Instalación del LTspice
Descarga del programa. Proceso de instalación.
Simulando por primera vez
Abriendo el programa. Creando nuevo esquemático. Guardando la simulación. Herramientas básicas. Insertando resistencias. Insertando capacitores.
Insertando generador de tensión. Dibujando cables.
Insertando GND (masa). Unidades en Spice. Editando el resistor. Editando el capacitor. Editando el voltímetro.
Configurando la simulación ‘Transient’. Medición básica de tensión.
Insertando nombre a los cables. Medición con cursores.
Mediciones con diferencias de potencial.
Seleccionar un componente de una lista
Mediciones de tensión
Mediciones de corriente
Mediciones de potencia
Configuran la simulación para imprimir
Simulando un transformador
Simulando un transformador con punto medio
G.T.: 1.1
Simulación en LTspice
Instalación del LTspice
1) Descargamos el programa desde la página, en la opción “Download LTspice IV for Windows”:
http://www.linear.com/designtools/software/
2) Ejecutamos el archivo descargado “LTspiceIV.exe”.
3) Procedemos a instalar el programa, para esto primero aceptamos (“Accept”) el acuerdo.
4) Luego elegimos el directorio donde deseamos instalar el programa (es recomendable utilizar el que viene por defecto) y finalmente instalar (“Install now”)
Simulando por primera vez
1) El primer paso será abrir el programa utilizando el ícono que tenemos en el escritorio.
2) Nos debería aparecer una ventana similar a la siguiente:
3) Ya dentro del programa debemos crear un nuevo archivo para ello iremos a “File>New Schmatic” o
haremos click en .
4) Hecho esto ya estamos en condiciones de crear nuestro primer circuito, para esto antes debemos guardar el archivo “Fila>Save As”.
5) Elegimos un nombre que nos permita identificar y un lugar donde deseamos almacenar el archivo (es recomendable utilizar una carpeta en un directorio de fácil acceso, por ejemplo el escritorio).
6) A continuación se buscará simular un circuito serie con un resistor de 2,2kΩ y un capacitor de 100nF. Se alimentará el circuito con un generador de alterna de 3Vpp y 1,1kHz de frecuencia. Previamente analizaremos el entorno de trabajo:
Wire: permite dibujar los conductores o cables del circuito. Tecla rápida ‘F3’.
Resistor: permite agregar una resistencia al circuito. Tecla rápida ‘R’.
Capacitor: permite agregar un capacitor al circuito. Tecla rápida ‘C’.
Inductor: permite agregar una bobina al circuito. Tecla rápida ‘L’.
Diodo: permite agregar un diodo al circuito. Tecla rápida ‘D’.
Component: perite agregar otros componentes al circuito. Tecla rápida ‘F2’.
Move y Drag: se utilizan para mover y seleccionar componentes. Teclas rápidas ‘F7’ y ‘F8’.
7) Comenzaremos agregando una resistencia utilizando o con la tecla ‘R’. Desplazamos el componente sobre la pantalla, presionamos ‘CTRL+R’ para rotarlo a la derecha (la rotación a la izquierda puede hacerse con ‘CTRL+L’) y finalmente lo agregamos al circuito haciendo click. La pantalla debería quedarnos como a continuación.
8) Luego pasamos a agregar el capacitor, utilizando o con la tecla ‘C’.
9) Resta incluir el generador senoidal que lo encontramos en donde se desplegará la siguiente ventana:
Y finalmente colocamos el generador.
Como veremos más adelante, existe un único generador de tensión que puede ser como generador de continua, de alterna de pulsos, etc.
10) A continuación debemos interconectar los componentes. Para ello utilizaremos que nos permitirá dibujar los cables de interconexión.
11) Ahora debemos colocar el punto de masa (obligatorio en todos los circuitos que busquemos simular en
Spice), utilizaremos para esto y lo colocaremos sobre el cable que conecta el generador con el capacitor.
En el argumento ‘Resistance [Ω]’ debemos ingresar el valor del componente. Es importante tener en cuenta los modificadores de las unidades a continuación detallaremos los más usadas:
Modificador Exponente Spice
p (pico) 10−12 p
n (nano) 10−9 n
μ (micro) 10−6 u
m (mili) 10−3 m
k (kilo) 103 k
M (mega) 106 meg
NOTA: Es muy importante notar la diferencia entre mili y mega que debe ser ingresado como m y meg para que el simulador los interprete correctamente. También resulta imprescindible saber que el Spice no trabaja con ‘,’ (coma) sino que lo hace con “.” (punto).
Por lo tanto para ingresar nuestra resistencia de 2,2kΩ debemos completar en ‘Resistance [Ω]’ el número ‘2.2k’ (la unidad puede ser omitida).
13) Repetimos el punto anterior pero ahora sobre el capacitor y en ‘Capacitance[F]’ completamos con 100n.
14) Nuevamente hacemos click derecho sobre el generador, que nos abrirá la siguiente ventana:
En esta elegimos la función SINE.
Que nos desplegará el siguiente menú.
Analizaremos a continuación solo los parámetros que conocemos:
‘DC offset [V]’: Nivel de continua de la señal. Completaremos en este caso con 0V ya que nuestra señal no tiene continua.
‘Amplitude [V]’: Amplitud o valor pico de la señal. Completaremos con 1,5V (1.5) ya que corresponde a la mitad de la tensión pico-pico.
‘Freq [Hz]’: Frecuencia de la señal. Completaremos con 1,1kHz (1.1k).
‘Phi [deg]’: Desfasaje de la señal (𝜃). En este caso el mismo no nos interesa por lo tanto lo dejaremos en blanco.
15) De esta forma completamos el circuito que debería quedarnos:
16) Resta simplemente configurar la simulación. Spice a diferencia de otros simuladores más sencillos, nos permite realizar distintos tipos de simulaciones y en cada uno de los casos podemos configurar la
simulación como más nos resulte conveniente. Para ello vamos al botón (‘Simulate>Edit simulation cmd’) que nos abrirá ls siguiente ventana:
En esta podemos configurar los distintos modos de simulación que aparecen en las pestañas (‘Transient’, ‘AC Analysis’, ‘DC sweep’, ‘Noise’, ‘DC Transfer’, ‘DC op pnt’). Nosotros por el momento trabajaremos con ‘Transient’. Dentro de esta pestaña demos enfocarnos en los siguientes parámetros:
‘Stop time’: Tiempo en segundos hasta donde se realizará la simulación. En nuestro caso queremos ver de la señal algunos ciclos, por ejemplo 5. Para saber que con que completar, calculamos el periodo de la señal 𝑇 =1,1𝑘𝐻𝑧1 = 909𝜇𝑠 y como deseamos ver 5 ciclos
‘Maximum Timestep’: Es el tiempo máximo entre muestra y muestra. El simulador calcula dentro desde 0s hasta Stop time una determinada cantidad de puntos (por trabajarse con tiempos discretos), que está asociada al máximum timestep. Si por ejemplo, completamos esta entrada con 1ms, el simulador calculará los siguientes puntos: 0ms, 1ms, 2ms, 3ms y 4ms. Pero al intentar graficar la señal, la forma de la misma no podrá ser apreciada correctamente, obligándonos a calcular más puntos, lo cual conlleva a otro problema ya que si tomamos un ‘Maximum Timestep’ muy pequeño la simulación tardará mucho tiempo en completarse. ¿Y cuál es un buen valor? En principio, calcularemos 100 puntos por cada ciclo de la señal. Por lo tanto para saber el 𝑡𝑠𝑡𝑒𝑝 =100𝑇 =909𝜇𝑠𝑒𝑔100 = 9𝜇𝑠𝑒𝑔.
17) Al aceptar veremos que la pantalla principal se ha modificado.
18) Por último pasamos a graficar las señales, para ello nos paramos sobre el cable asociado a la salida de la fuente y cuando nos aparezca la punta de medición hacemos click sobre ella.
20) Finalmente obtendremos, las señales:
21) El principal problema es que las señales se están identificando con los nombres de los nodos:
y . Para solucionar esto utilizaremos que nos permite asociar un nodo con un nombre. Por lo tanto, seleccionamos esta opción y nos aparecerá una ventana como la siguiente:
En la entrada completaremos ‘Vgen’, debiendo quedar
y presionamos OK. Luego hacemos colocamos el Label sobre el cable que une la resistencia con el generador.
23) Ahora presionamos el botón y repetimos los puntos 18 y 19, que generará la siguiente gráfica. Donde ahora V(n001) es V(vgen) y V(n002) es V(vcap).
24) Buscaremos ahora medir el desfasaje. Para ello debemos utilizar los cursores (disponemos de dos
cursores), los cuales están disponibles haciendo botón derecho sobre y .
Comencemos sobre al realizar botón derecho, la siguiente ventana se abrirá:
Aquí podremos elegir el color de la curva (‘Default Color’), seleccionar el cursor (‘Attached Cursor’) y por último, una opción que utilizaremos, elegir que traza graficar (‘Enter an algebraic expression to plot’). Nos dirigiremos a ‘Attache Cursor’ y en el menú desplegable seleccionaremos una opción:
‘(none)’: Esta curva no tiene ningún cursor asociado.
‘1st’: El cursor 1 estará asociado a la curva actual.
‘2nd’: El cursor 2 estará asociado a la curva actual.
‘1st & 2nd’: Ambos cursores estarán asociados a la curva actual.
Dentro de todas estas opciones elegimos ‘1st’ para que la curva que simula la tensión del generador tenga asociado con el cursor 1 y luego OK.
26) Mediante la herramienta de zoom enfocaremos el análisis en un área que nos permita medir el desfasaje y luego moveremos los cursores hasta que ambos estén lo más alineados posible y cerca del valor 0mV, como se muestra en el siguiente ejemplo.
De todos estos valores nos interesa principalmente la diferencia horizontal entre la posición del cursor 1 y la del cursor 2. La misma se encuentra en la parte inferior de la ventana e indica en este caso 143,757us.
27) En esta última parte aprenderemos a calcular tensiones que componentes cuya diferencia de potencial no se encuentra entre un determinado potencial y GND, como en nuestro caso la tensión de la resistencia. Este valor puede obtenerse mediante la siguiente expresión:
𝑉𝑅= 𝑉𝑔𝑒𝑛− 𝑉𝑐𝑎𝑝
Seleccionar un componente de una lista
Muchos componentes (ejemplo: diodos, diodos Zener, diodos LED, transistores, etc.) permiten seleccionar entre distintos tipos, es decir para un mismo componente existen varios fabricantes y modelos que determinan las características. Este simulador permite agregar fácilmente componentes que descargamos desde internet, pero aquí simplemente buscaremos seleccionar un componente de la lista asociada al mismo.
1) Comencemos agregando un diodo :
2) Hacemos botón derecho sobre el mismo, lo cual nos desplegará el siguiente menú:
3) Vamos a la opción ‘Pick Neq Diode’, que nos llevará a otra ventana:
Mediciones de tensión
Para medir la diferencia de potencial de un componente podemos restar el potencial de dos nodos como se mostró en el ejemplo o utilizar el método que se describirá a continuación que consiste en arrastrar la punta de medición:
Para realizar la misma hacemos click sobre el cable donde deseamos colocar la punta roja y luego arrastramos hasta el segundo cable que corresponde al cable con el segundo potencial. Vale la pena aclarar que si se altera el orden se estará alterando la polaridad de la medición.
Medición de corriente
Si se desea medir la corriente que circula por un determinado componente simplemente debemos pararnos sobre el mismo con el mouse hasta que aparezca la pinza amperométrica como la que se muestra a continuación:
Dentro de la misma se figurará una flecha que indicará el sentido que debería tener la corriente para considerarse positiva.
Medición de potencia
Configurando la simulación para imprimir
Por defecto al simular las formas de onda se generan con fondo negro y generalmente resulta preferible tener fondo color blanco para las impresiones. Para ello debemos seguir lo siguientes pasos:
1) Ir a “Tools>Color Preferences”.
2) Al abrirse la ventana vamos a la pestaña “WaveForm”.
3) Seleccionamos en ‘Selected Item’ la opción ‘Background’ y en ‘Selected Item Color Mix’ configuramos los tres colores en 255.
Simulando un transformador
LTspice no posee el componente ‘transformador’, pero si nos permite fácilmente crear uno. Para ello debemos seguir una serie de pasos:
1) Agregamos dos inductores al esquemático.
2) Luego debemos agregar una directiva de SPICE mediante (mediante el taclado presionando la tecla ‘S’). Esto nos abrirá la siguiente ventana.
3) Dentro del cuadro de texto completamos con “K1 L1 L2 1” donde:
K1: Es el nombre que le damos a esta vinculación entre los inductores, en estos casos siempre se debe comenzar con la letra K por tratarse de un K-statement (declaración-K). Si deseamos agregar otro transformador al circuito debemos utilizar K2, K3, etc.
L1: Primer inductor a vincular. L2: Segundo inductor a vincular.
1: Coeficiente de acomplamiento mutuo.
4) Una vez completado el cuadro presionamos OK y agregamos el texto haciendo click en el esquemático. Hecho esto deben aparecer dos círculos pequeños en cada inductor que indican los puntos homólogos.
5) Resta obtener la relación de transformación. Si por ejemplo queremos que pase de 15V a 5V la relación será 3:1. Para calcular el valor de los inductores utilizaremos la siguiente ecuación:
𝐿𝑆 al del secundario. En nuestros caso resta calcular 𝐿𝑃 y 𝐿𝑆, para eso supondremos el valor de
𝐿𝑃, en nuestro ejemplo asumiremos 900𝜇𝐻𝑦 (Hy es la unidad para los inductores) y despejaremos 𝐿𝑆. Obtenemos entonces el valor de 𝐿𝑆 = 100𝜇𝐻𝑦.
6) Para corroborar el funcionamiento completaremos el circuito. Es muy importante que el generador posea valor de resistencia interna ya que de otra forma no podremos simular. Para esto agregamos un generador de tensión, hacemos click derechos sobre el mismo y en ‘Advanced’ completan la opción ‘Parasitic Propierties’ (Propiedades parásitas):
Simulando un transformador con punto medio
El procedimiento es similar al anterior solo que debemos agregar un segundo inductor igual al del secundario y a la vez modificar la directiva.
1) Agregar en un tercer inductor, igual al del secundario.
