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OR-CAD Design Rules Check(회로 검토) 방법

OR-CAD Design Rules Check를 진행하는 이유는 PCB작업시에 실수를 방지하기 위한 목적입니다. 이 작업을 진행하지 않고  PCB 작업을 진행하게 되면 실수를 하기 마련입니다.

회로 설계 진행 후  Schematic page 목록들이 모여있는 창으로 이동합니다.

프로젝트 파일을 클릭하게 되면 상단 메뉴에 3개의 목록이 활성화가 됩니다. 가운데 기능인  design rules check를 클릭합니다.

클릭하게 되면 위처럼 창이하나 뜨게 됩니다. Design rules options메뉴에서 View Output을  check합니다.

View Output을  check를 진행하면 규칙검사에서 어느 부분이 문제가 있는지 혹은 문제가 없는지를 설명해 주는 메모장 을 보여주게 됩니다.

Check off-page connector Connections부분을 check해줍니다. off-page란 input-output이나 선을 물리적으로 직접 연결하지 않고 name로 맞춰 줄때 사용하는 기능이기에 저는 자주 사용합니다.

이 외에 추가적인 기능들은 기본 값으로 충분하여 넘어가도록 하겠습니다.

확인을 눌러주시면 Check box에 표시되 었던 4가지 항목에 대한 에러와 워링을 확인할 수 있습니다.

모든 Error항목들을 잡아주게 되면 위와 같은 목록만 나오게 됩니다. 저 상태에서 PCB 작업을 진행하시면 됩니다.

간단하게 PSpice 사용법부터 설명하겠습니다.

먼저 PSpice시작전에 모든 설정은 시뮬레이션 프로파일에서 지정해줍니다.

가장중요한건 저 PSpice아이콘이 없는건 아무리 시뮬레이션을 돌려도 에러가 뜨니 꼭 저 아이콘이 있는 것만 사용해야됩니다.

첫번째로 Time Domain은 말그대로 시간영역을 그래프로 보는 것입니다. Run to time에 Time을 입력해주면 원하는 시간영역을 볼 수가 있습니다.

두번째로 DC Sweep입니다. 말그대로 DC전압을 시작 값 0V 끝나는 값 10V 증가값 0.5V로 설정해주면 0.5V씩 증가시키는 것입니다.

저는 간단하게 사진과 같이 비반전 증폭기를 그렸구요 1+R1/R2 = 출력 값을 포인트로 잡았습니다.

0.5V씩 증가 시킨 결과입니다.  다들 아시겠지만 제가 사용한 OP-AMP LM358은 PUSH PULL방식이기때문에 최대 출력 값은 1V정도 깎아 먹습니다. Rail to Rail OP-AMP를 이용하면 최대치 까지 출력을 확인할 수 있으니 참고하시길바랍니다.

DC Sweep은 한가지 기능이 더 있습니다. DC전원 2개를 스윕시킬 수 있습니다. VB VA 2개를 스윕시켜 보겠습니다.

이걸로 TR특성 곡선 및 여러가지 확인해볼 수 있으니 참고해서 사용하시면 될 것 같습니다.

세번째로는 AC Sweep입니다. 세팅된 값은 저항값이 아닙니다. 주파수 입니다. 참고하세요~

AC Sweep을 사용하기위해서 입력전원을 VSIN을 사용했습니다.

대략 그래프를 보니 3khz에서 전압 값이 떨어지기 시작해서 약300khz에서 출력 값을 거의 확인할 수 없습니다.

실제 LM358 주파수 응답 특성 곡선 입니다. 다른 OP-AMP들도 해보고 싶었지만 시간이 없어서.... 하나만 해봅니다.

마지막으로 이기능은 다른분들은 모르겠지만 저는 개인적으로 좋다고 생각하는 기능 입니다. 파라미터 라이브러리를 불옵니다.

라이브러리를 더블클릭하시면 특성 설정 부분으로 넘어가게됩니다.

New Column을 클릭합니다.

이름과 저항 값을 설정해줍니다.

다시 시뮬레이션 프로파일에서 저부분을 임의로 세팅을 해주면 가변된 저항값으로 출력을 확인할 수 있습니다.

X축이 저항값으로 바뀌고 저항에 따른 출력 값을 확인할 수 있었습니다.

실제로 PSpice를 이용하면 더많은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있습니다. 제가 설명한 부분 이외에도 더 많은 기능이 있습니다.

설명은 미흡했지만 도움이 되는 부분이 있었으면 좋겠습니다.

보통 회로 설계를하다보면 필터회로를 활용해야 되는 경우가 있습니다.

불필요한 영역의 주파수를 Cut off시키기위해 사용되는 이 필터는 아날로그 회로 설계에있어서 중요한 부분이라고 생각됩니다.

저같은 경우에는 광센서사용시 외란광같은것에는 최대한 신호가 외곡되지 않도록 사용하는 부분도 있습니다.

기본적인 회로를 보면 아래와 같이 2가지로볼 수 있습니다.

위 회로의 이론을 설명하자면 제 각각 다르겠지만 저는 커패시터는 교류(AC)성분을 통과시키는걸로 이해를 하는게 편한것 같습니다.

로우패스필터(저역필터)같은 경우는 신호가인가시 R2에의해서 신호과 통과되고 DC성분은 그대로 AC성분은 C2를 통해 그라운도로빠지기 때문에 주파수 영역때가 낮은 신호가 나오게되고, 하이패스필터(고역필터)경우는 초반부에 DC성분은 잡아내고 AC성분을 통과시켜 주파수 영역때가높은 신호가 나오는 것으로 이해를합니다.

기본적으로 커패시터는 주파수가 높을 수록 전류가 더 잘흐르기 때문입니다.

이 두가지 필터의 차단주파수 공식은 F=1/2πRC입니다.

F=1/2*3.14*1000*0.0000001이되니 1592hz => 1.59khz 대략 1.6khz정도 되겟네요.

pspice를 통해 파형을 확인해보겠습니다.

(Low pass fillter)-PSpice Simulation

LPH를 보시면 고주파대역으로 갈수록 신호가 필터링 되는것을 확인할 수 있었습니다.

(Low pass fillter)-실측 DATA

PSpice Simulation을 확인하고 바로가서 빵판에 확인해봤습니다. 마지막은 10khz로 했습니다. 어느정도 Simulation이랑 비슷하게 나오는 것을 확인할 수 있었습니다.

(High pass fillter)-PSpice Simulation

위 그림에서 출력측에 (-)신호가 나타나는 것은 입력측이 전자를 당기고 있다가 다시 기준상태(전자를 당기지 않는 상태, 0V)로 돌아가면, 출력측에서도 빼았겼던 전자들이 다시 되돌아가게 됩니다. 이 때 전자가 흘러가던 방향이 반대가 되는것입니다. 즉, 입력신호가 증가하는 경우면, 오르막이면, (+)신호로 출력이 되고, 감소하는 경우면, 내리막이면 (-)신호로 출력이됩니다. 교류만 통과한다는 것이 바로 이러한 작용을 말하는 것입니다.

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(High pass fillter)-실측 DATA​

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그림 들이 삐뚤거리네요;; 그래도 PSpice값이랑 비슷하게나오니 다행입니다. 이 2가지 기본적인 필터를 사용하면 더욱더 본인이 회로 설계를 하는데에있어서 많은도움이 될 것 같습니다.​

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오늘은 PSpice를 이용하여 회로를 분석해볼 예정입니다.

PSpice는 cadence사에서 지원하는 OR-CAD자체에 포함되어 있는 회로 Simulation입니다.

OR-CAD Capture에서 그린 회로도의 결과 값을 어느정도 파악할 수 있죠

실험 회로도 입니다.

일단 임의 적으로 회로도를 만들었습니다. 이 회로의 분석을 해볼 건데요

정리를 해보면 이렇습니다.

1. 0~10uA전류를 50ms까지 Ipulse입력을 이용하여 전류를 Sweep시킵니다.

2. 기본적인 반전증폭기 입니다. -R8/R7

3,4. 비반전 증폭기 1+R9/R10,1+R11/R12

​일단 전류가 0~10uA Sweep일 잘되 었는지 확인을해보면

50ms동안 0~10uA전류가 잘 Sweep이된걸 확인 할 수 있습니다.

각 단의 OP-AMP출력을 확인을 하게 되면

각단이 다단으로 증폭되는 것을 확인할 수 있습니다.

1단 = 0.3V, 2단 = 0.9V, 3단 = 2.7V 실제 회로도에서도 3배씩 증폭햇으니 값은 맞게 나왔네요 ^^

​이런식으로 PSpice를 이용하면 회로도에 동작 특성에 대해서 미리 결과 값 혹은 설계자가 입력을 어떻게 주느냐에 따라

향후 실측 값을 예상할 수 있습니다.

※NE555 1Khz 펄스 주파수 만들기​

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오늘은 저번 시간에 이론으로 봤던 내용을 가지고 1khz 주파수를 만들도록 하겠습니다.

​먼저, 주파수를 만들기 전에 회로 설계를 하였습니다.

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1. 설계 회로도

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​원래 뒷 단에 회로가 더 있는데 그건 개인적인 회로라서 ㅎ 빼놓았습니다. 여기서 주의 하셔야 할 것은 1Khz를 만들기 위한 주파수 회로 실제 저항 값이 다를 수도 있다는 것 입니다.

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위에 회로도는 NE555의 내부 회로도 입니다. TR만25개가 있습니다. 이 말은 즉 제품마다 특성의 편차가 TR25개 만큼 있다는 뜻이죠

또한, 외부 회로 구성시 C,R등의 편차도 생각해보면 오차가 크게나는 편이라고 생각합니다.

​실제로 제가 구성한 회로로 구성하면 900HZ가 나와야 정상이지만 거의 1KHZ가까이 나오거든요. 

빵판에 우선 회로를 구성하였습니다. 시간이 없어서 좀 대충하긴 했군요;;; 이렇게 한후 파형을 찍어 봤습니다.
 

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이렇게 DC신호가 파형을 가진 신호가 되었네요 . ㅎ 여기서 NE555특성상 +Duty는 50%이하가 될 수 없습니다. 하지만 저는 ne555입력단에 NOT GATE를 달아서 신호를 반전 시켰답니다.^^ 작은 듀티를 원하시는 분들은 NOT GATE를 사용해보세요. 측정 값도 보여드릴게요.​

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듀타 40%에 1KHZ주파수가 이렇게 만들어졌습니다. ​계산식을 이용해서 만들때 딱딱 안맞다고 화내시지 마시고 제품이나 회로마다 편차가 많으니 공식을 생각하면서 저항값과 C값을 바꿔 보세요. 그러면 원하는 주파수를 맞출 수 있습니다.