TI-S2

Jouw naam:

Practicum LTspice

Voorbereiding

• Zorg dat je ruim te voren LTspice hebt geinstalleerd (download en installatie kunnen iets duren):
  https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

• Zorg dat je een of meerdere tutorials ervan hebt doorgenomen
  (bijvoorbeeld: https://www.youtube.com/watch?v=JRcyHuyb1V0 )

Belangrijke LTspice Tips:

• In “het echt” zet je vaak een condensator parallel aan een voeding, om diens spanning (extra) te ontstoren/vlak te maken. In (LTspice-) simulaties kun je die condensators parallel aan voedingen (voorlopig) beter weglaten, dit condensator zorgt ervoor dat de simulatie trager wordt en moeilijker (of zelfs helemaal niet) convergeert.

• In plaats van een opamp van de chip LM324 kun je in LTspice kiezen:
  UniversalOpamp2 (te selecteren met rechtermuisknop op de geplaatste opamp).

• Je mag ervan uitgaan dat een LED goed zichtbaar brandt als er 1mA of meer doorheen gaat.

• Een potentiometer (potmeter) kun je in LTspice modelleren met twee serieweerstanden. Je kunt de waarden van die twee serieweerstanden aanpassen, maar moet er dan wel voor zorgen dat de som van die weerstanden gelijk blijft (dus bijvoorbeeld 10kOhm bij een 10kOhm potentiometer).

  Alternatief kun je er een (custom-) model voor gebruiken of maken, waarbij de stand met een parameter in te stellen is. (Dat zou je dan even met hulp van het Internet kunnen uitvogelen.)

De Opdracht

Servo controller nabouwen in LTspice

Bij het practicum-servocontroller heb je een servocontroller fysiek gebouwd en bemeten.

Bij deze opdracht ga je dezelfde schakeling bouwen in de simulator en daar “bemeten”.

Opdracht 1

Voor de servo-controller werd een NE555 gebruikt. Het interne schema van de NE555, afkomstig uit diens datasheet is ook te vinden in practicum-servocontroller.

Bouw in LTspice als volgt dat model uit de datasheet van de NE555 na:

Gebruik daarbij:

• het model UniversalOpamp2 (zie tips) voor de comparators.
• een N-MOSFET met geschikte $V_{gsth}$ voor T1 is de AO6408 (alfa-oscar-six-four-zero-eight))
• de standaard Set-Reset-FlipFlop SRFLOP
  • NB: deze standaard (te eenvoudige) flipflop heeft altijd uitgangsspanningsniveaus tussen de 0 en 1V
  • dat is niet realistisch. normaalgesproken hoort het tussen 0V en de voedingsspanning, in dit geval 5V, te zijn
  • om dat te repareren voegen we een spanningsversterker toe
    (zoek op symbool E in de componenten lijst, pas aan met versterkingsfactor 5).
• een testspanningsbron met PWL (PieceWiseLinear) testsignaal dat binnen 1 seconde van 0 Volt tot 5 Volt gaat en binnen de seconde erna weer terug naar 0 Volt.
• voor de knooppuntsspanningen Net Name om te veel spaghetti van draden te voorkomen en de knooppuntsspanningen makkelijker te kunnen inspecteren.

Controleer voor je verder gaat of na het bouwen de Transient simulatie van de spanning VTest en de drainstroom Id van Mosfet M1 er als volgt uitzien:

Vraag a

Verklaar de uitkomsten van bovenstaande simulatie aan de hand van een nieuwe screenshot van relevante spanningen en stromen die je uitleg ondersteunen. Gebruik in je uitleg op zijn minst VTest, Va, Vb, Vgate en Id1 (de drainstroom van M1).

Vraag b

• Controleer in de datasheet of de $V_{gs}$ threshold van de gebruikte MOSFET laag genoeg is.
• Hoe groot is die?

Opdracht 2

• Bouw nu de servocontrollerschakeling uit practicum-servocontroller na in LTspice.
• Gebruik daarvoor een kopie van het model van de NE555 die je in Opdracht 1 hebt gemaakt.

Vraag a

• Stel P2 in op op 0 Ohm en P1 op 33%.
• Laat met een screenshot van de uitgangsspanningen Vout en VThres (de spanning aan de 47nF condensator) zien dat de servo/pwm-controller goed werkt.

Vraag b

• Leg de werking van de servocontroller (PWM-controller) uit door screenshot(s) van de simulatie.
• Betrek daarbij in ieder geval alle knooppuntsspanningen (behalve de interne knooppuntsspanningen van de NE555).

This site is open source. Improve this page.