SIMULACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS CON ORCAD 16 DEMO - Espada de luz

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ÍNDICE GENERAL

Lista de símbolos XI

CAPÍTULO l. INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 13
1.1. Introducción 13
1.2. La simulación dentro del diseño en el proceso de la ingeniería 13
1.3. Diseño y desarrollo de un producto electrónico. Ingeniería de producto asistida por computador 14
1.4. Biblioteca de componentes 16
1.5. Niveles de abstracción en la especificación y descripción del diseño 17
1.6. Procesado del diseño 18
1.7. Información para la instalación de OrCAD 16 DEMO 19
1.8. Pasos para la instalación de OrCAD 16 DEMO 20

CAPÍTULO 2. GUÍA DE INICIO AL SOFTWARE OrCAD 16.0 DEMO 25
2.1. Introducción 25
2.1.1. Programa Capture de descripción del diseño 25
2.1.2. Programa PSpice para simular circuitos analógicos, digitales y mixtos 27
2.2. Inicio de OrCAD 16 DEMO 28
2.3. Creación de un proyecto de simulación en OrCAD Capture 28
2.4. Cómo hacer una copia del proyecto de OrCAD 31
2.5. Realización del esquema en OrCAD Capture 31
2.5.1. Barra de iconos de acceso rápido 31
2.5.2. Colocación de los componentes 32
2.5.3. Conexión de los componentes. Etiquetado de conexiones (WlRE) 33
2.5.4. Añadir y etiquetar buses 34
2.5.5. Añadir una entrada digital fija a nivel alto o a nivel bajo 35
2.5.6. Añadir estímulos de entrada 36
2.5.7. Añadir señales de reloj 38
2.5.8. Identificación de los componentes de forma única 39
2.5.9. Chequeo de las reglas de diseño 41
2.5.10. Obtención de la lista de materiales 43
2.5.11. Siglas para las unidades 44
2.6. Simulación del circuito con PSpice 44
2.6.1. Creación de un perfil de simulación 44
2.6.2. Selección de las señales que se quieren visualizar 45
2.6.3. Simulación del circuito 47

CAPÍTULO 3. SIMULACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES 49
3.1. Introducción a la simulación de circuitos digitales 49
3.1.1. Perfiles de simulación. Descripción de las opciones 49
3.1.2. Almacenamiento de resultados en un fichero de disco 50
3.1.3. Acondicionamiento de una señal digital procedente de un pulsador 51
3.2. Circuitos digitales combinacionales 53
3.2.1. Decodificador binario de 2 bits 53
3.2.2. Diseño y simulación de un decodificador binario a decimal de tres bits 54
3.2.3. Diseño y simulación de un multiplexor de 4 canales 57
3.2.4. Diseño y simulación de un circuito que realice el complemento a dos de un número de cuatro bits 58
3.2.5. Unidad aritmética que calcula la distancia D entre dos números A y B 60
3.3. Diseño jerárquico. Diseño y simulación de un sumador de 4 bits 62
3.3.1. Introducción 62
3.3.2. Ejemplo de diseño jerárquico. Sumador de 4 bits 62
3.4. Circuitos digitales secuenciales 66
3.4.1. Diseño y simulación de un sistema secuencial síncrono con biestables JK 66
3.4.2. Controlador secuencial de una puerta automática mediante biestables JK 68
3.4.3. Controlador secuencial de una puerta automática mediante biestables JK 73
3.4.4. Controlador secuencial basado en un contador binario 74
3.4.5. Ejemplo de circuito secuencial que implementa un registro con entrada serie v salida paralelo 75

CAPÍTULO 4. SIMULACIÓN DE CIRCUITOS DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS 77
4.1. Introducción a la simulación de circuitos analógicos 77
4.2. Perfil de simulación 77
4.3. Componentes electrónicos generadores: Descripción de los parámetros 77
4.3.1. Generadores de tensión y de corriente 78
4.3.2. Generador de ondas sinusoidales 80
4.3.3. Componente generador de señales de tipo pulso VPULSE 80
4.3.4. Fuente de tensión VPWL 81
4.4. Componentes especiales 81
4.4.1. Variables globales (Parámetros) 81
4.4.2. Interruptores dependientes del tiempo 82
4.4.3. Modelo de un interruptor controlado por tensión (Sbreak) 83
4.4.4. Función de transferencia en el plano S 83
4.4.5. Función TABLE 83
4.4.6. Bloques para realizar cálculos matemáticos 83
4.4.7. Bobinas acopladas magnéticamente y transformadores 84
4.5. Ejemplos sencillos 84
4.5.1. Configurar un generador de onda triangular simétrica de 1kHz y ±3 V 84
4.5.2. Simulación de un sistema trifásico equilibrado de secuencia positiva 85
4.5.3. Resolver el circuito de la Figura 4.20 si la inductancia mutua de las bobinas es de 5 mH 86
4.6. Tipos de análisis de circuitos 87
4.6.1. Análisis del punto de polarización 87
4.6.2. Circuitos de corriente continua. Barrido en continua (DC Sweep) 89
4.6.2.1. Fuente de voltaje como parámetro 89
4.6.2.2. Parámetros globales 90
4.6.3. Circuitos de corriente alterna 92
4.6.3.1. Análisis transitorio 92
4.6.3.2. Barrido en alterna (AC Sweep) 94
4.7. Simulación de circuitos electrónicos basados en componentes discretos 96
4.7.1. Filtros pasivos 96
4.7.1.1. Filtro paso bajo 96
4.7.1.2. Filtro paso alto 96
4.7.1.3. Filtro paso banda 97
4.7.2. Curva característica del diodo semiconductor 98
4.7.3. Estudio de la característica en directa del diodo DlN4148 99
4.7.4. Circuitos con diodos 104
4.7.4.1. Rectificador de doble onda. Análisis de Fourier (FFT) 104
4.7.4.2. Rectificador de doble onda con condensador de filtro 106
4.7.4.3. Rectificador de media onda con carga inductiva 107
4.7.4.4. Recortador en paralelo 107
4.7.4.5. Circuito fijador 109
4.7.4.6. Circuito regulador Zener 110
4.7.5. Amplificación con el transistor bipolar o BJT 112
4.7.6. El transistor de efecto de campo FET (Field Effect Transistor) 114
4.7.6.1. Obtención de la característica de salida de un FET de canal N 114
4.7.6.2. Característica de transferencia del FET 116
4.7.6.3. Circuito de autopolarización 117
4.7.6.4. Amplificador de baja frecuencia con transistor FET 118
4.7.6.5. Respuesta en frecuencia del amplificador. Barrido en alterna (ACSweep) 119
4.7.6.6. Cálculo de la resistencia de salida del FET rDS de forma gráfica 119
4.8. Simulación de circuitos electrónicos basados en el amplificador operacional 120
4.8.1. Circuito comparador 120
4.8.2. Seguidor de tensión 121
4.8.3. El amplificador operacional real 123
4.8.4. Amplificadores básicos con el AO 126
4.8.5. Respuesta en frecuencia del amplificador inversor 127
4.8.6. Efecto de añadir una capacidad en paralelo con la resistencia de realimentación 128
4.8.7. Amplificador restador 129
4.8.8. Sumador analógico. Red RJ2R 131
4.8.9. Filtro activo 132
4.9. Diseño y simulación de un oscilador basado en un AO 135
4.10. Diseño y simulación de un oscilador basado...

Este libro está pensado para aquellos alumnos y profesionales que deseen aprender a simular circuitos electrónicos y que, contando con conocimientos básicos de electrónica, quieran asentarlos mediante ejemplos prácticos de simulación.
Con un programa como el OrCAD PSpice, la simulación nos puede ayudar a comprender, de forma experimental, cómo funcionan los circuitos, obteniendo unos resultados que nos permitan corregir los diseños, tanto de los ejercicios de teoría como de los trabajos de laboratorio (antes de hacer sus montajes prácticos).

El contenido del libro se estructura de la siguiente manera:

Capítulo 1: Primero se introduce el tema de la simulación desde el punto de vista de la ingeniería orientada al producto. Después, se introduce el paquete de programas OrCAD y se presenta una breve guía de instalación.

Capítulo 2: Se presenta, a través de un ejemplo, cómo se hace el diseño y la simulación, de forma gráfica, de un circuito con Capture y PSpice.

Capítulo 3: Este capítulo se dedica exclusivamente a la simulación de circuitos digitales, tanto combinacionales como secuenciales.

Capítulo 4: Se presenta la simulación de circuitos analógicos con los tipos de análisis transitorio, de barrido en continua, en alterna y de Fourier. Se siguen ejemplos sencillos que sirven tanto para aprender a utilizar las potencialidades del simulador como para asentar los conocimientos teóricos de los circuitos que se simulan.

Capítulo 5: Hasta el capítulo 4 es suficiente para un curso básico de simulación. En este capítulo se avanza un poco más presentando cómo se describen y analizan circuitos con comandos de PSpice, cómo se crean nuevos componentes y subcircuitos y cómo se simulan circuitos más avanzados, por ejemplo de potencia y de sensores.

Capítulo 6: Finalmente se incluyen una serie de enunciados de ejercicios, que se plantearon a los alumnos en exámenes de convocatorias de los últimos años, para hacer de forma libre.

Sobre el autor;

Camilo Quintáns Graña, natural de Pontevedra, es Ingeniero Técnico Industrial por la Universidad de Vigo e Ingeniero Superior Industrial por la Universidad Nacional de Educación a Distancia. En su experiencia profesional ha trabajado en diversas empresas hasta el año 2000, en el que comenzó su labor en la Universidad de Vigo trabajando en varios proyectos de investigación en el Instituto de Electrónica Aplicada Pedro Barrié de la Maza (Centro Tecnológico de Galicia) y desempeñando la labor docente como profesor asociado del Departamento de Tecnología Electrónica. Además, es tutor de la UNED en el Centro Asociado de Pontevedra y su línea de investigación actual se centra en los sistemas electrónicos aplicados a la instrumentación y medida, y colabora en diversos proyectos para la mejora de la enseñanza de la electrónica.