PRÁCTICA 2: CONSTRUCCIÓN Y SIMULACIÓN DE UN CIRCUITO EN DC.

En esta práctica llevaremos a cabo la simulación de un circuito lineal alimentado por una fuente de tensión continua. para ello empezaremos por ejecutar nuestro programa OrCAD Capture. Nos aparecerá la pantalla inicial, similar a la siguiente:

Imagen 1. Pantalla inicial Pspice Capture

En esta primera pantalla seleccionaremos, en el apartado de PROJECT, la opción "NEW" y nos aparecerá la siguiente ventana de diálogo para que indiquemos el tipo de proyecto que deseamos crear:

Imagen 2. Ventana de diálogo para seleccionar tipo de proyecto. 

En el apartado de "Name" pondremos el nombre que queremos que tenga nuestro proyecto. Para esta práctica seleccionaremos la opción "Analog or mixed A/D" en la lista de tipos de proyecto. En "Location" especificaremos la dirección, dentro de nuestro PC, donde queramos guardar el trabajo.

Pulsamos "OK" y la ventana desaparece, dando lugar a una segunda ventana de diálogo similar a la siguiente, que nos pregunta si queremos crear un proyecto totalmente nuevo o bien a partir de algún diseño anterior:

Imagen 3. Create PSpice Project.

En este caso seleccionaremos la opción de "Create a blank project" y pulsaremos OK.

Solo si se trata de la primera vez que ejecutamos el programa, este nos preguntará qué librerías vamos a utilizar en nuestro proyecto. Por lo general, seleccionaremos todas de las que dispongamos, las añadiremos, y pulsaremos "Finalizar". Esta ventana no volverá a aparecer la próxima vez que ejecutemos el programa.

A continuación, nos aparecerá nuestra mesa de trabajo por defecto en PSpice, además de todos los botones que permitirán seleccionar componentes, cables y los distintos objetos que nos servirán para realizar el dibujo del circuito que deseamos simular:

 Imagen 4. barra de menú superior (parte superior)

Imagen 5. Barra de herramientas (parte derecha)

El circuito que nuestro libro propone construir en la práctica que estamos realizando es el siguiente:

Imagen 6. Circuito propuesto. Divisor de tensión.

Comenzaremos con la realización de dicho circuito añadiendo los distintos componentes que lo componen. Para ello iremos a la barra de herramientas de la parte derecha de nuestro programa y pulsaremos el botón "Place part". Tras pulsarlo se abrirá un nuevo menú similar al siguiente, que nos muestra las distintas librerías que hemos añadido con anterioridad, y los componentes de cada librería:

Imagen 7. Menú Place Part.

En primer lugar, la fuente de tensión continua se encuentra en la librería SOURCE (fuentes de alimentación de tensión, de corriente, AC, DC,...) y viene dada por el nombre "VDC".

Por otro lado, las resistencias se sitúan en la librería ANALOG (resistencias, bobinas, condensadores...) y vienen dadas por el nombre "R".

Por último, para colocar la toma de tierra o elemento de masa, pulsaremos el botón "Place ground" en la barra de herramientas de la parte derecha, y se nos abrirá una ventana de diálogo similar a la siguiente:

Imagen 8: Place Ground.

En este menú seleccionaremos la biblioteca GROUND, y el elemento llamado "0".

Cada vez que escogemos un elemento, debemos pulsar dos veces sobre su nombre y el cursor "arrastra" el símbolo del componente. Para colocar el elemento en el lugar deseado, solo debemos pulsar una vez. Cuando hayamos acabado de colocar ese elemento en concreto, sera suficiente pulsar Escape (Esc) para que desaparezca del cursor.

Una vez colocados los elementos en nuestra mesa de trabajo, debe quedar algo similar a lo siguiente:

Imagen 9. Elementos colocados.

Para que los elementos queden en la posición propuesta por el libro, giraremos los componentes que sea necesario, para ello utilizaremos la opción "rotate" que aparece al pulsar con el botón derecho del ratón en cada uno de ellos. El resultado obtenido será el siguiente:

Imagen 10. Elementos colocados en posición correcta.

Antes de continuar, es necesario explicar una serie de conceptos sobre los elementos que forman un circuito. Todos los elementos que forman un circuito constan de un símbolo, una serie de atributos (distintos según el tipo de elemento) y un part name, que es el nombre o combinación de caracteres con que podemos encontrar un determinado componente en las librerías del programa.

Por ejemplo, en el caso de una resistencia, su símbolo es una línea en zigzag, sus atributos son el nombre con que se designa a esta resistencia dentro del circuito y su valor en ohmios, y su part name es simplemente "R".

Cuando situamos un elemento en el esquema del circuito no aparecen siempre todos los atributos del elemento. Si queremos modificar sus atributos debemos hacer doble click en el elemento y aparecerá una tabla como la siguiente, denominada Property Editor donde podemos cambiar cualquier atributo (en este caso de una resistencia "R") y seleccionar si queremos que aparezcan en el esquema o no:

Imagen 10. Property Editor de una resistencia.

Volviendo a nuestro circuito, una vez posicionados los elementos en posición correcta, hay que conectar estos elementos por medio de cables para que formen un circuito, para ello, pulsaremos el botón PLACE WIRE (ver imagen 5), o bien mediante la combinación de teclas SHIFT+W. Así, el cursor normal del ratón es sustituido por uno en forma de cruz, esto significa que hemos entrado en el modo de cableado. Una vez estamos en el modo cableado, para conectar los distintos elementos entre sí basta con cliquear sobre los terminales de los componentes, dando como resultado el circuito deseado:

Imagen 11. Circuito completo.

Una vez dibujado el circuito ya estamos en condiciones de seleccionar el tipo de análisis y realizar la simulación del mismo. En este caso, realizaremos un análisis llamado Bias Point, es decir, un análisis en continua. Para ello pulsaremos, en la barra de menú, sobre PSpice >> New simulation Profile y aparecerá una ventana de diálogo similar a la siguiente, donde escogeremos únicamente la opción Bias Point.

Imagen 12. New Simulation Profile.

Una vez hecho esto se realiza la simulación del circuito mediante la opción PSpice >> Run o bien pulsando el botón con el símbolo PLAY de la barra de herramientas. Las corrientes de malla y las tensiones de nodo se pueden visualizar mediante los botones:

El resultado de la simulación se muestra en la imagen siguiente:

Imagen 13. Resultados de la simulación del circuito.

Por último, un elemento importante de la simulación es el llamado Output File, al que se puede acceder desde PSpice >> View Output File, y donde viene mucha información sobre la simulación realizada: nomenclatura de los nodos, valores de tensión y corriente, tipo de simulación y si hay algún error en la interconexión de los componentes o la definición de los atributos. A continuación se presentan los resultados del fichero Output del circuito simulado anteriormente:

Ejercicios a resolver

Ejercicio 1

En este ejercicio se simula el circuito mediante un análisis Bias Point , en las fotografía 1 podemos observar  las tensiones y en la fotografía dos, las intensidades.

Ejercicio 2

En este ejercicio nos piden la intensidad que pasa por la resistencia 3.

Ejercicio 3

Se calculan las tensiones en todos los nodos del circuito.