PRÁCTICA 1:
INTRODUCCIÓN AL PSPICE 9.1.
1. ¿Qué es PSpice?
Spice se creó para
resolver las ecuaciones que describen un circuito a través de una simple
representación del mismo, se remonta a los años 70, y fue creado en la
Universidad de California. Dado que tuvo un gran impacto, pronto aparecieron
versiones mejoradas (Spice2, Spice3...). En 1984 apareció el programa Pspice,
que es la versión del simulador Spice disponible para el IBM-PC
La palabra “Spice” se crea a partir de las iniciales
“Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis”.
PSpice funciona con la unidad fundamental de programación
“Netlist”. Se trata de un archivo ASCII que muestra la descripción del circuito
expresada en el lenguaje PSpice, así como su análisis global (dominio del
tiempo, frecuencia...). Una vez llevado a cabo este primer paso, se activa el
compilador PSpice, que nos dirá si hay errores en nuestro circuito, o por el
contrario, funciona de manera correcta. Por último, una ventana que muestra la
pantalla de un osciloscopio representa los resultados.
Las evoluciones posteriores de PSpice, tales como los
programas Schematics y Capture nos permiten realizar circuitos, sin apenas
utilizar la sintaxis propia de PSpice. Sin embargo, conociendo dicha
terminología exprimiremos al máximo las funciones del programa.
Actualmente PSpice recibe el nombre de OrCAD, y la
aplicación completa realiza tanto simulaciones analógicas y digitales de
circuitos electrónicos, como creaciones de PCB's a partir de los esquemas de
nuestro circuito.
En esta práctica, y en las siguientes, trabajaremos con la
versión demo del programa OrCAD 9, que se denomina comúnmente como OrCAD demo o
bien PSpice student 9.1. Dicha versión
funciona de forma idéntica a la profesional, y no viene condicionada por
ninguna limitación temporal de uso. Sin embargo, posee una librería de
componentes mucho menor que la versión completa, el número de componentes de
los circuitos que puede simular es más reducido y sufre cambios en ciertas
opciones de simulación.
2. Elementos de Pspice
Student 9.1
Una vez instalado
nuestro programa OrCAD 16.5 Lite, nos disponemos a iniciar el programa desde
nuestra barra de inicio, y observamos que dispone de las siguientes
aplicaciones:
Figura 1. Aplicaciones del programa
Pspice Student 9.1
En las prácticas a
realizar a continuación, trabajaremos con la aplicación OrCAD Capture CIS y
PSpice A/D.
2.1 Capture Student.
Esta aplicación permite la creación de
circuitos electrónicos (analógicos, digitales y mixtos) en un entorno gráfico.
Una vez iniciada la aplicación correspondiente, el programa se abre
mostrándonos una pantalla como se muestra en la Figura 2.
2.2.1. Menú File.
Este menú desplegable contiene las
opciones que nos permiten trabajar con los ficheros, dándonos la opción,
incluso, de realizar operaciones como: abrir, guardar, cerrar un archivo
existente o bien crear uno nuevo. La figura siguiente representa el desplegable
File con sus distintas opciones.
Figura 3. Menú File.
-New:
Esta opción abre un segundo menú
desplegable que contiene un listado de los distintos tipos de archivo que el
programa nos da la opción de crear.
Figura 4. Menú New.
·Project. Es la primera subopción del
desplegable que muestra la opción New. Abre una pestaña de diálogo que
permite la creación de un proyecto nuevo, como veremos a continuación, existen
varios tipos de
proyectos,
que vienen representados en la siguiente figura.
Figura 5. New Project.
En el proyecto que elijamos se
almacenarán y enlazarán todos los ficheros que vayamos utilizando a lo largo
del diseño del circuito, así como los que obtengamos en simulación. El tipo de
proyecto que utilizaremos con mayor frecuencia en las prácticas será “Analog
or Mixed A/D”.
·Design: Permite el
acceso, únicamente, a los ficheros básicos de diseño de un circuito determinado
(netlist, schematics, librerías, etc...)
·Library: Permite
añadir una serie de librerías, creadas con anterioridad, a nuestro circuito.
·VHDL File: Permite la creación
de un fichero tipo VHDL
·Verilog File: Permite la
creación de un fichero tipo Verilog.
·Text File: Esta opción
permite la creación de un fichero de texto en el cual podremos realizar
anotaciones de interés sobre el proyecto a tratar.
-Open: En esta opción, el programa nos
muestra un desplegable con la lista de los distintos tipos de archivo que
podemos abrir. Los ficheros se pueden abrir son los mismos a los que se pueden
crear. La extensión que corresponde a cada uno de ellos viene determinada por
la siguiente tabla:
Tipo de archivo
|
Extensión
|
Project
|
*.opj
|
Design
|
*.dsn
|
Library
|
*.olb
|
VHDL
|
*.vhd
|
Verilog File
|
*.v
|
Text File
|
*.txt
|
-Close project: Cierra el esquemático en
curso en un momento determinado.
-Save: Guarda el esquemático en curso en
un momento determinado.
-Export design: Exporta, una vez
convertidos, los ficheros de OrCAD Capture a distintas aplicaciones (EDIF Y
DXF.)
-Import design: Importa los diseños de
otras aplicaciones, convertidos a ficheros OrCAD Capture. El programa ofrece
tres posibilidades distintas de conversión: Pspice, EDIF. y PDIF. La siguiente
figura muestra la ventana de diálogo de Import design.
-Print preview: Permite la vista
preliminar de la página a imprimir.
-Print: Muestra una ventana de diálogo
que permite seleccionar tanto la impresora, como el tipo de impresión de la
página.
-Print setup: Muestra una ventana de
diálogo que permite configurar la impresora, la orientación y el tamaño de la
página a imprimir.
-Exit: Con esta opción cerramos la
aplicación.
-Change product: Permite llevar un
cambio de producto en un momento determinado.
-Por último, arriba de la opción change
product, encontramos una lista con los últimos proyectos utilizados.
2.1.2. Menu Edit:
En este menú
tenemos las opciones típicas de un editor como Undo (deshacer), Redo
(rehacer), Repeat (repetir una acción
realizada previamente), Cut (cortar),
Copy (copiar), Paste (pegar), Delete
(borrar), Select All (seleccionar
todo) y la opción que más nos interesa es Properties.
Dentro de esta última opción nos
aparece la siguiente ventana:
Desde
esta ventana podremos configurar las propiedades a cada componente, en este
caso, al ser una resistencia, podemos asignarle la cantidad de la resistencia,
la referencia con la que aparecerá en nuestro esquemático, tipo de simulación,
entre otras cosas.
2.1.3. Menú View:
En
este menú podemos encontrar las opciones de el programa:
·
Ascend Hierarchy:
Permite ascender en el orden jerárquico, de manera que si nos encontramos en un
subcircuito esta opción nos abrirá el circuito que contiene a este subcircuito
como componente.
·
Descend
Hierarchy: Permite descender en el orden jerárquico, de manera que si
seleccionamos un subcircuito nos abrirá la página correspondiente al mismo.
·
Go To:
Este comando nos abre una ventana de diálogo a través de la que podemos
desplazar la pantalla hasta el punto referencia que indiquemos en esta ventana.
En la siguiente imagen podemos observar las distintas opciones de este comando.
·
Zoom:
Esta opción nos abre un menú desplegable en el que disponemos de distintas
posibilidades sobre la configuración del aspecto de la pantalla. En la
siguiente imagen podemos ver algunas de las opciones en este submenú.
o
In:
Amplia la pantalla tomando como centro el punto que le indiquemos con el botón
izquierdo del ratón.
o
Out:
Reduce la pantalla tomando como centro el punto que le indiquemos con el botón
izquierdo del ratón.
o
Scale:
Abre una ventana de diálogo en la que podemos seleccionar la escala para unos
valores predefinidos o personalizados.
-Area: amplía la
pantalla en el área que seleccionemos.
-All: ajusta el
zoom al tamaño actual del circuito.
-Selection: ajusta
el zoom al tamaño de la seleccion de componentes realizadas.
-Redraw: redibuja
la pantalla, eliminando los trazos que ya no son útiles.
·
Tool Palette: permite ver u ocultar la barra de
operaciones referente para introducir componentes al circuito.
·
Toolbars: puedes ver u ocultar la barra de
herramientas correspondiente.
·
Status Bars: permite ver la barra de estados,
donde se obtiene información acerca de la aplicación.
·
Grid: activa o desactiva la rejilla de
pantalla de esquemáticos.
·
Grid References: oculta o visualiza el marco de
refencia de la rejilla.
2.1.4 MENU PLACE
Aquí podemos encontrar las opciones de insertar componentes o
elementos al circuito.
·
Part: abre una ventana de dialogo con la
que podemos seleccionar un componente, donde podemos añadir librerías o
quitarlas.
·
Wire: permite la realización de las
conexiones necesarias para el circuito.
·
Bus: permita la creación de líneas para buses.
·
Junction: permite la creación de nudos en el
circuito.
·
Bus Entry: crea las entradas para las líneas
de bus.
·
Net Alias: abre una ventana de dialogo en la
que podemos asignar a las líneas de conexión del circuito un nombre de
referencia.
·
Power: abre la misma ventana de dialogo
que la opción part pero solo fuentes de alimentación o niveles digitales.
·
Ground: accede a la misma ventana que la
opción part pero solo terminales o derivaciones en masa.
·
Off-Page: permite realizar conexiones entre
circuitos realizados en diferentes páginas.
·
Hierarchial block: abre una ventana de dialogo en la
que podemos definir las propiedades del subcircuito a crear.
·
Hierarchical port: abre la misma ventana que la opción
part pero solo con terminales de conexión de subcircuitos.
·
No connect: permite restablecer no conexiones
en el circuito.
·
Title block: selecciona los bloques del título.
·
Line: permite dibujar diversas líneas.
·
Rectangle: permite dibujar rectángulos.
·
Ellipse: permite dibujar elipses.
·
Arc: permite dibujar arcos.
·
Polyline: permite dibujar polígonos.
·
Picture: permite insertar una imagen en
formato .bmp.
2.1.5 MENU PSPICE
Aquí podemos encontrar las opciones relacionadas con la
simulación del circuito y las herramientas que nos permiten verificar y prepara
el circuito para su simulación correcta.
·
New simulaation profile: permite crear un nuevo fichero de simulación.
·
Simulation settings: esta opción permite la
configuración de las opciones de la simulación.
-General:
con esta opción se configuran los parámetros generales de simulación.
Figura 18
-Analysis: se
configuran el tipo de análisis, los cálculos, los tiempos…
2.1.6 MENU OPTIONS
En este menú podemos encontrar diversas opciones generales
sobre la aplicación.
·
Preferences: muestra una ventana de dialogo en
la que podemos personalizar parámetros de la aplicación.
-Colors/print:
podemos seleccionar el color de los elementos del circuito.
-Grid display:
permite ocultar o mostrar la rejilla o establecer su estilo.
-Pand and zoom:
permite la configuración del factor de escala del zoom.
-Select: permite configurar
el modo de selección de los componentes del cursor.
-Miscellaneous: permite la personalización de
algunos parámetros de configuración.
-Text Editor:
permite la configuración del formato del texto.
·
Desing template: abre una ventana de dialogo en la
que podemos configurar parámetros a nivel general del proyecto que se está
realizando.
-Fonts: permite
establecer la fuente del texto para cada elemento de forma individual.
-Title block:
Accedemos a una ficha de identificación del proyecto en la que podemos
especificar el título.
-Page size: permite la configuración del tamaño
de la página.
-Grid reference:
permite configurar una serie de referencias adicionales que se añaden a la
rejilla.
-Hierarchi:
permite establecer la jerarquía entre los subcircuitos.
-SDT Campatibility: permite especificar que propiedades
guardara capture en los ocho campos de componentes del SDT.
2.1.7 MENU WINDOW
En este menú podemos encontrar varias opciones sobre las
ventanas.
·
New window: permite crear una nueva ventana.
·
Cascade: permite visualizar todas las ventanas abiertas de forma de
cascada.
·
Tile Horizontally: permite visualizar todas las ventanas abiertas en forma de
mosaico horizontal.
·
Title Vertically: permite visualizar todas las
ventanas abiertas en forma de mosaico vertical.
·
Arrange Icons: permite colocar iconos.
·
Session log: muestra la ventana de sesión log
que contiene anotaciones sobre la sesión de trabajo que estamos realizando.
·
Lista de archivos: en la parte inferior del menú
desplegable de window aparecen las distintas ventanas que están abiertas,
indicabdo la venta activa.
2.1.8 MENU HELP
En este menú aparecen las opciones que nos permiten acceder a
la ayuda de la aplicación.
Figura 25
·
Help topics: podemos solicitar ayuda sobre los temas
que se proponen.
·
Leaning Capture: muestras el tutorial de OrCAD
capture.
·
About Capture: contiene información sobre la
versión de la aplicación.
·
Web resources: contiene accesos directos a páginas
de OrCAD.
Menú
file.
Gracias
al menu file podremos seleccionar diferentes opciones, como: abrir
un fichero, guardarlo, cerrarlo …
Con
la primera pestaña, NEW,
podremos
crear un nuevo archivo con dos posibilidades, que son:
Simulation
profile: Con el que podremos
crear un fichero que contenga información de una nueva
simulación. Cuando clickeamos en este botón, nos saldrá una nueva
celda donde tendremos que indicar el nombre del nuevo fichero y
del fichero actual. Gracias
a esta opción creamos una especie de copia de seguridad.
- Text
file: Crea un archivo donde
podemos guardar información del circuito.
OPEN:
Con el que abrimos un fichero que ya existe en formato *.dat.
APPEND
WAVEFORM (.DAT): Con el que
puedes añadir un fichero de ondas, con extensión
.DAT, y así poder ver distintas señales de simulaciones diferentes
del mismo o de distinto circuito.
CLOSE:
Cierra el archivo.
OPEN
SIMULATION: Abre un fichero de
extensión *.sim correspondiente a los resultados de una simulación
anterior.
CLOSE
SIMULATION: Cierra el fichero
de simulación con el que estemos trabajando.
PAGE
SETUP: Abre una ventana que
nos permite configurar la página de trabajo, márgenes, encabezado
y pie de página, orientación, posición de la información y
cualquier información que queramos que sea imprimida.
PRINTER
SETUP: Abre una ventana con la
que podemos configurar la impresora, y también el tamaño y la
orientación de la página.
LOG
COMMANDS: Crea un archivo de
comandos con extensión *.cmd, donde se almacenan las acciones que
realicemos dentro del programa.
RUN COMMANDS:
Nos deja abrir un fichero de comandos creado anteriormente mediante
“LOG COMMANDS”
RECENT
SIMULATIONS: Contiene un menú
donde aparecen las últimas simulaciones hechas, y podemos
cargarlas directamente.
RECENT
FILES: Contiene un menú
desplegable donde aparecen los últimos ficheros de datos
utilizados, de forma que podemos cargarlos.
EXIT:
Permite salir de la aplicación.
Menú
Edit
Con
este menú podemos editar los datos con los que estamos trabajando en
nuestra pantalla. Para utilizar las distintas opciones habra que
seleccionar con el ratón el dato que queremos editar.
CUT:
Corta la señal seleccionada y la guarda en memoria para siguientes
acciones de pegar, “CTRL + X”.
COPY:
Copia en el portapapeles la señal selecionada para siguiente
acciones de pegar, “CTRL + C”.
PASTE:
Permite pegar la señal previamente cortada o copiada en la ventana
seleccionada “CTRL + V”.
DELETE:
Borra la señal seleccionada en ese momento “SUPR”.
FIND:
Busca una palabra o un texto dentro de la ventana de texto de Pspice
A/D “CTRL + F”.
FIND
NEXT: Busca la siguiente
palabra o texto que se encuentra dentro de la ventana. “F3”.
REPLACE:
Sustituye una palabra o frase dentro de la ventana de texto “CTRL
+H”.
GOTO
LINE …: Permite saltar a la
línea de texto que se le indique “CTRL + G”.
INSERT
FILE: Inserta cualquier
fichero de formato texto.
TOGLLE
BOOKMARK: Crea en el texto una
marca de referencia.
NEXT
BOOKMARK:Salta a la siguiente
referencia que aparezca en el texto, tomando como referencia la
posición del cursor, Esta opción permanecerá activa siempre que
exista por lo menos una marca de texto.
PREVIOUS
BOOKMARK: Salta a la anterior
referencia de texto, tomando como referencia la posición del
cursor. Esta opción permanecerá activa siempre que exista por lo
menos una marca de texto.
CLEAR
BOOKMARK: Borra una marca de
texto.
MODIFY
OBJECT: Abre una ventana en la
que podemos sustituir una señal por otra previamente seleccionada.
Menú
View.
Gracias
a este menú podemos ver los comandos de la visualización del
programa, osea, configurar lo que queremos ver, y cómo lo
queremos ver.
ZOOM:
Abre un menú desplegable
donde tenemos distintas opciones para configurar el tamaño de la
ventana:
Fit:
Ajusta automáticamente el tamaño de la forma de onda al de la
pantalla.
In:
Amplia el tamaño de la
pantalla tomando como centro el punto que le indiquemos con el botón
izq del ratón.
Out:
Reduce el tamaño de la pantaña tomndo como centro el punto que le
indiquemos con el botón izq del ratón.
Area:
Amplia el tamaño de la pantalla ajustándolo al tamaño del área
que seleccionemos con el botón izq del ratón.
Previous:
Permite volver a la configuración del tamañode la pantalla que
tuviéramos anteriormente.
OUTPUT
FILE: Con él podemos ver el
fichero de salida de la simulación con extensión *.out.
SIMULATION
QUEUE: Abre una ventana en la
que podemos realizar la simulación del circuito otra vez. Incluye
la opción Settings
que
abre la ventana de Edit
simulation settings de capture.
OUTPUT
WINDOW: Permite ver o no la
ventana de salida, que nos da la información sobre la simulación
en curso y de los posibles errores que hayan podido suceder.
SIMULATION
STATUS WINDOW: Con el que
puedes ver o no la ventana que nos informa sobre el estado de la
simulación.
TOOLBARS:
Con
el puedes seleccionar las barras de botones que queremos que estén
presentes en la aplicación. En la siguietne figura se muestra la
ventana de diálogo en la que vemos que las barras de herramientas
se organizan por categorías: fichero, edición, simulación ...
STATUS
BAR: Puedes ver la barra de
estado donde se observa la información de la aplicación: tiempo de
análisis, efecto del botón sobre el que situemos el ratón …
WORKBOOK
MODE: Gracias a él puedes
organizar la pantalla como si se tratase de un archivador.
ALTERNATE
DISPLAY: Permite tener la
ventana de resultados (el osciloscopio) flotante sobre la página de
diseño.
ALWAYS
ON TOP: Sitúa un icono de
Alternate Display para
volver al estado original.
Menú Simulation
Con este menú
podemos configurar la simulación, empezarla, hacer una pausa ...
RUN:
Ejecuta la simulación actual de la aplicación.
PAUSE:
Permite
realizar una pausa durante la simulación.
STOP:
Deja
detener la simulación en curso.
EDIT
PROFILE:
Nos deja configurar los parámetros referentes a la simulación.
Para ello abre la ventana de Edit
Simulation Setting de Capture.
2.2.5 Menú Trace
En este menú
encontraremos las opciones referentes a las formas de onda que
queramos representar en la pantalla.
ADD
TRACE: Abre una ventana donde
se encuentran todas las posibles señales que podemos ver, de forma
que podemos elegir las que queremos ver. Se nos ofrece unas
funciones analógicas y operadores matemáticos que podemos usar
para un correcta visualización de la medida deseada.
DELETE
ALL TRACES: Permite borrar
todas las señales que tengamos representadas en ese momento.
FOURIER:
Permite hacer un análisis de fourir de la señal representada.
Unicamente es válida esta opción para señales analógicas.
Realizado el análisis esta opción pasa a llamarse End
Fourier , con la que
podremos volver a la señal original.
PERFORMANCE
ANALYSIS: Sólo vale para
simulaciones de tipo paramétrico. Nos muestra como varia una
característica del circuito en función de algún parámetro.
CURSOR:
Abre una ventana donde encontraremos las opciones sobre el cursor.
Proporciona información sobre el valor de cualquier punto de la
señal representada.
MACROS:
Nos muestra una ventana donde podemos ver, modificar y crear macros.
Macro es el nombre que se le asigna a un valor concreto (el valor
pi, por ejemplo).
GOAL
FUNCTIONS: Con la que puedes
utilizar funciones definidas de gran utilidad. En esta opción
podemos crear nuevas funciones, modificar las existentes, copiarlas
…
EVAL
GOALL FUNCTIONS: Abre la
ventana de diálogo de Add Traces donde podemos seleccionar la señal
deseada y aplicarle la función correspondiente.
Menú
Plot
En
este menú encontramos las opciones sobre los ejes de coordenadas
y los trazos donde se representan las señales.
AXIS
SETTINGS:
Abre una ventanadonde podemos configurar los ejes de coordenadas y
las rejillas correspondientes a cada uno de los ejes. Podemos variar
la variable a representar en cada eje, escala del eje, rago del
tiempo a representar …
ADD
Y AXIS:
Crea un nuevo eje Y, que será independiente de los demás y donde
podemos seleccionar la variable a representar y la escala.
DELETE
Y AXIS:
Borra el eje Y creado anteriormente.
ADD
PLOT TO WINDOW: Con
el que creamos un nuevo espacio de la pantalla donde podemos
representar señales. Éste es independiente de los existentes, de
manera que podemos configurarlo y representar las señales que
deseemos.
DELETE
PLOT: Gracias
a el borramos el trazador anterior seleccionado en ese momento.
UNSYNC
X AXIS:
Permite configurar los ejes X de los trazadores de manera
independiente.
DIGITAL
SIZE:
Deja variar el tamaño del trazador en el que se representan señaes
digitales para circuitos mixtos.
LABEL:
Abre
un menú desplegable que contiene distintas opciones para
personalizar la representación: texto, líneas, flechas, recuadros
…
AC:
Identifica la simulación en curso como un análisis AC.
DC:
Identifica la simulación en curso como un análisis DC.
TRANSIENT:
Identifica
la simulación en curso como un análisis transitorio.
Menú
Tools.
Este
menú contiene las opciones que proporciona la aplicación para la
selección y configuración de las herramientas de aplicación a las
señales.
CUSTOMIZE...:
Permite
configurar cada una de las herramientas de aplicación según
categorías
OPTIONS:
Abre una ventana de diálogo en la que podemos activar y desactivar
distintas opciones de la aplicación.
Menú
Windows.
Aquí
aparecen diferentes opciones sobre las ventanas de la aplicación:
crearlas, modificarlas, clasificarlas, borrarlas o incluso guardar
las ventanas para copiarlas posteriormente en el portapapeles u otro
editor de textos y/o imágenes.
NEW
WINDOW:
Con el que podemos crear una nueva ventana.
CLOSE:
Permite
cerrar la ventana activa.
CLOSE
ALL: Permite
cerrar todas las ventanas abiertas de la aplicación.
CASCADE:
Permite clasificar todas las ventanas abiertas en forma de mosaico
horizontal.
TILE
HORIZONTAL: Con
el que podemos clasificar todas las ventanas abiertas en forma de
mosaico horizontal.
TILE
VERTICAL: Permite
clasificar todas las ventanas abiertas en forma de mosaico vertical.
TITLE:
Abre
una ventana en la que podemos definir el título de la ventana
activa.
DISPLAY
CONTROL: Muestra
una ventana de diálogo en la que podemos leer o guardar las
ventanas abiertas.
COPY
TO CLIPBOARD:
Permite copiar el contenido de la ventana activa en ese momento en
el portapapeles del sistema, pudiendo pegarlo en otras aplicaciones.
Menú
Help.
Donde
encontramos las opciones que nos ofrece la aplicación para obtener
ayuda.
De
las distintas opciones destacaremos:
HELP
TOPICS:
Muestra una ventana en la que podemos solicitar ayuda sobre los
temas que se nos propone.
WEB
RESOURCES: Muestra
una lista desplegable que contiene el acceso directo a las páginas
de OrCAD en Internet.
ABOUT
PSPICE:
Muestra un cuadro de diálogo que contiene información de la
versión de la aplicación.
