Índice del Blog

1. Miembros del grupo
2. Páginas web de referencia
3. Práctica 1. Introducción al PSpice 9.1
4. Vídeo tutorial de introducción
5. Práctica 2. Construcción y simulación de un circuito con PSpice
6. Práctica 3. Aplicación de PSpice al cálculo de circuitos en continua
7. Práctica 5. Circuitos de primer orden
8. Práctica 7. Análisis de circuitos en alterna

Miembros

Componentes del grupo:

Álvarez Simón, Marcial
Chillerón Muñoz, Diego
Moreno Quintanilla, Marcos
Pineda Izábal, Daniel
Ramírez Gil, David
Rico Romero, Darío
Romá Carretero, Ignacio Tomás
Vicent Valls, Gaspar

Páginas web

Las direcciones Web que tendremos como referencia para los trabajos serán:

http://pspiceumh.wikispaces.com/

https://sites.google.com/a/goumh.umh.es/wiki-fac/

Práctica 1. Introdución al PSpice Student 9.1

Introducción

Es un programa capaz de resolver las ecuaciones que describen un circuito, a través de una breve descripción del mismo. Esta representación del circuito dio lugar a un lenguaje propio de representación que se ha convertido en un estándar en la actualidad.

La unidad fundamental de programación Spice es el Netlist. Es un archivo ASCII que contiene la descripción del circuito en el lenguaje Spice, así como los diferentes tipos de análisis (dominio del tiempo, frecuencia etc..). Una vez realizado el Netlist se lanza el "compilador" Spice que nos dirá si hay errores o nuestro circuito funciona correctamente desde el punto de vista sintáctico. Los resultados se visualizan con el programa Probe.

Si trabajamos en Windows, como con todos los programas, lo primero que haremos será abrir el programa desde el menú Inicio. Buscamos el programa PSpice Student y elegimos el programa Capture Student.

Como podemos observar en las imágenes, lo que haremos será proporcionar un nombre al archivo y elegir la opción Analog or Mixed A/D. En la ventana siguiente escogemos la opción crear un proyecto en blanco y ya tendremos el PSpice preparado para trabajar.

Nuestra tarea es montar cirucitos y obtener las simulaciones correspondientes. Para poder montar un circuito tendremos que mover los elementos desde las librerías hasta la zona de trabajo para diseñar el circuito. Los elementos se encuentran clasificados en librerías que hay que agregar para poder trabajar.

El programa PSpice nos permite construir los circuitos que deseemos y obtener los resultados automáticamente mediante las simulaciones. Además de obtener los resultados numéricos (ya sea de intensidades, voltajes, resistencias...) también podemos observar la representación gráfica de las funciones.

Vídeo tutorial de introducción

Práctica 2. Construcción y simulación de un circuito con PSpice

Vamos a empezar a trabajar con PsPice. Para empezar, vamos a construir una serie de circuitos sencillos y a continuación simularlos para obtener los resultados. Nuestro objetivo será obtener los valores de las corrientes que circulan por las diferentes ramas del circuito, así como también los voltajes de nodo.

El primer circuito que vamos a montar es el siguiente:

Obtenemos los elementos (resistencias, fuentes y toma de tierra) de las librerías del programa, y los unimos mediante la opción del cableado. Una vez construido el circuito, definimos los valores de los componentes. Merece especial atención la toma de tierra (GND). 

Para evitar un error en la simulación (ERROR: NODE IS FLOATING), debemos cambiar las características de la GND. Para ello hacemos doble click en el componente y se nos abrirá la ventana de características.  Tenemos que cambiar el nombre GND por el valor cero. Una vez realizado este paso, aplicamos.

Ya tenemos listo el circuito, y ahora tenemos que simularlo. Para ello utilizaremos el análisis Bias Point, que nos permite obtener los valores de las corrientes de cada rama y los voltajes de nodo. Para empezar, iremos a la opción PSpice y crearemos una nueva simulación. Introducimos un nombre, y seguidamente escogemos la opción Bias Point. Una vez lo tenemos preparado, ya podemos ejecutar el circuito.

Para simular el circuito lo único que debemos hacer será ir a la opción Pspice/Run.

Una vez simulado el circuito, nos aparecerá una nueva ventana. En esta ventana nos aparecerían (si los hubiese) los errores de montaje del circuito. También nos permite visualizar las gráficas, pero eso lo haremos más adelante.

Volvemos a la zona de diseño del circuito, y en ella podemos visualizar los valores obtenidos después de la simulación

Vamos ahora a montar un circuito diferente. Esta vez, en vez de fuente de tensión tenemos una fuente de intensidad. Obtenemos los elementos de las librerías construimos el siguiente circuito:

En este caso, lo que se nos pide es el valor de las corrientes que circulan por el circuito. Simulamos igual que el circuito anterior, mediante el análisis Bias Point. Y obtenemos los siguientes resultados de las corrientes:

Y por último, un circuito con una fuente de tensión y una fuente de corriente:

En este caso lo que se nos pide es el valor de los voltajes de nodo. Repetimos el procedimiento anterior de simulación Bias Point y los resultados son los siguientes:

Práctica 3. Aplicación de PSpice al cálculo de circuitos en continua

En esta práctica vamos a aplicar el programa PSpice a la resolución de circuitos de corriente continua. Para ello debemos construir los circuitos correspondientes y después simularlos.

En este ejercicio se nos pide dos tipos de simulación. La primera es el análisis BIAS POINT que nos muestra los valores de las corrientes que circulan por las ramas del circuito la segunda es el análisis TIME DOMAIN con el que podemos poner en marcha un circuito durante un intervalo de tiempo, y si lo deseamos, ver las gráficas de las corrientes y tensiones en función del tiempo.

Por el análisis BIAS POINT:

Lo primero que haremos será crear una nueva simulación en la opción PSpice/NewSimulationProfile. Escogemos un nombre cualquiera y elegimos el tipo de análisis Bias Point:

Una vez hemos elegido el tipo de análisis, lo que haremos será ejecutar la simulación. Para ello iremos a la opcion PSpice/Run y este es el resultado de la simulación:

Con el TIME DOMAIN será de a siguiente manera:

Creamos otra simulación de la misma manera y elegimos el tipo de análisis Time Domain. Con esta opción se nos da la posibilidad de elegir el tiempo de simulación que deseemos.

Al simular PSpice abrirá otra ventana con una gráfica en la cual se mostrará el resultado de la simulación del circuito.

Vamos ahora a simular un circuito específico. En este ejercicio se nos pide que obtengamos la simulación mediante PSpice de la resistencia vista desde los terminales A-B. 

Para obtener la simulación tenemos que modificar el circuito, tenemos que introducir una fuente de tensión de valor 0, que la encontraremos en "place part" e indicar mediante un terminal el nodo de salida. El circuito quedaría de la siguiente manera.

A continuación tenemos que seleccionar en la ventana "simulation settings" la opción "Bias Point" como "Análisis tipe"  y también la opción "calculate small signal DC gain" . En el campo "from imput source" hay que escribir el nombre de la fuente de tensión , en nuestro caso V1 , y en el campo "output variable" el valor V (salida).

Ahora ejecutaremos la simulación y examinaremos el fichero de salida "output file" . Este fichero habrá generado una salida y en el final de esa salida encontraremos la resistencia vista desde los terminales A y B , que  corresponde al dato de"imput resistance at V-V1".

La resistencia vista desde los terminales A-B es =7.317E+02 que es igual a 731.7Ω.        

                                                                                     

Vamos ahora a trabajar con fuentes dependiantes. En el siguiente ejercicio nos piden hallar la corriente que pasa por R2. Para colocar una fuente dependiente lo primero que tenemos que hacer es seleccionarla desde la librería. El componente tiene 4 conexiones que debemos efectuar correctamente. Dos de ellas irán en la rama en la cual está colocada la fuente dependiente, y las otras dos opuestas se conectan a la dependencia.  En este caso, la fuente dependiente depende de la tensión en R3.

Realizamos la simulación del circuito. Para obtener los resultados hay que utilizar dos marcadores de corriente  en R2 y después realizar la simulación Time Domain para obtener la gráfica.

Esta es la gráfica obtenida:

La gráfica nos indica que la corriente que circula por R2 es de 1000mA.

Cálculo de las tensiones de nodo e intensidades de rama

Al igual que en el ejercicio anterior, se nos pide dos tipos de simulación. El análisis BIAS POINT, que nos muestra los valores de las corrientes que circulan por las ramas del circuito y el análisis TIME DOMAIN con el que podemos ver las gráficas de las corrientes y tensiones.

Por BIAS POINT:

Creas una nueva simulación:

Obtenemos los datos de corriente e intensidad del circuito:

Por TIME DOMAIN:

Creamos una nueva simulación, seleccionamos “Time Domain (Transient)” y seleccionamos el tiempo.

Y observamos la gráfica

Cálculo de la resistencia equivalente

Este ejercicio nos pide que obtengamos la simulación mediante Pspice de la resistencia vista desde los terminales A-B. y C-D

Dibujamos el circuito introduciendo una fuente de tensión (VSRC) y un terminal de salida (VCC_CIRCLE), seleccionamos una simulacion “Bias Point” con la siguiente configuracion:

Ahora ejecutamos la simulación y examinaremos el fichero de salida (OutputFile) este fichero habrá generado una salida y en el final de esa salida encontraremos la resistencia vista desde los terminales A-B y desde los terminadales C-D.

La solución a este ejercicio la observaríamos al final de este fichero, el valor de la resistencia vista desde los terminales A y B es de 14kΩ (1.406E+03).

Para calcularlo desde los puntos C y D, cambiaríamos la fuente de tensión de lugar, ente los puntos C y D, y realizaríamos la simulación de nuevo, cambiando la pestaña “To Output variable” a “V(D)” y obteniendo el OutputFile de nuevo

El valor de la resistencia vista desde los terminales C y D es de 20kΩ (2.082E+03).

Simulación de un circuito en continua con fuentes dependientes

Nos piden hallar la corriente que pasa por V0 .Para ello tenemos que realizar una simulación del siguiente circuito. Utilizaremos una simulación "Bias Point" y obtendremos el resultado.

Práctica 5. Circuitos de primer orden

En esta práctica vamos a trabajar con ejemplos de circuitos de primer orden. En primer lugar, vamos a ver como se produce la carga y descarga de un condensador. Para ello, montaremos dos circuitos.

En el primero haremos la simulación de la carga de un condensador con el siguiente circuito:

Una vez hemos construido el circuito, haremos su simulación. Para ello iremos a la opción PsPice y crearemos una nueva simulación. Procedemos a hacer el análisis Time Domain y aplicamos un tiempo de 100ms. Acto seguido ejecutaremos en PsPice/Run.

Cuando hayamos ejecutado, se abrirá una nueva ventana donde podremos encontrar las gráficas. Para visualizarlas tendremos que hacer click en la opción Traces/Add Traces, o bien en el icono directo. Se nos abrirá una nueva ventana y en ella escogeremos las gráficas deseadas; en este caso, la tensión en el condensador C.

Obtenemos pues, el resultado del ejercicio:

Ahora vamos a ver el proceso de carga de un condensador en otro circuito distinto. Esta vez con el valor de la fuente de tensión en negativo. Creamos el siguiente circuito:

Realizamos el mismo procedimiento que en el ejercicio anterior. Creamos una nueva simulación en Time Domain y le asignamos un tiempo de 100ms. Ejecutamos y obtenemos la siguiente gráfica:

A continuación vamos a estudiar la constante de tiempo de carga. Tenemos que volver al primer circuito y realizaremos un análisis paramétrico. Con este tipo de análisis se consiguen resultados variando el valor de la resistencia R1.

Comenzamos el análisis paramétrico seleccionando el componente PARAM de la librería SPECIAL. Una vez situado en la zona de trabajo, hacemos doble click en él y editamos sus propiedades. Haremos click en New Column.

Se una ventana en la cual tenemos que definir el nombre de la variable, en este caso la resistencia R1, que denominaremos “Rval”. Y más abajo asignamos su valor: 1k. Una vez hecho esto, para terminar de asignar la variable, haremos click en Display y seleccionaremos la opción Name and Value.

                Al volver a la zona de montaje del circuito tendremos lo siguiente:

Ahora tenemos que hacer la simulación. En el análisis Time Domain seleccionaremos el tipo de variable (Sweep variable), que en este caso es Global parametrer. Marcamos el barrido lineal y definimos los valores que tomará la resistencia R1. Desde1k hasta 20k, con incrementos de 1k.

Al realizar la simulación, se abre la ventana de visualización de las gráficas. Añadimos la gráfica de la tensión en extremos del condensador y vemos como afecta el valor de R1 al tiempo de carga del condensador

Y para terminar la práctica, ahora vamos a visualizar la descarga de un condensador. Para ello diseñamos el siguiente circuito y lo simulamos con un análisis Time Domain durante un tiempo de 100ms

Ejecutamos la simulación y en la ventana de gráficas visualizamos la tensión en el condensador, obteniendo la siguiente gráfica de descarga del condensador: