Documentos. N D I C E de D I N

(1)

Diseño y Simulación Electrónica

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES

1. 1. Simulación digital (Análisis transitorio)

Simulación digital (Análisis transitorio)

D

ocumentos

D

ocumentos

•• Tipos de señales digitales

Tipos de señales digitales

•• Componentes con conexiones individuales o mediante bus

Componentes con conexiones individuales o mediante bus

Ejemplo 1, mediante fichero externo (File Stim). 1 bit

Ejemplo 2 mediante escritura en pantalla (Stim) 4 bits

N

D I C E de

D

N

D I C E de

D

Ejemplo 2, mediante escritura en pantalla (Stim). 4 bits

Ejemplo 3, mediante programa PSpice Stimulus Editor (Digstim). 4 bits

2. 2. Simulación analógica

Simulación analógica

I NI N

_{•• Análisis AC}

_{Análisis AC}

•• Barrido anidado

Barrido anidado

•• Barrido paramétrico 1

Barrido paramétrico 1

B

id

ét i

2 B

id

ét i

2 •• Barrido paramétrico 2

Barrido paramétrico 2

•• Barrido en temperatura

Barrido en temperatura

•• Análisis transitorio

Análisis transitorio

3. 3. Simulación híbrida

Simulación híbrida

Ejemplo con componentes analógicos y digitales simultáneamente

1 1

(2)

Tipos de señales digitales

File Stim (1, 2, 4, 8, 16, 32 bits)

•• Source.OLB.Source.OLB.

•• Los datos se fijan en un fichero externoLos datos se fijan en un fichero externo

ulación digitalulación digital

Los datos se fijan en un fichero externo Los datos se fijan en un fichero externo (texto ASCII).

(texto ASCII).

•• Nombre de la señal (sin espacios).Nombre de la señal (sin espacios). •• Tanto el nombre de la señal como los Tanto el nombre de la señal como los

datos son manuscritos. datos son manuscritos.

E ·

PSpice: Sim

E ·

PSpice: Sim

Stim (1, 4, 8, 16 bits)

•• Source.OLB.Source.OLB.

•• Se escriben los datos en pantalla.Se escriben los datos en pantalla. •• El bus se nombra con la estructura El bus se nombra con la estructura

clásica “nombre[MSB..LSB]”. clásica “nombre[MSB..LSB]”.

DYS

E

DYS

E

[[ ]]

Digstim (1, 2, 4, 8, 16, 32 bits)

•• SourcSTM.OLB.SourcSTM.OLB.

•• Los datos se fijan en un programa Los datos se fijan en un programa externo, mediante el uso del ratón. externo, mediante el uso del ratón.

•• El programa tiene definidos el valor lógico alto y bajo.

El programa tiene definidos el valor lógico alto y bajo.

•• No es necesario alimentar los circuitos con fuente alguna.

No es necesario alimentar los circuitos con fuente alguna.

El tipo de simulación siempre es transitoria

•• El tipo de simulación siempre es transitoria.

El tipo de simulación siempre es transitoria.

(3)

Ejemplo de simulación digital “File Stim”

* 7408 Quadruple 2

* 7408 Quadruple 2-pp -input Positiveinput Positive-pp -And Gates And Gates * The TTL Data Book, Vol 2, 1985, TI

* The TTL Data Book, Vol 2, 1985, TI

* tdn 06/23/89 Update interface and model names * tdn 06/23/89 Update interface and model names .subckt 7408 A B Y

.subckt 7408 A B Y +

+ optional: DPWR=$G_DPWR DGND=$G_DGNDoptional: DPWR=$G_DPWR DGND=$G_DGND +

+ params: MNTYMXDLY=0 IO_LEVEL=0params: MNTYMXDLY=0 IO_LEVEL=0 + U1 and(2) DPWR DGND

+ U1 and(2) DPWR DGND

ulación digitalulación digital

+

+ A B Y A B Y +

+ D_08 IO_STD MNTYMXDLY={MNTYMXDLY}D_08 IO_STD MNTYMXDLY={MNTYMXDLY} + IO_LEVEL={IO_LEVEL} + IO_LEVEL={IO_LEVEL} .ends .ends .model D_08 ugate ( .model D_08 ugate ( + tplhty=17.5ns tplhmx=27ns + tplhty=17.5ns tplhmx=27ns + tphlt 12ns tphlm 19ns + tphlt 12ns tphlm 19ns

E ·

PSpice: Sim

E ·

PSpice: Sim

El simulador contabiliza el tiempo de

+ tphlty=12ns tphlmx=19ns + tphlty=12ns tphlmx=19ns + + ))

DYS

E

DYS

E

El simulador contabiliza el tiempo de

propagación de los dispositivos

Tiempo (ns) Valor (0,1, Z, X)

•• El nombre no debe contener espacios y empezar por El nombre no debe contener espacios y empezar por un carácter no numérico.

un carácter no numérico.

•• Se deja un espacio entre la señal y el resto.Se deja un espacio entre la señal y el resto.

3 3

j p y

•• Se comienza con la definición de los tiempos y los Se comienza con la definición de los tiempos y los valores de la señal o bus.

(4)

Ejemplo de simulación digital “Stim”

Forma de nombrar el bus según el fabricante Forma de nombrar el bus según el fabricante

ulación digitalulación digital

{Nombre_bus[MSB:LSB]};

{Nombre_bus[MSB:LSB]};nuevo_nombre_busnuevo_nombre_bus; ; RadixRadix

Bus [3..0]

Bus [3

Bus [3--0]

0]

Bus [3:0]

E ·

PSpice: Sim

E ·

PSpice: Sim

Bus [3:0]

DYS

E

DYS

E

Tiempo

(ns)

Valor

(0,1, Z, X) [4 bits]

R A D I X R A D I X Hexadecimal (h) Hexadecimal (h) Octal (o) Octal (o) Binario (b) Binario (b) {Bus[3:0]};pepe;b {Bus[3:0]};pepe;b ( ) ( ) Decimal (d) Decimal (d) { } { }

(5)

Ejemplo de simulación digital “Digstim”

ulación digitalulación digital

E ·

PSpice: Sim

E ·

PSpice: Sim

Los datos se almacenan en la plantilla de simulaciónLos datos se almacenan en la plantilla de simulación (El programa lo realiza automáticamente) (El programa lo realiza automáticamente)

DYS

E

DYS

E

5 5

Editor de estímulos de PSpice Editor de estímulos de PSpice

(6)

Ejemplo de simulación digital “Digstim” y II

ulación digitalulación digital

Crea nuevo estímulo Crea nuevo estímulo

Cambia atributos del estímulo Cambia atributos del estímulo

Dibuja los cambios de estado Dibuja los cambios de estado

en el estímulo con el ratón en el estímulo con el ratón

E ·

PSpice: Sim

E ·

PSpice: Sim

DYS

E

DYS

E

Salida obtenida en el visor de gráficas

(7)

Ejemplo de simulación analógica “Barrido AC”

caca

ación analógi

c

ación analógi

c

PSpice: Simul PSpice: Simul

(180MHz,

(180MHz, --3dB) = Fc

3dB) = Fc

DYSE ·

((

))

1

+6

1

1 C

=4.019pF

2 RF 2·π ·220·180

π

=

Cálculo teórico

Datos del fabricante

7 7

Datos del fabricante

(8)

Ejemplo de simulación analógica (Barrido anidado)

caca

ación analógi

c

ación analógi

c

PSpice: Simul PSpice: Simul

DYSE ·

(9)

Ejemplo de simulación analógica “Barrido paramétrico 1”

Librería SPECIAL.OLB (Param) Librería SPECIAL.OLB (Param)

caca

ación analógi

c

ación analógi

c

PSpice: Simul PSpice: Simul

DYSE ·

9 9

(10)

Ejemplo de simulación analógica “Barrido paramétrico 1” y II

caca

ación analógi

c

ación analógi

c

PSpice: Simul PSpice: Simul

DYSE ·

Cuando se editan las características del componente “PARAM”, no aparece el nombre del parámetro a variar.

Debemos añadir una columna nueva con los datos del mismo y, posteriormente, fijar el valor del parámetro.

(11)

Ejemplo de simulación analógica “Barrido paramétrico 2”

Tipos de modelos Tipos de modelos

caca

p p CAP CAP CORE CORE D D GASFET GASFET IND IND

ación analógi

c

ación analógi

c

_ISWITCH_ISWITCH LPNP LPNP NIGBT NIGBT NJF NJF NMOS NMOS NPN NPN PJF PJF

PSpice: Simul PSpice: Simul

PJF PJF PMOS PMOS PNP PNP RES RES TRN TRN VSWITCH VSWITCH

DYSE ·

Cambio del valor de la Beta del transistor Cambio del valor de la Beta del transistor

11 11

(12)

Ejemplo de simulación analógica “Barrido en Temperatura”

caca

100ºC 50ºC 20ºC 100ºC 50ºC 20ºC

ación analógi

c

ación analógi

c

PSpice: Simul PSpice: Simul

DYSE ·

Comportamiento NTC del diodo ante cambios de Temperatura Comportamiento NTC del diodo ante cambios de Temperatura

(13)

Análisis transitorio (TRAN)

Resistencia Resistencia

caca

Resistencia Resistencia para justificar para justificar el error “nudo el error “nudo flotante” que flotante” que se produce al se produce al utilizar utilizar Fuentes y Fuentes y

ación analógi

c

ación analógi

c

Fuentes y Fuentes y Trafos. Trafos.

PSpice: Simul PSpice: Simul

DYSE ·

2 pico 1 2 2 i

VP

L

VS

=

Se fija la Se fija la autoinducción del autoinducción del Secundario y se Secundario y se calcula la del calcula la del P i i P i i pico

VS

Resistencia Resistencia para justificar el para justificar el aislamiento aislamiento galvánico galvánico Primario. Primario. (Los valores de (Los valores de tensión deben ser tensión deben ser de pico no eficaces) de pico no eficaces)

13 13

(14)

Análisis transitorio (TRAN) y II

caca

Tensión en el condensador de filtrado Tensión en el condensador de filtrado

ación analógi

c

ación analógi

c

Tensión en la carga = 7.46V Tensión en la carga = 7.46V

PSpice: Simul PSpice: Simul

DYSE ·

Tensión en el secundario del trafo = 14.142Vp Tensión en el secundario del trafo = 14.142Vp

Corriente a través de la carga Corriente a través de la carga

Corriente a través del diodo zener Corriente a través del diodo zener

(15)

Ejemplo de simulación híbrida (A/D)

aa

Los ficheros *.stm son de formato antiguo, pero Los ficheros *.stm son de formato antiguo, pero

se mantienen por compatibilidad. se mantienen por compatibilidad.

UPRESET STIM (1,1) UPRESET STIM (1,1) + $G DPWR $G DGND + $G DPWR $G DGND

ulación híbrid

a

ulación híbrid

a

+ $G_DPWR $G_DGND+ $G_DPWR $G_DGND + +PRESETPRESET

+ IO_STM TIMESTEP = 1.000000E

+ IO_STM TIMESTEP = 1.000000E--9 IO_LEVEL=09 IO_LEVEL=0 + 0.000000s 0 + 0.000000s 0 + 230.0000E + 230.0000E--9s 19s 1 + 440.0000E + 440.0000E--9s 09s 0 + 490.0000E + 490.0000E--9s 19s 1

· PSpice:

Sim

u

· PSpice:

Sim

u

UCLEAR STIM (1,1) UCLEAR STIM (1,1) + $G_DPWR $G_DGND + $G_DPWR $G_DGND + +CLEARCLEAR

+ IO_STM TIMESTEP = 1.000000E--9 IO_LEVEL=09 IO_LEVEL=0 + 0.000000s 1

+ 0.000000s 1

DYSE

Transistor 2N2222Transistor 2N2222

+ 200.0000E + 200.0000E--9s 09s 0 + 400.0000E + 400.0000E--9s 19s 1 UCLOCK STIM (1,1) UCLOCK STIM (1,1) + $G_DPWR $G_DGND + $G_DPWR $G_DGND + +CLOCKCLOCK + IO STM TIMESTEP = 1 000000E

+ IO STM TIMESTEP = 1 000000E 9 IO LEVEL=09 IO LEVEL=0 + IO_STM TIMESTEP = 1.000000E

+ IO_STM TIMESTEP = 1.000000E--9 IO_LEVEL=09 IO_LEVEL=0 + 0.000000s 0 + 0.000000s 0 + LABEL = RELOJ + LABEL = RELOJ + 700.0000E + 700.0000E--9s 19s 1 + 750.0000E + 750.0000E--9s 09s 0 + 800.0000E

+ 800.0000E--9s GOTO RELOJ 12 TIMES9s GOTO RELOJ 12 TIMES

UINPUT_D STIM (1,1) UINPUT_D STIM (1,1) + $G_DPWR $G_DGND + $G_DPWR $G_DGND + +INPUT_DINPUT_D

+ IO_STM TIMESTEP = 1.000000E--9 IO_LEVEL=09 IO_LEVEL=0 + 0.000000s 0 + 0.000000s 0 + 590.0000E + 590.0000E--9s 19s 1 15 15 Transistor BC547A Transistor BC547A + 820.0000E + 820.0000E--9s 09s 0 + 1.530000E + 1.530000E--6s 16s 1 + 1.720000E + 1.720000E--6s 06s 0 .END .END

(16)

Ejemplo de simulación híbrida (A/D) y II

aa

El transistor 2N2222 posee una velocidad de trabajo El transistor 2N2222 posee una velocidad de trabajo inferior al BC547. Dependiendo de la anchura de los inferior al BC547. Dependiendo de la anchura de los pulsos aplicados, algunos cambios de estado “pasan pulsos aplicados, algunos cambios de estado “pasan desapercibidos” para el transistor 2N.

desapercibidos” para el transistor 2N.

ulación híbrid

a

ulación híbrid

a

· PSpice:

Sim

u

· PSpice:

Sim

u

DYSE

Transistor 2N2222Transistor 2N2222

Transistor BC547A Transistor BC547A

El tiempo de respuesta ante un cambio El tiempo de respuesta ante un cambio de valor a ON es mucho más elevado de valor a ON es mucho más elevado en el caso del transistor 2N

en el caso del transistor 2N en el caso del transistor 2N. en el caso del transistor 2N.

El paso a ON es mucho más acusado en el 2N que El paso a ON es mucho más acusado en el 2N que en el BC. Sin embargo, el paso a OFF es idéntico en el BC. Sin embargo, el paso a OFF es idéntico