Practica 1 INTRODUCCIÓN AL PSPICE 9.1

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.

Figura 12

-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.

                        

      Figura 13

·        Part: abre una ventana de dialogo con la que podemos seleccionar un componente, donde podemos añadir librerías o quitarlas.

           

            Figura 14

·        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.

Figura 15

·        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.

Figura 16

·        New simulaation profile: permite crear un nuevo fichero de simulación.

Figura 17

·        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…

Figure 19

2.1.6 MENU OPTIONS

En este menú podemos encontrar diversas opciones generales sobre la aplicación.

Figura 20

·        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.

Figura 21

-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.

Figura 23

-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.

Figura 24

·        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.