Crear librerías

Crear bloques jerárquicos y librerías en  orCAD v16.6

   

Elaborado por:

Roger Alexander Martínez Ciro

contratista de investigación

Supervisor:

Sergio Ignacio Serna Garcés

  

INSTITUTO TECNOLÓGICO METROPOLITANO – ITM

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA ADSCRITA AL MUNICIPIO DE MEDELLÍN

Medellín - 2015

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Resumen

Los diseños de esquemáticos en cualquier programa de diseño electrónico por ordenador, pueden ser tan grandes y complejos que al momento de iniciar su elaboración, se requieren más de una hoja de trabajo. Es por eso que aremos uso de los bloques jerárquicos para cada sesión del diseño, con el fin de hacer más entendible nuestro proyecto. Finalmente, y luego de tener cada diseño depurado, se procede a diseñar un paquete de librería para cada uno de los bloques jerárquicos, esto permitirá utilizar dicho esquemático en cualquier proyecto que se requiera.  

Organización del documento

1. Diseñar el esquemático 

2. Crear un bloque jerárquico para encapsular el esquemático 

3. Crear parámetros globales 

4. Crear una libraría para el bloque jerárquico

1. Diseñar el esquemático  

El objetivo en este punto es identificar y realizar el diseño del esquemático que se quiere encapsular mediante el bloque jerárquico. En la figura 1 se puede apreciar el diseño de un convertidor Buck, conformado por: Convertidor, Controlador PI, PWM, driver para los mosfet y sensor de corriente. Como se puede notar, el circuito cuenta con muchos dispositivos electrónicos en un solo esquemático, lo ideal sería que cada bloque cuente con un esquemático independiente y que a futuro se pueda utilizar en cualquier otro proyecto. Esto último será la finalidad de este tutorial.

Figura  1. Sistema electrónico de un convertidor Buck 

Para iniciar, crearemos un bloque jerárquico para el circuito del Buck, el cual se muestra en la figura 2. 

Figura  2. Circuito del Buck

2. Crear un bloque jerárquico para encapsular el esquemático

Lo que realizaremos será un bloque jerárquico, el cual hará referencia a una hoja de esquemático. Sus principales atributos serán los pines de entrada y salida, pines de alimentación y parámetros globales que hacen referencia a valores de componentes que pueden ser variables.

Pasos para crear un bloque jerárquico

• Seleccionar la herramienta (place hierarchical block) 
• Dar nombre al bloque para identificar el circuito al cual hacer referencia. (Buck_BG). Es importante anotar, que el nombre que se le dé al bloque debe ser única. 
• La opción de (Primitiva), debe estar en Default. Esta característica permite descender al esquemático que contiene dicho bloque. 
• Inplementation Tipe. El que nosotros implementaremos es del tipo esquemático, por lo cual debemos dejar seleccionada dicha opción (Schematic View)
• Inplementation name. Este hace referencia al nombre del diseño 
• User propierties. En esta opción podemos hacer configuraciones de usuario, como por ejemplo crear variables o parámetros globales y de carácter jerárquica. Esto significa que en el nivel más bajo del bloque, esto es a nivel del esquemático, podemos crear parámetros que apunten a valores de algún componente y luego en el nivel superior, esto es en el bloque, crear parámetros que apunten a las variables creadas en el esquemático, con el fin de alterar los valores de un manera más natural.

Bloque jerárquico

En la figura 3, se muestra la creación del bloque para el circuito Buck 

Figura  3. Configuración del bloque jerárquico

Luego de dar click en OK, se procede a realizar el dibujo del rectángulo, el cual hará referencia al nuevo esquemático. Ver la figura 4.

Figura  4. Definir el área que tomará el nuevo bloque 

Crear el nuevo esquemático

Para crear el nuevo esquemático, basta con dar doble click sobre el rectángulo creado anteriormente, y automáticamente se abrirá un gestor de esquemáticos, al cual se le dará el nombre que nosotros consideremos conveniente. Por defecto el nombre para cada esquemático nuevo es PAGE, en este tutorial, trabajaremos con el nombre por defecto (PAGE1), tal como se indica en la figura 5.

Figura  5. Crear el esquemático 

Ahora, lo que tenemos que hacer es insertar los pines de entrada y salida y los pines para la fuente de alimentación. Esto lo realizaremos teniendo presente el circuito electrónico que queremos incluir en el bloque jerárquico. Para esto vamos  a identificar dichos componentes teniendo presente el circuito. Ver figura 6.

Figura  6. Circuito Buck copiado a la nueva hoja creada con el bloque jerárquico

De la anterior figura, podemos identificar lo siguiente:

- 2 pines de entrada (pwm1, pwm2)

- 3 pines de salida (Rshun+, Rshun-, Vout)

- 1 pin de alimentación (VS+)

- El pin GND, puede ser un pin global, ya que el GND es utilizado por otro circuitos

Con lo anterior, procedemos a configurar el bloque jerárquico de la siguiente manera 

- Seleccionamos el rectángulo del bloque jerárquico 

- Seleccionar la herramienta de pines (Place H pin)

Figura  7. Seleccionar la herramienta para crear los pines 

Configuración de los pines

• Name: es el nombre que recibirá el pin que crearemos 
• Type: identifica el sentido del pin (entrada, salida, alimentación, etc)
• User Propierties: son configuraciones que se le pueden hacer al pin que se creará. En el caso de un pin que posiblemente no se conectará en una determinada simulación, Orcad generará un error de simulación, por lo cual dicho pin que tiene tal comportamiento, se le debe dar la siguiente propiedad. Float  y RtoGND. Esto le indica al programa Orcad, que si un pin no se conecta en un determinado circuito, el programa debe realizar una conexión virtual de dicho pin mediante una resistencia de un valor muy elevado a GND. Esto último, habilita la simulación aun sin estar conectado el pin en el circuito.  

Crear los pines para la resistencia de sensado

En éste caso, los pines empleados para sensar corriente están relacionados con la resistencia shunt (Rsunt+, Rsunt-), los cuales pueden quedar sin conexión en determinadas configuraciones. Esto significa que hay que darle los parámetros de Float y RtoGND. Ver la figura 8.

Figura  8. Configurar los pines de entrada y salida 

En la figura 9, se muestran el bloque con todos los pines creados y configurados

Figura  9. Creación de los pines

En estos momentos ya estamos listos para editar el nuevo esquemático.
Como lo que hicimos fue editar el bloque de mayor jerarquía, es necesario sincronizar dicho bloque con el de menor jerarquía (esquemático), para ello,  hacemos lo siguiente:

• Seleccionar el bloque dando click sobre él
• Luego dar clic derecho sobre el área demarcada por el bloque 
• Luego seleccionar la opción Sinchonize Down
• Orcad automáticamente abrirá la nueva página de esquemático e insertará los pines de entrada y salida que se crearon anterior mente. Ver la figura 10.

Figura  10. Actualización del esquemático

 Diseñar el circuito en el nuevo esquemático

Como el circuito a realizar ya está diseñado, por efectos prácticos, abriremos el proyecto original y con los comandos de copiar (Ctrl +c) y pegar (Ctrl +v), pegaremos el diseño del circuito Buck en el nuevo esquemático, tal como se muestra en la figura 11.

Figura  11. Diseño del circuito en el nuevo esquemático

 Reorganizar los terminales de entrada y salida del circuito

Es importante ordenar los terminales y conectarlos a los respectivos puertos que se tienen destinados para ellos. En la figura 12, se muestra el circuito final.

Figura  12. Reorganización de los terminales en el circuito

 Nota: Orcad genera error de simulación si dos puertos quedan unidos. Este es el caso del pin Vout y Rsun-, por lo cual tocó insertar una resistencia de valor muy bajo (1p) Rs1 en el puerto de Rshun- con el fin de evitar tal inconveniente de simulación. La resistencia insertada no genera problema alguno ya que su valor es despreciable.

Luego de salvar el proyecto, en la carpeta donde están almacenados todos los archivos de nuestro trabajo, se crea de manera automática la hoja de esquemático del bloque jerárquico, tal como se puede apreciar en la figura 13.

Figura 13 Carpeta del nuevo esquemático generada automáticamente

3. Crear parámetros globales 

Un parámetro global, es una propiedad que permite asignar valores a cualquier componente de orcad, habilitando la opción de multi-análisis. Por otra parte, los componentes de librería no permiten modificar los valores de sus elementos, es decir, no podemos cambiar los valores de las resistencias, condensadores, inductores, etc, con los cuales se creó la librería. Es por eso que resulta útil crear parámetros globales que apunten al valor de un elemento determinado, facilitando a los usuarios o diseñadores, alterar fácilmente dichos valor desde un componente de librería. 

Par hacer tal procedimiento, hay que realizar dos tareas:

• Crear variables que apunten a los valores de un componente electrónico determinado

• Crear propiedades globales en el componente de librería que contiene dichos componentes electrónicos. Nota: esta tarea se debe hacer después de crear el componente de librería. 

Tarea #1

Crear variables que apunten a los valores de un componente electrónico determinado

• Abrir el archivo que contiene el esquemático, tal como se indica en la figura 14

Figura 14 abrir el esquemático 

• Los dispositivos electrónicos que se quieren modificar, hay que remplazar sus valores por variables jerárquicas. La propiedad de variable jerárquica se obtiene empleando el símbolo @. Es importante resaltar, que cada valor debe estar comprendido entre llaves. Ver el siguiente ejemplo.

Asignar un parámetro global a una resistencia.

{@R}, donde R es la variable global para dicho elemento. Ver la figura 15

Figura 15 variable global para la Rs

• Asignar valores globales a todos los elementos del circuito. Ver figura 16

Figura 16 asignación de variables globales a todo el circuito 

4. Crear una libraría para el bloque jerárquico

Normalmente, un diseño de esquemático puede ser empleado en muchas otras aplicaciones de diseño de circuitos electrónicos, por lo cual es interesante tener librerías para cada uno de ellos con el fin de poderlos emplear en cualquier otro proyecto que se requiera. 

Por tal razón, en adelante se explicará cómo crear una librería a partir del bloque jerárquico creado con anterioridad. 

• Seleccionar la carpeta donde se encuentra el esquemático creado por el bloque jerárquico, ver la figura 17.

Figura 17 Seleccionar la carpeta Buck la cual contiene el archivo de esquemático

• Tools
• Generate part

Descripción de la herramienta Generate Part

Netlist/Source file: hace referencia al archive de diseño en el cual se encuentra el esquemático en cuestión 

Netlist/source fiel type: el tipo de descripción será un (Capture Schemtic/Design)

Part name: hace referencia al nombre del diseño que se quiere realizar 

Primitive: debe estar seleccionada con la opción (no), ya que se diseñará un símbolo jerárquico.

Copy schematic to library: al seleccionar esta opción, los archivos correspondientes a los esquemáticos son copiados automáticamente a la librería que se desea crear 

Destination part library: aquí se define el directorio donde quedará almacenada nuestra librería. Es aconsejable crear una carpeta donde se almacenarán los nuevos símbolos de librería que se crearán. La extensión de éste archivo es .OLB que corresponde a los archivos de librería que maneja orCAD. 

En la figura 18, se muestra la configuración de la nueva librería. Se ha creado una carpeta con nombre Mysources, en la cual se almacenará la librería.

Para finalizar la configuración, dar click en OK.

Figura 18 Configuración de la nueva librería 

En la figura 19 realizamos las modificaciones finales. Las propiedades más importantes y que podemos manipular son:

Name: hace referencia al nombre de cada pin

Type: identifica el sentido del pin (entrada o salida)

Shape: aquí se establece la longitud de cada pin al momento de crear el símbolo, pueden ser corto o largo. 

Figura 19 Modificaciones finales del nuevo componente de librería 

Luego de dar click en save, el gestor de librerías crea el paquete y el componente. En la figura 20 se puede observar los archivos creados.

Figura 20 Archivos creados por el gestor de librerías 

Modificar y reorganizar los pines del nuevo componente 

• Dar doble click sobre el archivo de componente. Ver figura 21

Figura 21 Seleccionar el componente para editarlo 

Modificar las longitudes de los pines

• Seleccionar todos los pines con el puntero del mouse y con la tecla Ctrl presionada. Ver la figura 22. 
• Dar clic derecho y seleccionar Edit Propierties

Figura 22 Seleccionar los pines del componente 

Modificar la opción Pin Length y dar el atributo de Short, tal como se indica en la figura 23.

Figura 23 Modificación de los pines del componente 

En la figura 24, se puede ver el componente con los pines editados.

Para terminar, debemos salvar el archivo y luego dar click en cerrar.

Figura 24 Componente editado 

En adelante, podemos emplear el componente de librería en cualquier proyecto futuro que se requiera. A modo de ejemplo, mostraré cómo incluir dicha librería en un nuevo proyecto, para ello, procedemos de la siguiente manera:

• Seleccionar la herramienta Place Part (P), ver la figura 25

Figura 25 Herramienta para seleccionar un componente de libraría

• Seleccionar Add library, ver figura 26

Figura 26 Agregar librerías 

• Buscar la carpeta donde se encuentra guardada la librería que creamos. Dicha librería se encuentra en la carpeta Myresources – Buck, ver figura 27

Figura 27 Buscar la carpeta que contiene la librería diseñada

• Finalmente, seleccionamos el componente de librería y lo importamos a nuestro proyecto

Figura 28 Importar la librería  nuestro proyecto

 Crear parámetros globales (Continuación)

En el paso 3, vimos cómo crear variables globales y asignarlas a los componentes. En este último paso, crearemos nuevas propiedades globales sobre el componente de librería, que permitan utilizar las variables creadas en el esquemático. 

Tarea #2

Crear propiedades globales en el componente de librería que contiene dichos componentes electrónicos.

• Seleccionar el componente de librería y abrirlo. Ver figura 29

Figura 29 Abrir el componente de librería

Luego ir a las propiedades del componente. Options – Part properties. Ver figura 30

Figura 30 Propiedades del componente de librería 

• Agregar una nueva propiedad. Dar click en New
• Para cada variable global que se creó en el esquemático, se debe crear una propiedad nueva. Cada nueva variable debe ser inicializada con cualquier valor. Dicho procedimiento se muestra en la figura 31

Figura 31 adicionar nuevas propiedades a un componente

• Luego de dar click en OK, procedemos a mostrar en la pantalla el nombre de la variable y el valor asociado. Para ello dar clic en Display y seleccinar Name and Value. Ver la figura 32

Figura 32 Mostrar el nombre y el valor del componente en la pantalla

Hacer el procedimiento anterior con todas las variables que se necesitan. Al final de crear dichas variables, el resultado es que se muestra en la figura 33.

Figura 33 Variables creadas para cada componente 

Referencias 

Instituto Tecnológico Metropolitano (2015). Rescatado de  http://aseguradora.itm.edu.co/images/logoITM.png

Prontuario de Orcad Capture. Gerarquia de Bloques. Disponible en línea. https://www.youtube.com/watch?v=rQ1AgFR5ZLk


Prontuario de Orcad 6. Jerarquía de Símbolos. Disponible en línea. https://www.youtube.com/watch?v=FIAR3knYVEM