TEMA 1: EL SIMULADOR PSPICE

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1 TEMA 1: EL SIMULADOR PSPICE 1. Introducción. 2. Arquitectura de operación del Pspice Ficheros y librerías de modelos. 3. Dibujando el circuito utilizando Schematics Situando componentes Conexiones Repetición de la última acción Movimiento de los símbolos Edición de los atributos de cada símbolo Componentes analógicos Componentes breakout Componentes pasivos principales Dispositivos semiconductores y subcircuitos Conmutador ideal Fuentes de excitación Fuentes independientes Atributos de las fuentes independientes Editor de estímulos Fuentes controladas Fuentes controladas de comportamiento programable. 4. Tipos de análisis. 5. Variables de salida. 1

2 Tema 1: El simulador PSpice 1. Introducción. SPICE: Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis Fue desarrollado en 1972 en la Universidad de Berkeley. SPICE2: versión mejorada, desarrollada en PSpice: Versión adaptada a PC s con simulador - analógico - digital Vamos a utilizar la Versión de Evaluación 6.2. Por ser de evaluación presenta las siguientes limitaciones: - No podemos tener más de 64 nodos en el circuito (caso analógico) - No podemos tener más de 25 partes por página. - No podemos tener más de 10 transistores. - 3 ó 4 amplificadores operacionales pueden dar un mal funcionamiento. - Sólo pueden estar seleccionados 12 ficheros de librería.lib (de modelos) o.slb (de símbolos) como máximo. Los programas utilizados dentro del entorno PSpice son: - Schematics: Editor Gráfico de Circuitos. - PSpice: Simulador de Circuitos analógicos, digitales y analógico/digitales. - Probe: Analizador gráfico de formas de onda para ver y manipular los resultados de la simulación PSpice. Sería el equivalente al osciloscopio. - Stimulus Editor: Para la generación de estímulos (generadores) tanto analógicos como digitales. - Parts: Para la creación de modelos de dispositivos semiconductores y definición de subcircuitos. El circuito es dibujado utilizando Schematics. Los símbolos, con sus correspondientes modelos y definiciones de subcircuito que describen sus características eléctricas, son situados y conectados en el esquemático. Para realizar la simulación del circuito este debe ser guardado previamente. Mediante la opción Análysis - Setup se define el tipo y características de la simulación a realizar. Seguidamente ya se puede realizar la simulación con Analysis - Run Probe. 2

3 2. Arquitectura de operación del PSpice. Schematics proporciona a PSpice una descripción de los dispositivos en el circuito y de como están conectados a través del Conjunto de Ficheros de Circuito ( Circuit File Set). Todos estos ficheros del Circuit File Set tienen el mismo nombre que el del esquemático (<nombre>.sch) pero con una extensión distinta, que nos dice de qué fichero se trata. PSpice interpreta la información del Circuit File Set junto con los modelos y subcircuitos del Model Library y otros modelos definidos para un esquemático particular. Al realizar la simulación, PSpice produce el fichero de datos del Probe y el fichero de salida PSpice. El fichero de datos del Probe es leído por el Probe permitiendo visualizar las trazas y resultados. El fichero de salida del PSpice puede ser observado directamente por el usuario. a) Circuit File Set. Está compuesto por los siguientes ficheros: - fichero de circuito primario (<nombre>.cir) que contiene los comandos de análisis, control en la simulación y referencias a los ficheros necesarios para que el circuito pueda ser simulado. - fichero netlist (<nombre>.net), el cual describe los componentes y conexiones en el circuito. Podemos observar dicho fichero con Analysis / Examine Netlist. - fichero alias (<nombre>.als) que proporciona un enlace entre el Schematics con sus partes ( Parts ) y nombres de pines ( pin names ) y el PSpice con sus dispositivos y nombres de nodo (enlace símbolo - definición eléctrica de este). La generación del Circuit File Set es automática utilizando los comandos Analysis/Create Netlist o Analysis/Run Probe. b) Fichero de datos del Probe. (<nombre>.dat) Contiene los resultados de la simulación para ser visualizados y manipulados interactivamente con el programa de análisis gráfico de formas de onda, Probe. c) Fichero de salida PSpice. (<nombre>.out) Se trata de un fichero texto ASCII que contiene una lista y tablas para describir el cicuito de entrada, las directivas de análisis, y los resultados de las simulaciones especificadas. Podemos observar dicho fichero con Analysis / Examine Output. 3

4 d) Model Library.(Symbol Library y Package Library) PSpice está dotado de una librería de modelos (Model Library) conteniendo un conjunto de ficheros con las definiciones de los más comunes dispositivos analógicos y digitales. Estas definiciones de dispositivos pueden ser de dos tipos: modelos de dispositivos (definición eléctrica de dicho dispositivo) y subcircuitos (agrupaciones funcionales de componentes cuyos elementos pueden ser conectados en circuitos externos). Cada definición corresponde a un símbolo en la librería de símbolos (Symbol Library) y en la mayoría de los casos, una definición de encapsulado en la librería de encapsulados (Package Library). Se pueden definir los propios modelos y subcircuitos de dos formas: e) Custom Include Files. 1) Utilizando el Model Editor en Schematics. 2) Utilizando la utilidad Parts. Son ficheros definidos por el usuario conteniendo entre otros: 2.1. Ficheros y librerías de modelos Ficheros de modelos - definiciones de modelos en la utilidad Parts. - funciones definidas por el usuario que son utilizadas en expresiones numéricas. La Model Library está compuesta por un conjunto de ficheros texto ASCII que contienen las definiciones de modelo y de subcircuito. Por convenio, estos nombres de fichero tienen la extensión.lib. Estos ficheros tienen, típicamente, una correspondencia uno a uno con los ficheros que componen la Symbol Library (con extensión.slb). Los ficheros de modelos contienen solamente definiciones de modelos (utilizando el comando.model), de subcircuito (utilizando la construcción.subckt y.ends), comentarios ( * en la primera columna de cada fila), parámetros (utilizando el comando.param) y referencias a otras declaraciones de modelo (utilizando.lib). Según convenio PSpice, los nombres de las partes analógicas siempre empiezan con una letra que refleja el tipo de dispositivo. Por ejemplo: Q para transistor bipolar. Así, el transistor conocido comercialmente como 2N2222 se llama Q2N2222 en la Symbol Lybrary y en la Model Library. Para un diodo esta letra identificativa es la D. En el caso de definición de subcircuitos esta letra es siempre X. Ficheros índice. 4

5 Los ficheros de modelos que están configurados como ficheros librería (excepto los ficheros Include) son únicamente referenciados desde otros ficheros en el esquemático dado que tienen un fichero índice asociado. El fichero índice es utilizado por el PSpice para localizar las definiciones de modelo de dispositivos y subcircuitos sin tener que leer cada definición en el fichero de modelos. Antes de buscar un fichero de modelos, Pspice busca un fichero índice en el mismo directorio. Si no encuentra uno, o si el fichero de modelos ha sido modificado, construye uno automáticamente. El fichero índice tiene el mismo nombre que el fichero de modelos, pero con extensión.ind. Ficheros de modelo locales y globales En Analysis / Library and Include Files se muestran tres listas conteniendo los ficheros de modelo, includes y estímulos de cada esquemático. En cada linea se especifica un fichero. En la instalación del programa Pspice todos los ficheros de modelos son añadidos a la lista con carácter global. Si hacemos Analysis / Library and Include Files vemos como aparece nom.lib* en la lista de ficheros de modelos (Library Files). El asterisco a la derecha del nombre del fichero indica que nom.lib tiene caracter global pudiendo ser utilizado por todos los esquemáticos. Pueden ser añadidos nuevos ficheros a las listas mediante el campo File Name y entonces teclear Add Library, Add Include, Add Stimulus, Add Library *, Add Include * o Add Stimulus*. Los comandos con asterisco configuran el fichero como un fichero global. Al teclear Delete se borra el fichero seleccionado de la lista, con lo que el fichero deja de poder ser utilizado por el esquemático. Si tecleamos en Change se copia el fichero seleccionado desde la lista al campo de edición y se borra de la lista, permitiendo modificarlo. Con Browse se nos conduce a un diálogo permitiendo buscar en la estructura del directorio y seleccionar un nombre de fichero. Para asegurar que los ficheros de modelos añadidos serán localizados hay que tener en cuenta que PSpice primero busca en el directorio en el que reside el esquemático y seguidamente en los directorios especificados en el campo Library Path de Options/Editor Configuration. Por ello, o bien se sitúan todos los ficheros de modelos en el directorio de librería estándar, o bien se actualiza el campo Options/Editor Configuration / Library Path, o bien se utiliza el camino completo al añadir un fichero de modelos en Library and Include Files. En el caso en que, para la localización de los ficheros, se requiera más de un directorio, los paths de los directorios pueden ser listados en el campo Library Path (separados por ;). Los ficheros de librería con extensión.slb (de símbolos) y.plb (de encapsulado) se dan de alta en Options/Editor Configuration/Library Settings. 5

6 3.1. Situando componentes. 3. Dibujando el circuito utilizando Schematic Cuando se empieza a dibujar un esquemático, lo primero que hacemos es situar los distintos símbolos en la página del esquemático. Para seleccionar un símbolo hacemos: Draw/Get New Part (ó <CTRL G>) Si seleccionamos Browse podemos observar los distintos ficheros que componen la Symbol Library. Si seleccionamos un fichero de la lista, su contenido puede observarse en la lista Parts. El componente seleccionado aparecerá en el campo Part Name. Seleccionamos OK para situarlo en el esquematico. El símbolo de este componente seleccionado podrá ser situado en el esquemático tantas veces como se desee. Cada vez que tecleamos la parte izquierda del ratón tenemos un nuevo símbolo. Para acabar tecleamos dos veces o una vez a la derecha Conexiones. Para colocar las conexiones entre componentes seleccionamos Draw/Wire (ó <CTRL W>). Tecleando una vez, empieza la conexión, extendemos la conexión la longitud deseada y hasta la posición requerida, entonces tecleamos de nuevo para finalizar el segmento y automáticamente empieza un nuevo segmento. Con doble click (o una vez a la derecha) finalizamos la acción. Sin embargo, para continuar dibujando conexiones, podemos teclear dos veces la parte derecha del ratón o <SPACE>. A la hora de dibujar las conexiones hay dos opciones interesantes: Rubberband y Orthogonal. Si seleccionamos Options/Display Options [X] Rubberband. Esta opción permite mantener las conexiones entre las partes cuando estas se mueven en la página. Si seleccionamos Options/Display Options [X] Orthogonal las conexiones aparecerán siempre como líneas horizontales y verticales. Por defecto, Orthogonal está a ON y Rubberband a OFF Repetición de la última acción. Para repetir la última acción existen dos opciones: Doble click en la parte derecha del ratón. <SPACE> (barra espaciadora). 6

7 3.4. Movimiento de los símbolos Edit/Flip (ó <CTRL F>): se produce una imagen especular del símbolo. Edit/Rotate (ó <CTRL R>): rota el símbolo 90º en el sentido de las agujas de reloj Edición de los atributos de cada símbolo. Cada símbolo de la Symbol Library tiene una lista de atributos. Si seleccionamos un componente y tecleamos dos veces en este nos aparecerá la lista de atributos que lo definen. Los atributos con * no pueden ser ni cambiados ni borrados en este editor de Schematics. Sólo pueden ser cambiados en el Symbol Editor. Se puede cambiar la manera en que un símbolo y sus atributos aparecen en el esquemático tecleando Change Display. Los cambios realizados no tienen efecto en el fichero librería de símbolos, únicamente en el fichero esquemático Componentes analógicos. La Symbol Library proporciona un extenso conjunto de componentes (Parts) analógicos y digitales para ser utilizados en nuestro diseño Componentes Breakout. (fichero breakout.slb) Schematics proporciona un conjunto de componentes breakout ( transistores, conmutadores, diodos, etc). Por defecto, el nombre del modelo es el mismo que el de la parte, con todos los parámetros del modelo del dispositivo puestas al valor por defecto. Estos parámetros pueden ser cambiados a nuestra conveniencia, con lo cual podemos crear nuevos modelos Componentes pasivos principales. Componente Símbolo Atributos Descripción Librería Capacidad C VALUE capacitancia (F) analog.slb IC tensión inicial Inductor L VALUE inductancia (H) analog.slb IC corriente inicial Resistencia R VALUE resistencia (Ω) analog.slb Transformador XFRM_LINEAR L1_VALUE inductancia primario L2_VALUE inductancia secundario analog.slb COUPLING acoplo (0-1) XFRM_NONLINEAR L1_TURNS nº vueltas primario L2_TURNS nº vueltas secundario breakout.slb COUPLING acoplo (0-1) MODEL modelo del nucleo 7

8 3.6.3.Dispositivos semiconductores y subcircuitos. Podemos encontrar distintos tipos de dispositivos comerciales tales como: transistores bipolares, diodos (de poca potencia), JFET, Mosfet, amplificadores operacionales, comparadores, tiristores, triacs, optoacopladores y temporizador 555 en la librería EVAL.SLB Conmutador ideal Componente Símbolo Librería Conmutador controlado por tensión Sbreak breakout.slb Conmutador controlado por corriente Wbreak breakout.slb Los parámetros del modelo del conmutador controlado por tensión son los siguientes: RON : Resistencia entre los nodos de salida del conmutador en el estado ON (1Ω por defecto). ROFF : Resistencia entre los nodos de salida del conmutador en el estado OFF (1MΩ por defecto). VON : tensión de control para estado ON (1V por defecto). VOFF : tensión de control para estado OFF (0V por defecto). La resistencia entre los nodos de salida depende de la tensión entre los nodos de control. La resistencia varía continuamente entre RON y ROFF; siendo RON para VON y ROFF para VOFF. Los parámetros del modelo del conmutador controlado por corriente son los siguientes: RON : Resistencia entre los nodos de salida del conmutador en el estado ON (1Ω por defecto). ROFF : Resistencia entre los nodos de salida del conmutador en el estado OFF (1MΩ por defecto). ION : corriente de control para estado ON (1mA por defecto). IOFF : corriente de control para estado OFF (0mA por defecto). La resistencia entre los nodos de salida del conmutador depende de la corriente de control. La resistencia varía continuamente entre RON y ROFF; siendo RON para ION y ROFF para IOFF. 8

9 3.7. Fuentes de excitación Fuentes independientes (source.slb) a) De tensión. b) De corriente. VSRC: fuente genérica. VEXP: varía de forma exponencial VPULSE: Pulso VPWL: lineal a tramos. VPWL_ENH: lineal a tramos / repetidas veces. VPWL_FILE: lineal a tramos / fichero. VSFFM: FM, modulada en frecuencia. VSIN: Onda seno. ISRC: fuente genérica. IEXP: varía de forma exponencial IPULSE: Pulso IPWL: lineal a tramos. IPWL_ENH: lineal a tramos / repetidas veces. IPWL_FILE: lineal a tramos / fichero. ISFFM: FM, modulada en frecuencia. ISIN: Onda seno Atributos de las fuentes independientes a) VSRC (ISRC) b) VEXP (IEXP) DC: Valor de continua AC: Especificaciones de alterna <magnitud> [fase] TRAN: Especificaciones transitorias <palabra_clave> (<parámetros>) donde la palabra clave es EXP, PULSE, PWL, SFFM o SIN, y los parámetros deben ser listados en el mismo orden que los de las fuentes del mismo nombre mostradas más adelante. DC, AC: Igual que en VSRC e ISRC. V1 (I1): tensión inicial (corriente inicial). V2 (I2): tensión de pico (corriente de pico). TD1: tiempo de retraso hasta el flanco de subida. TC1: constante de tiempo del flanco de subida. TD2: tiempo de retraso hasta el flanco de bajada. TC2: constante de tiempo del flanco de bajada. 9

10 c) VPULSE (IPULSE) d) VPWL (IPWL) e) VPWL_ENH (IPWL_ENH) DC, AC: Igual que en VSRC e ISRC. V1 (I1): tensión inicial (corriente inicial). V2 (I2): tensión final (corriente final). TD : tiempo de retardo. TR : tiempo de subida. TF : tiempo de bajada. PW : anchura del pulso. PER : periodo. DC, AC: Igual que en VSRC e ISRC. T1, V1, T2, V2,, Tn, Vn (T1, I1, T2, I2,, Tn, In) Tn: tiempo (segundos) Vn (In): tensión (corriente) en Tn DC, AC: Igual que en VSRC e ISRC. TSF : factor de escala de tiempos (los valores de tiempo de la lista se multiplican por ese factor). VSF : factor de escala de valores (los valores de tensión - corriente- de la lista se multiplican por este factor). FIRST- npairs SECOND - npairs => listas de valores (Tn, Vn -In-) THIRD - npairs donde los paréntesis y comas son opcionales. f) VPWL_FILE (IPWL_FILE) REPEAT_VALUE : - En blanco: no se repiten segmentos - FOR <n repeticiones> (se repiten las tres listas de valores n veces) - FOREVER DC, AC: Igual que en VSRC e ISRC. TSF : factor de escala de tiempos (los valores de tiempo de la lista se multiplican por ese factor). VSF : factor de escala de valores (los valores de tensión - corriente- de la lista se multiplican por este factor). FILE: fichero conteniendo los pares de puntos (Tn, Vn -In-) REPEAT_VALUE : - En blanco: no se repiten segmentos 10

11 - FOR <n repeticiones> (se repiten las tres listas de valores n veces) - FOREVER g) VSFFM (ISFFM) h) VSIN (ISIN) DC, AC: Igual que en VSRC e ISRC. VOFF (IOFF): nivel de continua superpuesto a la onda de alterna. VAMPL (IAMPL): Amplitud de pico de tensión (corriente). FC: frecuencia de la onda portadora. MOD: índice de modulación. FM: frecuencia de modulación. DC, AC: Igual que en VSRC e ISRC. VOFF (IOFF): nivel de continua superpuesto a la onda de alterna. VAMPL (IAMPL): Amplitud de pico de tensión (corriente). FREQ: frecuencia. TD: tiempo de retardo. DF: factor de amortiguamiento (para generar una sinusoide amortiguada). PHASE: fase (la fase sólo tiene sentido si se referencia a otra de fase cero, aislada no nos dice nada). Dependiendo del tipo de análisis (ver apartado 4) los atributos utilizados serán unos u otros. Así, para análisis DC el valor que será tenido en cuenta es el valor de continua especificado en el atributo DC, para análisis AC los atributos que se tienen en cuenta son la amplitud y fase especificados en AC y para análisis transitorio se tienen en cuenta las especificaciones transitorias (por ejemplo V1, V2, TD1, TC1, TD2, TC2 en VEXP) que nos dan la variación de la fuente con el tiempo excepto para el caso en que la tensión (o corriente) sea constante en que se tendrá en cuenta el atributo DC de VSRC (ISRC) Editor de estímulos El editor de estímulos proporciona una manera interactiva de crear y editar fuentes independientes (VSTIM, ISTIM en source.slb) Fuentes controladas. Las hay de cuatro tipos: control de tensión o corriente combinado con el tipo de fuente que sea (de tensión o de corriente). V/V: fuente de tensión controlada por tensión (E en analog.slb). 11

12 I/V: fuente de tensión controlada por corriente (H en analog.slb). V/I: fuente de corriente controlada por tensión (G en analog.slb). I/I: fuente de corriente controlada por corriente (F en analog.slb). El atributo GAIN es, dependiendo del caso, y respectivamente, la ganancia, la transresistencia, la transconductancia o la ganancia en corriente Fuentes controladas de comportamiento programable (ABM,SLB). Son bloques que pueden ser descritos funcionalmente por una expresión matemática o una tabla. EVALUE, GVALUE: La salida es una función de la tensión a la entrada (EXPR). Permiten la utilización de una función de transferencia que puede ser escrita como una expresión matemática en notación estándar. La expresión (EXPR) puede contener constantes y parámetros tales como tensiones, corrientes y tiempo. Las tensiones pueden corresponder a la tensión en un nodo, tal como V(5), o la tensión a través de dos nodos, tal como V(4,5). Las corrientes pueden ser corrientes a través de una fuente de tensión como por ejemplo I(Vsense). Esta expresión puede contener funciones tales como: ABS( ) : la salida es el valor absoluto de la entrada. SQRT( ) : la salida es la raiz cuadrada de la entrada. PWR (input, exp): la salida es el resultado de elevar el valor absoluto de la entrada a la potencia especificada en exp. PWRS (input, exp): la salida es el resultado de elevar el valor de la entrada (con signo) a la potencia especificada en exp. LOG ( ): La salida es el logaritmo neperiano de la entrada. LOG10( ): La salida es el logaritmo en base 10 de la entrada. EXP ( ): La salida es e x donde x es la entrada. SIN ( ): La salida es el seno de la entrada (entrada en radianes). COS( ): La salida es el coseno de la entrada (entrada en radianes). TAN ( ): La salida es la tangente de la entrada (entrada en radianes). ATAN ( ) ó ARCTAN ( ): La salida es la TAN -1 de la entrada en radianes. Ejemplos: EXPR = 5 * SQRT(V (%IN+, %IN-)) EXPR = 5 * PWR (V(%IN+, %IN-),2) ESUM, GSUM,EMULT, GMULT 12

13 La salida es la suma o producto de las dos fuentes de entrada. ETABLE, GTABLE Utilizan una función de transferencia descrita por una tabla. Tiene como parámetros: TABLE EXPR Primeramente, EXPR es evaluada, siendo utilizada como entrada a la tabla. La tabla consta de pares de valores, el primero de los cuales es la entrada y el segundo es la correspondiente salida. Para valores de EXPR fuera del rango de la tabla, la salida del dispositivo es una constante con un valor igual a la salida para la entrada más grande (o más pequeña). Esta característica puede ser utilizada para imponer un límite superior o inferior a la salida. Ejemplo: EXPR = V(%IN+, %IN-) integrador de constante de XFORM = 1/( *S) tiempo 1ms ELAPLACE, GLAPLACE. Utiliza una función de transferencia mediante la transformada de Laplace. Tiene como parámetros: XFORM EXPR La entrada a la transformada es el valor de la expresión (EXPR). XFORM es una expresión en la variable de Laplace, s. La salida depende del tipo de análisis hecho. Para DC, la salida es simplemente el valor de la expresión multiplicado por la ganancia a frecuencia cero ( que no es más que el valor de XFORM para s=0). Para AC, XFORM es calculada sustituyendo s por jw, donde w=2πf. Para el análisis transitorio, el valor de EXPR es evaluado en el tiempo. La salida es el producto de convolución de EXPR y la respuesta al impulso de XFORM. EFREQ, GFREQ. Utiliza una función de transferencia descrita por una tabla de respuesta en frecuencia. Tiene como parámetros: TABLE EXPR Este tipo de fuente es descrito por una tabla de respuestas en frecuencia. La entrada a la tabla es el valor de EXPR (por defecto la caída de tensión entre los pines de entrada). La tabla contiene la magnitud en db y la fase en grados de la respuesta para cada frecuencia. Se utiliza interpolación entre entradas. La fase es interpolada 13

14 linealmente y la magnitud logarítmicamente. Para frecuencias fuera del rango de la tabla, se utiliza magnitud cero. La tabla de frecuencias debe estar ordenada de menor a mayor. La salida depende del tipo de análisis realizado. Para DC, la salida es el producto del valor de EXPR por la magnitud a frecuencia cero en la tabla. Para AC, la salida a una frecuencia determinada es el producto de la ganancia de EXPR y el valor dado en la tabla, todo ello evaluado a dicha frecuencia. Para el análisis transitorio, el valor de EXPR se evalúa en el tiempo. La salida es el producto de convolución de EXPR por la respuesta al impulso de la función de transferencia descrita por la tabla. 4. Tipos de análisis Haciendo Analysis / Setup podemos observar los distintos tipos de análisis posibles. A) Análisis estándar. Los hay de varios tipos: DC sweep: En este tipo de análisis se calculan los valores de tensiones, corrientes y estados digitales del circuito en el estado estacionario cuando una determinada fuente, parámetro de un modelo o temperatura varían dentro de un rango determinado de valores. Bias Point Detail: Adicional cálculo de datos. El cálculo de los datos es realizado automáticamente por Pspice. DC sensibility: Calcula la sensitividad de la tensión de un nodo a cada parámetro de componente. Transfer Function: Permite calcular ganancia, impedancia de entrada y de salida. Respuesta transitoria (Transient). Se calculan las tensiones, corrientes y estados digitales en el tiempo, en respuesta a fuentes variables con el tiempo. Parámetros: Print Step: tiempo-paso-impresión. Es la resolución gráfica, bien en la pantalla o en la impresora. Final Time: Tiempo final, hasta que el simulador calcula (fondo de escala). No-Print-Delay: tiempo de no impresión. Tiempo a partir del cual podemos visualizar o volcar por impresora las imágenes. Step Ceiling: resolución numérica. Por defecto: tiempo final/50. Use Init. Conditions: Utilización de condiciones iniciales (corriente inicial a través de la bobina o tensión inicial en el condensador). AC Sweep. Se calculan las tensiones y corrientes del circuito, tanto en magnitud como en fase, cuando varía la frecuencia de una o varias fuentes. En consecuencia se pueden obtener los diagramas de Bode (respuesta en frecuencia). 14

15 A diferencia del análisis DC no se especifica una fuente de entrada. Sin embargo, cada fuente independiente ha de tener sus propias especificaciones AC de magnitud y fase. En el caso de existir una única fuente alterna de entrada, lo habitual es esta tenga una magnitud de 1V (para así calcular fácilmente la ganancia en tantos por uno al medir la salida del circuito) y una fase cero. La fase es cero por defecto. En el análisis AC, las contribuciones de todas las fuentes (en el caso en que haya varias) se propagan a través del circuito y se suman en todos los nodos. El barrido puede ser: lineal, por octavas o por decadas entre Start Freq y End Freq. Pts/Decada se refiere el número de puntos de medida entre Start Freq y End Freq, o sea, la resolución. Noise Analysis (dentro de AC Sweep). Junto con el análisis de la respuesta en frecuencia del circuito se puede hacer un análisis de ruido. La contribución de cada generador de ruido es propagada a un nodo de salida para cada frecuencia especificada en el análisis AC. En este tipo de análisis, estas contribuciones propagadas, así como la suma RMS, son calculadas para cada frecuencia. Fourier Analysis (dentro de Transient). Junto con el análisis de la respuesta transitoria puede obtenerse un análisis de Fourier. En este se calculan las componentes de Fourier de los resultados del análisis transitorio. B) Simple Multi-run Analysis (multiples simulaciones) Parametric: Se repite el análisis estándar (por ejemplo el transitorio) cuando un parámetro, fuente o la temperatura de operación varía a través de una serie de valores. Tenemos un análisis estándar para cada valor. Temperature: Se repite el análisis estándar cuando la temperatura de operación varía a través de una lista de valores. C) Análisis estadístico. Monte Carlo: Calcula las variaciones que experimenta la respuesta del circuito ante cambios en los valores de los componentes debido a la variación aleatoria de los parámetros de los modelos de todos los dispositivos para los cuales se ha especificado una tolerancia. Sensitivity/Worst Case: Calcula la respuesta del circuito ante cambios en los valores de los componentes por variación de un parámetro del modelo de un dispositivo (que tiene definida una tolerancia), culminando en un único run en el que los valores de los parámetros modelo de todos los dispositivos se han puesto en el peor caso posible. 15

16 5. Variables de salida. Una vez realizada la simulación pasamos al Probe. En este hacemos Trace / Add para visualizar una forma de onda. Vamos a ver las expresiones a utilizar para visualizarlas. 1) Análisis DC y transitorio. Forma general Significado Ejemplo V(<nodo>) tensión en el nodo V(3); tensión entre el nodo 3 y tierra V(<+nodo>,<-nodo>) Caída de tensión V(3,2); caída de tensión entre los nodos + y - entre los nodos 3 y 2. V(<nombre>) Caída de tensión V(R1); caída de tensión entre los dos terminales en la resistencia R1. del dispositivo. Vx (<nombre>) ó Caída de tensión VB(Q3) ó V(Q3:B): caída V(<nombre>:x) del terminal x del de tensión de la base de Q3 dispositivo a tierra a tierra. Vxy(<nombre>) Caída de tensión VGS(M13); caída de entre los terminales tensión entre la puerta y la x e y de un fuente de M13 dispositivo de 3 ó 4 terminales. I(<nombre>) Corriente a través I(D5); corriente a través del dispositivo de D5 Ix(<nombre>) ó Corriente a través IG(J10) ó I(J10:G); I(<nombre>:x) del terminal x de un corriente de puerta de dispositivo de 3 ó 4 J10 terminales de salida. D(<nombre>) Valor digital del nodo D(QA); valor del digital indicado nodo digital QA 16

17 2) Análisis AC. Para el análisis AC, a las variables de salida vistas anteriormente se les puede añadir un sufijo: Sufijo Significado Ejemplo ninguno magnitud V(2,3); magnitud de la tensión compleja entre los nodos 2 y 3. M magnitud VM(2); magnitud de la tensión en el nodo 2. DB magnitud en VDB ( R1 ); magnitud en decibelios decibelios de la tensión a través de R1. P fase VBEP ( Q3); fase de la caída de tensión base - emisor de Q3. R Parte real IR ( VIN ); Parte real de la corriente a través de VIN. I Parte imaginaria II ( R13 ); Parte imaginaria de la corriente a través de R13. 17