Tutorial LT-Spice EEST Nro 2 Prof. Milano. Análisis Transitorio

Transcripción

1 Qué es un análisis transitorio? Análisis Transitorio Realizar un análisis transitorio significa simular un circuito en el dominio del tiempo. Ésta simulación produce gráficas de las variables del circuito en las que el eje-x de la gráfica representa el tiempo y el eje-y puede representar cualquier cantidad deseada; como por ejemplo un voltaje o una corriente. En otras palabras, el análisis transitorio se utiliza para observar la forma de onda en el tiempo de las señales de un circuito, así como se verían en un osciloscopio. Generación de formas de onda sinusoidales El análisis transitorio utiliza fuentes de voltaje y de corriente que son funciones del tiempo. De entre la infinita variedad de posibles formas de onda en el dominio del tiempo, la forma de onda sinusoidal destaca especialmente sobre las demás. La onda sinusoidal se genera a partir de la siguiente ecuación: v(t) = Vp*sen (2*pi*f*t). donde Vp es el voltaje pico, f es la frecuencia en Hz, ω es la frecuencia angular en radianes/segundo y t es el tiempo. Para simular esta clase de voltajes y corrientes, LTSpice utiliza las fuentes voltage y current (fuente de voltaje y corriente sinusoidal, respectivamente, configuradas para generar una salida sinusoidal) de la librería principal sym. La forma de onda de estas señales, mostrada en la figura de abajo, se describe por la ecuación: donde Φ es el ángulo de fase, VOFFSET es el voltaje de offset de continua y θ es el factor de amortiguamiento. Además de los parámetros mencionados, LTSpice también proporciona el atributo de retardo en el tiempo TD, el cual especifica un periodo de tiempo antes de que se inicie la generación de la forma de onda. Los valores por defecto de TD y θ son cero. 5to 1ra Ciclo lectivo /6

2 Formas de onda pulsantes Otro tipo de señal útil es la forma de onda cuadra o pulsante. Esta forma de onda la puede generar también con el componente voltage. La siguiente figura muestra cómo sus atributos se relacionan con su forma de onda. Puede utilizar esta fuente para crear trenes de pulsos, ondas cuadradas y triangulares. Los atributos de la onda pulsante son: V1 = Valor inicial V2 = Valor final TD = retraso temporal TR = tiempo de subida TF = tiempo de bajada TON = ancho de pulso o tiempo en alto PER = período 5to 1ra Ciclo lectivo /6

3 Generación de ondas sinusoidales En esta actividad aplicará una onda sinusoidal de 10V pico a un resistor (tal como se muestra en la figura de abajo) para obtener un diagrama del voltaje y de la corriente resultantes en el dominio del tiempo. 1. Cree un proyecto nuevo llamado Transitorio y dibuje el circuito de la figura. Configure la fuente haciendo clic derecho sobre su símbolo. Se abrirá la ventana mostrada en la siguiente figura. Haga clic sobre la opción Advanced. Se abrirá una nueva ventana (figura de abajo). Seleccione la función SINE y llene sus atributos como se muestra. 5to 1ra Ciclo lectivo /6

4 Esto fija los valores para una onda sinusoidal de 10Vpico, 1kHz y 0V de offset. 2. Para probar nuestro circuito vamos a realizar el análisis transitorio entre 0 y 2ms. Para definir estos atributos, seleccione el menú Simulate >> Edit Simulation Cmd, para acceder al cuadro de diálogo mostrado a continuación. Al configurar un análisis transitorio, debe especificar el tiempo de duración de la simulación, y el instante de tiempo en el que los datos de salida se empezarán a almacenar. La duración de la simulación depende del período de la señal del circuito. El tiempo de inicio de grabación siempre es de cero, al menos que quiera empezar a recolectar datos solamente después de que el circuito ha alcanzado el estado estable. Tiene la opción de especificar el incremento máximo que LTSpice utilizará, lo cual en este caso no será necesario (más adelante será explicado). Complete los datos necesarios. 3. Ejecute el simulador (Simulate >> Run) y obtenga un diagrama del voltaje Vout del circuito como el mostrado en la figura: 5to 1ra Ciclo lectivo /6

5 Señal pulsante (onda cuadrada) en análisis transitorio Ahora simularemos el circuito divisor resistivo mostrado en la figura de abajo, utilizando una forma de onda pulsante con los parámetros mostrados en la figura. 4. Cree un proyecto nuevo. Arme el circuito de la figura. 5. Configure la fuente de voltaje de la misma manera que en el paso 1, solo que esta vez seleccione el tipo de función PULSE. 6. Configure el análisis transitorio para tener una duración de simulación de 18ms. Esto permitirá visualizar 3 ciclos de la señal pulsante. Corra la simulación de LTSpice. 7. Añada a la gráfica de salida los trazos de los voltajes de los nodos de entrada y de salida. La salida de simulación deberá verse como la gráfica de la siguiente figura: La fuente pulsante también se puede utilizar para crear otros tipos de formas de onda: como la impulso, la triangular y la de diente de sierra. Para crear y simular un impulso de entrada, utilice los siguientes valores de configuración: V1 tendrá un valor de cero V2 es el nivel de voltaje superior y debe ser un valor grande. 10V es un valor aceptable TD usualmente se fija en cero 5to 1ra Ciclo lectivo /6

6 TR y TF deben estar en el orden de.1ms o menor (dependiendo del valor de PW) PW debe ser de 1ms o menor PER debe tener un valor muy grande, de 100ms a 1s dependiendo del circuito, de manera que los impulsos aparezcan muy apartados entre sí. La siguiente figura demuestra la simulación de una señal impulso de entrada: Para crear y simular una onda triangular: V1 es el nivel de voltaje inferior, V2 es el nivel de voltaje superior. TD usualmente se fija en cero. TR y TF deben formar una rampa con el tiempo de rampa deseado PW debe ser idealmente de cero en una onda triangular. Sin embargo, LTSpice no funcionará correctamente con este valor. Por lo tanto, fije un valor muy pequeño, en el orden de 1ms o menor. PER debe tener un valor de TR + PW + TF para formar una onda triangular simétrica y continua. Un ejemplo de configuración para una onda triangular simétrica de 1kHz, de 0 a 5V sería: V1 = 0V, V2 = 5V, TD = 0, TR =500µs, TF = 499µs, PW = 1µs, PER = 1ms. El resultado de simulación se muestra en la figura: Felicidades! Ha aprendido a configurar y a realizar un análisis transitorio, así como especificar diferentes formas de onda (sinusoidal, cuadrada y triangular) para probar sus circuitos. Estoy abierto a sus dudas, comentarios y sugerencias. Sólamente dejen un comentario y les responderé tan pronto pueda. 5to 1ra Ciclo lectivo /6