tutorial pspice

Universidad Simón Bolívar EC1168

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Tutorial para uso de PSpice Student 1. Objetivo Que el estudiante se familiarice con el uso de la herramienta PSpice (Student Version) mediante la simulación de un circuito sencillo que permite obtener la tensión de salida para un amplificador operacional en configuración inversora. 2. Enunciado Obtener mediante simulación la tensión de salida Vout para una configuración inversora con OPAMP de ganancia -1, cuando la tensión de entrada es )t2000(sen3Vin π= . 3. Solución Abrir el programa Schematics ubicado donde muestra la Figura 1.

Figura 1. Una vez abierto el programa ir a Files → Save as... y salvar el trabajo como Ejemplo1.sch. Es recomendable que cada circuito se salve dentro de una carpeta individual que lleve el mismo nombre que el archivo .sch, en este caso Ejemplo1. Para empezar a dibujar nuestro circuito se busca el listado de partes disponibles en Get New Part (Figura 2).


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Figura 2. En la Figura 3 se muestra la lista que aparecerá inicialmente. Si se presiona Advanced>> se abre una nueva región de la ventana como muestra la Figura 4. En el cuadro central aparece ahora el esquemático del elemento que se encuentra seleccionado en la lista. El programa muestra por defecto todos los componentes por lo que se puede buscar en la lista, por ejemplo, el componente R (resistencia). Es más fácil, sin embargo, si se busca por librerías en las cuales los componentes están clasificados según sus características. Si se presiona Libraries... (Figura 4) se accede a la lista de librerías disponibles. Seleccionamos analog.slb y ahora a la izquierda aparecerán solamente los componentes pertenecientes a esta librería.

Figura 3.


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Figura 4. Como muestra la Figura 5 se escoge el componente R y se presiona OK, volviendo a la ventana anterior. Vemos en la Figura 6 que el esquemático del elemento seleccionado aparece en el cuadro central de la ventana. Si ahora presionamos Place y el cursor se posiciona sobre el área de dibujo, el componente seleccionado aparece junto al cursor y puede ser ubicado donde se desee mediante un click izquierdo del mouse. Luego de posicionada la primera R se observa que el componente vuelve a aparecer junto al cursor y se puede ubicar otra vez en otra parte del dibujo. Para salir del modo Place se hace click derecho con el mouse.


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Figura 5.

Figura 6. Se debe buscar ahora el amplificador operacional, para lo cual en Libraries... se selecciona eval.slb y dentro de la lista de componentes escogemos el uA741, que es uno de los amplificadores más comúnmente usados (Figura 7). Se posiciona el componente


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en el área de dibujo presionando Place y haciendo click izquierdo en la posición deseada (Figura 8).

Figura 7.

Figura 8.


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Hasta acá el diseño luce como muestra la Figura 9. Se deben interconectar ahora las distintas partes del circuito, para lo cual se escoge la herramienta Draw Wire (Figura 9).

Figura 9. Haciendo click izquierdo y desplazando el mouse se comienza a dibujar el cable de conexión. Cuando se quiere tener un quiebre de 90° se hace click izquierdo y se continúa con el desplazamiento del cursor. Cuando se llega al punto final de conexión se hace click izquierdo y la herramienta deja de dibujar hasta que otro alambre se comience desde algún punto (Figura 10).

Figura 10. Una parte importante de todo circuito que va a simularse es la referencia de tierra. Para ubicarla presionamos otra vez Get New Part, luego Libraries... y se selecciona la librería port.slb, tal como muestra la Figura 11. Dentro de esta librería se elige AGND y


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mediante Place se ubica en el dibujo. Se necesita además la fuente senoidal de entrada para lo cual buscamos la parte VSIN dentro de la librería source.slb, tal como muestra la Figura 12. Se deben agregar además las fuentes de alimentación del OPAMP para lo cual en la misma librería source.slb se escoge VDC y se colocan 2 de estas fuentes en el dibujo, ya que el OPAMP usado requiere de alimentación tanto positiva como negativa.

Figura 11.

Figura 12.


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En la Figura 13 se observa que el programa tiene un menú desplegable donde se guardan los últimos componentes utilizados por lo que si por ejemplo deseamos agregar una referencia de tierra más es más rápido hacerlo desde este menú.

Figura 13. Luego de cablear todos los componentes el circuito final queda como se muestra en la Figura 14.

Figura 14. Resta aún configurar las fuentes de alimentación del OPAMP para lo cual se hace doble click sobre la leyenda que indica 0V (valor por defecto) tal como muestra la Figura 15. Hecho esto se abre la ventana que se muestra en la Figura 16 y entonces aquí se pone 15V. Se hace lo mismo para la fuente que alimenta negativamente al OPAMP y se fija su valor a -15V.

Figura 15.


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Figura 16. Para configurar la fuente senoidal se hace doble click sobre el componente y se abrirá una ventana como la mostrada en la Figura 17. Aquí se setean los atributos DC y AC en 0 (más adelante se verá qué significado tienen estos parámetros). El atributo VOFF es el offset que tendrá la senoide, el cual se fija en 0V. Los atributos VAMPL y FREQ determinan la amplitud y frecuencia respectivamente de la senoide, por lo que se setean sus valores en 3 y 1k.

Figura 17. Antes de realizar la simulación se deben agregar los medidores de voltaje que le indicarán al simulador que variables deseamos ver graficadas en pantalla. Presionando en el marcador de voltaje (Figura 18) y desplazando el cursor podemos posicionar el marcador de manera de que esté en contacto con el nodo al cual deseamos observar. En la Figura 19 se muestran los marcadores posicionados de manera de medir las variables Vin y Vout.

Figura 18.


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Figura 19. Sólo resta configurar el tipo de análisis que se desea hacer ya que el simulador permite realizar varios tipos (frecuencial, función de transferencia, transitorio). Seleccionamos Setup Analysis como se muestra en la Figura 20 y en la ventana que se muestra en la Figura 21 se selecciona Transient.

Figura 20.

Figura 21. Todo está listo para iniciar la simulación, se presiona Simulate (Figura 22) y luego de un pequeño tiempo de procesamiento el programa abre automáticamente la ventana


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PSpice A/D Demo que se muestra en la Figura 23. En esta ventana se aprecian dos trazos que no parecen ser lo que se esperaba para los voltajes Vin y Vout. Si se observa el eje horizontal se ve que el tiempo de simulación llega apenas hasta 1 µs, el cual es el valor por defecto. Se debe configurar entonces el tiempo de simulación de manera de poder ver al menos un período completo de la señal. Para esto se vuelve a la ventana de Setup Analysis y ahora se presiona Transient, con lo cual se abre la ventana mostrada en la Figura 24.

Figura 22.

Figura 23. En el campo Final Time se coloca 2ms, lo cual, considerando que la frecuencia de la señal de entrada es 1kHz, será tiempo suficiente para ver dos ciclos completos de la señal.


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Figura 24. Si ahora se presiona Simulate otra vez aparece la ventana mostrada en la Figura 25, donde podemos ver, en rojo, la señal correspondiente a Vin y, en verde, la correspondiente a Vout.

Figura 25.

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