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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