Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad Zacatenco

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

PSPICEManual básico

Elaborado porEduardo de los Santos MendozaSandoval Fuentes EduardoNieves Zamudio Selenio Irais

INDICE

1. INTRODUCCIÓN 1.1Reseña histórica1.2 Acerca de la edición para estudiante

2. PSPICE CON ORCAD CAPTURE (EDICIÓN 9.2 LITE LIBERADA) 2.1 Instalación2.2 Paso 1: Creación del circuito con Capture

2.2.1 Creación de un nuevo proyecto2.2.2. Colocación de componentes y conectores en el esquema

2.3 Tipos de Análisis

2.3.1 Análisis de Transitorio2.3.2 Análisis de barrido en AC

3.- EJEMPLOS ADICIONALES DE CIRCUITOS CON PSPICE3.1Circuito del trasformador 3.2 AC Sweep para filtros con Op-amp ideal3.3 AC Sweep para filtros con Op-amp reales3.4 Circuito rectificador. Peak detector and parametric sweep

3.4.1Simulación “Peak detector”.3.4.2 Parametric “Sweep”

3.5 Modulación de señales (Modulación AM )3.6 Transformador con derivación central

REFERENCES

1. INTRODUCCIÓN

1.1 Reseña histórica

El origen del simulador SPICE puede remontarse a hace más de treinta años. A mediados de la década de los 60 IBM desarrolló el programa ECAP, que más tarde serviría como punto de partida para que la Universidad de Berkeley desarrollara el programa CANCER. Hasta principios de los años 70 los circuitos electrónicos se analizaban casi exclusivamente de forma manual. Fue entonces cuando la Universidad de Berkeley, tomando como base el programa CANCER, desarrolló la primera versión de SPICE (Simulation Program with Integrated Circuits emphasis). Un simulador de propósito general que permitía analizar sobre grandes ordenadores y estaciones de trabajo, circuitos analógicos sin necesidad de montarlos físicamente.

El éxito alcanzado por el programa, así como por su utilización generalizada, originó la aparición de numerosas versiones de SPICE. En 1984 nace de manos de MicroSim Corporation la primera adaptación para ordenadores personales: PSpice. Desde entonces, PSpice ha ido renovándose hasta llegar a la versión número 9, de reciente lanzamiento. Esta revisión del simulador es la primera desde la fusión de MicroSim corporation y OrCAD.

1.2 Acerca de la edición para estudiante

La versión para estudiante (con capacidades diferentes) contiene varios libros de texto. La edición de estudiante the OrCAD es llamado PSpice AD Lite. Información acerca de Pspice AD esta disponible del sitio Web de ORCAD:

http://www.orcad.com/pspicead.aspx

La versión PSpice Light tiene las siguientes limitantes: los circuitos tienen un máximo de 64 nodos, 10 transistores y 2 amplificadores operacionales. SPICE puede realizar diversos tipos de análisis de circuitos. Aquí se enlistan los más importantes:

Análisis en DC no-lineal: calcula la transferencia de curva de DC

Transitorio no-lineal y análisis de Fourier: calcula el voltaje y corriente como función del tiempo cuando se aplica una señal; el análisis de Fourier obtiene el espectro de frecuencia.

Análisis lineal de AC: calcula la salida como función de frecuencia. Una gráfica de Bode es generada.

Análisis de Ruido

Análisis Parametrito

Análisis de Monte Carlo

Además, PSpice posee librerías analógicas y digitales de componentes estándar (tales como NAND, NOR, flip-flops, MUXes, FPGA, PLDs y mucho más componentes). Todos los análisis pueden ser hechos a diferentes temperaturas. La temperatura por defecto es de 300K.

El circuito puede contener los siguientes componentes:

• Resistores

• Capacitores

• Inductores

• Inductores mutuos

• Líneas de transmisión

• Amplificadores Operacionales

• Switches

• Diodos

• Transistores Bipolares

• Transistores MOS

• JFET

• MESFET

• Compuertas Digitales

• Y otros componentes (ver manual de usuario).

2. PSpice con OrCAD Capture (edición 9.2 Lite liberada)

Antes de poder simular un circuito es necesario especificar la configuración del circuito. Esto puede ser hecho de varias maneras. Una es introducir la descripción del circuito como archivo de texto en términos de los elementos, conexiones, modelos de los elementos y el tipo de análisis. Este archivo es llamado SPICE input file el cual ya ha sido descrito en otras fuentes (ver http://www.seas.upenn.edu/%7Ejan/spice/spice.overview.html).

Una alternativa diferente es emplear un programa que genere los esquemas tal como OrCAD CAPTURE. Capture es un programa amigable que permite capturar el esquema del circuito y especificar el tipo de simulación. No esta solamente concentrado en generar el archivo de salida pero también el diseño del PCD.

A continuación se resumen los diferentes pasos envueltos en la simulación de un circuito con Capture y PSpice. Describiremos cada unos de estos a través de un par de ejemplos breves.

Paso 1: Creación del circuito con Capture- Crear un nuevo Analog, mixed AD Project- Colocar los componentes del circuito- Conectar los componentes- Especificar valores y nombres

Paso 2: Especificar el tipo de simulación- Crear un perfil de simulación- Seleccionar el tipo de análisis:

o Biaso DC sweepo Transiento AC sweep

- Ejecutar la simulación

Paso 3: Ver los resultados- Agregar trazos a la ventana de investigación (probe window)- Usar los cursores para analizar las formas de onda- Verificar el archivo de salida si es necesario- Guardar o imprimir los resultados

2.1 Instalación

Para instalar este programa es obligatorio instalar capture y PSpice, para ser capaces de simular los circuitos, capture es el que produce el diseño esquemático de los circuitos que produce la lista de PSpice para simular y desplegar la información. Se debe tener los dos instalados. Capture CIS y Layout no deben ser instalados.

Figura 1: Aplicaciones disponibles al momento de la instalación

2.2 Paso 1: Creación del circuito con Capture

Para comenzar, abrimos Capture Lite Edition, ubicado en menú de inicio, todos los programas y Orcad Family Release 9.2 lite edition.

2.2.1 Creación de un nuevo proyecto:

1. Crear un nuevo proyecto: FILE NEW PROJECT2. Introducir el nombre del proyecto3. Seleccionar Analog or Mixed-AD4. Al dar OK aparecerá la ventana “Create PSpice Project” en donde se selecciona

“Create Blank Project” de la ventana

Figura 2: Ventana de un nuevo proyecto

Una vez creado el nuevo proyecto, obtendremos un proyecto en blanco, como el que se muestra a continuación.

Figura 3: Administrador de diseño con ventana de esquema y barra de herramientas

A continuación se da una explicación del funcionamiento de cada uno de los iconos de la barra de herramientas.

Este permite pegar los diferentes componentes.

Este botón permite unir los diferentes elementos pegados en el encapsulado del diseño.

Este permite colocar la tierra, este botón es muy importante ya que los estudiantes comenten mucho el error de no colocarla para tener un punto en común en las mediciones.

Ahora que estamos un poco más introducidos, podemos comenzar haciendo un divisor de voltaje para una mejor comprensión del uso de este programa.

2.2.2. Colocación de componentes y conectores en el esquema

1. Hacer clic en la ventana Schematic en Capture2. Para colocar un componente ir al menú PLACE PART o dar clic en el icono

Place Part o mediante la combinación de teclas SHIFT+P. Esto abrirá una cuadro de dialogo como se muestra en la siguiente figura.

Figura 4: Ventana para colocar componentes

3. Seleccionar la librería que contenga los componentes requeridos. Teclea el inicio del nombre en la caja de texto Part. La lista de componentes desplegara los componentes cuyo nombre contenga las mismas palabras. Si la librería no esta disponible, es necesario agregarlo haciendo clic en el botón Add Library. Esto sacara la ventana Add Library. Seleccionar la librería deseada. Para PSpice se debe seleccionar las libreríasdesde la carpeta Capture/Library/PSpice .

Analog: contiene los componentes pasivos (R,L,C), inductores acoplados, líneas de transmisión y fuentes dependientes de voltaje y corriente (fuente de voltaje controlada por voltaje E, fuente de corriente controlada por corriente F, fuente de corriente controlada por voltaje G y fuente de voltaje controlada por corriente H).

Source: ofrece los diferentes tipos de Fuentes de voltaje y corriente, tales como Vdc, Idc, Vac, Iac, Vsin, Vesp, pulso, cuadrado, etc. Explore la librería para ver cual esta disponible.

Eval: provee de diodos (D…), transistores bipolares (Q…), Transistores MOS, JFETs (J…), amplificadores operacionales reales tales como el u741, interruptores (SW_tClose, SW_tOPen), varias compuertas digitales.

Abm: contiene una selección interesante de operadores matemáticos que pueden ser aplicados a señales, tales como multiplicación (MULT), suma (SUM), raíz cuadrada (SWRT), Laplace (LAPLACE), arco tangente (ARCTAN), y muchos mas.

Special: contiene una variedad de otros componentes, tales como PARAM, NODESET, etc.

En está ventana aparecen 5 partes para escoger contenidas en una librería en especifico, tenemos que (r es de resistor, l de inductor y c de capacitor) pertenecientes a ANALOG_P. Pero también necesitamos una fuente, la cual se encuentra en la librería de sourse, así que damos clic en el mismo cuadro donde dice library, y seleccionamos source, en esta se encuentran todas las fuentes que se necesitan para un circuito, posteriormente escogemos VSRC. Como se muestra en la figura, en la parte inferior derecha se observa el tipo de fuente que se esta escogiendo. Una vez escogido el elemento le damos OK.

Figura 5: Selección de la fuente de voltaje

Posteriormente aparecerá la sombra de la fuente, y daremos clic para pegarla en la parte que queramos del diseño esquemático, cuantas veces queramos, una vez que ya no se desea utilizar esta plantilla le damos click derecho y end mode.

Figura 6: Ventana del esquema en donde se coloca el componente seleccionado

Agregamos las resistencias de nuestro divisor de voltaje que recodemos se encontraban en la librería de Analog_P. y nuestro el esquema se vera de la siguiente forma.

Figura 7: Esquema del circuito

Para cambiar los valores tanto de los resistores como los de la fuente, solo es necesario darle click al valor de la resistencia solamente, y a la fuente se le da click en la parte de DC.Ahora es solo cuestión de unir los elementos, esto se hace dando click en los cuadro colocados en los extremos de los elemento. En la fuente no es utilizada AC ni TRAN así que damos doble click en estos valores y en el recuadro como en el que se muestra de la resistencia seleccionamos Do Not Display.

Cuando se le da click al número que se desea cambiar aparece el siguiente cuadro.

Figura 8: Ventana de propiedades de un elemento en especifico

En PSpice, los valores de las resistencias son escritos de la siguiente forma:

Tabla 1: Prefijos de los valores que acepta PSpice

Figura 9: Unión de dos componentes

Una vez terminando de unir el diseño, es necesario colocar una tierra, así que damos doble click en el botón de tierra, aparecerá un cuadro donde podemos escoger varias tierras, en este caso seleccionaremos la del numero 0.Y se pega en la unión del negativo de la fuente y el elemento conectado a esta, de la forma siguiente.

Figura 10: Colocación de la tierra del circuito

Un nodo morado indica, que en el nodo se encuentran conectados más de dos elementos. Por lo que para asegurarnos de que la tierra esta bien conectada debemos observar que el nodo este de color morado.

Una vez que ya se ha elaborado el circuito se tratara de simular siguiendo las intrusiones. Vamos al menú Pspice y seleccionamos New Simulation Profile. Aparecerá una ventana con muchas pestañas, en la cual se seleccionará la pestaña de Analysis y cambiaremos de Analysis Type a Bias Point. Y damos Ok.Después hay que indicarle a Pspice que comience la simulación dando click en el botón

, y aparecerá una ventada de lado superiro izquierdo, donde indicara si se tienen errores en nuestro circuito o si, esta correcto que es lo más seguro, en esta caso cerramos esta ventana, y le hemos dado voltaje a nuestro circuito, en el cual aparecerán los valores de los voltajes que caen en cada nodo como se muestra en la figura.

Figura 11: Desplegado de los voltajes en los nodos a traves de un Marcador

Pero el voltaje no es el único valor que se puede ver en la simulación, si no también, la corriente y la potencia, solo vasta con darle click a uno o todos los botones que se muestran

en la figura. , donde V indica voltaje, I corriente y W potencia, una vez seleccionado los tres, nuestro diseño esquemático se verá de la siguiente manera.

Figura 12: Marcadores de corriente, voltaje y potencia en los nodos de conexión

2.3 Tipos de Análisis

2.3.1 Análisis de Transitorio

Volvemos a crear un proyecto, esta vez agregaremos un capacitor, para que el capacitorquede como en la imagen la damos ctrl. R o click derecho y rotate.

Figura 13: Esquema del circuito a ser simulado

Ahora que ya se creo el circuito, es tiempo de la simulación, por lo que creamos nuestra simulación y llamémosla como nosotros queramos, debido a que estamos ocupando una carga de capacitar, necesitamos un análisis en tiempo de dominio transitorio. Por lo que escogeremos en la pestaña de Analysis un Time Domain (Transient) como se muestra en la ventana.

Figura 14: Ventana de configuración de simulación

Debemos indicarle a Pspice que queremos ver el voltaje en el capacitor por lo que nos vamos al menú Pspic->Markers->Voltaje Level (escogeremos voltaje diferencial Voltage DIfferential) debido a que la Terminal del capacitor esta conectada a tierra. Deberemos ver una figura como de un termómetro, se pegara entre el capacitor y el resistor.Agregamos una condición inicial al capacitar dando doble click en el capacitor y colocando en IC un valor igual a 0. La imagen se vera como se muestra en la figura.

Figura 15: Colocación del marcador de Voltaje

Ahora presionamos el botón del triangulo para simular el circuito, aparecerá una ventana en la parte superior izquierda, la cual mostrara la siguiente grafica.

Figura 16: Ventana de simulación (gráfica)

Como se podrá ver no se tiene una carga en el capacitor, regresamos a la ventana del diseño esquemático y escogemos en el menú Edit simulation profile, cambiamos en Run to Time a 1 s, y damos Ok, corremos nuevamene la simulación y vemos que el tiempo de la grafica es mas largo. Esta grafica no funciona muy bien, asi que cambiamos nuevamente para verla

mejor. En la ventana de la grafica aparece un icono como este con este podemos hacer todos los cambio de la simulación como nosotros creamos es mas apropiado. Cambiemos el Run to Time a 10us. Y damos en el botón del triangulo, ubicado en la misma ventana de la grafica re simular.

Podemos ver la grafica mejor, si cambiamos la escala del eje de las abcisas y el de las ordenadas, nos vamos al menú Plot y seleccionamos Axis Setting. En X-axis cambiamos de Auto Range a User Defined de acuerdo a lo que nosotros queramos, y se hace lo mismo para Y-axis.El cursor es otra herramienta muy importante, digamos que queremos buscar el

tiempo en especifico donde se excede de los 10V entonces ocupamos el botón este botón despliega una nueva ventana la cual muestra seis valores los valores de la segunda columna son del eje de las x, y los valores de la tercera columna muestra los datos del eje de las y, la primera fila es del cursor izquierdo del Mouse, la segunda fila muestra el cursor derecho del Mouse, por ultimo la tercera fila muestra la diferencia que existe entre ambos.

Para mostrar los valores de un punto en específico so vasta apretar el botón , y estos datos aparecerán en la gráfica como se muestra en la imagen

.Figura 17: Modificación de los parámetros y obtención de datos especificos

2.3.2 Análisis de barrido en AC

El análisis de AC será aplicada con un voltaje sinusoidal cuya frecuencia es barrida sobre un rango especifico. La simulación calcula la amplitud y fase de voltaje y corriente correspondiente a cada frecuencia. Cuando la amplitud de entrada se establece a 1V, entonces el voltaje de salida es básicamente la función de transferencia. Por contraste a un análisistransitorio de una sinusoidal, el análisis de AC no es una simulación en el dominio del tiempo pero mas bien una simulación del estado estable de un circuito. Cuando el circuito contiene elementos no-lineales tales como diodos y transistores, los elementos serán reemplazados con su modelo a pequeña señal con los valores de los parámetros calculados de acuerdo al punto de operación.

En el primer ejemplo, mostraremos un filtro RC correspondiente al circuito de la figura 18. Además de los pasos necesarios para realizar la simulación.

Figura 18: Circuito para la simulación de barrido en AC

1. Crear un nuevo proyecto y construir el circuito.2. Como fuente de voltaje usar el VAC de la librería Source3. Hacer la amplitud de la fuente de entrada a 1V4. Crear un perfil de simulación. En la ventana de Simulation Settings, seleccionar AC

Sweep/Noise5. Introducir la frecuencia inicial y final junto con el número de puntos por década. Para

nuestro ejemplo usamos 0.1 Hz, 10kHz y 11, respectivamente.6. Ejecutar la simulación7. En la ventana Probe, agregar los trazos para el voltaje de entrada. Agregaremos una

segunda ventana para desplegar la fase además de la magnitud del voltaje de salida. El voltaje puede ser desplegado en dB especificando Vdb(out) en la ventana Ad Trace (teclee Vdb(out) en la caja de texto Trace Expresión. Para la fase, teclee VP(out).

8. Otra alternativa para desplegar el voltaje en dB y fase es usar los marcadores en el esquema: PSPICE MARKERS ADVANCED dB Magnitude, Phase Voltage o current. Coloque los marcadores en el nodo de interés.

9. Usamos los indicadores en la figura 19 para encontrar en punto a 3dB. El valor es de 6.49 Hz que corresponde a un tiempo constante de 25 ms (R1||R2.C). A 10 Hz la atenuación de Vout es de 11.4dB o un factor de 3.72. Esto corresponde al valor de la amplitud del voltaje de salida durante el análisis del transitorio obtenido.

Figura 19: Gráfica de la amplitud y fase del voltaje de salida

3.- Ejemplos adicionales de circuitos con PSpice

3.1Circuito del trasformador.

PSpice no cuenta con un modelo ideal del transformador. Por lo tanto para la simulación de un transformador ideal es necesario utilizar inductancias mutuas tales que el cociente del transformador N1/N2 = √(L1/L2). La opción que maneja PSpice para simular dichas inductancias es llamada TRFM_LINEAR(En la librería Analógica). Haciendo el factor de acoplamiento K=1 muy cercano o igual a uno y eligiendo una L tal que wL>> la resistencia vista por el inductor. El circuito necesita un DC conectado a tierra, lo cual se puede realizar añadiendo una resistencia grande conectada a tierra o dando un nodo común a los dos circuitos. El siguiente circuito muestra como simular un transformador:

Figura1. Circuito de un transformador ideal para PSpice

Si al ejemplo anterior hacemos que wL2>>500Ω o L2>>500 Ω/(2*3.1416*60) y haciéndola 10 veces más grande, entonces L2=20H. L1 puede ser entonces encontrada por medio de la ecuación dada (N1/N2)2 = L1/L2. Si se desea que el cociente N1/N2 sea de 10, entoncesL1=100*L2=2000H. Si se introduce a PSpice, el circuito y la simulación son las siguientes:

Figura 2. Simulación del transformador reduciendo en una razón de 10.

Figura 3. Grafica de voltaje de entrada y salida del transformador.

3.2 AC Sweep para filtros con Op-amp ideal

Figura. 3.2.1 Filtro activo con Op-amp ideal.

El amplificador operacional utilizado para este ejemplo es un amplificador operacioneal ideal el cual es llamado en PSpice OPAMP(en librería ANALOG).Se puede observar que existen distintas maneras de conectar a los dispositivos, tal es el caso de los conectores “off-page” (OFFPAGELEFT-R de la librería CAPSYM).Se utilizan generalmente para conectar dos nodos, esto se consigue dando doble clic sobre el nombre de los conectores. Al dar el mismo nombre a dichos conectores supone una conexión ya existente, es decir no es necesario conectar físicamente los dos nodos.

Para el análisis de la figura, la fuente de voltaje de entrada es una VCA(de la librería de source), a la cual se le da una valor de 1V por lo tanto el voltaje de salida corresponderá a la amplificación (o función de transferencia) del filtro.

El resultado esta dado en la siguiente figura. La magnitud esta dada en el eje Y de la izquierda , mientras que la fase está dada por el eje y de la derecha. El cursor ha sido utilizado para encontrar el punto en el cual se obtienen 3dB del filtro pasa banda, correspondiente a 0.63Hz y 32Hz para los puntos bajos y altos de ruptura respectivamente. Estos números corresponden a los valores de las constantes de tiempo dadas en la figura anterior. Las fases en estos puntos son de -135 y -224 grados.

Figura 3.2.2 Resultados de la simulación AC sweep del filtro activo con op-amp real. 3.3 AC Sweep para filtros con Op-amp reales

El circuito con op-amp es mostrado a continuación. Se ha seleccionado un U741(uA741 en la librería EVAL) para construir el filtro. Los resultados de la simulación son mostradas en la siguiente figura. Como se puede esperar, las diferencias entre los filtros con amplificadores reales e ideales son mínimas en el rango de frecuencias antes utilizado.

Figura 3.3.1 Circuito del filtro activo con op-amp real.

Figura 3.3.2 Resultados de la simulación AC sweep del filtro activo con op-amp real.

3.4 Circuito rectificador. Peak detector and parametric sweep.

3.4.1Simulación “Peak detector”.

Figura 3.4.1 Circuito rectificador con un diodo D1N4148 y una resistencia de carga de 500Ω

Los resultados de la simulación están dados en la siguiente figura. La señal pico a pico(rizo) es de 777mV como se indica en los cursores. El máximo valor de voltaje de salida es de 13.997V.

Figura 3.4.2 Resultados de la simulación del circuito rectificador.

3.4.2 Parametric “Sweep”.

Sería interesante observar el efecto de la resistencia de carga con respecto al voltaje de salida así como su voltaje de rizo. Para este tipo de pruebas se utiliza una propiedad de PSpice llamada PARAM.

Figura 3.4.2 Circuito de simulación utilizando parametric sweep para la resistencia de caraga.

a) Añadir la función Parameter

1.-Dar doble clic sobre el valor (500Ohms) de la resistencia de carga y cambiarla por {Rval}. Usar corchetes . PSpice interpreta el texto entre corchetes como una expresión que evalúa a una expresión numérica. Clic OK cuando este hecho.2.- Agregar el PARAM al circuito. Este se encuentra en la librería SPECIAL.

3.-Doble clic sobre el PARAM. Este abrirá una ventana de especificaciones. Se deberáagregar una nueva columna, para lo cual dar clic en NEW COLUMN y agregar el nombre apropiado, en este caso R1val, sin corchetes.4.- Se deberá observar que una nueva ventana llamada R1val ha sido creada. Debajo de dicha ventana introducir el valor inicial de la resistencia , como por ejemplo 500 como se muestra en la figura siguiente.

5.-Dar clic en el botón DISPLAY. En la cual se especificará que desplegar: seleccionar Nombre y valor. 6.-Dar clic en el botón de APPLY antes de cerrar la ventana.7.-Salvar el cambio.

b) Creación del perfil de simulación(Simulación Profile) para el análisis(Parameter Analysis)

1.- Seleccionar PSPICE/NEW SIMULATION PROFILE2.-Teclear el nombre deseado(e.g Parametric)3.-En el tipo de simulación seleccionar Transient4.-Debajo de la opción del tipo de simulación, seleccionar Parametric sweep como lo muestra la figura.5.-De lado derecho en la sección de Sweep Variable, seleccionar Global Parameter e ingresar el Parameter Name(para nuestro caso R1val). Debajo de esta sección ingresar el inicio, el final y el incremento de los parámetros deseados. En nuestro caso utilizaremos (250, 1k, 250 respectivamente). 6.-Clic OK

Figura. Ventana de ajuste para Parametric Sweep

c) Correr PSpice y desplegar las formas de onda.

1.- Correr PSpice2.-Cuando la simulación haya terminado, la ventana de prueba se abrirá y desplegará una pequeña sección llamada Avaible Selección. Seleccionar toda y dar OK.3.-Las diferentes formas de onda se trazarán como se muestra en la figura.4.- Se pueden usar los cursores para determinar valores específicos en los trazos.

3.5 Modulación de señales (Modulación AM )

La señal de amplitud modulada tiene la siguiente expresión:

En la cual una señal sinusoidal portadora de alta frecuencia con forma de cos(2πf) es modulada por una sinusoidal de frecuencia fm. La frecuencia de modulación puede ser cualquier señal. Para nuestro ejemplo asumiremos que es una sinusoidal. El índice de modulación es llamado “m”.

Para generar una señal Am en PSpice podemos hacer uso de la función de multiplicación de señales MULT(librería ABM). En la figura 3.5.1 se muestra la señal AM sobre la resistencia R1.

Figura 3.5.1 Circuito para la generación de una señal de AM.

El resultado de la simulación es mostrado en la siguiente figura. Además de ver la respuesta en tiempo de la señal, PSpice tiene la propiedad de mostrar la respuesta de dicha señal pero en el dominio de la frecuencia es decir en Fourier. En la ventana de prueba dar clic en el icono FFT, localizado en la parte superior de la barra de herramientas o ir al menú PSPICE/FOURIER. La figura 3.5.3 nos muestra el espectro de Fourier con el máximo pico correspondiente a la frecuencia de portadora de 5kHz dos picos laterales en 4.5 y 5.5 kHz indicando la frecuencia de modulación (500Hz). Se puede utilizar nuevamente el cursor para obtener datos de la gráfica.

Figura 3.5.2 Simulación de la forma de onda de AM(transient analysis) con A=1V, fm = 500Hz, fc = 5kHz y m=0.5

Figura 3.5.3 Espectro de Fourier de la señal modulada (figura 3.5.2).

3.6 Transformador con derivación central

En PSpice, no existe un modelo directo para la simulación de transformadores con derivación central. Sin embargo se puede utilizar inductancias mutuas tal y como se realizó para la simulación de un transformador simple. La figura 3.6.1 muestra el circuito necesario para poder simular un transfor mador con derivación central. Se necesitarán tres bobinas o inductores: L1 el inductor primario y dos inductores secundarios L2 y L3. Además de agregar la línea divisora o de derivación(K-linear).

Figura 3.6.1 Circuito para simular un transformador con derivación central de razón 10:1

Es de importancia observar que se ha agregado una resistencia en serie a la fuente de voltaje y a la bobina. Esta es necesaria para prevenir un corto circuito en DC(PSpice mostrará un error si no se agrega la resistencia). Asumiendo que queremos un transformador reductor con razón 10:1 para la salida del secundario. Las razones de los inductores L2/L1 y L3/L1 deben ser igual a 1/102 o √(L2/L1) = 0.1. Hacemos que L1=1000 y L2 -L3 = 10H.Dar doble clic en K-linear y escribir debajo de los encabezados de L1,L2,L3 los valores LP, Ls1,Ls2. Dar clic en APPLY y salirse de la ventana.

Ir a PSpice/CREATE NETLIST para serenar la Netlist. Para ver la lista ir a Project Manager y dar doble clic en OUTPUTs:name.net.file. La lista aparecerá comos se muestra a continuación:

Crear un nuevo Simulation Profile(transient) con “Time to run=50ms”. Los resultados se muestran en la figura 3.6.2. Observar que el valor max de salida es de 10V, lo que se esperaba del transformador con derivación central con una razón de 10:1 con un voltaje de entrada de 100Vmax. Las dos salidas están defasadas 180° una con respecto a la otra.

Figura 3.6.2 Gráfica de la salida del circuito de transformador con derivación central.

REFERENCIAS

http://www.seas.upenn.edu/%7Ejan/spice/PSpicePrimer.pdfhttp://www.ee.unlv.edu/kevin/index_files/tutorials/PSpice92Tutorial2.pdfhttp://denethor.wlu.ca/PSpice/pspice_tutorial.html