En los últimos años se han automatizado los procesos de diseño y fabricación de los circuitos electrónicos mediante herramientas de software (CAD, CAE, CAM).
Esto reduce notablemente los costos y tiempos fabricación. Los softwares de simulación son programas que reproducen el comportamiento de un circuito basándose en los modelos de teoría de circuitos. El simulador nos permite realizar pruebas virtuales (cambio del valor de los componentes, excitaciones, condiciones iniciales) hasta llegar a obtener las especificaciones de diseño requeridas.
El Simulador Eléctrico Se necesita una descripción simbólica del circuito: información de los componentes, excitaciones. Señales de entrada del circuito. Tipo de análisis (AC, DC, Transitorio, RPS)
Otros programas que complementan el simulador
Programas de representación gráfica. Editores de esquemáticos Diseños de placas de circuito impreso a partir de conexiones.
El Simulador PSPICE
Es una versión para PC del simulador SPICE (Simulated Program with Integrated Circuit Emphasis). Ofrece la simulación de circuitos electrónicos análogos, digitales o mixtos. Se basa en el método de análisis por nudos (Resuelve el sistema de ecuaciones).
PSpice incorpora:
PROBE : Programa para visualizar formas de onda y gráficas. Librerías con las características eléctricas de muchos de los dispositivos existentes en el mercado. Facilidad para creación de modelos propios. Efecto de variación de temperatura de los componentes. Efectos de las tolerancias de los componentes: análisis de sensibilidades.
Características generales de PSpice
El procedimiento general para la simulación de circuitos utilizando PSpice consta de tres pasos básicos. Creación del fichero fuente Correr el programa Indicar al programa la manera de presentar los resultados.
Comentarios generales sobre el fichero fuente:
Cada sentencia en el fichero fuente consta de varias partes, denominadas campos. En algunas ocasiones se pueden utilizar signos de igual “=”, o paréntesis “()” como separadores. Una sentencia en un fichero fuente no puede contener más de 80 caracteres por línea.
PSpice no hace distinción entre letras mayúsculas y minúsculas. Un asterisco “*” al inicio de una línea indica un comentario. El campo correspondiente al nombre de un elemento debe iniciar con una letra de la “A” ? “Z”. Los nombres pueden contener un máximo de 131 caracteres, pero se recomienda la utilización de 8 como máximo.
Los campos pueden contener números enteros o números reales.
La primera línea de un fichero fuente es el título, el cual puede contener cualquier texto.
La última sentencia en un fichero fuente debe ser la sentencia .END.
En la siguiente tabla se presentan los factores de escala utilizados por PSpice y sus respectivas formas exponenciales.
FACTORES DE ESCALA DE PSPICE SÍMBOLO EXPONENCIAL VALOR
F (f) 1e-15 10-15 P (p) 1e-12 10-12 N (n) 1e-9 10-9 U (u) 1e-6 10-6 M (m) 1e-3 10-3 K (k) 1e3 103 MEG (meg) 1e6 106 G (g) 1e9 109 T (t) 1e12 1012
1. Creación de un fichero fuente en PSpice
Para crear un fichero fuente en PSpice es necesario seguir los siguientes pasos: Se describe el circuito que se desea analizar; Se establece el tipo de análisis que se va a realizar; Se determina el tipo de presentación para los resultados.
Los ficheros fuente se subdividen en tres partes: Declaración de las sentencias de datos; Declaración de las sentencias de control; Declaración de las sentencias de salida.
El fichero puede ser creado en cualquier editor de texto, siempre que el editor no introduzca ningún tipo de caracteres especiales o de control. El mismo debe guardarse con una extensión .CIR.
Sentencias de datos
PSpice se basa en el método de análisis nodal. El primer paso en la descripción de un circuito en PSpice es enumerar todos los nodos Identificar cada uno de los elementos conectados a los nodos, además de especificar sus características numéricas.
Sentencias de control Las sentencias de control son comandos de PSpice que describen los parámetros del tipo de análisis que se desea realizar a un determinado circuito (.DC, .AC, .FOUR, .OP, .TF, .SENS).
Sentencias de salida Las sentencias de salida se utilizan para controlar la manera de presentar los resultados, ya sea en forma de gráficas, en tablas o mediante el visualizador PROBE. Los resultados de los análisis realizados, es almacenado por PSpice en un ficheros con extensión .OUT y .DAT, con el mismo nombre que el fichero fuente. El fichero de resultados se puede dividir en tres partes: Copia del fichero fuente; Resultados de algunos tipos de análisis como .TF, .OP, .SENSE; Gráficas y tablas.
2. Análisis de circuitos resistivos
Generadores de tensión y corriente (dependientes e independientes). Elementos resistivos, Amplificadores operacionales,
SENTENCIA DE CONTROL .DC Estado permanente de las corrientes y voltajes del circuito. .OP Se obtiene el punto de operación de cada elemento del circuito. .SENS Se obtiene la sensibilidad de algún parámetro del circuito con respecto a cambios en los valores nominales de los elementos del circuito. .TF Se obtiene la relación salida / entrada del circuito y resistencias de entrada y salida del circuito.
2.1 Sentencias de introducción de datos 2.1.1 Generadores DC independientes La declaración utilizada para especificar generadores independientes consta de cuatro campos. Nombre del generador. Nodos de conexión. Tipo de generador. Valor. La sintaxis para la declaración de un generador de tensión es la siguiente :
En el caso de los generadores de de corriente las diferencias consisten en que la primera letra del nombre debe ser la letra I, y además el nodo positivo se define como el nodo de extracción, y el nodo negativo, como nodo de inyección, de la siguiente manera :
Fuentes independientes V1 1 0 DC 5 I1 2 3 DC 1m
2.1.2 Generadores sinusoidales: PSpice nos ofrece la opción de crear señales sinusoidales, ya sean puras o amortiguadas. La sintaxis para la introducción de un generador sinusoidal es la siguiente:
Vxxx N+ N- SIN(Vo VA FREQ TD ? ?)
Vxxx es el nombre del generador; N+ y N- son las terminales de conexión del generador; Vo indica la tensión inicial del generador; VA indica la amplitud de la señal, FREQ indica su frecuencia en hertz; TD es el tiempo de retardo de la señal , ? representa el factor de amortiguamiento ? es el desfase en grados.
Fuentes independientes V1 1 0 DC 5 I1 2 3 DC 1m V2 7 0 SIN(0 2 2 0 0 0)
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