Or cad

1. Seminar on
“Circuit Simulation and PCB Design 
using OrCAD”
Prof. Anish Goel

2. Contents
SBasics of Circuits and Components
SConcepts of Printed Circuit Boards (PCB’s)
SElectronic System Design Flow
SIntroduction to PSPICE model
SSchematic DesignSSchematic Design
SPSPICE simulation
SPCB design using OrCAD
STesting design
SWorkshop on OrCAD
2 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                AN ISH GOEL

3. Basics of Circuits and Components
SWhat is a circuit?
SAny system that is formed by interconnecting electronic 
components.
SA system that processes electronic data.
SCircuits maybe classified as Analog circuits or digital circuits.
SMixed signal circuit is also possible.SMixed signal circuit is also possible.
3 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                AN ISH GOEL

4. Basics of Circuits and Components Cont…
SWhat is Component?
SAny discrete electronic device that understands electronic 
Signals.
SElectronic Components are generally made up of metals and 
semiconductors
SSmaller components may be integrated together to build larger SSmaller components may be integrated together to build larger 
components.
4 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                AN ISH GOEL

5. Printed Circuit Boards
SPCB is a platform that is used to place and connect all the 
components together.
SThe board is made out of a insulator/substrate.
SComponents are placed in the holes of the PCB.
SThe leads of the components are connected using copper SThe leads of the components are connected using copper 
tracks.
SPrinted circuit boards are classified into following:
SSingle sided PCB (Components on one side and tracks on 
other side)
SDouble sided PCB (Components on one side and tracks on 
both sides)
5 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                AN ISH GOEL

6. Types of PCB’s
Single Sided PCB and Double Sided PCB
6 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                AN ISH GOEL

7. Electronic System Design Flow
Schematic Design
Circuit Simulation
PCB design
Testing and 
Verification
7 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                AN ISH GOEL

8. Introduction to PSPICE model
SSPICE: Simulation Program with Integrated Circuit 
Emphasis.
SPSPICE: Programmable SPICE
SIt is computer program that help in modeling components 
and simulating their functionality.
SA SPICE model is a text-description of a circuit
component used by the SPICE Simulator to
mathematically predict the behavior of that part under
varyingconditions.
8 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                AN ISH GOEL

9. PSPICE model Cont… Transistor Parameters
OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design    ANISH GOEL9

10. Schematic Design
SFirst step for building a electronic circuit/system.
SSchematic is a standard way representation of circuit.
SIt can be understood by any circuit designer.
SIt can be modified as per the requirements.
SSchematic is used by SPICE for circuit simulation.SSchematic is used by SPICE for circuit simulation.
SSame schematic maybe used to design PCB.
V1
FREQ = 50
VAMPL = 5
VOFF = 0 R1
{rv ar}
0
1 2
D2
1N4376
10 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                A NISH GOEL

11. Complex Schematic Design
R TC K
L4L5L6L7L8 L1L2L3
s w2
s w1
SD A_MEM
MOSI 0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
J 1
C ON N EC TOR   ED GE  10x 2
P1.16
16
P1.17
12
P1.18
8
P1.19
4
P1.20
48
P1.21
44
P1.22
40
P1.23
36
P1.24
32
P1.25
28
P1.26/R TC K
24
P1.27/TD O
64
P1.28/TD I
60
P1.29/TC K
56
P1.30/TMS
52
P1.31/TR ST
20
R C TX1
3
5
P0.0/TXD 0
19
P0. 1/R XD 0
21
P0. 2/SC L0
22
P0. 3/SD A0
26
P0. 4/SC K0
27
P0. 5/MISO0
29
P0. 6/MOSI0
30
P0. 7/SSEL0
31
P0.8/TXD 1
33
P0. 9/R XD 1
34
P0. 10/R TS1
35
P0. 11/SC L1
37
P0.12
38
P0.13
39
P0. 14/ SD A1
41
P0.15
45
P0.16
46
47
U 1
LPC 2148  D
SC L_MEM
MISO0
AD 1.5
0
C 1
C AP
C 2
C AP
C 3
C AP
C 4
C AP
A0
1
A1
2
A2
3
GND
4
SD A
5
SC L
6
W P
7
VCC
8
U 3
AT24C 01A
GND
15
VC C
16
R 1IN
13
R 2IN
8
T2I N
10
T1I N
11
C 1+
1
C 1-
3
C 2+
4
C 2-
5
R 1OU T
12
R 2OU T
9
T1OU T
14
T2OU T
7
V+
2
V-
6
U 2
MAX3232
0
SC K0
0
TXD 0
5
9
4
8
3
7
2
6
1
P1
C ON N EC TOR  D B9
5
9
4
8
3
7
2
6
1
P2
C ON N EC TOR  D B9
R /W
VC C
R XD 0
0
0
AD 1.3
TC K
0
0
TR ST
EN
EN
0
TD I
0
AD 1.4
VC C
TMS
D 1
LED
D 2
LED
D 3
LED
VC C
TMS
TR ST
R TC K
TD O
TD I
TC K
D 4
LED
D 5
LED
D 6
LED
D 7
LED
VC C
D 8
LED
TXD 0
TD O
R XD 0
LPC2148 D.K.
1 4
2 3
SW 8
R ST_I SP
VC C
0
TXD 1RS
R XD 1
SD A_MEM
L4L1 L8L5L2 L6L3 L7
1
2
3
4
5
6
J10
Analog I /P
R/W
AD 1. 0
1
2
3
4
J 5
I2C
C 11
100N
TXD 1
AD 1. 3
L3
L2
L1
L8
L7
L6
L5
L4
R XD 1
R 6
10K
0
R 7
10K
VC C
R 8
10K
0
VC C
s w[1: 6]
AD 1. 4
R 9
10K
VC C _BAR
1
2
3
4
5
6
J 6
SPI0
SC L_MEM
AD 1. 5
1
2
J 2
H EAD ER  2
0SD A_MEM
1
23456789
R 13
1K
R 4
2K
AD 1. 7
R 23
R ESI STOR
123456789
10111213141516
J3
H EAD ER   16
R 5
2K
VC C _BAR
VC C
R 12
10K
VC C
AD 0. 7
J 8
VC C _BAR
SSEL0
OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design    ANISH GOEL11
VC C
C S
2
D in
3
VSS1
4
VD D
5
C LK/ SC LK
6
VSS2
7
D out
8
N C
9
D ET1
10
N C
1
D ET2
11
U 5
MMC / SD
s w6
s w5
s w4
s w3
s w2
0
R C TX1
R C TX2
5
VD D 3
23
VD D 3
43
VD D 3
51
VSS1
6
VSS2
18
VSS3
25
VSS4
42
VSS5
50
VR EF
63
VD D a
7
VSSA
59
P0.16
P0. 17/ SC K1
47
P0.18/MISO1
53
P0.19/MOSI1
54
P0.20/SSEL1
55
P0.21
1
P0.22
2
P0.23
58
P0.25
9
U SBD +
10
U SBD -
11
P0.28
13
P0.29
14
P0.30
15
P0. 31/ U SBled
17
X1
62
X2
61
R ST
57
VBAT
49
R 15
1.5K
C 16
10u
1 2
3
4
5
6
7
R 18
10K
Y 2
32768
0
C 7
39P
C 8
39P
0
R 24
R ESI STOR
VC C
R 21
30k
0
0
VC C
VC C
VC C
0
0
1
2
3
4
5
6
J 4
H EAD ER   6
C 9
20P
R 22
R ESI STOR
VC C
R 17
10K
R 1
10K
C 10
20P
R 2
33
1 4
2 3
SW2
SWTC H 1
0
R 3
33
SSEL0
1 4
2 3
SW3
SWTC H 2
C 20
47U
0
1 4
2 3
SW4
SWTC H 3
s w1
VC C
0
C 19
C AP
1
2J9
VR EF
123
J 11
s upply
0
1 4
2 3
SW5
SWTC H 4
0
L1
470uH
C 15
100n
1
2
J 12
H EAD ER   2
1 4
2 3
SW6
SWTC H 5
1 4
2 3
SW 1
rs t
s w2
0
1
J 13
H EAD ER   1
R 27
1k
I N
4
OU T
5
GND
3
AD J
1
ON /OF F
2
U 4
LM2941/TO220
1 4
2 3
SW7
SWTC H 6
VC C _BAR
0
D 9
LED
s w3
0
AD 1.7
1
J 14
H EAD ER   1
VC C
1
J 15
H EAD ER  1
VC C
0
Prof. Anish Goel
D 10
BAT54C / SOT
1
J 16
H EAD ER  1
0
R 25
10K
s w4
D 11
PW _LED
R 26
10K
0
1
2
J 7
BAT  BAC KU P
C 5
18P
1
3
2
Q2
BC 807
C 6
18P
s w5
0 s w6
R 16
330
R S
0
0
R 19
R VOLT
0
0
123
456
SW 9
ON /OF F
R 20
R VOLT
R 10
10K
0
VC C _BAR
VC C
R 14
2K
R 11
10K
0
AD 0.7
C 12
100N
C 13
100N
Y 1
12MH z
MOSI 0
C 14
100N
AD 1.0
C 17
C AP  N P
C 21
100u
SC K0
VC C
MI SO0
1
2
J 8
BD G_E

12. PSPICE simulation
SThis can perform :
STransient analysis.
SFrequency analysis.
SSimulation at different temperatures.
12 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                A NISH GOEL

13. PCB design using OrCAD
SNo requirement for designing PCB separately.
SPCB can be generated from the schematic.
SPlacement of the components is the next step.
SRouting of tracks can be done manually or automatically.
SAll PCB design rules are taken care by the DRC.
SModifications in PCB can be made by changing the schematic 
directly.directly.
SThe tool generates a .gerbfile that can be directly fed to the 
CNC machine for PCB fabrication.
13 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                A NISH GOEL

14. Complex PCB Generation from Schematic
OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design    ANISH GOEL14

15. Testing and Verification
STesting of the circuit is done by applying all the possible 
combinations of inputs and verifying the expected 
outputs.
SFault during testing can be analyzed by looking at the 
schematic directly.
15 OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design                A NISH GOEL

16. Targets to the students
SRecollect the basic knowledge of these courses:
SElectronic devices and circuit.
SDigital Circuits.
SLinear electronic circuit.
SMicroprocessors and interfacing.
For knowledge about electronic components:
OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design    ANISH GOEL16
SFor knowledge about electronic components:
SElectronic Engg. Materials and Components.
SCombine all these knowledge to develop circuits like:
SAmplifiers and filters (LEC)
SCounters and ALU (DC and MuP)
SAny other application oriented circuit.

17. Sample Design
OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design    ANISH GOEL17

18. Sample Design cont… 
OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design    ANISH GOEL18

19. Workshop on OrCAD
SWorkshop on OrCADcovers the following topics:
SBasic schematic design.
SSimulation using PSPICE.
SCircuit design for complex circuitry.
SGenerating netlistfile.
SGenerating PCB from netlist.
OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design    ANISH GOEL19
SGenerating PCB from netlist.
SPlacing components.
SRouting connections.
SGenerating gerbfile by post processor.
STaking films for PCB fabrication.
SStudents will be provided with an evaluation version of 
the software that holds good for 6months to 1 year.

20. Thank you …
SThis presentation is also available at:
www.discovermechatronics.blogspot.com
OrCAD of Cir. Sim. and PCB Design    ANISH GOEL20