Crear un proyecto de
simulación en orCAD 16.6
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
Este documento pretende ayudar a crear un proyecto de
simulación de circuitos electrónicos. Para ello, se debe considerar algunos
procedimientos, configuraciones y las herramientas necesarias para que la simulación
del circuito sea la más adecuada. Es por eso que este documento puede servir
como guía e introducir a diferentes usuarios a la simulación por PC empleando
software especializado como lo es orCAD 16.6.
Organización del
documento
1.
Tener claridad del circuito que se
desea simular
2.
Crear un proyecto de simulación
3.
Configurar la interfaz del editor
4.
Buscar los componentes en las
librerías de orCAD 16.6
5. Realizar las conexiones eléctricas del circuito
6. Configurar el generador de señal
7. Crear y configurar un archivo de
simulación
8. Algunas herramientas del simulador
9. Buscar nuevos componentes en internet
10. Exportar archivos de simulación,
datos, e imágenes.
1 Tener claridad del circuito que se desea simular
A modo de ejemplo y por efectos prácticos,
realizaremos la simulación de un circuito análogo empleando elementos
resistivos, inductivos, capacitivos y un generador de señal cuadrada. En la
figura 1, se muestra el circuito a simular.
Figura 1.
Esquemático del circuito a simular
Lo primero que se debe hacer es buscar el icono del
programa orCAD Capture 16.6
el cual se encuentra en el escritorio del PC o
buscar en el directorio de instalación del mismo.
- Navegar en File – New – Project.
- Dar nombre al Proyecto y buscar el directorio donde se almacenaran los archivos del proyecto. Para el presente ejemplo, se creó una carpeta llamada convertidor DC-DC y se le dio como nombre al proyecto (Convertidor PC-DC)
- Seleccionar el tipo de proyecto que se desea crear (Analog or Mixd A/D). Esta opción habilita las herramientas necesarias para simular circuitos tanto digitales como análogos.
- Ok
- Crear un proyecto en blanco
- En la figura 2 y 3, se resume de manera gráfica lo expuesto anteriormente
3 Configurar la interfaz del editor
La figura 4, muestra la pantalla de bienvenida y sobre
ella se indican las herramientas que en adelante se utilizaran para la creación
del circuito.
Inicialmente es posible realizar algunas configuraciones que
permitirán mejorar la interfaz del editor de esquemáticos. Para ello navegamos
en el panel superior y seleccionamos la herramienta View. Sobre esta podemos
chulear las características que queremos visualizar en la interfaz o
desmarcarlas si no se requieren.
- Quitar la opción comand Windows, Status Bar
- Dejar las opciones de Grid, Grid Refences
Por otra parte, es posible modificar la apariencia del
editor, como lo es el color, el Grid, la forma (puntos o líneas del Grid).
- En el panel de control superior, seleccionar Options – Preferences
- Elegir las características que se quieren modificar (Background, etc)
- En la figura 5 se puede observar dicho panel de configuración.
Figura 5.
Panel de configuración del editor de orCAD.
- Configurar el Grid para que se muestre de forma cuadriculada. Para ello seleccionar la casilla Grid Display y seleccinar la opción Lines. Ver la figura 6.
Figura 6.
Configuración del Grid
- Modificar el nombre de la hoja de diseño. Para ello, debemos ir al parte inferior de la hoja y dar doble clic en la etiqueta que se desea modificar. Ver la figura 7.
Figura 7.
Modificar el nombre y el código de la hoja de diseño
4 Buscar los componentes en las librerías de orCAD 16.6
En adelante, se indicará la herramienta que permitirá
seleccionar el dispositivo electrónico que necesitamos para nuestro diseño.
- Sobre
el panel vertical, identificar el siguiente ícono
o en la barra de herramientas superior,
navegar en Place – Part. - Si conocemos el dispositivo que buscamos, es posible escribir su nombre y orCAD se encargará de buscarlo dentro de sus librerías. Las resistencias, inductores, condensadores, diods y transistores, se pueden buscar de manera rápida empleando (R,L,C,D,Q) respectivamente. En la figura 8 se muestra un ejemplo.
Figura 8.
Ejemplo de búsqueda de componentes
- La fuente y el generador de señale cuadrada, se encuentra en la librería SOURCE. También se puede buscar con las siglas VDC y VPULSE. Ver la figura 9.
Nota: Es importante aclara que los componentes que incluye orCAD en
sus librerías deben tener el símbolo de simulación PSpice
, si no lo
tiene, el programa generará error al momento de crear el archivo de simulación,
por lo cual hay que buscar en otras librerías o descargar los modelo de
internet. Dicha característica se puede observar en la figura 10.
- Búsqueda
del mosfet IRF 9140. Dado a que las librerías que carga orCAD por defecto, no
tienen el mosfet que buscamos, es necesario navegar en la carpeta que incluye otros
componentes. Para ello, navegamos en agregar librería
y seleccionamos todas las carpetas existentes.
Ver figura 11
- Luego, se debe habilitar las librerías (esto se hace seleccionando todas las librerías) ver figura 12
- Escribir el nombre del componente, en este caso IRF9140. Ver figura 13
5
Realizar las conexiones eléctricas
del circuito
Luego de tener todos los componentes en el espacio de trabajo, se procede a realizar el cableado eléctrico. Para ello seleccionamos la herramienta (Place Wire)
6
Configurar la fuente y el generador
de señal
- Para configurar la fuente, basta con dar doble clic en la etiqueta de la fuente y luego modificar su valor (12vdc) – ok.
Configurar el generador de señal cuadrada.
- Es importante primero, saber que significa cada parámetro del componente de señal cuadrada. Por eso, en la figura 15 se muestra el equivalente de una forma gráfica.
Dicho generado fue configurado para generar una señal cuadrad
con las siguientes características:
Configuración para el generador V2
V1 = 5vdc
V2 =
0vdc
TD = 0
TR = 500ps
TF = 500ps
PW = 4.5us
PER = 10us
Configuración para el generador V3
V1 = 0vdc
V2 = 5vdc
TD = 0
TR = 500ps
TF = 500ps
PW = 4.5us
PER = 10us
Con los parámetros anteriores, la señal generada tiene una
frecuencia de 100khz y amplitud de 5vdc.
En la figura 16 se puede apreciar el circuito con sus
fuentes y componentes configurados.
7
Crear y configurar un archivo de simulación
Luego de tener configurado todos los elementos del
circuito, pasamos a crear un archivo de simulación. Se procede de la siguiente
manera:
- En el menú principal, Navegar en PSpice – New Simulation Profile
- Dar un nombre al nuevo archivo
- Create
- Ver la figura 17
Luego se debe configurar la interfaz del simulador. Es
importante tener en cuenta que si damos un tiempo de simulación muy elevado, el
computador se tardará demasiado para arrojar los resultados de la misma. Es por
eso que se aconseja ser cuidadoso con éste parámetro. A continuación se indica
la configuración básica del entorno.
- En Analysis type, se debe seleccionar la opción que cumpla con las características del diseño. En este caso que tenemos inductores y capacitores, se realizará un análisis en el dominio del tiempo (Time Dommain),
- Configuración del tiempo de simulación. Buscar el parámetro (Run to time) y agregar el tiempo máximo de simulación. Para el presente proyecto en el cual se utiliza una señal cuadrada con frecuencia de 100khz y periodo de 10us, emplearemos un tempo de simulación de 20ms.
- Seleccionar la opción (Skipe the initial trasient bias point calculation SKIPBP), con esta características, es posible disminuir el tiempo de simulación cuando el circuito es modificado y nuevamente ejecutado. Esto se debe a que el algoritmo de simulación tiene presente los puntos de carga y descarga de los capacitores, inductores y otros elementos.
- Ver la figura 18.
- Luego
de realizar la configuración anterior, pasamos a ejecutar el simular de orCAD.
Por lo cual debemos ubicar el siguiente símbolo
- Si todo marcha bien y no se generan errores, el simulador de orCAD debe generar la ventana que se muestra en la figura 19.
- Lo que queda, es agregar puntas de prueba al circuito. Para ello nos vamos al circuito y seleccionamos alguna de las siguientes herramientas, según nuestras necesidades (voltaje, corriente, etc). Ver figura 20
- Un ejemplo de prueba: medir el voltaje de salida del convertidor DC-DC. Agregar la punta de prueba de tensión en la salida del circuito. Ver la figura 21.
8
Algunas herramientas del simulador
- Adicionar una nueva ventana para graficar otras señales. Esta herramienta se puede encontrar dando clic derecho sobre la gráfica y seleccionar Add Plot. Otra forma es buscar en la barra de herramientas superior la opción (Plot) y luego en (Add Plot to Window). El resultado se puede ver en la figura 22.
- Modificar el rango de valores sobre el eje x o y. Para realizar esta configuración, debemos seleccionar la herramienta que se encuentra en (Plot – Axis Settings). Luego debemos seleccionar los valores que se desean visualizar en la gráfica. Ver la figura 23.
9. Buscar nuevos componentes en internet
El software orCAD 16.6 integra una herramienta de búsqueda de
librerías que permite acceder a internet desde su misma base de datos. Esta
herramienta puede ser accedida desde la ventana principal del esquemático
haciendo clic derecho sobre cualquier parte del esquemático y seleccionar la
opción (Place Data Base part).
- Seleccionar la opción (Internet Part Database). Ver la figura 24
- Seleccionar la opción (ActiveParts) y en la parte de abajo, se despliega las diferentes bases de datos de algunos fabricantes. Lo que resta es hacer la búsqueda del dispositivo que necesitamos y realizar su respectiva instalación dentro de las librerías de orCAD. Ver la figura 25
En adelante so indicara paso a paso como agregar una librería
de componente al esquemático sobre el cual estamos trabajando. A modo de
ejemplo, descargaremos la librería de circuitos análogos, la cual tiene como
nombre (Analog IC).
- Chulear la casilla de Analog IC
- Luego seleccionamos el tipo de librería (Part has a schematic symbol).
- Luego dar clic en (Begin search).
- Ver la figura 26.
- Luego, debemos buscar el componente o los componentes que necesitamos.
- En este caso se seleccionó el componente 139RPFB
- Ver figura 27.
- En la ventana siguiente, debemos seleccionar la opción (Place in Schematic)
- Luego seleccionamos el identificador para el tipo de dispositivo que estamos descargando. En este caso se trata de un circuito integrado (IC).
- Dar clic en Finalizar
- Ver la figura 28
- Finalmente, dar clic en Place part. Ver figur 29
10. Exportar archivos de simulación, datos, e imágenes.
El software orCAD Capture CIS permite exportar archivos con
diferentes extensiones. Esto es, el
esquemático puede ser exportado en EDIF o DXF, mientras que el programa de
simulación, permite exportar 4 formatos diferentes (DAT, STL, TXT, CSV). A
continuación se mostrará como exportar los archivos mencionados en cada una de
las herramientas del simulador de orCAD.
Exportar
archivos en el editor de schematic
- File – Export design
- Seleccionar las el tipo de forma en el cual se pretende exportar el archivo
- Ver figura 30
Exportar archivos en el simulador de orCAD 16.6
- File – Export
- Seleccionar el tipo de formato (DAT, STL, TXT, CSV)
- Buscar la carpeta en la cual se guardará el archivo
- Er figura 31
Referencias
Ayudas de la
interfaz de orCAD 16.6. Documento algrolibdev.pdf
situado en el directorio donde se encuentran los archivos del programa, el cual
es: C:\Cadence\SPB_16.6\doc\algrolibdev.pdf
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