PSPICE y OrCAD - Departamento de Electrónica y Tecnología de

Transcripción

Simulación de circuitos con ordenador.
Introducción a PSPICE y OrCADCAPTURE
Francisco Jiménez Molinos
Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores
Universidad de Granada
Introducción
Introducción



Spice: “Simulation program with integrated circuit
emphasis”
Inicialmente desarrollado en la Universidad de Berkley
en los años 70
Hoy en día hay varias versiones, como:



HSPICE (Para Unix)
ESPICE (Versión desarrollada en la UGR)
PSPICE (Desarrollada por Microsim. Hoy en el paquete ORCAD,
de CADENCE)
Introducción: un poco de historia
PSPICE y OrCAD
En 1984 nace de manos de MicroSim Corporation la primera adaptación para ordenadores personales:
PSpice. Desde entonces, PSpice ha ido renovándose continuamente.
Versiones ampliamente extendidas de PSpice son la 8.0 (última desarrollada por
MicroSim) la 9.1 (primera tras la fusión de OrCAD y MicroSim), la 9.2 (esta revisión del simulador es la
primera desde la fusión de Cadence y OrCAD).
La última versión ofrecida es la 16.5, disponible en:
http://www.cadence.com/products/orcad/pages/downloads.aspx
Limitaciones de la Versión de Evaluación 16.5:
Editor de esquemas:
El espacio está limitado a única hoja DIN A4.
Simulador:
64 nodos en el circuito (caso analógico)
10 transistores
65 dispositivos digitales
Librerías:
39 componentes analógicos y 134 digitales
No permite guardar librerías con más de 15 componentes
Otras limitaciones:
Generador de estímulos limitado a ondas seno y relojes digitales
Optimización de circuitos limitada a un objetivo, un parámetro y una condición
Introducción: ficheros y programas
Ficheros de entrada y salida en un simulador basado en SPICE
ejemplo.cir
Puede contener llamadas
a otros ficheros
.INC fichero.net
librerías
.lib
fichero.net
SPICE
Programa
Fichero
ejemplo.out
Ejemplo.dat
PROBE
Introducción: ficheros y programas





Spice resuelve el circuito
La descripción del circuito (qué elementos lo forman y cómo
están conectados) está en los ficheros de extensión .cir, que
pueden contener llamadas (INC) a otros ficheros. Por ejemplo, la
lista de componentes y nodos entre los que se conectan suele
almacenarse en un fichero de extensión .net al que luego se
llama desde el fichero .cir
Cómo se comportan los diferentes dispositivos y subcircuitos se
describe en ficheros de extensión .lib (aunque a veces también
en el propio .cir)
En .out se proporciona la información solicitada al simulador
(fichero ASCII)
También se genera otro fichero, de extensión .dat en el que se
recogen (en formato binario) todas las tensiones y corrientes del
circuito. Se pueden visualizar gráficamente con el programa
PROBE
Manejo de PSPICE
Ficheros .cir. Estructura
Estructura fichero .cir
Título
Descripción del circuito
Fuentes de tensión/corriente
Componentes
almacenados en
Modelos Usualmente
librerías de extensión .lib
Análisis requerido
Resultados requeridos
.END
Netlist.
Normalmente
incluido a
través de un
fichero de
extensión .net
Ficheros .cir. Reglas generales

Reglas generales para crear un fichero .cir:






La primera línea es ignorada por Spice. Suele ser el título o un
comentario sobre el circuito
La última línea será la sentencia .END (de final)
Se pueden añadir comentarios, empezando la línea con un
asterisco (*)
Una línea no puede contener más de 80 caracteres. Se puede
completar una sentencia en varias líneas comenzando las líneas
adicionales con el signo +
PSPICE no diferencia letras mayúsculas de minúsculas, aunque
es recomendable colocar los nombres de los elementos en
mayúsculas
Para separar los distintos parámetros de una sentencia
podemos utilizar espacios, tabuladores o comas. Son
equivalentes y no importa cuántos se usen
Ejemplo 1. Edición de ficheros .cir con SPICE y
simulación con Pspice A/D

El fichero .cir puede editarse a mano.
Ejemplo (de momento, no entramos en
detalles sobre la estructura y sintaxis **
del fichero):
**
Circuito RC
Descripción del circuito
R1 1 2 1KOhm
C1 2 0 1nF
V1 1 0 SIN 0V 2V 1KHz
** Análisis requerido
.TRAN 1ms 20ms 0us 1us
** Salida requerida
.PROBE V(*) I(*)
** Final del fichero
.END

Crear o cargar este fichero .cir, pues
nos basaremos en este ejemplo en las
siguientes transparencias
Introducción: ventana de Pspice A/D
Accesos
rápidos a
ficheros
.cir, .out y
otros
Controles de Probe
Se incluye un
editor de
textos para
generar o
editar ficheros
Ventana de mensajes
.cir
Cursores
Ventana con información sobre el
transcurso de las simulaciones
Una vez definido un circuito y simulado, ¿qué queremos saber de él? ¿cómo
obtenemos los resultados?
•
Recordatorio de la relación entre los diferentes programas y ficheros.
•
El fichero de extensión .dat no es de texto y sus datos sólo pueden
representarse con la ayuda del programa PROBE.
•
ejemplo.cir
SPICE
Programa
Fichero
ejemplo.out
Ejemplo.dat
PROBE


El control de los datos de salida que se presentan en el fichero .OUT se
realiza mediante la orden .PRINT
Los resultados aparecen en forma de tabla de datos


Sintaxis:
.PRINT tipo_de_análisis variables
Ejemplos:
.PRINT DC V(3) V(2,3) V(R1) I(VIN) IB(Q13) VBE(Q13)
.PRINT AC VM(2) VP(2) VM(3,4) VG(5) VDB(5)
.PRINT TRAN V(3) V(2,3) ID(M2) I(VCC)

.PROBE: sirve para generar un fichero (de extensión .dat) donde se guardan
los resultados de los análisis en formato binario. Posteriormente, estos
resultados se pueden representar gráficamente con el programa Probe.

Sintaxis:
.PROBE
[/CSDF] [Variables de salida]
Hace que el fichero sea con
formato de texto y de
extensión .txt
Si no se especifica ninguna variable de salida,
se almacenan las tensiones de todos los nudos
y las intensidades por todos los elementos. Si
se quiere un fichero menos voluminoso, se
puede solicitar que sólo se almacenen las
variables especificadas.
Identificación de variables de salida
Además, con el análisis AC, se pueden añadir los siguientes sufijos:
Uso del programa PROBE
El programa PROBE es muy sencillo e intuitivo. No obstante, se presentan a
continuación algunas indicaciones como ayuda al principio:
1. Añadir una nueva curva al gráfico actual: menú Trace/Add trace. Luego elegir la
variable que se desea representar.
2. Para representar una función matemática de alguna variable o variables del
circuito: seleccionar (o teclear) alguna de las funciones en la ventana de la
derecha (una vez dentro del menú Trace/Add trace). Por ejemplo, con
DB(V(2)/V(1)) se representa en decibelios el cociente entre las tensiones en los
nodos 2 y 1.
3. Añadir una nueva gráfica: menú Plot/Add plot to window
4. Eliminar una gráfica: seleccionarla y luego ir al menú Plot/Delete plot
5. Para exportar los datos a otro programa (como hoja de cálculo): menú
Edit/Select All. Luego, menú Edit/Copy o Ctrl+C. Finalmente, pegar en el
programa de destino.
Creación de esquemas con
CAPTURE
Programas editores de esquemas





Los programas y ficheros descritos hasta ahora constituyen el
“núcleo” de cualquier simulador basado en SPICE y, de hecho, no
se necesitan más programas para resolver los circuitos.
No obstante, existen muchos programas y suites basados en SPICE
que aportan herramientas adicionales que facilitan el trabajo de
descripción del circuito.
Una de las más conocidas es PSPICE, originalmente de la empresa
Microsim y actualmente integrado en el paquete OrCAD de
CADENCE.
Entre otros muchos programas, esta suite incorpora los programas
Capture y Schematics para la edición gráfica de circuitos (que el
propio programa traduce a un fichero .cir).
En la siguiente transparencia se esquematiza la relación entre los
diferentes programas y ficheros que se generan o sirven de
entrada y salida dentro del entorno de PSPICE.
Programas editores de esquemas
librerías
.olb
Capture
ejemplo.opj
ejemplo.cir
a otros ficheros
.INC fichero.net
librerías
.lib
fichero.net
SPICE
Programa
Fichero
ejemplo.out
Ejemplo.dat
PROBE
Ejemplo 2 (con CAPTURE)

Simulación del circuito RC empleando capture:

Para facilitar esta tarea usaremos capture. Abrir el programa
(Inicio/Pspice Studend/Capture Student) y seguir los siguientes
pasos:
Ejemplo 2 (continuación)
1.Abrir el programa capture: Menú Inicio/Todos los
programas/Cadence/Orcad 16.5 Lite/Orcad Capture Cis Lite
2.Empezar un nuevo proyecto: File/New/Project... Elegir Analog or
Mixed A/D y la ubicación del proyecto
3.En la siguiente ventana, seleccionar Create a blank project
4. Con la ventana correspondiente al esquema activa, ir al menú
Place/Part (tecla rápida: P)
5. Si no aparece, añadir la librería de componentes analog.olb
(contiene componentes pasivos básicos): Add library → entrar en
carpeta Pspice → seleccionar archivo analog.olb
6. Elegir el componente R (resistencia) y pinchar OK. Situar en la
posición deseada y dar a escape si no queremos situar más
resistencias.
7.Colocar una capacidad (componente C). Si se quiere rotar:
ctrl+R ó Edit/Rotate
8. Colocar una fuente de tensión VSRC (antes añadir la librería
source.olb)
9. Para unir los diferentes componentes, use la herramienta wire:
Place/Wire (ó W)
10. En cualquier simulación Spice exige que esté definido un
“nodo 0” respecto al cual se referirán todas las tensiones. Esto lo
haremos colocando un elemento ground o masa: Place/Ground
(G). Añadir la librería de componentes source.olb y elegir 0/GND.
11. Para cambiar el nombre de los elementos o su valor hay que
hacer doble clic en el atributo correspondiente (nombre o valor).
También se pueden ver y modificar todas las propiedades
asociadas a un componente usando el editor de propiedades (se
accede haciendo doble clic en el componente o seleccionándolo y
eligiendo Edit/Properties.
12. Dar los siguientes valores a la resistencia y a la capacidad,
respectivamente: 1KOhm y 0.1uF (importante: no añadir espacio entre el
valor y la unidad)
13. Especificar, para la fuente de tensión, los siguientes valores: 2V como
valor de DC y 1V como valor AC.
14. Ya está definido el circuito. Sin embargo, si intentamos ejecutar la
simulación (menú Pspice/run) la opción no está activa, ¿por qué?
15. No obstante, sí que podemos generar el fichero .net, que contiene la
definición del circuito (menú Pspice/Create netlist)
16. Llegados a este punto vamos a aprovechar para:
•
Ver si se ha creado el archivo .net y abrirlo con el Bloc de notas u otro
editor de texto para analizar su contenido (buscar en la carpeta
PspiceFiles, dentro del directorio donde creamos el proyecto al
principio)
•
Familiarizarnos con el entorno de Capture y con la estructura del
projecto que va generando. Por ejemplo, abrir el mismo fichero .net,
pero ahora desde Capture.
COMPONENTES
Ficheros .cir. Componentes básicos

Cada componente básico se describe mediante una sentencia con según esta
sintaxis:
nombre nodo1 nodo2 … valor/es o modelo
La primera letra del
nombre indica el tipo
de componente. Luego,
hasta 7 caracteres que
identifican al elemento.

Ejemplo:
Nodos en los que se conecta
el elemento. Es obligatorio
que exista en el circuito el
nodo 0 (masa), respecto del
cual se referirán las
tensiones. El resto se puede
definir con cadenas
alfanuméricas
Cejemplo 1 0 4.7n
M1 1 2 0 0 fulanico
Valores de los parámetros que
determinan su comportamiento o
nombre del modelo usado para su
simulación.
El valor puede indicarse usando
sufijos.
Ficheros .cir. Componentes básicos

Tipos de componentes básicos:


Pasivos: R, L, C, K
Fuentes:





Independientes: V, I
Dependientes: E, F, G, H
Activos: D, M, Q, …
Interruptores: S, W
Se pueden crear subcircuitos empleando componentes
básicos como constituyentes y definiendo unas entradas y
salidas
Ficheros .cir. Componentes pasivos



Resistencias
Rnombre n+ n- valor
n+
ni
Capacidades
Cnombre n+ n- valor [voltaje inicial]
Inductancias
Lnombre n+ n- valor [corriente inicial]

Aunque son componentes sin polaridad, se les asigna
una para establecer el signo de la corriente

Ejemplos:
R1 1 0 100MEG
Lbob 2 0 3.5u
n+
ni
n+
ni
Ficheros .cir. Componentes pasivos

Acoplamiento magnético
Knombre L1 L2 acoplamiento



L1 y L2 son inductancias previamente definidas. Acoplamiento tiene un
valor entre -1 y 1
Siguiendo el convenio del punto, el punto se coloca en el primer nudo
de la sentencia de descripción de cada inductancia
La inductancia mutua viene dada por:
M 12 = acoplamiento × L1 L2

Por ejemplo, para definir un transformador:
*Devanados
Lprim 1 2 0.5m
Lsecu 3 4 0.5m
*Transformador
Ktrans Lprim Lsecu 0.99
Ficheros .cir. Fuentes independientes

Sintaxis:
Vxxx
Nombre
La primera letra del nombre (V ó
I) indica el tipo de fuente (tensión
o corriente). Después, hasta 7
caracteres que identifican a la
fuente.
N + N- DC valor
Nodos
Tipo de señal: continua,
alterna o variable con el
tiempo. Ver abajo.
Nodos en los que se
conecta el elemento. Se
define la corriente como
positiva cuando va de N+ a
N-.

Tipo
Valores de los
parámetros que
definen las
características de
la fuente.
Tipos:

DC: tensión continua (análisis DC y polarización)
 Valor: tensión continua en voltios

AC: tensión sinusoidal de frecuencia variable (para análisis AC)

Valores: amplitud (en voltios) y fase (en grados)

Tipos transitorios (para simulaciones en función del tiempo)
Fuentes independientes con Capture

Con Capture:



Menú Place/Part (P) y elegir (de la librería source.olb)
Elegir el símbolo correspondiente al tipo de fuente que queremos usar
(ver más abajo)
Editar el nombre (si lo deseamos) y los valores que definen las
características de la fuente (no hace falta ahora saber la sintaxis de
Spice ni el orden en que aparecen los parámetros de memoria;
recuerde que Capture generará por nosotros la línea correspondiente a
la fuente en el fichero .cir)
Fuente tipo DC
Fuente tipo AC
Nombre símbolo: VDC
Nombre símbolo: VAC
Observación: el símbolo VAC permite definir la misma fuente también como de tipo DC
Ejemplo 3

Se desea simular el siguiente circuito. Escribir las líneas correspondientes a la
descripción del mismo en un fichero .cir.
Ejercicio 3
*Descripción del circuito
.END
Generar con Capture el netlist (fichero .net) correspondiente a este circuito.
Ayuda: con el editor de esquemas, definir el circuito. Después: menú Pspice/Create Netlist
Ficheros .cir. Tipos de fuentes independientes

Tipos transitorios (continuación):

Los siguientes tipos son todos para análisis transitorios. Cada uno especifica una
forma de onda

SIN: formas de onda sinusoidales

Valores: SIN(off ampl freq td df fase)
Con Capture
Fuente VSIN
¿Por qué?

NOTA: esta fuente, como las siguientes, sólo se emplea para análisis
transitorios. No tiene ningún efecto con análisis de respuesta en frecuencia
(.AC)

Tipos transitorios (continuación)

PULSE: formas de onda con dos niveles de tensión o corriente
(pulsos). Se puede especificar el tiempo de subida y de bajada.
 Valores: PULSE(I1 I2 td tr tf pw per)
Con Capture
Fuente VPULSE


PULSE: formas de onda con dos niveles de tensión o corriente (pulsos). Se puede
especificar el tiempo de subida y de bajada.
 Valores: PULSE(I1 I2 td tr tf pw per)
Onda triangular mediante
fuente tipo pulse:
+1V
Pulse Width = 10µs
Delay Time << 2µs
Pulse Width << 2µs
+0.5V
+1V
0V
+0.5V
Period = 20µs
0V
- 0.5V
Rise Time = 2µs
Fall Time = 2µs
- 0.5V
Delay Time = 2µs
Period = 4µs
-1V
Rise Time = 3µs
2µs
5µs
Fall Time = 1µs
T ime
15µs 16µs
- 1V
20µs
2µs
4µs
6µs
8µs
T ime


EXP: formas de onda exponenciales
 Valores: EXP(I1 I2 td1 tc1 td2 tc2)
 NOTA: no es periódica
Con Capture
Fuente VEXP

EXP: formas de onda exponenciales. Explicación: VEXP se mantiene al valor

V1 durante TD1 seg. Entonces la tensión varía exponencialmente desde V1 a V2
utilizando una cte de tiempo TC1. Esta variación se produce durante TD2-TD1 seg.
A continuación la tensión cambia en el instante TD2 nuevamente al valor V1 con
una cte de tiempo TC2.
1.2V
0.8V
0.4V
− ( t −td 1)


v1 + ( v 2 − v1) 1 − e tc1  td 1 ≤ t ≤ td 2


0V
-0.2V
0s
2ms
4ms
6ms
8ms
10ms
V(Vin2)
Time
12ms
14ms
16ms
18ms
20ms
− ( td 2 −td 1)
− ( t − td 2 )

 

v1 + ( v 2 − v1) 1 − e tc1  − 1 − e tc 2  t ≥ td 2

 



SFFM: ondas sinusoidales moduladas en frecuencia
 Valores: SFFM(ioff iampl fc mod fm)
Con Capture
Fuente VSFFM


PWL: ondas definidas a tramos (piecewise linear waveform)
 Valores: PWL(t1 i1 t2 i2 t3 i3 ...)
 Hay otras posibilidades (como leer los puntos de un fichero, hacer
periódica la señal, ...). Más información en la Guía de Referencia
4.0V
Con Capture
2.0V
0V
Fuente VPWL
-2.0V
0s
2s
4s
6s
8s
V(Vin1)
Time
10s
12s
14s

Una misma fuente puede ser de varios tipos. En ese caso, cómo actúe la
fuente depende del tipo de análisis requerido. En este caso, la sintaxis es:
Vnombre N+ N- [DC valor] [AC
[especificaciones transitorias]
amplitud
fase] +
Con Capture

Ejemplos:
VSIG 10 5 SIN(2 2 5Hz 1sec 1 30)
Fuente VSRC
Iseno 1 0 SIN(0.5A 1A 50Hz)
Vfuente 1 0 DC 2 AC 2 0
ISW 10 5 PULSE(1A 5A 1sec .1sec .4sec .5sec 2sec)
Ficheros .cir. Fuentes dependientes

Fuente de tensión controlada por tensión. Sintaxis:
Enombre


nudo+
nudo-
nudocontrol+
nudocontrol-
ganancia
La tensión entre nudo+ y nudo- es la tensión entre nudocontrol+ y
nudocontrol- multiplicada por la ganancia
En el lugar de E, las siguientes letras indican los otros posibles tipos de
fuentes dependientes:
Con Capture




E: tensión controlada por tensión
G: intensidad controlada por tensión
F: intensidad controlada por intensidad
H: tensión controlada por intensidad
Fuente dep. E
(Librería analog.olb)

Existen otras posibilidades para la relación entre la fuente dependiente y la
señal de control (ver manual de Spice)
Ficheros .cir. Fuentes dependientes

Fuente de tensión controlada por tensión. Sintaxis:
Enombre
nudo+
nudo-
nudocontrol+
nudocontrol-
ganancia

La tensión entre nudo+ y nudo- es la tensión entre nudocontrol+ y
nudocontrol- multiplicada por la ganancia

En el lugar de E, las siguientes letras indican los otros posibles tipos de
fuentes dependientes:





E: tensión controlada por tensión
G: intensidad controlada por tensión
F: intensidad controlada por intensidad
H: tensión controlada por intensidad
Existen otras posibilidades para la relación entre la fuente dependiente y la
señal de control (ver manual de Spice)
Simulación
Tipos de análisis
Análisis requerido


Una vez definido un circuito, ¿qué queremos simular?
Hay múltitud de tipos de análisis. Nosotros sólo estudiaremos los
rodeados con una línea roja.
Análisis requerido

Para definir el tipo y características de una simulación: Menú Pspice/New
simulation profile (o Edit simulation profile)

En la pestaña Analysis elegimos el tipo de análisis que deseamos y
especificamos los parámetros correspondientes

En las siguientes transparencias veremos qué simulaciones se pueden
realizar y qué parámetros deben definirse
Análisis transitorio

.TRAN

Esta sentencia pide a Spice un análisis de la respuesta del circuito en
función del tiempo

Sintaxis:
.TRAN PrintStepValue FinalTimeValue
[StepCeiling]] [SKIPBP]
Es el incremento de tiempo para
los resultados generados por los
comandos .PRINT o .PLOT. No
afecta a la discretización del
tiempo realizada para el análisis,
que se indica por Step Ceiling
Es el paso mínimo de tiempo en
los cálculos del simulador.
Sobreescribe el valor por defecto
que tenga el simulador
[NoPrintValue +
Tiempo en el que finaliza la
simulación
Señala el tiempo a
partir del cual se
representarán los
resultados
Indica a Spice que use las
condiciones iniciales de
corriente y tensión
especificadas para capacidades
e inductores y se salte el cálculo
del punto de polarización
Ejemplo 4

Simular la carga y descarga del condensador del circuito. La señal de entrada es de
tipo cuadrado, oscila entre 0 y 5 V y su periodo es 1ms. Permanece el mismo tiempo
en los dos niveles de tensión
Ejercicio 4
*Carga y descarga de un
condensador
*Análisis requerido
.TRAN 0.01ms 5ms 0 0.01ms
*Resultados requeridos
.PROBE
.PRINT TRAN V(1) V(2)
.END
Con Capture:
1. Seguir los pasos del ejemplo 1 para crear el circuito. Para implementar la fuente
de tensión cuadrada tenemos dos posibilidades:
a) Usar la fuente genérica conectada anteriormente en el ejemplo y
especificar los siguientes valores en el campo Value: PULSE 0 5 0 0 0 0.5m
1m
b) Colocar una fuente de tipo pulse: Place/Part … Elegir librería Source y
componente Vpulse.
2. Para especificar qué tipo de simulación deseamos realizar, ir al menú:
Pspice/New simulation profile. Elegir la pestaña Analysis y en el desplegable
Analysis type elegir Time Domain (transient).
3. Especificar los parámetros para el análisis transitorio adecuados a la señal de la
fuente. En nuestro caso, dejaremos los valores por defecto, excepto el tiempo
de finalización, que fijaremos en 20ms y el paso de tiempo máximo (10us).
4. Pulsar en Aceptar y ejecutar la simulación.
5. Observar los resultados mostrados en la ventana de Pspice A/D (Probe). Mostrar
la tensión proporcionada por la fuente y la que cae en el condensador. Ver el
contenido del fichero .cir
Análisis AC

.AC


El barrido en AC es un análisis en frecuencia que calcula la respuesta del
circuito ante señales sinusoidales de diferente frecuencia (dentro del rango
seleccionado). Ante circuitos no lineales, se linealiza el comportamiento
del circuito alrededor del punto de polarización (modelo de pequeña señal)
Sintaxis:

.AC
SweepType
Tipo de barrido (cambio en las
frecuencias de la señal). Debe
especificarse uno de los siguientes
códigos:
LIN (barrido lineal)
DEC (barrido por décadas)
OCT (barrido por octavas)

PoitsValue StartFrequency EndFrequency
Su significado depende del tipo de
barrido:
Con barrido LIN es el número total de
puntos (frecuencias diferentes)
Con barrido DEC es el número de
puntos por década
Con barrido OCT es el número de
puntos por octava
Frecuencia inicial
Frecuencia final
Se puede establecer como AC cualquier fuente del circuito. Las que no son
AC se anulan al hacer el análisis AC. Recuérdese que SIN es una
especificación para análisis transitorio.
Ejemplo 5

Usando Capture y Pspice A/D, obtener la respuesta en frecuencia del filtro
RC paso bajo mostrado en la figura y su respuesta transitoria ante una señal
sinusoidal de frecuencia 1KHz, amplitud 2 V y 3 V de offset
Ejercicio 5
*Filtro RC paso bajo
*Análisis requerido
.PROBE
.PRINT TRAN V(1) V(2)
.PRINT AC V(1) V(2) VP(1) VP(2)
.END
Análisis DC

.DC


Análisis en continua en el que se realiza un barrido de la variable especificada,
que puede ser una fuente de tensión o de corriente, el parámetro de un
modelo o la temperatura, en el rango de valores especificado. El análisis puede
ser anidado, de forma que se cambien dos variables o parámetros.
Sintaxis (dos posibilidades):

.DC SweepType Variable StartValue EndValue PoitsValue
+[NestedVariable]
Valor inicial
Tipo de barrido. Debe
códigos:
LIN (barrido lineal). Valor
predeterminado
Por cada valor de la variable
anidada se hace un barrido de la
principal. También hay que indicar
los parámetros de este barrido.
Variable a barrer. Puede
ser:
* Nombre de una
fuente independiente
* Temperatura (se
especifica con TEMP)
* Parámetro global. La
palabra PARAM debe
anteceder al nombre de
la variable
* Parámetro de un
modelo
Valor final
barrido:
Con barrido LIN es el incremento
entre valores
puntos por década
puntos por octava
Análisis DC

.DC (continuación)

Sintaxis (segunda forma):
.DC Variable LIST Valor [NestedVariable]
Variable a barrer

Lista de valores
Ejemplos:




.DC LIN I2 5mA -2mA 0.1mA
.DC VCE 0V 10V .5V IB 0mA 1mA 50uA
.DC DEC NPN QFAST(IS) 1E-18 1E-14 5
.DC TEMP LIST 0 20 27 50 80 100 PARAM Vsupply 7.5 15 .5
Ejercicio 6

Dado el siguiente circuito, ¿para qué valor de Vg comprendido entre 0 y
20 V la corriente que atraviesa RL es igual a 150 µA?
Ejercicio 6
.PRINT DC I(RL)
.END
Análisis paramétrico

.STEP

Realiza múltiples ejecuciones de un análisis variando algún parámetro
del circuito (valor de una fuente o de algún componente, temperatura,
parámetro de un modelo, …)

Sintaxis (dos posibilidades):
.STEP SweepType Variable StartValue EndValue PoitsValue
Valor inicial
Tipo de barrido. Debe
códigos:
LIN (barrido lineal). Valor
predeterminado
Variable a barrer. Puede
ser:
* Nombre de una
fuente independiente
* Temperatura (se
especifica con TEMP)
* Parámetro global. La
palabra PARAM debe
anteceder al nombre de
la variable
* Parámetro de un
modelo
Valor final
barrido:
Con barrido LIN es el incremento
entre valores
puntos por década
puntos por octava

.STEP (continuación)

Sintaxis (segunda forma):
.STEP Variable LIST Valor
Variable a barrer

Para realizar un análisis paramétrico, en
lugar de dar un valor numérico a un
elemento hay que definir su valor como
un parámetro. Para ello:

Con la instrucción .PARAM definimos
una variable y le damos un valor por
defecto (este valor se usará si
finalmente no se hace análisis
paramétrico).

En lugar del valor del componente, se
especifica el nombre del parámetro
encerrado entre llaves.

En la sentencia .STEP, hay que
especificar que la variable es un
parámetro (hay otros casos como
variables de modelos)
Lista de valores
Ejemplo:
.PARAM Rvalor=1K
R1 1 0 {Rvalor}
…
.STEP PARAM Rvalor
+5K 10K 1K

Observaciones:
 No se puede definir como parámetro la ganancia de las fuentes
dependientes
 ¿Qué diferencias hay entre el análisis .DC y el paramétrico?



El análisis DC permite anidamiento
En el análisis DC se resuelve el circuito en continua para cada valor
de la variable. Resultados: tablas o gráficas en las que el eje X es la
variable
El análisis paramétrico no tiene sentido por sí solo, debe ir siempre
acompañado de otro análisis (AC ó transitorio). Para cada valor del
parámetro, se hace una simulación (AC ó transitoria). Por tanto, los
resultados son familias de curvas (el eje X es frecuencia ó tiempo),
cada una correspondiente a un valor del parámetro variado.
Ejercicio 7

Obtener el diagrama de bode del
siguiente circuito para los
siguientes valores de la
capacidad C: 1nF, 6nF, 11nF,
16nF y 21nF
Ejercicio 7
.PROBE
.PRINT AC V(2) V(1) VP(2) VP(1)
.END
Análisis paramétrico con CAPTURE
Para definir un parámetro y pedirle a SPICE una simulación paramétrica usando
capture:
1. En lugar de dar un valor fijo al componente que se desea modificar, hay que especificar
entre llaves el nombre del parámetro que usaremos en su lugar y que definiremos en el
siguiente punto. Por ejemplo: {cvalor}.
2. Para definir el parámetro, añadir el pseudoelemento param (librería special.olb). Hacer
doble-click sobre él. Elegir New Column y añadir el parámetro especificando
Name=cvalor y Value=1n.
3. Ya está definido el parámetro, pero si queremos que sea visible en el esquemático, elegir
la columna cvalor y presionar el botón display y elegir Name and value.
4. Especificar el análisis paramétrico acudiendo al menú Pspice/New simulation profile (ó
Edit simulation profile, según el caso) y una vez especificado un tipo de análisis .TRAN
ó .AC (nuestro ejemplo) marcar Parametric Sweep y rellenar los campos.
REALIZAR EL EJEMPLO ANTERIOR USANDO CAPTURE
Modelos
(y algunas cosas más para terminar)
Ejercicio 8
Crear el siguiente circuito en Capture y obtener |v(out)| / |v(in)| en función de la frecuencia (desde
100 Hz hasta 10 Mhz, con 10 puntos por década). Consultar las siguientes transparencias para
definir las etiquetas in, out y Vcc. El transistor puede encontrarlo en la librería eval
Ejercicio 8: etiquetas (alias)

Para identificar con mayor facilidad un nodo (en Probe, por ejemplo) es
conveniente etiquetarlo. Esto se puede hacer así:


Usando la herramienta Place net alias (menú Place/Net alias...) y colocando la
etiqueta definida sobre una línea correspondiente al nodo
Las etiquetas también tienen otra utilidad: permiten conectar elementos
distantes en un esquema sin necesidad de unirlos con una línea
explícitamente dibujada. Basta con que estén conectados a líneas
etiquetadas con el mismo nombre.
Ejercicio 8: etiquetas (alias)

Para definir etiquetas en líneas de alimentación existe
un símbolo específico para conectar a las fuentes de
tensión DC:



Ir a menú Place power y elegir el elemento VCC de la librería
CAPSYM
Este elemento evita trazar líneas muy largas en el
esquema para unir las fuentes de alimentación con
otros puntos del circuito, pues todos los puntos donde
conectemos elementos VCC quedan eléctricamente
unidos
Es posible editar el nombre asociado al elemento para
conectar a otras fuentes de tensión (por ejemplo, VEE ó
VCC-)
Ejercicio 8: modelos




¿Cómo simula SPICE el comportamiento del transistor?
Respuesta: conforme a un modelo cuyos parámetros se
almacenan en ficheros (librerías) de extensión .lib
Buscar el fichero …\Capture\Library\Pspice\eval.lib,
observar su contenido y buscar las líneas
correspondientes al modelo del transistor que hemos
empleado en el ejemplo
¿Reconoce algunos parámetros?
Ejercicio 8: modelos
librerías
.olb
Capture
ejemplo.opj
ejemplo.cir
a otros ficheros
.INC fichero.net
librerías
.lib
fichero.net
SPICE
Programa
Fichero
ejemplo.out
Ejemplo.dat
PROBE
Ejercicio 8


Continuación: obtener de nuevo la función de
transferencia |v(out)| / |v(in)| para los siguientes valores
del parámetro Bf: 20 a 500 en pasos de 20.
Datos: tipo modelo (NPN); nombre del modelo
(Q2N2222)

PSPICE y OrCAD - Departamento de Electrónica y Tecnología de

Transcripción

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