multisim aula4

Aula01: Os Tipos de Analises SPICE

Tipos de Analises Resultado de uma Analise DC Analise DC

Como Medir Corrente em um Ramo Exemplo Mudando o Beta

Esta é a quarta parte do trabalho sobre o MultiSIM2001 e é dirigida para a analise avançadas usando o SPICE bem como complementar o estudo dos instrumentos apresentando mais três

instrumentos. Devemos reiterar mais uma vez que você deve ter conhecimentos mínimos de eletricidade e

eletrônica básica para que possa compreender este trabalho.

As seguintes analises são possíveis:

• Analise DC (DC Operating Point) • Analise AC (AC Analysis)

• Analise Transiente (Transient Analysis)

As outras analise existentes são derivadas das analises acima.

Varredura de parâmetros (parameter sweep): ë usada quando desejamos saber o que acontece com o circuito quando variamos um ou mais parâmetros entre dois limites, como por

exemplo o beta do transistor.

Varredura DC (DC sweep): determina o ponto de operação dos nós do circuito.

Função de Transferência (Transfer Function): Determina a função de transferência para pequenos sinais (região linear), calculando também as impedâncias de entrada e saída.

Analise de Fourier ( Fourier Analysis): Obtém a transformada de Fourier de uma determinada forma de onda.

Varredura de Temperatura (Temperature sweep): analisa o comportamento do circuito para diferentes temperaturas. a temperatura default é 27ºC.

Sensibilidade (Sensitivity): Determina a sensibilidade de um nó em função da variação de um determinado parâmetro como por exemplo resistência.

Distorção (Distortion Analysis): Permite medir a distorção harmônica e a de intermodulação.

Pior Caso (Worst Case): ë uma analise estatística que dá o pior caso de uma analise em função de variações de parâmetros.

Polos-Zeros: Esta analise determina os pólos e os zeros de uma função de transferência de pequenos sinais.Primeiramente ela determina o ponto de operação DC e o modelo linearizado

para os dispositivos não lineares. É usada na determinação da estabilidade de um sistema.

Monte Carlo: Ë uma analise estatística que determina o desempenho de um circuito quando parâmetros são variados.

Para iniciar qualquer uma dessas analises ir em Simular (Simulate) >> Analise (Analysis) ou clique no ícone:

Aparecerá a janela Analises.

Figura01: acessando a janela Analises (Analyses)

Analise DC

A Analise DC determina o ponto de operação (ponto quiescente) de um circuito. Quando essa analise é executada, as fontes AC são zeradas e os capacitores são colocados em aberto e os

indutores são colocados em curto circuito e os resultados serão armazenados para futuras analises (Post Processor).

Exemplo01: Vamos considerar um exemplo. Seja o circuito da figura02 (amplificador emissor

comum), para o qual desejamos determinar os valores quiescentes.

Figura02: Amplificador emissor comum para analise DC

Construído o circuito, indo em Simular (Simulate)>> Analises (Analysis) >> ou use o ícone:

Escolha>>Ponto de Operação DC (DC Operating Point) será apresentada a janela da

figura03.Nesta janela selecione quais variáveis (correntes, tensões) deseja que apareçam no circuito. Em seguida clique no número dos nós que deseja que seja calculado a tensão e

selecione o ramo (branch) no qual deseja que seja calculada a corrente. Os valores das tensões nos nós são em relação ao terra (nó 0).

Figura03: Janela Analise do Ponto de Operação DC – Variaveis de saída (ramos e nós) não selecionadas

Figura04: Janela Ponto de Operação DC (DC Operating Point) após selecionar nós e ramos

Após serem feitos os ajustes clicando em Simular (Simulate) aparecerá a janela da figura3.

Figura05 Resultados da simulação da analise DC do circuito da figura02

Na figura05 temos os seguintes resultados:

• tensão do nó 1 em relação ao terra: 0V • tensão do nó 2 em relação ao terra: 1,77524V

• tensão do nó 3 em relação ao terra: 0V • tensão do nó 4 em relação ao terra: 12V

• tensão do nó 5 em relação ao terra: 8,29880V • tensão do nó 6 em relação ao terra: 1,00294V

• tensão do nó 1 em relação ao terra: 0V • Corrente no ramo que contem a fonte V2: 5,36572mA e o sinal menos é uma convenção do

SPICE que considera para todo dispositivo a convenção de bipolo receptor. • Corrente no ramo que contem a fonte V1: 0A

Caso desejemos saber o valor da corrente em um outro trecho devemos inserir no ramo uma fonte com valor de tensão zero. Por exemplo caso queiramos saber o valor da corrente de base

então adicionamos a fonte VB como na figura06.

Figura06: Determinando a corrente de base

Efetuando uma nova analise DC obtemos os resultados da figura07.

Figura07: Resultados da simulação da analise DC do circuito da figura02 com a adição da fonte VB=0V para determinação da corrente de base.

Como podemos verificar da figura07 a corrente de base vale IB=45,13661uA.

Como exercício procure calcular todas as variáveis (IB, IC, VCE, etc) antes de executar a analise DC. Mude também o beta do transistor dando duplo clique no transistor acessando a

janela da figura08.

( a )

( b ) Figura08: Mudando o beta do transistor ( a ) Janela Transistor virtual ( b ) Janela de edição do modelo

Exercícios Propostos Analise DC

Como exercício determine a intensidade de todas as correntes para os circuitos a seguir executando uma analise DC.

1.

2.

Aula02: A Analise Transiente (Transient Analysis)

Iniciando a Analise Transiente A Precisão da Analise Selecionando as Variáveis

Analise com Condições Iniciais Carga de um Capacitor Descarga de um Capacitor

Na analise transiente o MultiSIM2001 divide cada ciclo em intervalos de tempo e executa uma analise DC para cada ponto. As respostas são desenhadas em função do tempo resultando formas de onda de tensão para o nó selecionado. Exemplo01: Consideremos um circuito contendo um resistor em série com um capacitor e ligados à uma fonte de tensão AC como na figura09. Vamos obter as formas de onda da tensão de entrada (tensão no nó 1) e da tensão de saída (tensão no resistor, nó 2).

Figura09: Circuito RC série para analise transiente

Para iniciar a analise ir em Simular (Simulate)>> Analises (Analysis) ou escolha o ícone:

Escolha>> Analise Transiente (Transient Analysis). Aparecerá a janela da figura08. Nesta janela existem diversas aba com diversas configurações, mas as principais são abas são: Parâmetros de Analise ( Analysis Parameters) e Variáveis de Saída (Output Variables). Na aba Parâmetros de Analise (Analysis Parameters) temos os seguintes parâmetros: Os limites de tempo (semelhante aos ajustes do osciloscópio) que devem ser feitos em Tempo inicial (Start time), no exemplo 0s, e Tempo final (End Time), no exemplo0,004s=4ms. A precisão dos gráficos será dada pelo número de pontos escolhido em Número de Mínimo de pontos no tempo (Minimum Number of Time Points), no exemplo 600 pontos. Caso você deseje

pode deixar o programa especificar automaticamente o numero que ele achar conveniente, para isso selecione Gerar Passos de Tempo Automaticamente (Generate Time steps Automatically). Experimente as duas formas.

Figura10: Janela de configuração Analise Transiente (Transient Analysis) com a aba análise de Parâmetros selecionada

Para efetuar uma análise deveremos escolher em que nós ou ramos deveremos obter os resultados da análise. Para isso selecione a aba Variáveis de saída (Output variables) e escolha quais as variáveis, corrente ou tensões ou todas (all variables) em seguida para cada variável selecionada clique em Desenhar durante a simulação (Plot during simulation). As variáveis secionadas serão mostradas na coluna da direita. A figura11 a seguir mostra os nós selecionados.

Figura11: Janela de configuração Analise Transiente (Transient Analysis) com a aba análise de Variáveis de saída (Output variables) selecionada e já com as variáveis adicionadas à lista da direita.

Após terem sido feitos os ajustes basta clicar em Simulate que será iniciada a simulação. Os resultados estão indicados na figura12.

Figura12: Resultados da simulação

Após os gráficos serem apresentados poderão ser editados para isso consulte Módulo2 - Aula4.

Exemplo02: Seja o circuito RC serie da figura13 para o qual desejamos obter o gráfico da tensão no capacitor em função do tempo (carga).

.

Figura13: Circuito RC série em CC - Carga do capacitor

Para obter o gráfico da tensão no capacitor em função do tempo deveremos ir em Simular (Simulate)>>Analise (Analyses)>> Transiente (Transient). Aparecerá a janela Analise Transiente.

Nesta janela deveremos configurar as condições iniciais para zero (set to zero) e com tempos compatíveis com os do circuito (veja que a constante de tempo é 12s).

Figura14: Janela de configuração Analise Transiente (Transient Analysis) com a aba análise de Parâmetros selecionada e configurada

Após clicar em Simular (Simulate) obteremos o gráfico da figura15 (já configurado).

Figura15: Gráfico da tensão no capacitor em função do tempo (carga) do circuito da figura13

Exemplo03: Caso desejemos obter a curva da descarga do capacitor a chave deve ser colocada para baixo.

Figura16: Circuito RC série em CC - Descarga do capacitor

A seguir deveremos configurar as condições iniciais, para isso duplo clique no capacitor, aparecerá a janela Capacitor Virtual (Virtual Capacitor). Nesta janela selecione Condições Iniciais (Inicial Condition).

Figura17: Configurando as condições iniciais do capacitor, da figura14, para a descarga

Após configurar as condições iniciais dê OK. Inicie a simulação indo em Simular (Simulate)>>Analise (Analyses)>> Transiente (Transient)

Figura18: Configuração da janela da analise transiente para obter a curva da descarga do capacitor

Observe o tempo inicial ligeiramente diferente de zero, isso é para que o o software não entenda o gráfico e op eixo vertical como sendo o mesmo para efeitos de cor. Experimente colocar zero.

A seguir o gráfico resultante já com os eixos configurados.

Figura19: Curva da descarga do capacitor do circuito da figura16 considerando tensão inicial 12V

Exercícios Propostos Analise Transiente Determine o ganho do circuito através de uma analise transiente.

Aula04: Varredura DC (DC Sweep)

Parâmetros Para Analise Variáveis de Saída Curva Característica de Transferência

A analise Varredura DC (DC sweep) calcula o ponto quiescente de cada nó para vários valores da tensão DC de uma ou mais fontes do circuito. . O resultado pode então ser colocado na forma gráfica gerando uma curva chamada de curva característica de transferência que relaciona a tensão no nó (pode ser a saída) com a tensão da fonte (pode ser a de entrada) .

Exemplo06: Consideremos o circuito da figura25, um limitado usando diodo.

Figura25: Circuito limitador

As configurações para a analise Varredura DC (DC sweep) são feitas indo em Simular (Simulate)>>Analise (Analyses) ou use o ícone:

Escolha >> Varredura DC (DC Sweep) será mostrada a janela da figura26. Nesta janela existem 4 abas, duas das quais consideraremos: Parâmetros para Analise (Analysis Parameters) e Variáveis de Saída (Output Variables).

Parâmetros para Analise (Analysis Parameters)

• Fonte 1 (Source 1): é a fonte de entrada (Ve) • Valor Inicial (Start Value): é o valor inicial da tensão de varredura de entrada. No caso 0V. • Valor Final (Stop Value): é o valor final da tensão de varredura de entrada. No caso 12V.

• Incremento (Increment): É o degrau de variação entre o valor inicial e o final. A precisão do gráfico é determinada pelo valor do incremento. Quanto menor esse valor mais preciso será o gráfico.

Figura26: Janela Analise de Varredura DC com a aba Parâmetros para Analise (Analysis Parameters) selecionada

A outra aba de interesse é a aba Variáveis de Saída (Output Variables): Como nas outra analises vistas, aqui escolhemos quais as variáveis e quais os nós que serão usados na analise. No nosso exemplo queremos fazer uma varredura na tensão de entrada e saber o que acontece coma tensão de saída (nó 2), portanto selecione o nó 2.

Figura27: Janela de configuração Varredura DC (DC sweep) com a aba análise de Variáveis de saída (Output variables) selecionada e já com as variáveis adicionadas à lista da direita.

Após terem sido feitos os ajustes basta clicar em Simular (Simulate) que será iniciada a simulação. Os resultados estão indicados na figura28.

Figura28: Curva característica de transferência resultante da analise Varredura DC

Clique aqui para ver como executar uma analise Varredura DC

Exercícios Propostos Varredura DC

Determine a curva característica de transferência (VsxVe) do circuito usando uma analise varredura DC (DC sweep)

Aula05: Varredura de Parâmetros (Parameters Sweep)

Parâmetros Para Analise Variáveis de Saída Resultados

Essa analise é usada para analisar o comportamento do circuito quando um parâmetro variar, como por exemplo o beta de um transistor, o valor de uma resistência ou de um capacitor, etc. O resultado é o mesmo se forem feitas varias análises para diferentes valores do parâmetro. . Essa analise pode ser feita conjuntamente com outras analises de três formas: Na Análise Transiente. Na Análise DC . Na Análise AC.

. Varredura de Parâmetros na Analise Transiente

Exemplo07: Por exemplo desejamos saber o que acontece com a curva de carga de um capacitor quando o capacitor varia entre dois limites (2uF e 5uF). Poderíamos ter feito duas analises uma para cada valor, ao invés disso faremos uma analise transiente com varredura de parâmetro sendo que os dois resultados serão visualizados no mesmo gráfico.

Figura29: Circuito RC para analise transiente com varredura de parâmetros

Para efetuar os ajustes deveremos ir em Simular (Simulate) >> Analises (Analyses) ou use o ícone:

Escolha >> Varredura de Parâmetros (Parameters Sweep) aparecerá a janela de ajustes da figura30, nesta janela deveremos efetuar alguns ajustes.

Figura30: Janela de configuração Varredura de Parâmetros (Parameters Sweep) com a aba Parâmetros para Analise (Analysis Parameters) selecionada

Na janela de configuração da figura30 você deverá escolher:

• Em Parâmetros a serem Variados (Parameters Sweep), que tipo de parâmetro será mudado (Parâmetro de Modelo ou Parâmetro de Dispositivo)

• Em Tipo de Variação (Sweep Variation Type), qual o tipo de varredura (linear, década ou oitava)

• Em Inicio (Start), Fim (Stop), Número de pontos (# of points) e Incremento (Increment), os limites e passo incremento) da varredura.

O passo seguinte é escolhe em que nó (não esqueça portanto de habilitar ver os nós) será feita a analise, no nosso caso nó 2. Portanto selecione a aba Variáveis de Saída (Output variables) e como já explicado em lições anteriores selecione o nó para analise no caso o nó2 (tensão no capacitor).

Figura31: Varredura de Parâmetros na Analise AC - Aba Variáveis de Saída selecionada mostrando o nó 2 selecionado para analise

Clique em Mais (More) na figura30 a aba aumentará de tamanho, figura32. Em Analise para ser Varrida (Analysis to Sweep) selecione Analise Transiente (Transient Analysis).

Figura32: Selecionando o tipo de analise a ser varrida

Clique em Editar Analise (Edit analysis) na figura32, aparecerá a janela para editar a analise escolhida (Analise transiente).

Figura33: Janela Varredura de Parâmetros da Analise Transiente - ajuste de limites de tempo e número de pontos

Na figura33 após efetuar os ajustes clique em Aceitar (Accept) em em seguida em Simular (Simulate). Aparecerão os gráficos da figura34.

Figura34: Tensão no capacitor em função do tempo para dois valores C=2uF e C=5uF

Atenção!! O gráfico da figura34 já está configurado.

Clique aqui para ver como executar uma Varredura de Parametros na Analise Transiente

Exercício Proposto: Varredura de Parâmetros na Analise Transiente

Usando uma varredura de parâmetros na Analise Transiente, obtenha as formas de onda da tensão em R1 para R1=1K e R1 =10K, em seguida meça as amplitudes das mesmas.

Aula06: Varredura de Parâmetros na Analise DC

Ajustando os Parâmetros Variáveis de Saída Resultados da Analise

A analise de varredura de parâmetros DC, é uma analise DC na qual variamos um parâmetro de um dispositivo (resistor capacitor, etc) ou o parâmetro de um modelo (beta, corrente de saturação, etc) entre dois limites. Os resultados são tabulados mostrando as correntes nos ramos escolhidos e as tensões nos nós escolhidos.

Exemplo08: Como exemplo consideremos um transistor na configuração emissor comum, figura35.

Figura35: Transistor na configuração emissor comum - Varredura de parâmetros - Análise DC

Ajustando os Parâmetros

No circuito da figura35, como exemplo, faremos uma análise varredura de parâmetros variando o beta (hf) de 200 a 400. Para isso deveremos efetuar os ajustes indo em Simular (Simulate)>> Analises (Analyses) ou clique no ícone:

Escolha >> Varredura de Parâmetros (Parameters Sweep). Na janela que aparecerá Parâmetros a serem Varridos (Parameters Sweep) deveremos escolher que parâmetros (dispositivo ou modelo) serão mudados, os limites, o passo e em Mais Opções (More Options) o tipo de analise a ser varrida. Selecionamos Parâmetros do Modelo (Model Parameters) , pois

iremos variar um parâmetro do modelo, beta (bf), e escolhemos os limites (bf=200 e bf=400) com passo (incremento) de 200.

Figura36: Janela Varredura de Parâmetros com a aba Parâmetros para Analise (Analysis Parameters) selecionada e com os ajustes feitos

As Variáveis de Saída A seguir deveremos escolher que variáveis de saída serão apresentadas nos resultados. Por exemplo vamos mostrar as corrente de coletor e de base e a tensão VCE, para isso deveremos selecionar a aba Variáveis de Saída (Output Variables). A figura37 mostra o nó (3) e os ramos que contém VBB e VCC selecionados para serem analisados.

Figura37: Varredura de Parâmetros na Analise DC - Aba Variáveis de Saída selecionada mostrando o nó 3 e os ramos que contém VCC e VBB selecionado para analise

Resultados da Analise

A seguir clicamos em Simular (simulate) os resultados aparecerão tabulados, Tabela1.

Linha Nó, Ramo, Transistor, Beta Valores Simulados

1 3, ideal_npn__bjt_npn__1__1 bf=200 8,597649515

2 vvbb#branch, ideal_npn__bjt_npn__1__1 bf=200 -8,50587E-06

3 vvcc#branch, ideal_npn__bjt_npn__1__1 bf=200 -0,001701175

4 3, ideal_npn__bjt_npn__1__1 bf=400 5,223815816

5 vvbb#branch, ideal_npn__bjt_npn__1__1 bf=400 -8,47023E-06

6 vvcc#branch, ideal_npn__bjt_npn__1__1 bf=400 -0,003388092

Tabela 1: Resultados da analise Varredura de Parâmetros - Analise DC

Na tabela1 acima temos os seguintes resultados:

• Linha1: Tensão no nó 3 (VCE) para beta=200 VCE = 8,597V • Linha2: Corrente no ramo vvbb (corrente de base) para beta=200 I B= 8,5058uA • Linha3: Corrente no ramo vvcc (corrente de coletor) para beta=200 I C= 1,7011mA • Linha4: Tensão no nó 3 (VCE) para beta=400 VCE = 5,2238V • Linha5: Corrente no ramo vvbb (corrente de base) para beta=400 I B= 8,47uA • Linha6: Corrente no ramo vvcc (corrente de coletor) para beta=400 I C= 3,388mA

Observar que os valores negativos para as correntes se devem à convenção adotada pelo SPICE.

Exercício Proposto: Varredura de Parâmetros na Analise DC

Determinar os valores da corrente de coletor e da tensão coletor emissor para Rc variando de 2K a 6K com passo de 2K.

Aula07: Varredura de Parâmetros na Analise AC

Parâmetros a Serem Varridos Ajustes de Freqüências Resultados da Analise

Na varredura de parâmetros AC um parâmetro é variado entre dois limites, e como resposta obteremos mais de uma curva de resposta em freqüência

Exemplo09: Seja o filtro passa baixas da figura20 para o qual foi feita uma analise AC obtendo-se a curva de resposta em freqüência. Vamos obter novamente a curva de resposta em freqüência para dois valores de C, obtendo a rtesposta em, um mesmo gráfico

Figura38: Filtro Passa Baixas para ser analisado por Varredura de parâmetros AC

Vamos obter as curvas para dois valores de capacitor: C=0.01uF(10nF) e C=0.1uF(100nF) Para isso deveremos efetuar os ajustes indo em Simular (Simulate)>> Analises (Analyses), ou clique no ícone:

Escolha >>Varredura de Parâmetros ( Parametes Sweep). Na janela Parâmetros a serem Varridos (Parameters Sweep) deveremos escolher qual o tipo de parâmetros (dispositivo ou modelo) serão mudados, os limites, o passo e em Mais Opções (More Options) o tipo de analise a ser varrida. Selecionamos Parâmetros de Dispositivo (Device Parameters) , pois iremos variar um parâmetro de um dispositivo, valor de C, escolhemos os limites (C=0.01uF e C=0.1uF) com passo (incremento) de 0.09uF (Observe que os valores estão em Farads). Em Mais Opções (More Options) escolhemos Analise AC (Analysis AC)

Figura39: Ajustando os parâmetros da analise AC

Em Edição da analise (Edit Analysis) efetue os ajustes de Freqüência Inicial (Start Frequency), Freqüência Final (Stop Frequency), Tipo de Variação (Sweep Type), Numero de Pontos por década (Number of points per decade) e a Escala Vertical (Vertical Scale). Dê Aceito (Accept) e em seguida Simular (Simulate).

Figura40: Janela de edição Varredura da analise AC

Após simular aparecerão os gráficos do ganho e da fase da figura41.

Figura41: Curvas de resposta em freqüência do ganho e da fase com varredura de parâmetros

Obs: Colocando o cursor em cima do gráfico, na parte inferior da tela aparecerá o valor da capacitância usada para obter o gráfico.

Clique para ver como executar uma Varredura de Parâmetros na Analise AC

Exercício Proposto Varredura de Parâmetros na Analise AC

Para o circuito determinar a sua curva de resposta em freqüência para C1 variando de 0,1uF a 10uF. Determine a freqüência de corte inferior para cada caso.

Aula08: Varredura de Temperatura (Temperature Sweep)

Ajustando os Limites de Temperatura Variáveis de Saída Resultados

Fazendo a Varredura de Temperatura (Temperature Sweep) poderemos analisar o comportamento do circuito em relação à uma variação de temperatura. Exemplo10: Analisemos o comportamento da corrente de fuga em um diodo quando a temperatura variar entre dois limites.

Figura42: Analise do comportamento da corrente de fuga quando a temperatura varia

Para iniciar a analise ir em : Simular (Simulate)>> Analises (Analyses), ou clique no ícone

Escolha>> Varredura de Temperatura (Temperature Sweep). Aparecerá a janela da figura43, na qual já escolhemos qual parametro será variado (temperatura), os limites (27oC a 57oC) e o tipo de analise (ponto de operação DC).

Figura43: Janela Parâmetros para analise (Analysis Parameters) da analise Varredura de Temperatura configurada para uma varredura de temperatura de 27oC a 57oC

A seguir deveremos escolher quais variáveis deverão ser analisadas em função da variação de temperatura. Para isso seleciona a aba Variáveis de saída (Output variables), figura44 onde escolhemos a corrente no circuito.

Figura44: Janela de configuração das variáveis a serem analisadas na varredura de temperatura.

A seguir iniciar a simulação. Os resultados serão mostrados de forma tabulada.

Tabela2: Resultados da simulação Varredura de temperatura da corrente de fuga (IS) do circuito da figura42.

Corrente no Ramo vvcc Valor da Corrente

vvcc#branch, Temperature=27 -669,83nA

vvcc#branch, Temperature=37 -1,23825uA



Exercício Proposto

Determine a variação da tensão de coletor para os valores de temperatura: 20ºC, 40ºC, 60ºC, 80ºC, 100ºC e 120ºC.

Aula09: Analise Fourier

Ajustando os Parâmetros Escolhendo o Nó de Saída Resultados da Simulação

A analise Fourier de um sinal permite obter as harmônicas e suas amplitudes.

Exemplo11: Seja uma onda quadrada de 1KHz e 12V de amplitude de pico. Queremos executar uma analise Fourier deste sinal determinando as suas harmônicas e amplitudes. Para executar a analise ir em Simular (Simulate)>> Analises (Analyses), ou clique no ícone

Escolha>> Analise Fourier (Fourier Analysis)

Figura45: Circuito para analise Fourier

Na figura46 em Parâmetro para Analise (Parameters Analysis) deveremos efetuar algumas configurações.

Em Freqüência Fundamental (Fundamental Frequency) deveremos especificar a freqüência fundamental do sinal, no caso 1KHz. Em Número de Harmônicos (Number of Harmonics) deveremos especificar até que harmonicos deve ser feita a analise, o valor default (9) é mais que suficiente. Em Tempo final para amostragem (Stopping time for sampling) xdeverem0os especificar um numero próximo do período ou então clicar em Estimar (Estimate).

Em Resultados (Results) deveremos especificar como desejamos ver os resultados. Por exemplo vamos disponibilizar os resultados na forma de gráficos. Em Mostrar (Display) selecionamos se desejamos ver os gráficos e/ou os resultados tabulados.

Figura46: Janela de configuração Parâmetros para Analise da Analise Fourier

Obs: Você pode pedir para mostrar somente o gráfico (Graph) e depois somente os dados tabulados (Chart).

A seguir deveremos especificar as variáveis e os nós para os quais será executada a analise.

Figura47: Janela de configuração das variáveis a serem analisadas na Analise Fourier A seguir iniciar a simulação. Os resultados serão mostrados de forma gráfica e tabulada.

Figura48: Resultados gráficos da Analise Fourier mostrando as amplitudes das harmônicas e da fundamental

A seguir os resultados tabulados onde podemos observar o valor das amplitudes das harmônicas da fundamental e da componente DC.

Tabela 3: Resultados da Analise Fourier de uma onda quadrada de freqüência 1KHz e amplitude 5V

Clique para ver como executar uma Analise Fourier

Exercícios Proposto Analise Fourier

Executando uma analise Fourier obtenha o espectro em freqüência do sinal resultante do batimento entre dois sinais um de 100KHz e outro de 10KHz. O circuito a seguir é uma chave síncrona que permite obter esse sinal. Considerar o saída em R1 e 50 harmônicas.

Aula10: Analisador de Distorção (Distortion Analyser)

Esse instrumento permite analisar e medir a distorção em sinais na faixa de 20Hz a 20KHz.

A figura49 mostra o ícone na barra de componentes, o símbolo na área de trabalho bem como o mesmo aberto.

(a) (b) (c)

Figura49: analisador de distorção (a) ícone na barra de instrumentos (b)símbolo na área de trabalho (c) aberto

Os tipos de medidas possíveis são: Distorção Harmonica total (Total Distortion Harmonics -TDH) ou Distorção de Saída Mais Ruído ( Signal Plus Noise and Distortion - SINAD).

Exemplo12: Seja o circuito a seguir para o qual desejamos determinar a distorção na saída. O sinal é senoidal de freqüência 1KHz e amplitude de 8V.

Figura50: Medindo a distorção na saída de um amplificador

As formas de onda de entrada e saída estão mostradas na figura51.

Figura51: Formas de onda de entrada (preto) e saída (laranja) dom circuito da figura50

Inicie a simulação e o resultado da distorção será indicado, no caso7,436%.

Aula11: Analisador de Espectros (Spectrum Analyser)

É um instrumento usado para analisar um sinal em função da freqüência, sendo análogo ao osciloscópio só que opera no domínio da freqüência e não tempo.

A figura53 mostra o ícone na barra de instrumentos e o símbolo na área de trabalho

(a) (b) (c)

Figura53: Analisador de espectros (a) ícone na barra de instrumentos (c) aberto

O Analisador de espectros tem vários parâmetros de ajuste:

• A faixa de freqüências para a qual o instrumento opera. • Faixas de freqüências (Frequency span). • Nível de referencia (reference level) • Faixa de medida (measurement range)

Exemplo13: Seja o circuito da figura54, modulador AM DSB/SC com sinal modulante de freqüência 10KHz e portadora de 212KHz. Vamos obter o seu espectro em freqüências.

Figura54: Modulador AM DSB/SC em ponte para analise

Os principais ajustes (entrada das freqüências) são:

Faixa de Freqüências

É a faixa de freqüências de analise do sinal. Existem duas freqüências limites : Inicial (Start) com valor mínimo de 1KHz e Final (End) com o valor máximo de 4GHz. O valor zero não é permitido para nenhum desses extremos. Para selecionar a faixa de freqüência existem duas formas: Controlando a faixa e controlando a freqüência Controle de Faixa de Freqüência (Frequency Span)

Nesse método ajustamos a faixa e o centro da faixa. A freqüência central é 212KHz e a faixa de freqüências 50KHz. Ao abrir o instrumento, inicialmente encontramos os valores indicados na figura55.

Figura55: Ajuste de freqüência por controle de faixa - antes de clicar em Entrar (enter)

Ao entrar com um dado na figura55 o botão Entrar (Enter ) se tornará ativo. A figura mostra antes de clicar em Enter.

Figura56: Após entrar com a faixa e centro da faixa e antes de clicar em Enter

Após clicar em Entrar (Enter) o valor inicial (Start) e Final (End) se ajustarão automaticamente, figura57.

Figura57: Após clicar em Entrar (Enter) os limites Inicial (Start) e Final (End) se ajustarão automaticamente

Ligando o botão de inicio de simulação obteremos o resultado como indicado na figura58.

Figura58: Resultado da simulação da analise do sinal modulado AM DSB/SC

Observe que a Amplitude é melhor visualizada em dB, no caso a Faixa (Range) está ajustada em 5dB/Div. Experimente mudar esses valores e a seleção para ver o que acontece.

Controle de Freqüência

Outra forma de entrar com os dados é entrar com a freqüência inicial (Start) e final (End) e quando for clicado em Entrar (Enter) o valor da freqüência central se ajustará automaticamente. Experimente.

Essas dias formas de entrar com as freqüências só podem ser usadas se Controle de Faixa (Span Control) for ajustado para Ajuste de Faixa (Set Span).

Figura59: Ajustando entrada de freqüências para Ajuste de Faixa (Set Span)

Se a Faixa completa (Full Span) é selecionado a analise será feita para toda a faixa (1KHz a 4GHz).

Se Faixa zero (Zero Span) é selecionada , só a freqüência definida pelo campo central (center) é mostrada.

Clique para ver o funcionamento do Analisador de Espectros

Aula12: Analisador de Redes

O analisador de redes tem muitas aplicações mas neste texto comentaremos somente a sua aplicação na determinação de parâmetros H, Z e Y. Sabemos que todo circuito pode ser representado por um quadripolo e o mesmo pode ser representado por uma rede característica a qual pode ser descrita através da tensão e corrente de saída (V2 e I2) e tensão e corrente de entrada (V1 e I1).

Figura59: Quadripolo genérico

Parâmetros H

Para a descrição do quadripolo em termos de parâmetros H :

V1= h11 .I1 + h12.V2 e I2 = h21.I1 + h22.V2

Onde h11, h12, h21 e h22 sào chamados de parâmetros híbridos pois não tem a mesma unidade. São assim definidos:

Exemplo14: seja o circuito para o qual desejamos determinar os parâmetros H.

Figura60: Circuito para exemplo14

Para determinar h11 deveremos fazer V2=0 , resultando o circuito a seguir.

Figura61: Determinando o parâmetro h11

Por analise de circuito obtemos a relação entre V1 e I1:

Para determinar h12 deveremos fazer I1 =0 (abrir a entrada) resulta o circuito da figura62 e por analise de circuitos observamos que a relação entre V1 e V2 é 0,5 isto é:


Para determinar h21 deveremos fazer V2 =0 (curto circuitar a saída) resulta o circuito da figura63 e por analise de circuito observamos que a relação entre I2 e I1 é -0,5 isto é:


Para obter os mesmos parâmetros por simulação usando o analisador de redes deveremos liga-lo como na figura60.

Aberto o instrumento veremos que os botões estarão inoperantes. Para tornar os botões operantes será necessário iniciar a simulação. ã direita existem 4 campos de entrada de ajustes: Marker, Trace,Format, Data e Mode.

Em Marker deveremos selecionar Re/Im (Parte real parte imaginaria).

Em Trace serão escolhidos quais parâmetros serão visualizados (um, dois, três ou quatro). Basta clicar no nome do parâmetro para o mesmo ser visualizado na tela à esquerda.

Em Format escolhemos qual parâmetro será obtido, no nosso exemplo parâmetro H (em função disso a tela à esquerda deve mudar). Em Setup você poderá fazer algumas configurações como mudar cor, espessura de linha, background da tela, etc.

Em Data, salvamos os dados, abrimos arquivo, fazemos impressão, etc.

Em Mode deveremos escolher Medidas (measurement).

Clicando em Setup, figura64, poderemos entrar com alguns ajustes tais como:

Figura64: Ajustes de medida

Freqüência Inicial (Start Frequency): freqüência a partir da qual será feita a analise.

Freqüência Final (Stop Frequency): a analise será feita até essa freqüência.

É importante notar que no nosso exemplo não existem elementos que tenham as suas características modificadas pela freqüência como capacitores e indutores, portanto o valor do parâmetro só terá parte real.

Em Impedância Característica (Characteristic Impedance) os resultados são normalizados em relação ao valor especificado nesse campo. Caso desejemos que uma resposta não normalizada deveremos colocar nesse campo 1.

Após todos os ajustes terem sido feitos, iniciada a simulação obteremos os resultados da figura65.

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Figura65: Resultados da simulação para obter os parâmetros H do circuito da figura60

Exercício Proposto Analisador de Redes

Determine os parâmetros H do circuito a seguir usando o Analisador de Redes.

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