Procesamiento Analógico de Señales

Transcripción

1 Procesamiento Analógico de Señales Departamento de Electrónica y Automática Facultad de Ingeniería Generación de señales con SIMetrix Andrés Lage Angel Veca Mario Ruiz Edición 2013

2 Generación de Señales con SIMetrix Existe la posibilidad de generar señales predeterminadas a partir de un generador de formas, herramienta que trae incorporada SIMetrix. Para utilizar esta herramienta, primero debemos insertarla al área de trabajo. Esto se logra haciendo clic en la pestaña Place, se despliegan las opciones elegimos, Voltage Sources y por ultimo Waveform Generador. Podemos lograr el mismo resultado si utilizamos el atajo de teclado para esta herramienta que esta designado con W. Lo dicho anteriormente se puede ver en la Figura 1. Figura 1. Localización del generador de Señales. Una vez insertado el generador de señales, si hacemos doble clic sobre el se despliega la ventana que aparece en la Figura 2. En esta ventana están los diferentes tipos de señal que se pueden generar de manera simple. Figura 2. Ventana de opciones del Generador de señales. Procesamiento Analógico de Señales Página 1

3 A partir de ahora vamos a describir cada una de las formas de onda que se puede realizar. Pero primero debemos referenciar dicho generador a masa y colocar una punta de prueba. La masa se encuentra debajo de la barra de menú con el símbolo. Lo siguiente a realizar es colocar la punta de prueba, esto se puede hacer de dos maneras, la primera entrando al menú Probe, al desplegarse las opciones elegimos Place Fixed Voltage Probe, o la segunda opción utilizar el atajo de teclado B. En la Figura 3, podemos ver lo expresado con anterioridad. Figura 3. Selección de una punta de prueba de voltaje fija. Por lo tanto al realizar esto el circuito de prueba debería quedar de la manera que se muestra en la Figura 4. Figura 4. Esquema para simular y observar las distintas formas de onda. Ya estamos a un paso de poder analizar cada una de las formas posibles. Solo falta aprender como ver la forma de onda generada. Con la punta de prueba de tensión colocada, ya tenemos una parte resuelta, solo falta indicarle al simulador el tipo de análisis que queremos realizar. Para hacemos clic en el menú Simulator y luego en Choose Análisis, esto se puede ver en la Figura 5. Una vez realizado esto se abre la ventana mostrada en la Figura 6. En donde vemos todos los tipos de análisis que se pueden realizar. Pero nosotros en este momento nos vamos a basar en Transient (transistorio). Para utilizar este analisis hacemos clic en el cuadro que se encuentra a la izquierda de la ventana en donde dice Transient, y luego en la pestaña de Transient Procesamiento Analógico de Señales Página 2

4 podemos variar el tiempo que queremos simular, a medida que pasen las distintas formas de onda ahondaremos mas sobre este análisis. Figura 5. Selección de Análisis. Figura 6. Ventana de selección de análisis. Para realizar la simulación debemos ir al menú Simulator y luego en Run, esto se puede ver en la Figura 5 o podemos usar el atajo de teclado F9. Procesamiento Analógico de Señales Página 3

5 Formas de onda que podemos generar Si hacemos un análisis mas profundo de la Figura 2, observamos a la izquierda que hay 9 formas de onda que podemos generar. Vamos a ir analizando cada forma de onda y mostrando un ejemplo. Square (Cuadrado) Esta opción permite generar una onda cuadrada, esto quiere decir que posee un ciclo de trabajo del 50%. Al seleccionar esta forma de onda lo único que nos permite variar en la zona de Time/Frequency es la frecuencia de esta onda o el periodo. Y en la zona de Vertical podemos variar la Amplitud, el Offset, Pulse, Initial. Por ejemplo si deseamos generar una forma de onda cuadrada de 50KHz con una variación de 0 a 3 Volt. Colocamos los valores que se encuentra en la Figura 7a, y al simular (apretamos F9) obtenemos lo que se observa en la Figura 7b. Pero primero en las opciones de Transient debemos colocar el tiempo de parada, en este caso colocamos 100uS. Figura 7. a) Configuración de una onda cuadrada. b) Señal. Triangle (Triangulo) Esta opción permite generar una forma de onda triangular, en la cual podemos variar el ciclo de trabajo. Al seleccionar esta forma de onda lo único que nos permite variar en la zona de Time/Frequency es la frecuencia de esta onda o el periodo y el Duty. Y en la zona de Vertical podemos variar la Amplitud, el Offset, Pulse, Initial. Por ejemplo, queremos una onda triangular con un ciclo de trabajo del 20%, una frecuencia de 25KHz, y una variación de tensión entre -5 V y 3V. Colocamos los valores que se encuentra en la Figura 8a, y al simular (apretamos F9) obtenemos lo que se observa en la Figura 8b. Pero primero en las opciones de Transient debemos colocar el tiempo de parada, en este caso colocamos 100uS. Procesamiento Analógico de Señales Página 4

6 Figura 8. a) Configuración de una onda triangular. b) Señal. Sawtooth (Diente de Sierra) Esta opción permite generar una forma de onda diente de sierra, con un ciclo de trabajo del 50%. Al seleccionar esta forma de onda lo único que nos permite variar en la zona de Time/Frequency es la frecuencia de esta onda o el periodo. Y en la zona de Vertical podemos variar la Amplitud, el Offset, Pulse, Initial. Por ejemplo, queremos una onda diente de sierra con una frecuencia de 500KHz, y una variación de tensión entre -2 V y 2V. Colocamos los valores que se encuentra en la Figura 9a, y al simular (apretamos F9) obtenemos lo que se observa en la Figura 9b. Pero primero en las opciones de Transient debemos colocar el tiempo de parada, en este caso colocamos 8uS. Figura 9. a) Configuración de una onda diente de sierra. b) Señal. Sine (Seno) o Cosine (Coseno) Esta opción permite generar una forma de onda senoidal. Al seleccionar esta forma de onda lo que nos permite variar en la zona de Time/Frequency es la frecuencia de esta onda o el periodo, delay, damping (cuando esta seleccionado delay) o phase y damping (cuando esta seleccionado phase). Esto permite hacer que la señal empiece con un retardo, o una fase inicial distinta de cero y podemos agregar una amortiguación. Y en la zona de Vertical podemos variar la Amplitud, el Offset, Pulse, Initial. Procesamiento Analógico de Señales Página 5

7 Por ejemplo, queremos una onda senoidal de 15KHz, y una variación de tensión entre -1 V y 1V. Colocamos los valores que se encuentra en la Figura 10a, y al simular (apretamos F9) obtenemos lo que se observa en la Figura 10b. Pero primero en las opciones de Transient debemos colocar el tiempo de parada, en este caso colocamos 500uS. Figura 10. a) Configuración de una onda senoidal. b) Señal. Pulse (Pulso) Esta opción permite generar pulsos, y presenta una ventaja en que el tiempo de subida y bajada puede ser variado. Al seleccionar esta forma de onda lo que nos permite variar en la zona de Time/Frequency es la frecuencia de esta onda o el periodo, Duty, rise, fall, delay. Esto permite hacer que la señal empiece con un retardo y, generar pulso mas aproximados a la realidad. Y en la zona de Vertical podemos variar la Amplitud, el Offset, Pulse, Initial. Por ejemplo, queremos pulso de 10uS, con un tiempo se subida de 0.1uS y un tiempo de bajada de 1uS, con una variación de tensión entre 0V y 10V. El ciclo de trabajo sera del 70%. Colocamos los valores que se encuentra en la Figura 11a, y al simular (apretamos F9) obtenemos lo que se observa en la Figura 11b. Pero primero en las opciones de Transient debemos colocar el tiempo de parada, en este caso colocamos 50uS. Figura 11. a) Configuración de pulsos. b) Señal. Procesamiento Analógico de Señales Página 6

8 One Pulse (Un pulso) Esta opción es muy parecida a Pulse con la diferencia que solo se genera un pulso. One Pulse exp (Un pulso exponencial) Esta opción es similar al One Pulse con la diferencia que la subida y bajada vienen dados por una exponencial. Step (Escalón) Esta opción permite generar un escalón de tensión. Al seleccionar esta forma de onda lo único que nos permite variar en la zona de Time/Frequency es Rise (no puede ser 0, ya que no lo simula) y delay. Y en la zona de Vertical podemos variar la Amplitud, el Offset, Pulse, Initial. Por ejemplo, queremos un escalón de 12V a los 5uS, con un tiempo se subida de. Colocamos los valores que se encuentra en la Figura 12a, y al simular (apretamos F9) obtenemos lo que se observa en la Figura 12b. Pero primero en las opciones de Transient debemos colocar el tiempo de parada, en este caso colocamos 10uS. Figura 12. a) Configuración del escalón. b) Señal. Procesamiento Analógico de Señales Página 7