MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO

Laboratorio N° 2SIMULACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS CON MULTISIM

INFORME

Integrantes:

Castro Yangali, Eduardo

Alfaro Simpe, Gleen

Villanera Sánchez, Villiams

Sección C15-B

Profesor: Ramón Robalino

Fecha de Realización: 15 de agosto

Fecha de Entrega: 22 de agosto

2011-II

CONTENIDO

Introducción Teórica............................................................................................3

La Simulación de un proyecto electrónico.......................................................3

El simulador estrella de TECSUP....................................................................3

Otro Simulador.................................................................................................3

Resultados Obtenidos.........................................................................................4

Paso 1. Conceptos generales del software.....................................................4

Paso 2. Identificación de la organización de componentes.............................5

Paso 3.- INSTRUMENTOS VIRTUALES.........................................................7

Paso 4. Simulación de circuitos analógicos...................................................16

Paso 5. Simulación de circuitos digitales.......................................................17

Transmisor de 4 a 20 mA implementado con Opamp (Tomado del circuito integrado AD694)...........................................................................................18

Aplicación de lo aprendido................................................................................20

Observaciones..................................................................................................22

Conclusiones.....................................................................................................22

Recomendaciones.............................................................................................22

Referencias Bibliográficas.................................................................................22

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Introducción Teórica

La Simulación de un proyecto electrónico Cada vez que hemos querido comprobar el diseño de un circuito, recurrimos a la simulación del mismo. Y de la misma manera que realizamos el diagrama esquemático, construimos el circuito. Ahora bien, las características del simulador han pasado desapercibidas, por el usuario de hoy en día, pues, si analizamos los antiguos software de simulación, nos daremos cuenta de que son muy engorrosos, tediosos, y de difícil manipulación.

El simulador estrella de TECSUPEl simulador Multisim1 (usado en el instituto TECSUP para las aplicaciones electrónicas), tiene gran potencia y versatilidad. Este posee: componentes electrónicos, circuitos integrados, periféricos, escenarios, instrumentos de medición y muchas otras aplicaciones que son de gran ayuda en un proyecto electrónico. Estas ayudan van desde el diseño y simulación del proyecto, hasta la documentación del mismo (el simulador, puede presentar el circuito en un documento, mostrar una lista de componentes, resultados de simulación, y versatilidad de simulación).

Ilustración 1. Simulador Multisim

Otro SimuladorPero el Simulador Multisim, no es el único simulador disponible en el mercado un ejemplo claro de otros buenos simuladores es el Simulador Proteus, que también tiene gran potencia en este ámbito, e incluso presenta un banco de componentes mucho más amplio que el Multisim.

Palabra tergiversada: Emulador

Un emulador modela de forma precisa, como si fuera el hardware mismo. El simulador tan solo trata de simular en comportamiento.

1 Simulador Multisim de NATIONAL INSTRUMENTS (Adquirió la firma, en febrero del 2005).

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Resultados Obtenidos

Paso 1. Conceptos generales del software Barra de menús: es una barra desde donde se puede tener acceso a

todas las acciones que se puedan realizar con los componentes. Como por ejemplo: guardar el archivo, simular, etc.

Herramienta de diseño: se utiliza cuando se gestiona varios elementos del esquema. Como por ejemplo: para abrir un nuevo diseño.

Barra de componentes: ayuda a disminuir el tiempo de búsqueda entre los elementos o componentes que se necesiten para implementar o simular un circuito. Como por ejemplo: un switch SPDT se encuentra dentro de place basic.

Barra estándar: nos facilita el abrir un nuevo archivo o simplemente para guardar según el avance.

Barra de visualización: ayuda a reducir el tiempo en búsqueda para hacer zoom dentro del circuito.

Barra de simulación: en esta barra se puede encontrar el símbolo de play o stop para poder dar marcha a la simulación. Es importante porque no se tiene q estar entrando a la barra de menús.

Barra principal: son opciones de tipo avanzada que sirven para crear componentes por ejemplo, hacer el layout, etc.

Lista de componentes en uso: es una barra deslizable, donde se guardan en forma progresiva los últimos componentes utilizados en el circuito. Esto ayuda a reducir un tiempo de búsqueda de un componente en un circuito muy grande.

Barra de instrumentos: en esta barra se puede encontrar equipos electrónicos como el multímetro, osciloscopio, etc.

Ventana de edición: Es el área donde se puede trabajar, implementar o modificar un circuito.

Hojas de cálculo: en esta parte del Multisim, contiene las actividades de las últimas herramientas utilizadas.

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Paso 2. Identificación de la organización de componentes

Componentes realesSon componentes que simulados se aproximan a las características de los mismos (reales)

Componentes virtualesSon componentes simulados que cumplen su función en el diseño, más no las características reales.

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2. Opamp, componente de Multisim

Campo descripción EjemploBase de datos Crear y modificar

componentesMaster database

Grupo Se agrupan según el tipo de funcionamiento

Analog

Familia Se agrupan según la función

Opamp

Componente Especifica el código del componente requerido

TL082CP

Símbolo Es la representación normada del componente

Función Detalla el funcionamiento del componente

Dual JFET- Input general- purpose operational amplifier

Modelo y fabricante Es el productor del componente

Texas instruments/TL082

Norma/ encapsulado Describe la forma física según norma

PDIP-8

Hipervínculo Es el sitio web donde se encuentra más características

www.ni.com

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Paso 3.- INSTRUMENTOS VIRTUALES Instrumentos AC y DC

Nombre Función Ícono Símbolo Panel

Generador de Funciones

Onda triangular, seno

y cuadrada Frecuencia Duty Cycle Amplitud Offset

XFG1

Multímetro

AC y DC Corriente Voltaje Resistencia Pérdida en Decibelio

XMM1

Vatímetro

Medición de potencia

Factor de potencia

XWM1

V I

7

Osciloscopio de 2 canales

Hasta dos canales

Escala en Y y X Y offset Trigger Cursor

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

Osciloscopio de 4 canales

Hasta cuatro canales

Escala en Y X Y offset Trigger Cursorr

XSC2

A B C D

G

T

Trazador de Bode

Respuesta en frecuencia

Ganancia y cambio desfase

Hasta 10 GHz

XBP1

IN OUT

8

Contador de Frecuencia

Frecuencia Periodo Pulse Tiempo de

elevación/caída Acoplamiento

AC o DC Trigger

XFC1

123

Análisis-IV

Diodos PNP BJT NPN BJT PMOS NMOS

XIV1

Analizador de Distorsión

Distorsión de intermodulación

Distorsión armónica total

XDA1THD

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Instrumentos Digitales Y Lógicos

Nombre Función Ícono Símbolo Panel

Generador de Palabras

Configuración de Ciclo, disparo, y paso

Vista de datos Hex, DEC, Booleano y ASCII Timing

Trigger

XWG1

R T

X

O

X

X

O

O

0 16

15 31

10

Analizador Lógico

16-Canales Cursor Historial de

datos Trigger Reloj

Interno/externo

XLA1

C Q T

1

F

Convertidor Lógico

Circuito Digital para tabla de verdad y expresión booleana.

Tabla de verdad para circuito digital.

Expresión booleana para circuito

XLC1

A B

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Instrumentos de RF

Nombre Función Ícono Símbolo Panel

Analizador de

Espectros

Amplitud vs. Frecuencia

Componentes de señal (Potencia y

Frecuencia) Span cero, completo y personalizable

XSA1

TIN

Analizador de

Redes

Circuito digital a tabla de verdad y expresión booleana.

Tabla de verdad a circuito digital

Expresión Booleana a circuito digital

XNA1

P1 P2

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Instrumentos Virtuales de fabricante

Nombre Función Ícono Símbolo Panel

Generador de

Funciones de AGILENT

Tipo: 33120A

Refleja el comportamiento del instrumento real

XFG2

Agilent

Multímetro de AGILENT

Tipo: 34401A

Refleja el comportamiento del instrumento real

XMM2Agilent

Osciloscopio de

AGILENT

Tipo: 54622D

Refleja el comporta miento del instrumento real

XSC3

Agilent

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Osciloscopio de

TETRONIX

Tipo: DS2024

Refleja el comportamiento del instrumento real

XFG2

Agilent

Puntas de prueba

Nombre Función Ícono Símbolo Panel

Punta Dinámica

Corrientes, voltajes y frecuencia

Referenciada al circuito GND

Fijada a la red o al cursor del ratón

Trigger events

---

Prueba de Referencia

Corrientes, voltajes y frecuencia

Referenciada a cualquier otras prueba

Fijada a la red Trigger events

----

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Prueba de Corriente

Emula el comportamiento de puntas de prueba de corriente de abrazadera industrial

Varias proporciones de voltaje a corriente

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Bode plotter: produce un gráfico de respuesta en frecuencia de un circuito y es más útil para el análisis de circuitos de filtro. También se puede utilizar para medir la ganancia de voltaje de una señal o de cambio de fase.

Word generador: se utiliza para generar buses de datos binarios. Logic analyzer: El analizador lógico muestra hasta 16 señales digitales

en un circuito. Utilizar este instrumento para la adquisición rápida de datos de los estados lógica y el análisis de temporización para ayudar a diseñar sistemas grandes y llevar a cabo la solución de problemas.

Logic converter: se utiliza para analizar circuitos digitales y hacer conversiones. Simplificaciones de tabla de la verdad y no tiene hardware.

IV Analyzer: se usa para medir la curva de corriente-voltaje de los circuitos de electrónica básica como diodos.

Spectrum analyzer: El analizador de espectro mide la amplitud frente a frecuencia. Se realiza una función similar en el dominio de la frecuencia de un osciloscopio en el dominio del tiempo. Funciona mediante el barrido a través de un rango de frecuencias. La amplitud de la señal en la entrada del receptor se representa frente a la frecuencia de la señal.

Paso 4. Simulación de circuitos analógicos

3. Simulación de un circuito RLC. Análisis de Frecuencia.

Cuestionario

¿Qué tipo de circuito se está simulando?

Un circuito eléctrico de carácter alterno, RLC con frecuencia de 1KHz.

¿Cuál es la frecuencia de resonancia del circuito?

Aproximadamente 55kHz.

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Paso 5. Simulación de circuitos digitales

4. Circuito Lógico Combinatorio

Nota: Existen dos tipos de simulación lógica. La ideal (importa, la función lógica del circuito) y la real (importa, los parámetros reales del circuito, ejemplo: los retardos)

A B C Y1 0 1 11 1 1 01 0 0 11 1 0 00 0 1 10 1 1 10 0 0 10 1 0 1

Tabla 1. Tabla de verdad. Usando el Logic Converter

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Transmisor de 4 a 20 mA implementado con Opamp (Tomado del circuito integrado AD694)

5. Transmisor a 0voltios entrega 4 mA aproximadamente.

6. Transmisor a 10 voltios entrega 20 miliamperios aproximadamente.

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Aplicación de lo aprendido

Ilustración 7. Control PID con Opamp. Diseño tomado de Ecircuitcenter.

Cuestionario

¿Cómo diferenciaría en un esquemático de Multisim los componentes reales de los virtuales?

Los componentes reales tienen color azul, y los virtuales el color negro.

¿Qué es un footprint?

Es la asignación con la que se reconoce un pin.

¿Qué es un DRC y cómo se realiza?

Es una opción que sirve para detectar errores en el circuito.

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¿Cómo se crea un componente?

Ilustración 8. Creación de un componente. Por Zone.NI

Ilustración 9. Diagrama de flujo de la creación de un componente electrónico. (Orientado al diseño PCB –Printed Circuit Board-)

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Observaciones Se observó que el Multisim permite usar herramientas básicas, que un laboratorio con

mediana tecnología puede tener. También posee herramientas de otros software interactivos, el labvew. Se observó que podemos modificar el tiempo de simulación. Se observó que el transmisor con Opamp, entrega de 4 a 30 mA.

Conclusiones Multisim proporciona herramientas de simulación “real” e ideal, y para acceder a ellos

nos ubicamos en el panel derecho del espacio de trabajo. La simulación real en su contraparte con la ideal, toma mucho más tiempo en la

simulación. La utilización de instrumentos virtuales facilita en gran medida en los análisis de

diseños de circuitos analógicos y/o digitales, asemejándose a los instrumentos reales y tener que simular sin ser un experto en sintaxis SPICE.

Recomendaciones Usar el comando help de Multisim, cuando no sepa que significa un

término, o tenga dudas con los instrumentos. Trabajar con orden y seguridad antes durante y después de la experiencia. Apagar todas las fuentes de alimentación al terminar la experiencia.

Referencias BibliográficasSe tomaron algunas imágenes de la siguiente dirección:

http://www.ingenieria-electronica.com/NR/rdonlyres/29043E49-8FB7- 432A-A935-2ADFA2D1CC43/1030/Instrumentos_virtuales.pdf

http://www.ecircuitcenter.com/circuits/op_pid/op_pid.htm http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/10828#toc1

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