introduccion a espice sesion ii

Simulacin de circuitos con ordenador.Introduccin a ESpice.

Andrs Roldn ArandaManuel J. Espn Milla

Fundamentos Tecnolgicos de los Computadores

1 de Ingeniera de Informtica

Universidad de Granada

Fundamentos Tecnolgicos de los Computadores 1 Informtica

ndiceIntroduccin.Descripcin de un circuito. Ficheros .cirComponentes bsicos.Pasivos.Fuentes.Activos.Tipos de anlisis.Anlisis punto de operacin.Anlisis transitorio.Anlisis AC (.AC SWEEP).Anlisis DC (.DC SWEEP).Instrucciones de salida.


RESUMEN DE LA CLASE ANTERIOR.Componentes pasivos (R, L, C). R/L/C/nombre n+ n- valor.Fuentes dependientes.Fuentes independientes.

Dependiendo del tipo de anlisis.Anlisis DC o punto de polarizacin ( V/I o nico V/I).V/Inombre n+ n- DC valor.

Anlisis AC ( frecuencias).V/Inombre n+ n- AC valor fase.

Anlisis transitorio (f(tiempo)).V/Inombre n+ n- SIN/PULSE/EXP/PWL ()Ejemplo.cir


RESUMEN DE LA CLASE ANTERIOR.Anlisis punto de operacin.OPAnlisis transitorio.TRAN TSTEP TSTOP Anlisis AC.AC SweepType PoitsValue StartFrequency EndFrequencyAnlisis DC.DC SRCNAM VSTART VSTOP VINCR [SRC2 START2 STOP2 INCR2]Ejemplo.cir


Adems, con el anlisis AC, se pueden aadir los siguientes sufijos para realizar distintas operaciones:RESUMEN DE LA CLASE ANTERIOR.

Tras la simulacin, las variables de salida son:Vn#branch/In#branchLn#branchIntensidad a travs de la fuente de tensin o correinte Vn/In o la inductancia Ln


RESUMEN DE LA CLASE ANTERIOR.Listado de datos. PRINT/PRINT >> .TXTRepresentacin de datos. PLOTDibujo de corriente.. PLOT V/R PONGO FUENTE TENSION DE PRUEBA.PLOT I(FUENTETENSION/INTENSIDAD O BOBINA)Cambio de anlisis. SETPLOTCambio de circuitos. SETCIRCEjemplo.cir


RESUMEN CHULETERO FINAL.Punto de operacin.Anlisis AC.Anlisis DC.Anlisis transitorio.Fuentes dependientes.Fuentes independientes.

Dependiendo del tipo de anlisis.Anlisis DC o punto de operacinV/Inombre n+ n- DC valor.Anlisis ACV/Inombre n+ n- AC valor fase.Anlisis transitorio (f(tiempo)).SIN/PULSE/EXP/PWL.Componentes pasivos (R, L, C).Componentes activos (D, Q, M).Listado de datos. PRINT/PRINT >> .TXTRepresentacin de datos. PLOTDibujo de corriente.. PLOT V/R PONGO FUENTE TENSION PRUEBA.PLOT I(FUENTETENSION/INTENSIDAD/BOBINA)Cambio de anlisis. SETPLOTCambio de circuitos. SETCIRCEjemplo.cir


3. Componentes bsicos.Pasivos:Resistencias, R.Inductancias, L.Condensadores, C.Transformadores, K.Fuentes:Independientes: V, I.Dependientes: E, F, G, H.Activos:Diodos, D.Transistores bipolares de unin (BJT), Q.Transistores de efecto campo (FET), M.

Amplificadores operacionales (se pueden crear subcircuitos empleando componentes bsicos como constituyentes y definiendo unas entradas y salidas).


3. Componentes bsicos.Activos (descripcin general):

Diodo, D.

Transistores Bipolares de Unin (BJT), Q.

Transistores de Efecto Campo (MOSFET), M.NOMBRE NODO1 NODO2 NOMBRE DEL MODELO

.MODEL NOMBRE DEL MODELO TIPO(CARACTERISTICAS)


3. Componentes bsicos.DIODOS (descripcin en el circuito):

DXXXXXXX N+ N- MNAME Ejemplos:DBRIDGE 2 10 DIODE1DCLMP 3 7 DMOD 3.0 IC=0.2Factor de rea(opcional) La primera letra (D)indica diodo. Adems,se pueden aadirhasta 7 caracterespara identificar eldiodo.Nodos entre los que se conecta la fuente.Se definen con la polaridad adecuada de N+ a N-.Condicin inicial(opcional) paraanlisis DCNombre quedamos al modelode diodo DCondicin inicial(opcional) para anlisis TRANTemperatura(opcional) ala que funcionael dispositivo


3. Componentes bsicos.DIODOS (descripcin en el circuito):

DXXXXXXX N+ N- MNAMEEjemplos:DBRIDGE 2 10 DIODE1DCLMP 3 7 DMODLa primera letra (D)indica diodo. Adems,se pueden aadirhasta 7 caracterespara identificar el diodoen el circuito.Nodos entre los que se conecta la fuente.Se definen con la polaridad adecuada de N+ a N-.Nombre quedamos al modelode diodo D


3. Componentes bsicos.DIODOS (descripcin del modelo):

.MODEL MNAME TYPE(IS= RS= BV= TNOM=)Ejemplos:DBRIDGE 2 10 DIODE1DCLMP 3 7 DMOD .model DIODE1 D .model DMOD D(IS=10e-16A RS=10 BV=40V)Nombre que se le da alModelo de diodo.Tipo dedispostivo:D(Opcional)Corriente de saturacin (10-14 A, por defecto)(Opcional)Resistencia hmica(0 , por defecto)(Opcional)Tensin de ruptura inversa ( V, por defecto)(Opcional)Temperatura (27 C, por defecto)


3. Componentes bsicos.Ejemplo 5. Dado el circuito de la figura, estudiar bajo que condiciones conduce el diodo cuando las fuentes Vin y Vout proporcionan, respectivamente, tensiones entre 0 y 5V y 0 y 1V.Nota: Considrese variaciones en la tensin de la fuente de 0.1V. Los resultados deben representarse grficamente, almacenarse en un fichero .txt y obtenerse automticamente.


3. Componentes bsicos.DCAnlisis DC anidado, es decir, se pueden cambiar los valores de dos fuentes de tensin o intensidad a la vez.Sintaxis: DC SRCNAM VSTART VSTOP VINCR [SRC2 START2 STOP2 INCR2]Ejemplo 5

*Descripcin del circuitoVin 1 0 DC 0.1ARp 1 2 100OhmD1 2 3 DIODOVout 3 0 DC 0V.model DIODO D

.controlDC vin 0V 5V 0.1V Vout 0V 1V 0.1Vprint all>ejem5.txtplot i(vout) ylabel "Intensidad por D1" +xlabel "Tensin en Vin (V)" +title "Caracterstica de un diodo".endc

.endEjemplo 5.


3. Componentes bsicos.Ejemplo 5.


3. Componentes bsicos.Transistor bipolar de unin BJT (descripcin en el circuito):

QXXXXXXX NC NB NE MNAME Ejemplos:Q23 10 24 13 QMOD IC=0.6, 5.0Q50A 11 26 4 20 MOD1Factor de rea(opcional) La primera letra (Q)indica BJT. Adems,se pueden aadirhasta 7 caracterespara identificar eltransistor.Nodos de colector, base, emisor y sustrato (opcional, por defecto tierra).Condicin inicial(opcional) paraanlisis DCNombre que leDamos al Modelode BJT que vamosa usar.Condicin inicial(opcional) para anlisis TRANTemperatura(opcional) ala que funcionael dispositivo


3. Componentes bsicos.Transistor bipolar de unin BJT (descripcin en el circuito):

QXXXXXXX NC NB NE MNAME Ejemplos:Q23 10 24 13 QMODQ50A 11 26 4 MOD1La primera letra (Q)indica BJT. Adems,se pueden aadirhasta 7 caracterespara identificar eltransistor.Nodos de colector,base, y emisor.Nombre que leDamos al Modelode BJT que vamosa usar.


3. Componentes bsicos.Transistor bipolar de unin BJT (descripcin del modelo):

.MODEL MNAME TYPE(BF= VAF= BR= VAR= TNOM=) Ejemplos:Q23 10 24 13 QMODQ50A 11 26 4 MOD1.model QMOD NPN.model MOD1 PNP(BF=300)Nombre que se le da almodelo de transistor.Tipo dedispostivo:NPN/PNP(Opcional)Beta directa mxima ideal (100, por defecto)(Opcional)Tensin Early directa( V, por defecto)(Opcional)Tensin Early inversa ( V, por defecto)(Opcional)Temperatura (27 C, por defecto)(Opcional)Beta inversa mxima ideal (1, por defecto)


3. Componentes bsicos.Ejemplo 6. Obtener la caracterstica Vout-Vin y las intensidades de colector, base y emisor del siguiente circuito sabiendo que la entrada vara entre 0 y 10V (paso 0.5V) y que el transistor (NPN) tiene una F=200.Nota: La caracterstica y las intensidades deben aparecer en dos grficos independientes. Todos los resultados deben almacenarse en un fichero .txt y obtenerse automticamente.






3. Componentes bsicos.Transistor de efecto campo MOSFET (descripcin en el circuito):

MXXXXXXX ND NG NS NB MNAME + Ejemplos:M1 24 2 0 20 TYPE1M31 2 17 6 10 MODM L=5U W=2UM1 2 9 3 0 MOD1 L=10U W=5ULa primera letra (m)indica BJT. Adems,se pueden aadirhasta 7 caracterespara identificar eltransistor.Nodos de drenador,puerta, fuente ysustrato,respectivamente.Condicin inicial(opcional) paraanlisis DCNombre que ledamos al Modelode MOSFET queUsamos.Condicin inicial(opcional) para anlisis TRANTemperatura(opcional) ala que funcionael dispositivoPermetros delas uniones dedrenador yfuente (opcional).Resistencias parsitas serie dedrenador y fuente.


3. Componentes bsicos.Transistor de efecto campo MOSFET (descripcin en el circuito):

MXXXXXXX ND NG NS NB MNAME Ejemplos:M1 24 2 0 20 TYPE1M31 2 17 6 10 MODM L=5U W=2UM1 2 9 3 0 MOD1 L=10U W=5ULa primera letra (m)indica BJT. Adems,se pueden aadirhasta 7 caracterespara identificar eltransistor.Nodos de drenador,puerta, fuente ysustrato,respectivamente.Nombre que ledamos al Modelode MOSFET queUsamos.(opcional) Longitud delCanal (100 m, por defecto)(opcional) Anchura delcanal(100 m, por defecto)


3. Componentes bsicos.Transistor de efecto campo MOSFET (descripcin del modelo):

.MODEL MNAME TYPE(VTO= KP= GAMMA= PHI= LAMBDA= TNOM=) Ejemplos:M1 24 2 0 20 TYPE1M31 2 17 6 10 MODM L=5U W=2U.model TYPE1 NMOS(KP=3.1e-5A/V2).model MODM PMOSNombre que se le da almodelo de transistor.Tipo dedispostivo:NMOS/PMOS(Opcional)Tensin umbralen ausenciade polarizacin (0V, por defecto)(Opcional)Transconductancia(2.010-5 A/V2,por defecto)(Opcional)Modulacin de lalongitud del canal(0 1/V, por defecto)(Opcional)Temperatura (27 C, por defecto)(Opcional)Parametro umbralde sustrato (0 V1/2, por defecto)(Opcional)Potencial de superficie(0.6 V, por defecto)


3. Componentes bsicos.

Ejemplo 7 (un caso real). A partir del circuito de la figura, obtener el estado de polarizacin, la tensin umbral y la transconductancia del transistor MOSFET.Nota: La caracterstica y las intensidades deben aparecer en dos grficos independientes. Todos los resultados deben almacenarse en un fichero .txt y obtenerse automticamente.



Ejemplo 7.



Ejemplo 7.


Componentes bsicos.Subcircuitos.En muchas ocasiones un circuito puede ser tan complejo que se divide en partes ms sencillas para analizarlo.Tambin puede ocurrir que estas etapas tengan un funcionamiento independiente entre s. En ambos casos es conveniente definirlas en como subcircuitos de un circuito mayor.Estructura, sintxis, llamada y posicin:.SUBCKT subnam N1 Descripcin del circuito(puede incluir otros subcircuitos y llamadas a estos)(los nodos que se usen son locales excepto tierra).ENDS

XYYYYYYY N1 SUBNAM(X: llamada, colocada despues de su definicin)(YYYY: identificacin del subcircuito mayor)


Componentes bsicos.Subcircuitos.Si un (sub)circuito es utilizado muchas veces, puede definirse en un fichero independiente al que se pueda recurrir para completar otros circuitos (ficheros.cir).

.INCLUDE ./filename.cir

No deben utilizarse espacios en el nombre del fichero del subcircuito.

El nombre del fichero y el nombre del subcircuito deben coincidir.

Copa todo el fichero del subcircuito por tanto la lnea de ttulo debe contener *.



Ejemplo 8 (Apartado A). Dado el circuito de la figura.Obtener Vout y Vin cuando la entrada vara entre -1.5 y 1.5V(paso 0.1V).Representar la entrada y la salida en funcin del tiempo cuando Vin es un seal de tipo seno de 1.5 V de amplitud y 1kHz de frecuencia.Realizar el diagrama de Bode, en modulo y fase, en el intervalo defrecuencias entre 1Hz y 10MHz. La seal de entrada tiene unaamplitud de V.Nota: Debe utilizarse una nica fuente independiente Vin. Todos los resultados deben almacenarse en un fichero .txt. Considrense un modelo simplificado de amplificador operacional. El subcircuito debe describirse en el mismo fichero.cir.



Ejemplo 8 (Apartado A). Modelo simplificado de amplificador operacional. Gain= 2E5



Ejemplo 8 (Apartado A). Ejemplo 8a

*Descripcin del circuito

*subcircuito

.SUBCKT Oper 1 2 3Rin 1 2 1MegOhmEVout 3 0 2 1 2e5.ends Oper

Vin 1 0 DC 0V AC 1V sin(0 1.5V 1kHz)R1 1 2 1kOhmXAO1 2 0 3 OperR2 2 3 10kOhm

.control*Anlisis requeridosDC Vin -1.5V 1.5 0.1VTRAN 0.01ms 1ms 0ms 0.01msAC DEC 10 1Hz 100MegHz.endc

.end



Ejemplo 8 (Apartado A). Barrido DC.



Ejemplo 8 (Apartado A). Barrido de tiempo.



Ejemplo 8 (Apartado A). Diagrama de Bode.



Ejemplo 8 (Apartado B). Dado el circuito de la figura.Realizar las mismas cuestiones que en el apartado A pero utilizando dosficheros, uno que contenga el circuito principal y un segundo que contengala descripcin del amplificador operacional.Nota: Debe utilizarse una nica fuente independiente Vin. Todos los resultados deben almacenarse en un fichero .txt. Considrense un modelo simplificado de amplificador operacional. El subcircuito debe describirse en el mismo fichero.cir.



Ejemplo 8 (Apartado B).



Ejemplo 8 (Apartado C). Dado el circuito de la figura.Realizar las mismas cuestiones que en el apartado A pero utilizando dosficheros, uno que contenga el circuito principal y un segundo que contengala descripcin de un amplificador operacional real lf156, alimentado con+15V y -15V.Nota: Debe utilizarse una nica fuente independiente Vin. Todos los resultados deben almacenarse en un fichero .txt.



Ejemplo 8 (Apartado C). Lf156



Ejemplo 8 (Apartado C). Barrido DC.lf156Ideal



Ejemplo 8 (Apartado C). Barrido de tiempo.lf156Ideal



Ejemplo 8 (Apartado C). Diagrama de Bode.lf156lf156IdealIdeal


EJERCICIOS.

Ejercicio 5. Obtener la caracterstica Vout vs. Vin del siguiente puente de diodos.Considrese que D1 y D2 tienen una corriente inversa de saturacin es 10-15 A,mientras que para D3 y D4 es de 510-14 A.


EJERCICIOS.

Ejercicio 5. Ejercicio

*Descripcin del circuitoVin 1 0 DC 0.1VV1 2 0 DC 10VV2 3 0 DC -10VR1 2 4 1kOhmR2 3 5 2kOhmR0 6 0 3kOhmD1 4 1 DIODE1D2 4 6 DIODE1D3 1 5 DIODE2D4 6 5 DIODE2.model DIODE1 D(IS=1E-15).model DIODE2 D(IS=5E-15)

.controlDC vin -10V 10V 0.5Vplot v(6) ylabel "Vout (V)"+xlabel "Vin (V)"+title "Caracteristica de un puente de diodos"print all>>ejer5.txt.endc

.end


EJERCICIOS.

Ejercicio 5.


EJERCICIOS.

Ejercicio 6. Dado el circuito de la figura,Obtener la caracterstica IE vs. VEC cuando las fuentes de tensin VEC y VEB,varan entre 0 y 5V (paso 0.2V) y 0.6 y 0.8 V (paso 0.01V), respectivamente. Datos: Transistor PNP de caractersticas F=150, R=3 y VEARLY=40 V.Nota: Todos los resultados deben almacenarse en un fichero .txt y obtenerse automticamente.


EJERCICIOS.

Ejercicio 6.

Ejercicio 6

*Descripcin del circuitoVec 1 0 DC 1VVeb 1 2 DC 1VQ1 0 2 1 bjt.model bjt PNP(BF=150, BR=3, VAR=40v)

.controlDC Vec 0V 5V 0.2V Veb 0.6V 0.8V 0.01Vplot (-1*i(Vec)).endc

.end


EJERCICIOS.

Ejercicio 6.

introduccion a espice sesion ii

Documents