OrCAD Capture Analog 시뮬레이션 01.DC전압원 전압 분배 회로

가장 기본적인 아날로그 회로로서, 전압 분배 회로 입니다.

회로의 구성은 DC전압원과 복수의 저항으로 구성 하여, 저항에 전압이 어떻게 분배 되는지에 대한 이론을 확인 해보겠습니다.

OrCAD Capture 를 실행합니다. 다음과 같은 창이 뜰겁니다.

메뉴바에서 'File' ▶︎ 'New' ▶︎ 'Project' 를 선택하면, 창이 나타나고 새로운 프로젝트 생성을 시작 합니다.

Name 부분은 프로젝트 이름이고, Location 은 프로젝트의 파일이 위치하게 될 폴더 입니다.

프로젝트 이름을 'ex01' 이라고 하겠습니다.

'Create a New Project Using’ 의  라디오버튼은 'Analog or Mixed A/D'를 선택 합니다.

OK 버튼을 누르면, 기본 참조 프로젝트를 선택 하는 창이 나옵니다.

현재 ‘AnalogGNDSymbol.obj’ 가 선택 되었다면 OK버튼을 클릭, 아니면 콤보박스에서 ‘AnalogGNDSymbol.obj’ 를 선택 한 후 OK 버튼을 클릭 합니다..

정상적으로 프로젝트가 생성되면, 트리 구조로 되어있는 프로젝트 구성을 볼 수 있습니다.

'ex01.dsn’ 을 확장시키면 아래의 화면을 확인 할 수 있고, 회로를 구성하기 위해 SCHEMATIC1 하위 구조의 PAGE1을 더블 클릭 하여 회로 페이지를 오픈(이동)합니다.

탭이름 ‘Page1’이 선택 되어있고, 페이지에는 GND 기호가 존재 합니다.

회로를 구성 하여 시뮬레이션을 하기 위한 시작 입니다.

우측에 존재하는 아이콘 중에서 Place Part (단축키:P, 아이콘 모양 :)를  클릭 시, Place Part 창이 확대 됩니다.

Place Part는 사용 할 수 있는 소자 리스트를 갖고 있습니다.

여기서 Part 부분의 입력창에 소자이름을 직접 입력 하여도 되고, Part List 부분을 스크롤 하여 해당 소자를 찾으셔도 됩니다.

해당 소자가 선택되어지면 기호가 아래 부분에 표시가 되어집니다.

지금은 소자이름을 입력창 부분에 직접 입력하는 방법을 통하여, 저항을 찾도록 하겠습니다.

'Part' 부분에 'r'을 입력 시, 저항이 선택('R/ANALOG’) 되면서 해당 기호가 나타납니다.

입력창 부분에 해당하는 소자가 존재하는 경우 알파벳 정렬순으로 표시가 되게 되고, 현재 입력된 값은 ‘r’ 임으로 ‘R/ANALOG’ 가 선택 및 표시 됩니다.

Place Part 부분의 'R/ANALOG’의 Tooltip을 보면 현재 Part가 속해있는 파일이 보여지게 됩니다. (ANALOG.OLB)

한가지 봐야 할 것은  기호 옆의

아이콘으로서, 아이콘

표시가 있는 소자는 시뮬레이션이 가능하다는 것을 보여줍니다.

저항을 회로에 구성하기 위해서 Part List의 'R/ANALOG' 를 더블 클릭 합니다.

더블 클릭 시, 마우스를 따라 소자(여기서는 저항)가 붙어 다니게 됩니다.

이제 회로도 중, 저항을 놓고 싶은 곳에 클릭 하면 저항이 회로에 위치하게 되고, 저항 두개를 구성하도록 하겠습니다.

저항 두개를 회로도에 클릭하고, 키보드의 ESC 키를 누르면 마우스를 따라다니던 저항이 사라집니다.

저항을 잘못 놓았다면 저항을 클릭 후, 키보드의 Delete 키로 삭제하거나, 저항을 클릭 후 드래그로 위치 이동도 가능합니다.

여기서는 아래와 같이 저항을 놓았습니다.

저항을 회로에 위치 하였다면, 이번에는 DC전압원을 구성 하도록 하겠습니다.

전압원을 구성하기 위해서 Place Part 에서 전압원을 선택 합니다.

Part 부분에 'vdc' 라고 입력 시, 'VDC/SOURCE' 가 선택 됩니다.

'VDC/SOURCE' 을 더블클릭 저항을 을 회로에 구성하였던 방법과 같이 전압원을 놓습니다.

접지의 경우엔 기본적으로 앞서 선택 메뉴로 선택하였던 AnalogGNDSymbol을 선택 하였기 때문에 VDC는 기본적으로 존재 합니다.

회로도에 소자를 구성 하였고, 회로를 구성하기 위한 결선을 하도록 하겠습니다.

우측의 아이콘 중에서 Place Wire (단축키:W, 아이콘 모양 : )를 클릭 합니다.

클릭시 마우스의 끝부분이 십자모양으로 변경 되고, 마우스를 소자의 끝부분(네모난 사각형 모양)에 클릭 후, 선을 연결 할 다음 소자의 끝부분을 클릭 합니다.

정상적으로 수행 하였을 경우, 소자는 연결 되고 아래와 같은 결과가 보여집니다.

소자 끝부분의 사각형이 분홍색이 되면, 연결이 되었다는 것입니다.

선을 연결한 후에도, 마우스 끝은 여전히 십자모양입니다. 다른 소자들도 연결 하여 아래와 같이 회로를 구성합니다.

간단한 회로가 구성이 되었습니다.

각 소자의 값은 추가적으로 설정 하지 않을 경우, 기본값으로 DC전압원에는 0Vdc 가, 저항에는 1kΩ 이 설정 되어 있습니다.

각각의 값들을 원하는 값으로 설정 하여, DC전압원은 5V, 저항의 경우 2k(R1), 3k(R2)로 입력 하겠습니다. .

전압원 수정을 위해서, '0Vdc' 표시부분을 더블 클릭 하면, Disaply Properties 창이 표시되고, Value 부분에 입력값을, '5Vdc'로 바꾸어 줍니다.

OK버튼을 누르면 DC전압원은 5V로 수정 됩니다.

저항R1값을 바꾸어 보도록 하겠습니다.

DC전압원을 수정(or 값 입력) 하였던 것과 마찬가지로 저항R1의 Value를 수정 하기 위해, 저항R1의 '1k' 표시부분을 더블 클릭 하면, Display Properties 창이 표시 됩니다.

Value 부분에 입력값을 '2k' 로 바꾸고 버튼OK을 클릭 합니다.

저항R2의 경우도 위와 같은 방법으로 Value를 '3k'로 바꾸고 버튼OK를 클릭 합니다.

Value 값이 수정 된 회로도는 다음과 같습니다.

회로는 구성하였고, 회로에 대한 시뮬레이션을 준비 합니다.

프로그램의 메뉴바에 부분에 아이콘 묶음() 을 확인 하실 수 있습니다.

그 중, New Simulation Profile(아이콘:)를 누르면 신규 시뮬레이션이 생성 하는 창이 보여집니다.

여기 Name 부분에 'ex01'이라고 쓰고, Create 버튼을 클릭하여 시뮬레이션을 시작 합니다. ( Name은 구별 되는 명명으로서, 임의로 하셔도 됩니다. )

시뮬레이션을 설정하는 창이 보여지고, 이미 선택 된 Analysis type은 ’Time Domain’는 변경 없이 Run to time 부분을 수정합니다.

Run to time은 시뮬레이션을 수행하는 시간 입니다. 기본값으로 1000ns 동안 시뮬레이션을 수행 하도록 값이 '1000ns' 입력되어 있습니다.

현재 시뮬레이션을 위한 회로에서는 기본값 그대로 사용하겠습니다. 확인버튼을 클릭합니다.

시뮬레이션에 대한 설정 후에, 회로에 대한 시뮬레이션을 결과에 대한 측정을 하기 위한 Marker를 입력 하겠습니다.

메뉴바 근처에 아이콘 묶음() 에서, Voltage Difference Marker(s)(아이콘:)를 누르시면 Probe가 마우스 포인터와 동시에 보여 집니다.

마우스로 측정하고 싶은 소자의 양단에 Probe를 위치 시킵니다. 클릭 하는 순서에 따라 양의(+) Probe, 음의(-) Probe가 입력 됩니다. (쌍으로 입력 되어야 합니다. )

저항R1에 대한 양단 전압을 측정하기 위해서, 아래의 그림과 같이 Probe를 위치 하였습니다. ( 첫번째 Probe는 저항R1의 왼쪽, 두번째 Probe는 저항R1의 오른쪽 )

저항R1의 양단전압을 측정하기 위한 시뮬레이션을 수행 할 모든 준비가 끝이 났고, 수행 결과로서 저항R1의 설정 값인 2k에 대한 전압인 2V가 측정 될 것으로 예상 됩니다.

아이콘 묶음() 에서 Run PSpice(아이콘:)를 클릭하여 시뮬레이션을 수행 합니다.

결과는 다음과 같습니다.

결과 그래프를 확인 결과, 예상하였던 전압인 2V가 녹색의 그래프로 표시 되는 것을 확인 할 수 있습니다.

그럼 이번에는 두 개의 저항에 대한 측정 값을 그래프를 함께 그려 보도록 하겠습니다.

시뮬레이션 결과를 닫고 다시 Voltage Difference Marker(s)(아이콘:)를 클릭하여 Probe를 저항R2의 양단에 위치 시키고, Run PSpice(아이콘:)를 눌러 시뮬레이션을 수행 합니다.

결과는 다음과 같이 같습니다.

빨간색의 그래프는 저항R2의 값이고, 녹색의 그래프는 저항R1의 값입니다. 각각의 값은 소자의 양단의 전압이 측정 된 것입니다.

아날로그 회로에서 전압 분배 회로는 기본적인 이론인 내용을 확인 할 수 있는 회로 입니다.

Pspice를 통하여 해당 회로를 구성하고 이론에 대한 값을 확인하도록 시뮬레이션하여 회로에 대한 계측까지 확인 할 수 있습니다.

Copyright 금인수 (insoo.kum@gmail.com) All Rights Reserved 무단 전재 재배포를 금합니다.