이 글은 Pspice 16.5 version 으로 작성 되었음을 밝힌다.

Pspice는 전기 회로를 분석할때 매우 유용한 도구이며, 회로를 구성하여 미리 회로 시뮬레이션을 해봄으로서 그 결과가 어떻게 나올 것이란걸 판단할 수 있게 해준다.  오늘 주제는 직류 전원이 인가되었을때 Thevenin 등가 회로를 Pspice를 이용해 어떻게 시뮬레이션을 할 수 있는지에 대해 알아볼 것이다. 

이전 게시물의 방법을 이용해 Blank Project를 생성하면 다음과 같은 창이 열린다. Library 파일을 미리 추가해 놓았다면 별도의 설정이나 추가 없이 좌측 탭 Libraies 에 파일들이 추가 되어 있을것이다.

파란색 상자로 표시한 검색창을 클릭 한 뒤, 

VDC 를 검색한다. 여기에서 VDC는 전압을 직류로 인가하는 소자이며, Design Cache 에 있는 소자를 사용하던, Source에 있는 소자를 사용하던 시뮬레이션 결과는 동일하므로 아무것이나 사용하면 된다. VDC가 검색되었으면 더블클릭하여 다음과 같이 소자를 적정한 위치에 배치한다. 

동일한 방식으로 저항에 해당하는 R을 검색한다.

저항 또한 Design Cache 에 있는 소자를 사용하던, Source에 있는 소자를 사용하던 시뮬레이션 결과는 동일하므로 아무것이나 사용하면 된다.

브리지 회로를 구성할 것이므로 위와 같이 저항을 배치 하였다. 소자 배치가 끝났으면 이제 소자를 Wire를 사용해 이어주면 된다. 

파란색 상자로 표시해 놓은 부분을 클릭하면 Wire를 연결하는 모드로 바뀐다. 키보드의 W 단축키를 사용하면 편리하게 사용할 수 있다.

Wire 를 사용하여 위와 같이 연결하였다. 이제 실험 상황에 맞게 소자의 값들을 적절히 변경시켜 줄 것이다. "0VDC", "1k" 와 같은 Value를 더블 클릭하면 다음과 같은 창이 팝업된다.

Value 탭에 원하는 값들을 입력한뒤 OK를 눌러 설정하면 된다. 

위와 같은 회로를 구성하였다. 시뮬레이션을 실행시키기전에 반드시 해야할 점이 Ground를 연결시켜주는 것이다. 

Wire와 마찬가지로 좌측 탭의 파란상자로 표시한 저 아이콘을 클릭하면 다음과 같은 창이 팝업 된다.

0 이라 표현된 소자가 여러개 존재할텐데, CAPSYM, Design Cache, SOURCE... 어떤 탭에 있는 것을 사용하여도 시뮬레이션에 영향을 끼치지 않는다.

최종적으로 회로를 위와 같이 구성해 주었다. 이때, R_L은 부하이므로 R_L과 같이 표현하였다. 시뮬레이션을 통해 값들을 측정해야 하므로, 먼저 시뮬레이션을 만들어주도록 하자. 

상단 탭의 푸른 상자로 표시된 부분을 클릭하면 다음과 같은 창이 팝업 된다.

Simulation의 이름을 입력하는데, 영어와 숫자만을 사용한 이름만을 인식한다. 그 점에 유의하여 Simulation의 이름을 설정 한 뒤, Create를 클릭하여 New Simulation을 생성하자.

여러분들이 회로이론에서 배운 내용을 토대로 Thevenin 등가 회로를 구성하기 위해선 다음과 같은 방법을 거쳐야 한다고 알고 있을 것이다.

i) 독립전원을 모두 제거한 뒤, 즉 Voltage Soure는 short(단락) 시키고 Current Source는 Open(개방) 시켜 부하 쪽에서 회로를 바라보았을때 등가 저항 (R_Th, Z_Th)을 구한다. 

ii) 전원이 존재하고, 부하를 제거하였을때 부하 위치의 양단 전위차를 구하거나 측정한다.

그러나, 실제로 위와 같은 방법을 Pspice를 이용해 수행하기엔 어려움이 있는데, 그 이유는 Pspice는 회로 내에 Open이 존재할 경우 Floating Error가 발생하여 시뮬레이션이 불가능하다. 따라서 Open일때, 저항 R = inf 라는 점을 이용하여 회로상 실제로 Open 하는 대신 매우 큰 저항값을 입력함으로서 간접적으로 Open Circuit를 시뮬레이션 할 수 있다. 

이를 통해 먼저 V_Th를 구하고 R_Th를 구할 것이다.

i) V_Th 

V_Th를 구하기 위해, 부하에 해당하는 R_L의 값을 1G 에 해당하는 아주 큰 값으로 변경해 주었다. 양 단의 전위차를 측정하기 위해

상단 탭의 푸른 사각형으로 표시한 Marker를 이용할 것이다. Pspice에서 제공하는 Marker는 Voltage Marker, Voltage Difference Marker, Current Marker, Power Marker등이 있는데, 우리는 앞의 3개의 Marker를 이용하여 회로를 분석할 것이다. 

저항 양단 사이의 전압을 측정하기 위해 다음과 같이 Marker를 배치 한 뒤, 

상단 탭의 Run Pspice를 클릭하여 시뮬레이션을 진행하자.

그러면 다음과 같은 결과 파형을 얻을 수 있다. 이를 통하여 R_L 양단 사이의 전위차가 4V인 것을 알 수 있었고, R_1, R_3 쪽이 더 높은 전위를 가지고 있음을 알 수 있다.

ii) R_Th 측정

R_Th 를 측정하기 위해 독립 전원을 제거해버리면, Pspice 시뮬레이션으로 출력할 값이 존재하지 않게 된다. 따라서 R_L 위치에 V라는 Test Voltage를 삽입하여 R_Th = V / I 와 같은 식을 이용해 구할 것이다.

R_L 자리에 다음과 같이 1 Vdc 에 해당하는 Test Voltage를 연결하였다. 이후 위의 방법과 마찬가지로 Run Pspice 버튼을 클릭한다. Marker를 지정하지 않았으므로, 출력파형은 아무것도 나오지 않을것이다. 

Run Pspice 를 클릭하여 시뮬레이션을 진행하였으면, 창을 닫고

 상단 탭의 파란색 사각형으로 표시한 아이콘을 클릭한다.

그러면 위와 같은 결과를 얻을 수 있다. 

와 같은 등가 저항을 얻을 수 있다. 

이 글은 Pspice 16.5 version 으로 작성 되었음을 밝힌다. 

Pspice는 전기 회로를 분석할때 매우 유용한 도구이며, 회로를 구성하여 미리 회로 시뮬레이션을 해봄으로서 그 결과가 어떻게 나올 것이란걸 판단할 수 있게 해준다.  Pspice를 전공 과목이나 실험을 통해 처음 접하게 되고, 그때의 막막한 심정을 잘 알고 있기에 이 글을 작성하게 되었다. 

회로를 구성하기 위해 Orcad Capture 프로그램을 실행시키면 위와 같은 창이 뜬다. Pspice로 시뮬레이션을 한다는 말의 의미는 Orcad Capture 프로그램을 통해 회로를 구성한다는 말과 같다고 보면 된다. 

회로를 구성하기 위해, 먼저 좌측 상단 File - New - Project 를 클릭하여 Project를 구성한다. 

그림과 같은 창이 팝업되면, Name에서 영어와 숫자로 구성된 파일 명을 입력하고, Project가 저장될 공간을 Location - Browse를 통해 설정한뒤 OK 버튼을 누른다. 이때, Create a New Project Using 탭은 Analog or Mixed A/D로 설정되어 있어야 한다. 

이후 Create a blank project 로 설정 한 뒤 OK를 한번 더 누른다.

그림과 같은 빈 Project가 화면에 나타나면, 화면 좌측 푸른 네모로 표시한 아이콘을 클릭하거나, P 를 누른다.

좌측에 위와 같은 탭이 열리면, 푸른 사각형으로 표시한 아이콘을 클릭하여 Libraries 를 추가한다. 

이후 열린 창에서 폴더를 제외한 모든 파일을 즉 1_shot 부터 가장 아래의 zetex 까지의 라이브러리 파일을 선택 한뒤, 열기를 누른다.

라이브러리 파일을 제대로 추가하였으면 위와 같이 나타날 것이다. 여기까지 되었으면 이제 회로를 구성할 준비는 끝났다! 우리는 위 그림의 네모로 표시되어있는 검색창을 통해 회로에 사용될 소자들을 검색하고 추가할 것이다. 이때 주의해야할 점은, 소자에 따라 "Error(orpsim-15113) model is undefined" 와 같은 에러가 발생하며 시뮬레이션이 정상적으로 진행되지 않을 수도 있다는 점이다. 이에 대해서는 이후 게시물에서 차차 설명하도록 하겠다.