UNIVERSIDAD MICHOACANA DE UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGOSAN NICOLAS DE HIDALGO

FACULTAD DEFACULTAD DEINGENIERIA ELECTRICAINGENIERIA ELECTRICA

“ “ ANALISIS DE CIRCUITOS USANDOANALISIS DE CIRCUITOS USANDO

PSPICEPSPICE

MODELOS Y SUBCIRCUITOS”MODELOS Y SUBCIRCUITOS”

MODELOS Un modelo define el comportamiento eléctrico de una

parte o componente Dependiendo del tipo de dispositivo, los modelos pueden

ser definidos mediante:- Conjuntos de parámetros (modelos internos en SPICE)- Subcircuitos

Los modelos se almacenan en archivos de texto llamados bibliotecas

Las bibliotecas pueden ser globales o locales a un diseño Las bibliotecas de modelos se pueden anidar

Modelos Internos en SPICE• Se definen mediante un conjunto de

parámetros• Pueden editarse mediante el comando de

SPICE: .MODEL nombre tipo_modelo [parámetro=valor...]

Los parámetros no alterados toman su valor por omisión

Dispositivos modelados internamente: Pasivos Activos

Dispositivos Pasivos R: Resistencias C: Capacitancias O: Líneas de transmisión con

pérdidas L: Inductancias K: inductancia mútuas

(transformadores) T: Líneas de transmisión sin

pérdidas

Dispositivos Activos D: Diodos Q: Transistores bipolares (BJTs) J: Transistores de unión de efecto M: Transistores MOSFET Z: Transistores MESFETS (GaAs FETs) S: Interruptores controlados por voltaje W: Interruptores controlados por

corriente

Tipos de Modelos InternosTIPO DE MODELO ELEMENTO CORRESPONDIENTE

CAP Condensadores

IND Bobinas

RES Resistencias

D Diodos

NPN Transistores bipolares NPN

PNP Transistores bipolares PNP

LPNP Transistores bipolares de estructura lateral PNP

NJF Transistores de union FET de canal N

PJF Transistores de unión FET de canal P

NMOS Transistores MOSFET de canal N

PMOS Transistores MOSFET de canal P

VSWITCH Interruptores controlados por tensión

ISWITCH Interruptores controlados por intensidad

Ejemplo: Modelado de Diodos Forma general en lenguaje SPICE:

Dname NA NC modname [area] [OFF] [IC=Vd]donde

Dname: nombre del diodo (por ej. D3).NA: nodo del ánodoNC: nodo del cátodomodname: nombre del modeloárea: factor de escala (se asume igual a 1) OFF: para apagarlo como condición inicial en

C.D.IC: voltaje inicial del diodo en el análisis

transitorio

Ejemplos

DRECT 1 2 DPWR

D4 3 4 DN753 OFF

En el caso de D4 se usa el modelo DN753, que corresponde a un diodo zener 1N753, de 6.2 volts, el cual se define mediante:

.MODEL DN753 D (RS=4.68 BV=6.1O CJO=346P TT=50N

+ M=0.33 VJ=O.75 IS=IE-11 N=1.27 IBV=2OMA)

PARÁMETROS DEL MODELO DEL DIODO

Nombre

Parámetro Unidades

Default

IS Corriente de saturación Ampers 1E- 14

RS Resistencia Ohmica Ohms 0

N Coeficiente de emisión ---- 1

TT Tiempo de transición Segundos 0

CJO Capacitancia de la unión, de polarización cero Faradios 0

VJ Potencial de la unión o potencial de contacto volts 1

M Coef. de graduación de la contaminación ----- 0.5

EG Vacío o hueco de energía e-volts 1.11

XTI Exponente de la temperatura de la corriente de saturación ---- 3

KF Coeficiente de ruido Flicker ----- 0

AF Exponente de ruido Flicker ---- 1

FC Coeficiente para la capacitancia de agotamiento de polarización directa

---- 0.5

BV Voltaje de rompimiento de reversa Volts infinito

IBV Corriente en el voltaje de rompimiento Ampers 1E-3

INTERRUPTORES CONTROLADOS POR TENSIÓN

Para introducir un interruptor controlado por tensión, se usa la sentencia:

S(nombre) (nodo+) (nodo-) (nodo control+) (nodo control-) (modelo)

En la descripción del interruptor, se define en su modelo.

.MODEL (modelo) VSWITCH(parámetro del modelo = valor )*

NC -

N +

N -

NC +

-

Vg U1

12

+

Rg

Parámetros del modelo del interruptor

PARAMETRO

SIGNIFICADO VALOR

RON Resistencia en cortocircuito 1.0 ROFF Resistencia en circuito abierto 106VON Tensión de control para la

apertura1 V

VOFF Tensión de control para el cierre

0 V

RON y ROFF deben ser mayores que cero y menores que I/GMIN.

El valor de GMIN puede definirse como una opción de la sentencia .OPTIONS. Su valor por defecto es 1E-12 -1.

La relación entre RON y ROFF debe ser menor que 1E+12.

EJEMPLOS: Ejemplo 1:

S4 3 7 4 0 SMOD

.MODEL SMOD VSWITCH

Ejemplo 2:

SBIP 6 0 8 9 SCIE

.MODEL SCIE VSWITCH(RON=5)

INTERRUPTORES CONTROLADOS POR INTENSIDAD

La descripción de un interruptor controlado por intensidad, se usa:

W(nombre) (nodo+) (nodo-) (fuente de tensión de control) (modelo)

En la descripción del interruptor, se define en su modelo:

.MODEL (modelo) ISWITCH(parámetro del modelo = valor)

NC -

N +

N -

NC +

Vn U1

12

Parámetros del modelo del interruptor

PARAMETRO

SIGNIFICADO VALOR

RON Resistencia en cortocircuito 1.0 ROFF Resistencia en circuito abierto 106ION Intensidad de control para el

cierre 1E-3 A

IOFF Intensidad de control para la apertura

0 A

EJEMPLO Ejemplo1:

W5 3 7 VAUX WEST.MODEL WEST ISWITCH

Ejemplo 2:

WREST 4 0 VMED WCORTO.MODEL WCORTO SWITCH (RON= 0.5+ ROFF=10E+6 ION=0.07 IOFF=0.0)

DEFINICION DE SUBCIRCUITOS

La definición de un subcircuito se realiza por la siguiente sintaxis:

.SUBCKT (nombre) (nodos)* PARAMS:* (nombre)* = (valor)*

donde:* : indica valores opcionales. (nombre): nombre del subcircuito, debe comenzar por una letra con la que llamado el subcircuito.(nodo)*: lista los nodos internos del subcircuito, que son conexiones con el exterior.PARAMS: permite definir los parámetros (es decir, unas variables)

Un subcircuito siempre debe terminar con la sentencia .ENDS.

Un subcircuito puede contener únicamente sentencias de definición de elementos y sus respectivos modelos (.MODEL.)

dentro de una definición de un subcircuito se puede llamar a otro subcircuito

Ejemplo de Subcircuito Subcircuito FILTRO, entrada (nodos 6 y 3), y salida (nudos 23 y

7). Tiene una resistencia, R1, que se puede modificar (inicialmente =1K):

.SUBCKT FILTRO 6 3 23 7 PARAMS:GANANCIA=IK……..…….. Definición de los elementos del subcircuito.……..* definición de la resistencia que se puede variar:R1 4 5 {GANANCIA}………..ENDS

Llamada a un Subcircuito Se realiza con la sentencia X como:

X(nombre) (nodos)* (subcircuito) PARAMS:* (nombre)* = (valor)*

Donde:(nombre): asignación al subcircuito (por ejemplo, U1, Al, etc.)(subcircuito) es el nombre dado al subcircuito en su definiciónPARAMS: asigna valores a los parámetros del subcircuito(nodos): igual al número de nodos de la definición del subcircuito.

Los nodos son conectados eléctricamente en el orden en que están enumerados; es decir, el primero con el primero, el segundo con el segundo, y así sucesivamente.

Ejemplo de llamada a subcircuito

Suponiendo el subcircuito llamado FILTRO, al que llamaremos en este caso U1, de forma que la entrada está conectada a los nudos 2 y 3 del circuito principal, y la salida, a los nudos 14 y 15. Además, la resistencia R1 del subcircuito, que tenía asignado el parámetro GANANCIA, ha de tener un valor de 5K

XU1 2 3 14 15 FILTRO PARAMS:GANANCIA = 5K