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weiterführende Tipps für TINA TI
1. Parametrisierung von Schaltungen
- Eine interessante Möglichkeit mehrere gleiche Schaltungskonfigurationen mit unterschiedlichen Komponentenwerten durchzuspielen bieten „Kontrollobjekte“: Diese ermöglicht das automatische Variieren von Komponentenwerten. Für die Verwendung ist wie folgt vorzugehen:
- Auswählen der Kontrollobjekte:
Analysis » Select Control Object
und Klick auf die gewünschte Komponente.
Es öffnet sich ein Menu, in welchem die Eigenschaften geändert werden können. Dieses ähnelt dem klassischen Eigenschaftenmenü. - Ändern der Eigenschaftswerte: Beachten Sie, dass die Komponentenwerte hier nicht direkt eingegeben werden können. Die Konfiguration geschieht über das Drücken des Buttons
…
rechts neben der Werteeingabe. Hier kann das „Parameter Stepping“ durch Start- und Endwert, sowie Anzahl der Werte (Summe aus Zwischenwerte plus Start- und Endwert) eingegeben werden.
Beispiel: Sollen die Widerstandswerte von 50 k$\Omega$, 100 k$\Omega$, 150 k$\Omega$, 200 k$\Omega$ durchsimuliert werden, so wäre der Startwert: 50 k$\Omega$, der Endwert: 200 k$\Omega$ und die Anzahl der Werte: 4. - Simulation: Die Simulation geschieht wie bisher. Der Simulationsmodus wird automatisch auf die Nutzung der Parameter eingestellt. Manuell kann dies zurückgestellt, oder geändert werden. Dies geschieht durch
Analysis » Mode
. Hier kann durch die AuswahlSingle
die Verwendung der Parametrisierung bei der Simulation wieder deaktiviert werden. - Wichtig hierbei: Falls Sie sehr viele Komponentenwerte und / oder sehr viele Control Objects gewählt werden, kann die Simulation länger dauern. Dagegen hilft:
- Komponentenwerte geschickt kombinieren Beispiel: Sie wollen die 4 Varianten $\{(R_1 = 10k\Omega, R_2 = 20k\Omega, C_1 = 10nF), (R_1 = 20k\Omega, R_2 = 10k\Omega, C_1 = 20nF),(R_1 = 30k\Omega, R_2 = 30k\Omega, C_1 = 30nF),(R_1 = 40k\Omega, R_2 = 20k\Omega, C_1 = 10nF),\}$ simulieren. Dann würde eine Simulation mit allen Variationen führt zu $R_1 \element \{10k\Omega, 20k\Omega, 30k\Omega, 40k\Omega \}$,
2. Import eines SPICE Modells
2.1 Erstellen des SPICE Modells
Von vielen Komponenten sind im Netz SPICE Modelle verfügbar. Diese liegen meist als *.cir
Datei vor.
Der Code in dieser Datei beginnt mit der Definition des Subcircuit mittels .SUBCKT <Name der Schaltung> <Pin_Liste> PARAMS: <Parameterliste>
und endet mit .ENDS <Name der Schaltung>
.
Alle Kommentare werden mit *
oder ;
eingeleitet. Bei Zeilen die mit .
beginnen, können Kommentare zu Fehlern führen.
Die Einzelkomponenten haben einen ähnliche Benennung:
Komponente | allg. Nomenklatur | Beispiel | Beschreibung |
---|---|---|---|
Widerstand | Rxxxx <Knoten1> <Knoten2> <Widerstandswert> | Rtest 1 Node2 10k | Widerstand namens Rtest zwischen Knoten 1 und Node2 mit dem Wert $10k\Omega$ |
Kondensator | Cxxxx <Knoten1> <Knoten2> <Kapazitätswert> | C_1 Node2 Node3 10p | Kondensator namens C_1 zwischen Knoten Node2 und Node3 mit dem Wert $10pF$ |
Induktivität | Lxxxx <Knoten1> <Knoten2> <Induktivitätswert> | Lpar Node2 1 {L} | Induktivität namens Lpar zwischen Knoten Node1 und 1 mit dem Wert $L$; dieser Wert muss von extern vorgegeben werden |
Diode | Dxxxx <Knoten1> <Knoten2> <Name des Modells> | Dfw Node2 1 D_1N1183_temp | Diode namens Dfw zwischen Knoten Node2 und 1 mit dem Modell D_1N1183_temp ; diese Funktion muss von nachträglich in der Datei stehen |
Komponentennamen können frei gewählt werden.
Knoten können Namen (z.B. Knoten_Eins
) oder Zahlen (z.B. 1
) sein.
Für die Beschreibung der weiteren Details (wie z.B. models) sei auf den SPICE UserGuide von Berkeley verwiesen. Eine einfachere Variante zur Erstellung ist der Export einer TINA TI Schaltung als *.CIR
Datei. Diese muss dann noch in einem Texteditor angepasst werden, sodass die ersten Zeilen incl. .TRAN …
entfernt und durch .SUBCKT <Name der Schaltung> <Pin_Liste> PARAMS: <Parameterliste>
ersetzt wird. Am Ende sollte statt .END
die Zeile .ENDS <Name der Schaltung>
stehen.
2.2 Beispiel für ein SPICE Modell
In dieser Anleitung soll ein Ersatzmodell für Elektrolytkondensatoren abgebildet (vgl. Abbildung 2) und in TINA TI eingebunden werden.
Parallel zur eigentlichen Kapazität $C_{pri}$ liegt ein hochohmiger Widerstand $R_{par}$, über dem ein geringer Leckstrom fließen kann und eine Diode $D_{dmy}$. Vor dieser Schaltung ist der äquivalente Reihenwiderstand $R_{ESR}$ und die äquivalente Reiheninduktivität $L_{ESL}$. Dies ist ein einfaches Ersatzmodell; kompliziertere Modelle enthalten unter anderem weitere Kondensatoren für physikalische Effekte des Dielektrikums.
Der unten stehende Code zeigt das SPICE Modell, welches durch einen Texteditor in eine Datei C_electrolytic.CIR
gespeichert werden muss.
.SUBCKT C_el Pin_pos Pin_neg PARAMS: C = 10U * Author: Tim Fischer (03.06.2020) * Explanation: simple electrolytic capacitor * Circuit: * +-- R_par ---+ * | | * +-- C_pri ---+ * | | * ------ L_ESL ---+--- R_ESR ---+-- D_dmy ---+---- * Pin_pos Node1 Node2 Pin_neg * * * * Code: L_ESL Pin_pos Node1 1n * Equivalent Series Inductance of the capacitor R_ESR Node1 Node2 1m * Equivalent Series Resistance of the capacitor R_par Node2 Pin_neg 1G * Resistance parallel to capacitance C_pri Node2 Pin_neg {C} * primary capacitance D_dmy Pin_neg Node2 dummyDiode * diode * Model for Diode .MODEL dummyDiode D VJ = 0.2 .ENDS C_el
2.3 Import in TINA TI
Durch folgende Schritte kann die Datei importiert werden:
- Menü:
Tools
»New Macro Wizard…
(oder<Strg> + <Umsch> + M
) - Im Macro Wizard - Dateiauswahl (Abbildung 3)
- Einfügen des Macro Namens. Im Beispiel:
C_electrolytic
oderElko
- Öffnen einer
*.CIR
Datei. Im Beispiel: Die in 1.2 erstellte Datei
- Im Macro Wizard - Symbolauswahl (Abbildung 4)
- Über diesen Dialog kann das Symbol automatisch erstellt werden. Dieses ist jedoch meist etwas klobig.
- Besser ist die Suche in der Bibliothek über
Load shape from library
- Zusätzlich sollte
Show suggested shapes only
deaktiviert werden, damit alle Symbole angezeigt werden. - Über
Number of pins
können die Symbole auf diejenigen mit der richtigen Pinanzahl eingeschränkt werden.
- Im Macro Wizard - Pinauswahl (Abbildung 5)
- Bei der Pinauswahl sind die
unconnected pins
(rot blinkende Boxen), per Drag-and-Drop auf die Enden des Symbols fallen zu lassen - In dem Beispiel bedeutet dies: Pin_pos auf
+
, Pin_neg auf-
- Abspeichern des Macro
- Speichern Sie das Macro in einem sinnvollen Ordner ab. Dazu empfiehlt sich ein Projektordner o.ä. Der vorgeschlagene Unterordner von TINA TI sollte vermieden werden
- Verwendung
- Nach dem Erstellen kann das Macro direkt als Komponenten eingebunden werden.
- Falls die Komponente nochmals verwendet werden soll, so ist dies über Copy&Paste oder über Menü:
Insert
»Macro…
möglich - Zu beachten ist, dass von der Simulation die Parameter des Makros gesetzt werden müssen.
Doppelklick » SubCkt-Parameters » … »
Eingabe