P U C R S Faculdade de Engenharia VIII - Semana da Engenharia

1. P U C R SFaculdade de EngenhariaVIII - Semana da Engenharia PSPICE 8.0 FOR WINDOWS UMA FERRAMENTA PARA PROJETO DE SISTEMAS COMPUTACIONAIS Eng. Anderson Royes Terroso, MSc. Setembro/1999

2. Estrutura do Curso • Segunda-feira: • PSPICE para DOS; • PSPICE para Windows versão 8.0; • Esquemático (MicroSim Schematics) • Criar circuitos analógicos e digitais; • Criar sub-circuito • Simulação de Monte Carlo • PSPICEA/D • Verificação de erros terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

3. Visualizador Gráfico ( PROBE ) • criar novos gráficos, inserir curvas, comentários, ordenar curvas, acrescentar cursor, etc... • Terça-feira: • Roteamento de placa( MicroSim PCBoard ) • Exemplos ( Treinamento prático ) terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

4. Introdução terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

5. SPICE - Simulator Program withIntegrated Circuit Emphasis(programa de simulação com ênfase em circuitos integrados) Todas as versões do SPICE originaram da versão SPICE 2, criada nos meados de 1970 pela Universi-dade de Berkeley, na Califórnia. terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

6. PSPICE for DOS terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

7. Versão base de todas as outras; • Componentes são descritos textualmente (NÃO PODE DESENHAR O CIRCUITO); • Descrição nodal; • Arquivos com extensão *.cir Resistor:R3 2 4 4k Capacitor:C3 2 4 4pF Fonte DC:Vcc 0 1 DC 12 terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

8. Exemplo V0 4 0 DC 12V V1 0 3 DC 12V Vin 0 1 AC 1 SIN(0 4 1KHz ) R1 1 5 2Kohm R2 5 2 1Kohm X_opamp 0 5 4 3 2 LM324 .tran 0.1ms 18ms .lib .probe .end terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

9. SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO • A simulação de Monte Carlo leva em consideração as tolerâncias dos componentes terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

10. Comandos Básicos: • .model (cria um modelo) • .probe(permite a visualização gráfica) • .tran(duração da simulação) • .temp(temperaturas de simulação) • .subckt(chamada de um subcircuito) • .mc(simulação de Monte Carlo) • .end(finalização de um arquivo) terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

11. PSPICE 8.0 for WINDOWS terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

12. OBJETIVO

13. ANÁLISE DOS PRINCIPAIS MENUS A opção Design Manager do menu DesignLab Eval 8, permite acessar o esquemático, o simulador PSPICE e o visualizador gráfico (Probe). terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

14. Visualizador Gráfico (Probe) Roteador de placa (PCBoard) Simulador (PSPICE A/D) Esquemático (Microsim Schematics)

15. Nesta área de trabalho você criará os circuitos, depois será realizada uma análise elétrica e posteriormente a simulação e visualização gráfica.

18. Escolha de um componente, fonte, conector, etc..

19. Como alterar o valor dos componentes e das fontes? Resistor Duplo Clique Fonte Senoidal Duplo Clique

20. Quando vários componentes ( portas lógi-cas) do mesmo tipo, são colocados o programa altera o “Reference” ( U8 , U9 ), mas repete o “Gate” ( A ). O que seria correto é permanecer o “Reference” e mudar o “Gate”, até esgotar o número de portas de um encapsulamento. Portanto, é necessário editar estes componentes e trocar a referência e o Gate. Na opção “Gate” estão todas as portas disponíveis no encapsula-mento ( A, B, C, .., N ) e repetindo a Reference. O “software” automatica-mente atualiza os pinos das portas. Ex.: U8A (1,2,3), U8B(4,5,6), U8C(8,9,10).. Duplo clique sobre U9A

21. FONTES • Na biblioteca source.slb, encontram-se algumas fontes que são indispensáveis no projeto de circuitos. • Assim como os resistores, capacitores e indutores, precisam ser editados para alterar o seu valor e a tolerância, as fontes também necessitam que certos parâmetros sejam ajustados. terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

22. Modelos de fonte e os parâmetros a serem ajustados

23. COMO CRIAR SUBCIRCUITOS ? Fontes de estímulos STIM1 Conector Global Conectores Interface Conectores Interface

24. Duplo Clique

25. Navigate = Quando várias páginas são criadas. View = Recursos de Zoom. Redraw usado como “refresh”.

26. Grid presente (pontos) Permite mover os componentes visualizando sua conexões Indica no canto direito da tela a posição onde está o cursor Próxima transparência

27. INCLUINDO BIBLIOTECAS NO MICROSIM SCHEMATICS Permite a inclusão de bibliotecas, na opção do menu Editor Configuration em Library Settings. Por exemplo, se a biblioteca que será incluída for diode.slb, então informe o path (caminho) onde está a biblioteca e clique em Add* (garante sua utilização em todos os esquemáticos). OBS.: Esta versão de Avaliação não permite incluir mais que dez bibliotecas.

28. Verifica o arquivo de saída Verifica o arquivo que gerou o netlist Executa o Probe (não é necessário usar esta opção , pois a opção Simulate executa automaticamente.

30. MENU ANALYSIS • SETUP: ajuste de vários parâmetros antes de ser realizada a simulação; • SIMULATE: executa o simulador PSPICE; • PROBE SETUP: ajuste de alguns parâmetros quando for chamado o visualizador gráfico os valores “default” são adequados. terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

32. TEMPO DE SIMULAÇÃO Use um valor pequeno Dica: 20% da duração da simulação Duração da simulação Melhora a qualidade do topo das curvas Dedicado à Análise de Fourier

33. SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO

36. PONTEIRAS DE PROVA • Medidor de tensão (Mark Voltage Level): • mostra a tensão em qualquer ponto do circuito. • Medidor de corrente (Mark Current in pin): • deve ser colocado nos terminais dos compo-nentes • Medidor de tensão entre dois pontos (Mark Voltage Differencial): • fornece o valor da tensão entre dois pontos. • Medidores variados (Mark Advantage): • mede tensão de fase, DB, etc.. terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

37. Window: ajusta as janelas na área de trabalho Help: Ajuda on-line.

38. ROTEIRO PARA CRIAR UM CKT • Abrir o esquemático. • File => New. • Draw => GetNewPart (escolha um componen-te de cada vez). • Utilize o comando CTRL-W (Draw Wire) para fazer as ligações e CTRL-R para rotacionar os componentes. • Edite as fontes e os resistores, capacitores e indutores para alterar seus valores. terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

39. Escolha os pontos onde quer visualizar os sinais (tensão, corrente, etc..) • Coloque as ponteiras (Markers => Mark Voltage) • Configure o visualizador gráfico (Analysis => Probe_Setup => Show All Markers => OK) • Configure o tempo de simulação (Analysis => Setup => Transient) • Salva o trabalho (File => Save As) • Simula o circuito (Analysis => Simulate) terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

40. DICAS IMPORTANTES • Coloque labels nos fios onde serão colocadas as ponteiras (melhora a visualização gráfica) • Para rotacionar os componentes e conectores: marque o componente e depois CTRL-R, tantas vezes forem necessárias; • Coloque em todos os conectores nomes (labels); • Quando criar um bloco não esqueça de usar o conector interface (port.slb) • Não esqueça de preencher os parâmetros das fontes;

41. Não deixe nem um terminal de saída flutuando, coloque um conector global (biblioteca port.slb) • Inicialize os flip-flop antes da simulação; • Informe o tempo (duração) de simulação (obrigatório); • Não esqueça de colocar o terra (port.slb => EGND); • As ponteiras de corrente são conectadas junto ao componente;

42. VISUALIZADOR GRÁFICOPROBE terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

43. Visualizador Gráfico (PROBE) Trace:Caso necessite acrescentar outras curvas Plot: Pode-se criar novos gráficos, com isso visualizar outras curvas Tools (Cursor): adiciona o cursor no gráfico.

44. Visualizador Gráfico - continuação (PROBE) • Sinais digitais e sinais analógicos são colocados em gráfi-cos separados; • Quando for necessário inverter a posição das curvas, clique sobre o label e use CTRL-X para copiá-lo e apagá-lo, depois marque a posição onde deve ser colocado e use CTRL-V Marque a curva que terá a posição alterada CTRL-X Marque a posição posterior onde deseja colocar a curva CTRL-V

45. PCBoard terroso@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~terroso sisc-l@ee.pucrs.br http://www.ee.pucrs.br/~sisc

46. Para realizarmos o roteamento, é necessário em primeiro lugar usar um conector diferente de global e interface, neste exemplo foi utilizado o EDGE26, além disso colocar DIG_PWR e DIG_GND.

47. SCHEMATICS: • ANALYSIS => CREATE NETLIST • TOOLS => RUN PCBOARDS

48. Arrumar os componentes, da forma mais adequada.

49. Fazer o contorno da placa: • Selecione BoardOutline e com \ faça o contorno da placa.

50. Contorno da placa