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orcad_Introducción _Básica
Ing. Antonio Quintero-Rincón
Electrónica Análoga
Ingeniería en Control y Automatización Industrial
Universidad Nacional de Quilmes
Septiembre de 2005
Se concede permiso para copiar, distribuir y/o modificar este documento bajo los términos de la Licencia de
Documentación Libre de GNU (GNU Free Documentation License)
Índice
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
INTRODUCCIÓN
LIBRERÍAS
ELEMENTOS DEL CIRCUITO SÍMBOLO MODELO
NOMBRES DE LOS ELEMENTOS Y NODOS DE CONEXIÓN
VALORES DE LOS ELEMENTOS
INICIO DEL CAPTURE
UN NUEVO PROYECTO
HOJA DE TRABAJO DEL CAPTURE
PRIMER CIRCUITO
Lista de Figuras
Figura 1. Cadence
Figura 2. Ventana de inicio del Capture
Figura 3. Nuevo Proyecto
Figura 4. Creación de un Proyecto en blanco
Figura 5. Hoja de Trabajo del Capture
Figura 6. Algunos Iconos importantes
Figura 7. Poner una Tierra al Circuito
Figura 8. Poner Fuentes a un Circuito
Figura 9. Poner Conectores a un Circuito
Figura 10. Simulación de un Circuito
Figura 11. Ventana Principal de PSpice
1. INTRODUCCIÓN
Spice es un acrónimo de se Simulación Program with Circuit Emphasis y su
utilización en los análisis de circuitos tiene las siguientes características:






Observar el funcionamiento de un circuito antes de ensamblarlo o
fabricarlo.
Usar componentes ideales para aislar efectos limitantes de diseño.
Realizar mediciones de prueba: Difíciles (debido al ruido eléctrico), No
factibles (por carecer del equipo adecuado) y No apropiadas (el circuito
de prueba podría dañarse)
Simular un circuito muchas veces con variaciones en los componentes.
Cambiar parámetros de los modelos de los dispositivos
semiconductores, de tal manera que se puedan realizar simulaciones
para distintas condiciones de éstos, tales como análisis de corriente
alterna o directa.
Observar la dependencia de la temperatura, generación de ruido, así
como efecto de las capacitancias intrínsecas y de las propiedades
físicas del dispositivo que se simula.
PSpice Cadence esta conformado por
Capture Para formar el circuito esquemático que se desea analizar y para
especificar el análisis que se desea realizar.
PSpice
Es el paquete que realiza el análisis del circuito. Acepta el circuito
esquemático de Capture o un archivo describiendo el circuito
(NetList). Gráfica también los voltajes y/o corrientes del circuito
analizado.
Optimizer Permite modificar automáticamente los valores de los componentes
de un circuito para satisfacer ciertos valores del circuito analizando la
respuesta.
Layout
Permite obtener el diagrama para fabricar el circuito impreso del
circuito especificado en Capture, aunque puede funcionar de manera
independiente de PSpice.
Figura 1 . Cadence
2. LIBRERÍAS
Para poder hacer las diferentes simular los diferentes diseños, es necesario
saber donde buscar los componentes necesarios para dicho fin. Estas son:
abm
analog
analog_p
breakout
eval
source
special
Componentes para modelado de comportamiento
Componentes pasivos y fuentes dependientes
Componentes pasivos variables
Componentes modificables
Circuitos digitales y algunos circuitos analógicos.
Entradas para circuitos digitales.
Componentes especiales para medición.
3. ELEMENTOS DEL CIRCUITO SÍMBOLO MODELO
Resistencias.
Condensadores.
Bobinas.
Acoplamientos magnéticos (transformadores).
Interruptores controlados por tensión.
Interruptores controlados por intensidad.
Diodos.
Transistores bipolares.
Transistores de efecto de campo JFET
Transistores de efecto de campo MOSFET
Transistores de efecto de campo GaAsFET
Fuentes de tensión independientes.
Fuentes de intensidad independientes.
Fuentes de tensión controladas por tensión.
Fuentes de intensidad controladas por intensidad.
Fuentes de intensidad controladas por tensión.
Fuentes de tensión controladas por intensidad.
R
C
L
K
S
W
D
Q
J
M
B
V
I
E
F
G
H
RES
CAP
IND
CORE
VSWITCH
ISWITCH
D
NPN, PNP, LPNP
NJF, PJF
NMOS, PMOS
GASFET
-------------------------------------------
4. NOMBRES DE LOS ELEMENTOS Y NODOS DE CONEXIÓN
Los nombres de los elementos deben comenzar con una letra (que identifica el
tipo de elemento al que pertenecen) seguidos del nombre del elemento en sí,
pudiendo ser letras, números o los caracteres $, _, *, /, %, y aunque pueden
tener hasta 131 caracteres de longitud, es aconsejable no superar los 8.
Los nodos no han de ser obligatoriamente números enteros, pueden ser
cualquier cadena alfanumérica, como los nombres. El nodo 0 (cero) está
predefinido y es el correspondiente a tierra. Hay que remarcar que la
numeración de los nodos no ha de seguir ningún orden especial.
5. VALORES DE LOS ELEMENTOS
Los valores de los componentes se pueden escribir en notación de punto
flotante estándar, por ejemplo 1E-6 es 1x10-6, y opcionalmente con sufijos
multiplicadores y escala (unidos al valor sin dejar espacios intermedios).
Los sufijos multiplicadores reconocidos por PSPICE:
F
P
N
U
M
MIL
K
MEG
G
T
=10-15
=10-12
=10-9
=10-6
=10-3
=103
=106
=109
=1012
1E-15
1E-12
1E-9
1E-6
1E-3
25.4E-6
1E+3
1E+6
1E+9
1E+12
Femto
Pico
Nano
Micro
Mili
Kilo
Mega
Giga
Tera
Estos sufijos multiplican el número que les precede inmediatamente. Cualquier
otro sufijo añadido (como V, A, etc.) será ignorado por PSPICE, no teniendo
efecto alguno.
Los sufijos para las unidades normalmente utilizados son:
V
A
HZ
OHM
H
F
DEG
Voltios
Amperios
Hertzios
Ohmios
Henrios
Faradios
Grados
Hay que hacer tener en cuenta que PSPICE admite como sufijo multiplicador la
letra F (que multiplica el valor que le precede por un factor de 10-15 en este
caso). Por ejemplo si al definir un condensador se utiliza un valor de 0.001F,
para PSpice éste no será de 0.001 faradios, sino de 0.001x10-15 faradios.
6. INICIO DEL CAPTURE
Figura 2. Ventana de inicio del Capture
7. UN NUEVO PROYECTO
Al abrir un proyecto nuevo en blanco donde se escribe el nombre en el path
correspondiente por medio de sus correspondientes ventanas. Clipper para
nuestro ejemplo.
Figura 3. Nuevo Proyecto
Figura 4. Creación de un Proyecto en blanco
8. HOJA DE TRABAJO DEL CAPTURE
Las tres áreas básicas de trabajo están conformadas por el Menú con sus
correspondientes íconos, la Barra de Herramientas, la Paleta de Herramientas
y la Hoja de Trabajo
Figura 5. Hoja de Trabajo del Capture
Estos son algunos de los íconos de la Paleta de Herramientas más utilizados:
para Seleccionar, para Cablear, para escribir Texto o para buscar una Parte
Y estos íconos del menú para visualizar ya sea el voltaje, la corriente o la
potencia respectivamente
Figura 6. Algunos Iconos importantes
Antes de simular el circuito se recomienda activar estas opciones para ver que
pasa con el esquema del circuito.
9. PRIMER CIRCUITO
Para empezar a trabajar en el primer circuito, es necesario saber que es lo que
se quiere hacer, es decir, que se que quiere medir, simular, obtener, etc.
Para dicho fin es necesario tener todos los conceptos mínimos claros, como las
librerías, los elementos del circuito, los nombres y los valores de los
elementos, donde están los nodos, etc.
A continuación se explicara cómo hacer en la hoja de trabajo el siguiente
circuito
Figura 7. Primer Circuito
Para la tierra, con el icono que hace referencia a una tierra (GND) se busca la
librería SOURCE y a continuación O/SOURCE, en la figura 7 aparece al lado
izquierdo la ventana Place Ground y a la derecha el icono que hay que
seleccionar de la Paleta de Herramientas GND
Figura 7. Poner una Tierra al Circuito
Para lo diferentes voltajes, ya sea con los comandos Shift+p, con el icono
Place Part, se carga la librería SOURCE, al cual contiene los diferentes tipos
de fuentes, en la figura 8 aparece al lado izquierdo la ventana Place Part y a la
derecha el icono que hay que seleccionar de la Paleta de Herramientas Place
Part.
Figura 8. Poner Fuentes a un Circuito
Para lo diferentes Conectores, con el icono Place Connector, se el tipo de
conector que se necesita, es muy utilizado en momento de darle nombre a
algún nodo entrante o saliente, en la figura 9 aparece al lado izquierdo la
ventana Place Off-Page Connector y a la derecha el icono que hay que
seleccionar de la Paleta de Herramientas Place Off-Page Connector .
Figura 9. Poner Conectores a un Circuito
Con esta breve guía ya se esta en capacidad de buscar los otros componentes
para acabar de dibujar el circuito.
Una vez armado el circuito hay que compilarlo para poder simularlo, para este
fin se seguirán los siguientes mostrados en la figura 10
Cargar la Simulación, ya sea por medio del íconos New Simulation Profile o
Run Spice, se abre una ventana donde se escribe el nombre de la simulación,
en este caso se le llamo Bias, se crea y aparece una ventana Simulation
Settings, se le da aceptar y se espera que la compilación de todo el esquema.
Figura 10. Simulación de un Circuito
Existen 4 tipos diferentes de análisis:
Bias Point
DC Sweep
Time Domain-Transient
AC Sweep
Análisis de Corriente Directa
Barrido de Corriente Directa
Análisis en el Dominio del Tiempo o Transitorio
Análisis en el Dominio de la Frecuencia o de
Corriente Alterna
El análisis de corriente directa se realiza siempre, por lo tanto solo hay que
especificar este análisis sin especificar nada.
A continuación se abre una nueva ventana , llama SCHEMATIC, la cual es la
ventana principal del PSpice, esta ventan tiene a su vez 3 ventanas: la ventana
superior permite que se vean los resultados de la simulación (Simulation Output
Results) o el archivo de salida de la simulación, es decir, el código de la
simulación (Output File). La ventana inferior izquierda indica las acciones que
se han realizado y la ventana inferior derecha indica las variables de los
análisis que se han realizado, así como de los componentes del circuito. Ver
figura11.
Figura 11. Ventana Principal de PSpice
Por último se hará un Análisis del código
Datos iniciales de la simulación como fecha, nombre y path. La simulación se
llamo Bias
**** 09/19/05 01:55:29 ******** PSpice 9.2.2 (May 2001) ******* ID# 400846730
** Profile: "SCHEMATIC1-bias" [ C:\Cadence\PSD_14.1\Capture\clipper-schematic1-bias.sim ]
****
CIRCUIT DESCRIPTION
*****************************************************************************
Datos iniciales del esquema y librerías. El esquema se llamo clipper.
** Creating circuit file "clipper-schematic1-bias.sim.cir"
** WARNING: THIS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY
SUBSEQUENT SIMULATIONS
*Libraries:
* Local Libraries :
* From [PSPICE NETLIST] section of C:\Cadence\PSD_14.1\PSpice\PSpice.ini file: .lib "nom.lib"
*Analysis directives:
.TRAN 0 1000ns 0
.PROBE V(alias(*)) I(alias(*)) W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))
.INC ".\clipper-SCHEMATIC1.net"
Datos de los elementos, hay que tener en cuenta que el nodo superior de un
elemento siempre es positivo, para nuestro ejemplo la resistencia R2 esta entre
el nodo N00598 y entre el nodo inferior VCC y tiene un valor de 3.3kΩ, el diodo
D2 D1N3940 esta entre el nodo de tierra cero 0 y nodo N00598.
**** INCLUDING clipper-SCHEMATIC1.net ****
* source CLIPPER
R_R2
N00598 VCC 3.3k
R_R1
IN N00598 1k
R_R3
0 N00598 3.3k
D_D1
N00598 VCC D1N3940
R_R4
0 OUT 5.6k
C_C1
N00598 OUT 0.47u
D_D2
0 N00598 D1N3940
V_V1
VCC 0 5v
V_Vin
IN 0 0V
**** RESUMING clipper-schematic1-bias.sim.cir ****
.END
Datos de los diodos utilizados, en este caso el D1N3940
**** 09/19/05 01:55:29 ******** PSpice 9.2.2 (May 2001) ******* ID# 400846730
** Profile: "SCHEMATIC1-bias" [ C:\Cadence\PSD_14.1\Capture\clipper-schematic1-bias.sim ]
****
Diode MODEL PARAMETERS
*****************************************************************************
D1N3940
IS 400.000000E-12
N 1.48
BV 600
IBV 100.000000E-06
RS
.105
TT 800.000000E-09
CJO 19.500000E-12
VJ
.4
M
.38
FC
.9
EG 1.36
XTI -8
**** 09/19/05 01:55:29 ******** PSpice 9.2.2 (May 2001) ******* ID# 400846730
** Profile: "SCHEMATIC1-bias" [ C:\Cadence\PSD_14.1\Capture\clipper-schematic1-bias.sim ]
Temperatura de Trabajo y análisis transitorio, indica que el voltaje en el nodo
de entrada IN fue 0.0000 , en el nodo de salida OUT fue 0.0000, en el nodo VCC
fue 5.0000 y en el nodo N00598 fue .9434.
****
INITIAL TRANSIENT SOLUTION
TEMPERATURE = 27.000 DEG C
*****************************************************************************
NODE VOLTAGE
( IN)
NODE VOLTAGE
0.0000 ( OUT)
NODE VOLTAGE
0.0000 ( VCC)
5.0000 (N00598)
NODE VOLTAGE
.9434
Las corrientes en V1 -1.229E-03 y en Vin 9.434E-04.
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME
CURRENT
V_V1
V_Vin
-1.229E-03
9.434E-04
Total de Potencia disipada 6.15E-03 WATTS.
TOTAL POWER DISSIPATION 6.15E-03 WATTS
JOB CONCLUDED
**** 09/19/05 01:55:29 ******** PSpice 9.2.2 (May 2001) ******* ID# 400846730
** Profile: "SCHEMATIC1-bias" [ C:\Cadence\PSD_14.1\Capture\clipper-schematic1-bias.sim ]
****
JOB STATISTICS SUMMARY
*****************************************************************************
Total job time
=
.05