 C 𝑖 𝐶 𝑡 =𝐶 𝑑 𝑣 𝐶 (𝑡) 𝑑𝑡 Re 𝑰 𝐶 𝑒 𝑗𝜔𝑡 =CRe 𝑗𝜔𝑽 𝐶 𝑒 𝑗𝜔𝑡 𝐕 𝐿 = 1 𝑗𝜔𝐶 𝑰 𝐿 𝑍 𝐶 = 1 𝑗𝜔𝐶 = −𝑗 𝜔𝐶 Yukarıdaki empedansları kullandığımızda direnç devreleri için kullandığımız analiz teknikleri aynen geçerli olur.