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Laboratorio de Caracterización de Dispositivos Electrónicos

INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN

Departamento de Electrónica Universidad de Alcalá

PRÁCTICA 1

Introducción a Pspice

Curso 2006-2007

PRÁCTICA 1: Introducción a Pspice

INTRODUCCIÓN AL ORCAD-PSPICE 9.1

1. ¿Qué es PSpice? Spice surge a mediados de los años 70 en la Universidad de California, en Berkleley, como un programa capaz de resolver las ecuaciones que caracterizan un circuito, a través de una breve descripción del mismo. El nombre de Spice deriva de las iniciales de “Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis”, que viene a resumir la filosofía con que fue creado. Spice, a lo largo de los últimos años, ha evolucionado hacia un entorno gráfico: Schematics (en las primeras versiones) y Capture (en las versiones más recientes). Los programas Schematics y Capture permiten introducir los circuitos sin tener necesidad de conocer la sintaxis Spice, con el consiguiente ahorro de tiempo y esfuerzo. En la actualidad, Spice ha pasado a denominarse OrCAD, y la aplicación completa no sólo realiza simulaciones analógicas y digitales de circuitos electrónicos, sino que también crea PCB’s a partir de los esquemas de un circuito. La versión demo del programa OrCAD 9 se suele denominar OrCAD demo o bien PSpice Student 9.1. La versión demo funciona de forma idéntica a la profesional, sólo que viene limitada por la librería de componentes (mucho menor que en la versión completa), por el número de componentes de los circuitos que puede simular y por ciertas opciones de simulación. 2. Cómo comenzar a trabajar con Pspice 9.1 El programa está compuesto por las siguientes aplicaciones:

Para la realización de las prácticas se utilizarán sólo las aplicaciones Capture y Pspice AD. La primera permite realizar la captura de esquemáticos, mientras que la segunda realiza la simulación de los circuitos introducidos. Sin embargo, el entorno de trabajo está completamente integrado, de manera que accediendo a la aplicación Capture Student se puede hacer uso directamente de ambas herramientas. Tras iniciar el programa Capture Student, el primer paso es crear un nuevo proyecto. Para ello se selecciona el menú “File->New->Project”, apareciendo un cuadro de diálogo como el mostrado en la siguiente figura:

Departamento de Electrónica 1


En este cuadro de diálogo se debe indicar un nombre para el proyecto (“Name”), un directorio para guardar todos los ficheros generados (“Location”), y el tipo de proyecto. Para que el programa permita no sólo introducir el esquemático, sino también realizar la simulación del mismo, el tipo de proyecto seleccionado debe ser “Analog or Mixed A/D”. A continuación aparece un nuevo cuadro de diálogo que ofrece la posibilidad de crear el proyecto vacío, o bien a partir de otro ya existente.

Cuando se crea un proyecto por primera vez, éste no incluye ninguna librería de componentes.

Para añadir las librerías debe accederse al menú “Place->Part”, o bien pulsar sobre el icono , apareciendo un cuadro de diálogo con la opción “Add Library...”. Pulsando dicho botón se accede a un nuevo cuadro en el que se deben seleccionar las librerías de componentes deseadas. Puesto que en la versión demo hay muy pocas librerías, se recomienda añadirlas todas en los proyectos, para tener acceso a todos los componentes. Una vez configurado el proyecto de este modo, existen tres ventanas para el control del mismo: la de captura del esquemático (PAGE), la de eventos de la sesión (SESSION LOG) y la de gestión del proyecto (que recibe el nombre dado al proyecto, en este caso “Practica1”). Se puede pasar de una a otra cuando interese, a través del menú “Window”:



La ventana de gestión del proyecto da información de la estructura de los programas y elementos que se están utilizando, y permite el acceso a los mismos. Su aspecto es el siguiente:

Cada proyecto consta de un único diseño. Este diseño consta a su vez de uno o varios circuitos esquemáticos. Cada circuito esquemático puede estar realizado en una o varias páginas. Por defecto, los proyectos constan de un único esquemático conteniendo una única página. La creación de nuevos esquemáticos y páginas se hace desde el menú “Design”, resaltando previamente el diseño o esquemático correspondiente. El cambio entre esquemáticos o páginas activos se realiza pulsando sobre el elemento correspondiente. Además de lo anterior, en la ventana de gestión del proyecto se pueden ver los componentes utilizados en el diseño (“Design Cache”), las librerías, los perfiles de simulación, etc. A continuación se incluyen varios ejercicios de simulación guiados, que ayudarán a la comprensión y manejo del programa Pspice 9.1.



EJERCICIOS DE SIMULACIÓN GUIADOS EJERCICIO 1. Análisis del punto de polarización de un circuito El objetivo de este ejercicio es obtener el punto de trabajo (o de polarización) del siguiente circuito:

V15

R1

1k

0

R2

2k

A B

I

1.1. Realice el análisis teórico del punto de polarización, obteniendo la tensión en los nodos

A y B, y la corriente I. 1.2. Introduzca el esquemático del circuito, realizando para ello los siguientes pasos:

• Obtenga las resistencias accediendo a las librerías de componentes, bien a través

del menú “Place -> Part” o pulsando el icono . Las resistencias se encuentran en la librería “ANALOG”, y el nombre del símbolo es

“R”. Si desea rotar un componente, debe seleccionarse, y a continuación acceder al menú “Edit ->Rotate”, o bien pulsar la combinación de teclas “CONTROL+R”.

• Las fuentes de tensión y corriente se encuentran en la librería “SOURCE”. La fuente de tensión continua es el componente de nombre “VDC”.

• La masa del circuito se toma de un menú especial al cual se accede a través del

icono . Debe seleccionarse la librería “SOURCE”, y utilizar la masa de nombre “0” (NOTA: el uso de un tipo de masa incorrecto puede producir errores en la simulación).

• Por último, los cables se dibujan mediante el menú “Place->Wire”, o bien pulsando

el icono . 1.3. Configure los valores de los componentes. Para modificar los nombres o valores de los

componentes existen dos opciones:

• La primera es hacer doble clic sobre la propiedad o valor del componente que se desea modificar. Por ejemplo, para configurar la fuente con 5 V, se pulsa dos veces sobre la palabra “0Vdc” (que es el valor por defecto de este componente), apareciendo un cuadro de diálogo que permite modificar su valor. Así mismo, se deberían modificar también el valor y los nombres (referencias) de las resistencias para que coincidieran con los de la figura del enunciado.



• La segunda opción para modificar los valores o propiedades de un componente es hacer doble clic sobre el componente completo (es decir, sobre su símbolo), accediendo de este modo al “Editor de propiedades” del componente, tal y como se muestra en la siguiente figura:

...

Una vez modificado el/los valor/es deseados, para volver al esquemático debe cerrarse esta ventana mediante el icono correspondiente. NOTA: Para configurar el valor de un componente en Pspice, no es necesario indicar la unidad de medida utilizada, pues va implícito en el tipo de componentes (es decir, Voltios para fuentes de tensión, Ohmios para resistencias, etc). Sí es conveniente utilizar la siguiente notación para indicar los múltiplos y submúltiplos más comunes, que son: submúltiplos: m=mili (10-3), u=micro (10-6), n=nano(10-9) múltiplos: k= kilo (103), M= mega (106) Así, para configurar la tensión de 5V basta con poner 5, y para configurar la resistencia de 2KΩ, se pondrá 2k.

• Si se desea comprobar que el circuito esquemático se ha creado sin errores, se puede generar el listado de nodos (“Netlist”) y se edita. Para ello, se selecciona el menú “Pspice -> Create Netlist”, y a continuación “Pspice -> View Netlist”, y se obtiene un listado de conexiones como el siguiente:

V15

R1

1k

0

R2

2k

N00021 N00027

0

* source PRAC1_1 V_V1 N00021 0 5 R_R1 N00021 N00027 1k R_R2 0 N00027 2k

Para cada componente, el listado anterior incluye su referencia, los nodos entre los que se encuentra (la asignación de nodos es automática, y el nodo 0 siempre corresponde a la masa del circuito, tal y como se muestra en el circuito anterior), y finalmente su valor. NOTA: Este paso no es necesario realizarlo habitualmente, pues Pspice lo hace automáticamente como paso previo a la simulación.

1.4. Configure la simulación, accediendo para ello al menú “Pspice->New Simulation

Profile”, o bien pulsando el icono , tras lo cual aparece un primer cuadro de diálogo que permite introducir el nombre de la simulación (por ejemplo, “ejercicio1”), y un segundo cuadro de diálogo para configurarla, mostrado en la siguiente figura.



Para obtener el punto de trabajo de un circuito, hay que seleccionar como TIPO DE ANÁLISIS (“Analysis type”) la opción BIAS POINT. A continuación, pulsar el botón “Aceptar”, con lo cual la simulación queda configurada.

1.5. Realice la simulación, bien accediendo al menú “Pspice->Run”, o pulsando el icono . Tras realizar cualquier simulación se abre automáticamente la ventana principal de la aplicación de Pspice para visualización de resultados, llamada PROBE, cuyo aspecto es el siguiente:

La ventana gráfica en este caso aparecerá vacía, porque el resultado de una simulación de tipo BIAS POINT es un fichero en modo texto, de extensión *.OUT. Para mostrar dicho fichero debe accederse al menú “View->Output File” o bien pulsar el

icono , tras lo cual aparece un listado de resultados como el siguiente:



**** 02/04/03 09:18:04 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** ** Profile: "SCHEMATIC1-ejercicio1" [ E:\asignaturas\ejercicio1.sim ] **** CIRCUIT DESCRIPTION ******************************************* ** Creating circuit file "prac1_1-schematic1-ejercicio1.sim.cir" ** WARNING: THIS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY SUBSEQUENT SIMULATIONS *Libraries: * Local Libraries : * From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file: .lib "nom.lib" *Analysis directives: .PROBE .INC "prac1_1-SCHEMATIC1.net" **** INCLUDING prac1_1-SCHEMATIC1.net **** * source PRAC1_1 V_V1 N00021 0 5 R_R1 N00021 N00027 1k R_R2 0 N00027 2k **** RESUMING prac1_1-schematic1-ejercicio1.sim.cir **** .INC "prac1_1-SCHEMATIC1.als" **** INCLUDING prac1_1-SCHEMATIC1.als **** .ALIASES V_V1 V1(+=N00021 -=0 ) R_R1 R1(1=N00021 2=N00027 ) R_R2 R2(1=0 2=N00027 ) .ENDALIASES **** RESUMING prac1_1-schematic1-ejercicio1.sim.cir **** .END

**** 02/04/03 09:18:04 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************** ** Profile: "SCHEMATIC1-ejercicio1" [ E:\asignaturas\L_Caracterizacin\pspice2003\prac1_1-schematic1-ejercicio1.sim ] **** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C ****************************************************************************** NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE (N00021) 5.0000 (N00027) 3.3333 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_V1 -1.667E-03 TOTAL POWER DISSIPATION 8.33E-03 WATTS JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME .34



Después de presentar toda la información sobre el circuito (incluida la “Netlist”), se ha remarcado en negrita la parte del fichero que contienen los resultados del análisis (obsérvese que la temperatura de análisis por defecto es de 27ºC). En primer lugar aparece un listado de la tensión en cada uno de los nodos del circuito, y a continuación la corriente por los generadores de tensión del mismo (se considera positiva la corriente entrante por el polo positivo del generador). Por último se indica la potencia total disipada en el circuito.

EJERCICIO 2. Análisis del punto de polarización de un circuito con barrido de temperatura. El circuito a analizar en este caso es idéntico al del ejercicio anterior, pero considerando que la resistencia R2 tiene un coeficiente de temperatura de CT=0.001ºC-1. Se desea obtener de nuevo el punto de polarización del circuito, para las temperaturas:

T1=0ºC, T2=27ºC y T3=150ºC 2.1. Realice teóricamente el análisis del punto de polarización del circuito a las tres

temperaturas anteriores, obteniendo para cada una de ellas la tensión en los nodos A y B, y la corriente por el circuito.

2.2. Modifique el esquemático del ejercicio anterior para que la resistencia R2 presente un

coeficiente de temperatura de 0.001ºC-1. Para añadir a un componente un coeficiente de temperatura no nulo (por defecto), es necesario editar el Modelo Pspice de dicho componente. Los únicos componentes que permiten realizar esta operación son los de la librería “BREAKOUT”. Por tanto, la resistencia R2 debe sustituirse por el componente “Rbreak” de la librería “BREAKOUT”. Puede observarse que el valor de esta resistencia no es visible en el esquemático. Para configurar el valor correcto (2KΩ), debe accederse al “Editor de Propiedades” del componente y modificar el campo “Value” con el dato “2k”. (NOTA: si se desea que esta información sea visible, acceder al botón “Display...” del Editor de Propiedades y seleccionar la opción “Value Only”). Salir del Editor de Propiedades. A continuación, seleccione el componente R2 y acceda al menú “Edit->Pspice Model”, apareciendo la siguiente ventana de texto:



La información TC1=0.001 es la que debe añadirse al final de la línea para configurar un coeficiente de temperatura lineal de primer orden de 0.001ºC-1 (NOTA: el dato R=1 no es el valor del componente, sino un multiplicador para escalar el campo “Value” del mismo. Por tanto, debe dejarse con el valor R=1). No olvide guardar los cambios realizados antes de cerrar esta ventana.

2.3. Configure la simulación. Para ello, cree un nuevo perfil de simulación (o bien edite el del ejercicio anterior), y en el cuadro de diálogo de simulación configure de nuevo el tipo BIAS POINT, seleccionando además la casilla de opciones de “Temperature (Sweep)”. Esta opción permite repetir la simulación a varias temperaturas (es decir, realizar un “barrido” en temperatura) que deben indicarse en el cuadro de diálogo de la parte derecha de la ventana, como se muestra en la siguiente figura:

2.4. Finalmente, realice la simulación siguiendo los mismos pasos que en el ejercicio anterior, y edite el fichero de salida (*.OUT) para comprobar los resultados.

EJERCICIO 3. Análisis transitorio de un circuito El circuito a analizar en este ejercicio es el siguiente:

0

R1

1k

R2

Rbreak2k

V1

FREQ = 1kVAMPL = 5VOFF = 0

A B



El objetivo en este caso es obtener una representación en función del tiempo de la evolución de las tensiones en los nodos A y B. Para ello deben seguirse los siguientes pasos: 3.1. Realice el análisis teórico del circuito, dibujando sobre la siguiente gráfica las formas de

onda de las señales en los nodos A y B.

V(V)

t(ms) 1 2

6

-6

3

3.2. Realice el esquemático del circuito de manera que la resistencia R2 presente un

coeficiente de temperatura de 0.001ºC-1. El generador de alterna es el componente “VSIN” de la librería “SOURCE” (NOTA: existe otro generador de alterna “VAC”. La diferencia es que “VSIN” se utiliza para análisis transitorios, y “VAC” para barridos de frecuencia. Por tanto, en este caso debe tomarse VSIN). Los tres parámetros a configurar en este generador son su amplitud “VAMPL” (5 Voltios), frecuencia “FREQ” (1KHz), y valor medio “VOFF” (0 Voltios).

3.3. Configure la simulación de manera que se visualicen tres periodos completos de las señales del circuito. Para ello, abra un nuevo perfil de simulación, y configure el correspondiente cuadro de diálogo del siguiente modo:



El tipo de análisis que permite obtener y representar la evolución de señales en función del tiempo es el “TIME DOMAIN (TRANSIENT)” (análisis transitorio). Este análisis requiere la configuración de tres parámetros, mostrados en la siguiente gráfica:

TSTOP TSTART

TSTEP

Forma de onda real

Puntos calculados

Forma de onda simulada (interpolación lineal)

• TSTOP (“Run to time...”): tiempo final de la simulación • TSTART (“Start saving data after...”): tiempo inicial de almacenamiento de

resultados. Aunque la simulación comienza siempre para t=0, puede interesar no visualizar un tramo inicial, y para ello, se configura el tiempo inicial de almacenamiento de datos en TSTART.

• TSTEP (“Maximum step size”): es el paso de simulación, es decir, el intervalo de tiempo que transcurre entre cada par de datos calculados. Valores elevados producen una distorsión en la señal obtenida, que queda linealizada por tramos (como se muestra en la figura anterior). Valores pequeños producen una curva mucho más exacta a la real, pero eleva el tiempo de cálculo. Esta casilla puede dejarse en blanco, en cuyo caso Pspice calcula 50 puntos entre TSTOP y TSTART, es decir:

50TSTARTTSTOPTSTEP −

=

3.4. Realice la simulación. Una vez finalizada, se abrirá automáticamente la ventana de

“PROBE”, mostrando una pantalla gráfica para la visualización de las formas de onda. Es necesario indicar qué formas de onda se desean visualizar, y para ello debe accederse al menú “Trace->Add Trace”. Aparecerá un cuadro de diálogo en el que se seleccionan la/s señal/es a visualizar (NOTA: existen varios nombre que se refieren realmente a la misma señal). Seleccione las tensiones de los nodos A y B para obtener su representación gráfica.

3.5. Un método alternativo para visualizar automáticamente las formas de onda deseadas es

el uso de “Marcadores”. Para añadir un marcador de tensión en un punto de un

circuito, cuya señal se desea representar, pulse el botón y a continuación el punto del circuito deseado. En este caso, añada un marcador en los nodos A y B, tal y como se muestra en la siguiente figura:



R1

1kVV

R2

Rbreak2k

0

V1

FREQ = 1kVAMPL = 5VOFF = 0

Al realizar de nuevo la simulación, las formas de onda de los puntos en que existen marcadores se visualizarán automáticamente en la ventana de “PROBE”.

3.6. Añada a la simulación anterior un barrido en temperatura para obtener de nuevo los

resultados a las temperaturas T1=0ºC, T2=27ºC y T3=150ºC. EJERCICIO 4. Análisis transitorio de un circuito con barrido paramétrico El objetivo de este ejercicio es obtener la evolución temporal de la tensión en el condensador para diferentes posiciones del cursor del potenciómetro en el siguiente circuito, en el que el generador proporciona una señal cuadrada como la mostrada.

0

C1

1u

R1

V1 TD = 0 TF = 0 PW = 5m PER = 10m

V1 = 0

TR = 0 V2 = 5

x

A B

1K

t(ms)

...

0

5

V1(V)

5 10 15

En primer lugar se realizará la simulación para una posición fija del cursor de x=0.5. Para ello, realice los siguientes pasos: 4.1. Obtenga teóricamente la forma de onda de la tensión en el condensador para x=0.5,

indicando claramente la constante de tiempo del sistema.



4.2. Introduzca el esquemático del circuito. El condensador es el componente “C” de la librería “ANALOG”; el potenciómetro es el componente “POT” de la librería “BREAKOUT”, y finalmente el generador de pulsos es el componente “VPULSE” de la librería “SOURCE”.

4.3. Configure todos los componentes según los valores del enunciado:

• El condensador C tiene un valor de 1μF. • Para el potenciómetro hay que configurar tanto su valor nominal de 1KΩ, como la

posición del cursor x=0.5. Para ello hay que abrir su Editor de Propiedades haciendo doble clic sobre el componente, y modificar los parámetros “Value” (valor a 1k) y “SET” (posición del cursor a 0.5). Si se desea, puede hacerse que ambos parámetros sean visibles en el esquemático mediante el menú “Display...” como se indicó en un ejercicio anterior.

• Para el generador de pulsos hay que configurar los siguientes parámetros, cuyo significado es el siguiente:

V1 y V2 ⇒ cota inferior y superior de amplitud. PER ⇒ período de la señal cuadrada. PW ⇒ duración del nivel alto V2. TR y TF ⇒ tiempo que duran los flancos de subida y de bajada de la señal. TD ⇒ tiempo de retardo inicial en producirse el primer flanco de subida.

4.4. Configure y realice la simulación del circuito, obteniendo las formas de onda en los

nodos A y B del circuito (colocando los correspondientes marcadores de tensión). Compruebe los resultados con el análisis teórico realizado.

A continuación se va a realizar un BARRIDO PARAMÉTRICO en función de la posición del cursor. Esto significa que Pspice repetirá la misma simulación para varios valores del parámetro “SET” del potenciómetro, mostrando finalmente todos los resultados sobre la misma gráfica. Para configurar un barrido paramétrico, realice los siguientes pasos: 4.5. En lugar de dar un valor fijo al parámetro “SET” del potenciómetro (0.5 en el ejercicio

anterior), edítelo y asígnele un nombre, que deberá indicarse entre corchetes (por ejemplo, {x}). De esta manera se está indicando que la posición del cursor es un PARAMETRO GLOBAL del sistema, de nombre x.

4.6. A continuación es necesario introducir un nuevo “componente especial” (no es un

componente real, sino un comando para el simulador) al esquemático, que permite indicar que en el circuito existe un PARAMETRO GLOBAL llamado x. Para ello, seleccione el componente “PARAM” de la librería “SPECIAL”, y colóquelo en cualquier lugar de la página del esquemático. A continuación abra su Editor de Propiedades. En este caso se debe añadir una propiedad nueva, para lo cual se selecciona el menú “New Column...”, apareciendo el siguiente cuadro de diálogo:



En el primer campo debe introducirse el nombre del parámetro (en este caso x), y en el segundo, un valor para el mismo, que será el que tome por defecto cuando no se use ningún barrido paramétrico en la simulación. Pulse “OK”, y a continuación haga que la nueva propiedad creada sea visible en el esquemático, mediante el menú de “Display...”. El aspecto final del esquemático será el siguiente:

V

C1

1u

0

PARAMETERS:x = 0.5

R1

SET = {x} V

V1

TD = 0

TF = 0PW = 5mPER = 10m

V1 = 0

TR = 0

V2 = 5

4.7. Configure la simulación. Para ello, cree un nuevo perfil de simulación (o edite el anterior) y configúrelo del siguiente modo:



El tipo de análisis sigue siendo “TIME DOMAIN” (representación en función del tiempo), pero en este caso se debe activar la opción de “Parametric Sweep”, y configurarla del modo mostrado en la figura. La variable que realiza el barrido es un “Global parameter” (parámetro global), cuyo “Parameter name” es x. Los valores que va a tomar el cursor en la simulación se indican en el cuadro “Value list”. En este caso se va a realizar la simulación para los valores x=0.1, 0.5 y 1.0.

4.8. Realice la simulación y compruebe los resultados obtenidos. EJERCICIO 5. Obtención de la función de transferencia de un circuito El objetivo de este ejercicio es obtener la función de transferencia del siguiente circuito:

R1

1k

0

D1

V10Vdc

D1N4002

Para ello, realice los siguientes pasos: 5.1. Obtenga teóricamente la función de transferencia entre la tensión en la resistencia y la

del generador (VR1=f(V1)), suponiendo que el diodo es ideal. Dibuje el resultado sobre la siguiente gráfica:

VR1(V)

V1(V) -10 10

5.2. Introduzca el esquemático del circuito. El diodo es el componente “D1N4002” de la

librería “EVAL”. (NOTA: puesto que el generador V1 es la variable que realiza el barrido del eje de abscisas, y por tanto debe tomar varios valores, el valor configurado para este componente no influirá en la simulación).

5.3. Coloque un marcador de tensión en la variable de salida, es decir la que se

representará en el eje de ordenadas, en este caso la tensión de R1 (VR1)



5.4. Configure los parámetros de simulación. Para la obtención de funciones de transferencia, en que el objetivo es representar una señal del circuito en función de otra (es decir, el eje de abscisas de la representación es una variable del circuito), debe utilizarse el tipo de simulación “DC SWEEP” (BARRIDO EN CONTINUA). Por tanto, la configuración debe ser como se muestra en la siguiente figura:

Como puede observarse, la variable que realiza el barrido en este caso es una fuente de tensión, de nombre V1, y el rango de valores que va a tomar durante la simulación es entre –10V y 10V, con incrementos de 0.1V.

5.5. Realice la simulación y contraste el resultado obtenido con el análisis teórico realizado en el apartado 5.1.

A continuación se desea analizar el efecto de la temperatura sobre la función de transferencia anterior, suponiendo que la resistencia R1 presenta un coeficiente de temperatura de 0.001ºC-1. 5.6. Realice las modificaciones necesarias en el esquemático para incorporar el efecto de la

temperatura en R1. 5.7. Configure de nuevo la simulación. En este caso, se va a realizar un DOBLE BARRIDO

ANIDADO. Esto significa que existen dos niveles de barrido:

• El primer nivel lo sigue realizando el generador de tensión V1. • El segundo nivel de barrido permite repetir el barrido del primer nivel para

diferentes valores de una segunda variable, que en este caso es la temperatura. De esta manera, se obtendrán tantas curvas como valores distintos tome la variable secundaria durante la simulación.

Para configurar la simulación, la opción de “Primary Sweep” (barrido primario) debe configurarse de forma idéntica a como se hizo en el apartado anterior. Para configurar el segundo nivel de barrido, existen dos opciones:



• La primera (más general) es seleccionar la opción de “Secondary Sweep”, y configurarla del siguiente modo para que la temperatura tome tres valores (0, 27 y 150ºC):

• La segunda es activar la opción de “Temperature(Sweep)” (barrido en

temperatura) (ya que coincide que la variable del barrido secundario es la temperatura) del siguiente modo:

5.8. Realice la simulación y deduzca el efecto de la temperatura a partir de los resultados

obtenidos. EJERCICIO 6. Obtención de la característica I-V de un componente El objetivo de este ejercicio es aprender a obtener la característica tensión-corriente de un componente, en este caso el diodo “D1N4002” de la librería “EVAL”. Para ello es necesario introducir el componente en un circuito de polarización como el mostrado en la siguiente figura:



I

V V1

0Vdc

0

D1

D1N4002

R1

100

Para obtener la curva I=f(V) es necesario polarizar el diodo en múltiples puntos de trabajo para obtener pares de valores (I,V). Para ello basta con realizar un barrido de alguno de los dos elementos del circuito de polarización (V1 o R1). En este caso se realizará un barrido del generador de tensión entre –10V y 5 V. 6.1. Introduzca el esquemático del circuito mostrado en el enunciado. 6.2. Configure la simulación para realizar un barrido en continua del generador V1, entre los

valores indicados. 6.3. Realice la simulación. Tras la finalización de la misma, aparecerá la ventana gráfica vacía,

puesto que no se ha incluido ningún marcador sobre las variables a representar. En este caso, el eje de abscisas debe mostrar la tensión en el diodo, y el eje de ordenadas la corriente por el mismo. Para configurar ambos ejes, realice los siguientes pasos:

• Configuración del eje de abscisas. Por defecto, en un barrido en continua la variable

del eje de abscisas coincide con la variable que realiza el barrido (en este caso la tensión del generador). Para configurar cualquier otra variable, acceda el menú “Plot->Axis Settings”, apareciendo el siguiente cuadro de diálogo.

A continuación pulse sobre el botón “Axis Variable...” para modificar la variable a representar en el eje x, que debe ser la tensión en el diodo.



• Configuración de la variable a representar (eje de ordenadas). Añada la traza correspondiente a la corriente por el diodo accediendo al menú “Trace->Add trace...” y seleccionando dicha corriente de la lista de variables del circuito.

EJERCICIO 7. Obtención de la impedancia de un condensador en función de la frecuencia Obtenga la representación de la impedancia de un condensador en función de la frecuencia utilizando para ello el siguiente circuito:

C1

100n

0

V11Vac0Vdc

7.1. Introduzca el esquemático del circuito. Para realizar un análisis en función de la frecuencia el generador de señal sinusoidal debe ser “VAC” de la librería “SOURCE” (recuérdese que el generador “VSIN” se utiliza para realizar simulaciones en función del tiempo). En este generador debe configurarse el valor de amplitud de la parte sinusoidal, así como la componente continua. Para este ejercicio la amplitud de la señal no es relevante, puesto que la impedancia se obtiene de la relación entre la tensión y la corriente en el condensador.

7.2. Configure la simulación. Para obtener representaciones de variables del circuito en función

de la frecuencia el tipo de análisis a utilizar es “AC Sweep/Noise”, es decir, un BARRIDO EN ALTERNA, tal y como se muestra en la figura:



En el cuadro de diálogo anterior debe configurarse el rango de frecuencias a barrer (en este caso entre 0.01Hz y 10KHz), así como el tipo de barrido (lineal o logarítmico).

7.3. Realice la simulación. Una vez finalizada, aparece una gráfica vacía con la frecuencia en el eje de abscisas. Para obtener la representación de la impedancia debe añadirse una traza que corresponda al cociente entre la tensión y la corriente en el condensador. Para ello, acceda al menú “Trace->Add trace...” y configure una traza del siguiente modo:

7.4. Justifique los resultados obtenidos en función del modelo teórico de la impedancia de un condensador.


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