P U C R S Faculdade de Engenharia VIII - Semana da Engenharia PSPICE 8.0 FOR WINDOWS UMA FERRAMENTA PARA PROJETO DE UMA FERRAMENTA PARA PROJETO DE SISTEMAS

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VIII - Semana da EngenhariaVIII - Semana da Engenharia

PSPICE 8.0 FOR WINDOWSPSPICE 8.0 FOR WINDOWS UMA FERRAMENTA PARA PROJETO DE UMA FERRAMENTA PARA PROJETO DE

SISTEMAS COMPUTACIONAISSISTEMAS COMPUTACIONAIS

Eng. Anderson Royes Terroso, MSc.Eng. Anderson Royes Terroso, MSc.

Setembro/1999

Estrutura do Curso Segunda-feira:

– PSPICE para DOS;– PSPICE para Windows versão 8.0;

• Esquemático (MicroSim Schematics)– Criar circuitos analógicos e digitais;– Criar sub-circuito– Simulação de Monte Carlo

• PSPICEA/D– Verificação de erros

[email protected] http://www.ee.pucrs.br/~terroso [email protected] http://www.ee.pucrs.br/~sisc

• Visualizador Gráfico ( PROBE )– criar novos gráficos, inserir curvas, comentários,

ordenar curvas, acrescentar cursor, etc...

Terça-feira: – Roteamento de placa ( MicroSim PCBoard )

– Exemplos ( Treinamento prático )


IIntroduçãontrodução


SPICE - Simulator Program with

Integrated Circuit Emphasis(programa de simulação com ênfase em circuitos integrados)

Todas as versões do SPICE originaram da versão SPICE 2, criada nos meados de 1970 pela Universi-dade de Berkeley, na Califórnia.


PSPICE for DOSPSPICE for DOS


• Versão base de todas as outras;• Componentes são descritos textualmente

(NÃO PODE DESENHAR O CIRCUITO);

• Descrição nodal;

• Arquivos com extensão *.cir

Resistor: R3 2 4 4k

Capacitor: C3 2 4 4pFFonte DC: Vcc 0 1 DC 12


V0 4 0 DC 12V

V1 0 3 DC 12V

Vin 0 1 AC 1 SIN(0 4 1KHz )

R1 1 5 2Kohm

R2 5 2 1Kohm

X_opamp 0 5 4 3 2 LM324

.tran 0.1ms 18ms

.lib

.probe

.end


Exemplo

SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO

A simulação de Monte Carlo leva em consideração as tolerâncias dos componentes


Comandos Básicos: .model (cria um modelo) .probe (permite a visualização gráfica) .tran (duração da simulação) .temp (temperaturas de simulação) .subckt (chamada de um subcircuito) .mc (simulação de Monte Carlo) .end (finalização de um

arquivo) [email protected] http://www.ee.pucrs.br/~terroso [email protected] http://www.ee.pucrs.br/~sisc

PSPICE 8.0PSPICE 8.0for WINDOWSfor WINDOWS


OBJETIVOOBJETIVO

ANÁLISE DOS PRINCIPAIS MENUS

A opção Design Manager do menu DesignLab Eval 8, permite acessar o esquemático, o simulador PSPICE e o visualizador gráfico (Probe).


Esquemático (Microsim Schematics)

Simulador (PSPICE A/D)Roteador de placa (PCBoard)

Visualizador Gráfico (Probe)

Nesta área de trabalho você criará os circuitos, depois será realizada uma análise elétrica e posteriormente a simulação e visualização gráfica.

Escolha de um componente, fonte, conector, etc..

DuploClique

DuploClique

Como alterar o valor dos componentes e das fontes?

Resistor

Fonte Senoidal

Quando vários componentes ( portas lógi-cas) do mesmo tipo, são colocados o programa altera o “Reference” ( U8 , U9 ), mas repete o “Gate” ( A ). O que seria correto é permanecer o “Reference” e mudar o “Gate”, até esgotar o número de portas de um encapsulamento.

Portanto, é necessário editar estes componentes e trocar a referência e o Gate. Na opção “Gate” estão todas as portas disponíveis no encapsula-mento ( A, B, C, .., N ) e repetindo a Reference. O “software” automatica-mente atualiza os pinos das portas. Ex.: U8A (1,2,3), U8B(4,5,6), U8C(8,9,10)..

Duplo cliquesobre U9A

FONTES

• Na biblioteca source.slb, encontram-se algumas fontes que são indispensáveis no projeto de circuitos.

• Assim como os resistores, capacitores e indutores, precisam ser editados para alterar o seu valor e a tolerância, as fontes também necessitam que certos parâmetros sejam ajustados.


Modelos de fonte e os parâmetros a serem ajustadosModelos de fonte e os parâmetros a serem ajustados

Fontes de estímulos

STIM1

Conectores

Interface

Conectores

Interface

Conector Global

COMO CRIAR SUBCIRCUITOS ?COMO CRIAR SUBCIRCUITOS ?

DuploClique

Navigate = Quando várias páginas são criadas.View = Recursos de Zoom. Redraw usado como “refresh”.

Grid presente (pontos)

Permite mover os componentes

visualizando sua conexões

Indica no canto direito da tela a posição onde está o cursor

Próxima transparência

Permite a inclusão de bibliotecas, na opção do menu Editor Configuration em Library Settings. Por exemplo, se a biblioteca que será incluída for diode.slb, então informe o path (caminho) onde está a biblioteca e clique em Add* (garante sua utilização em todos os esquemáticos). OBS.: Esta versão de Avaliação não permite incluir mais que dez bibliotecas.

INCLUINDO BIBLIOTECAS NO INCLUINDO BIBLIOTECAS NO MICROSIM SCHEMATICSMICROSIM SCHEMATICS

Verifica o arquivo que gerou o netlist

Executa o Probe (não é necessário usar esta opção , pois a opção Simulate executa automaticamente.

Verifica o arquivo de saída

MENU ANALYSISMENU ANALYSIS• SETUP: ajuste de vários parâmetros antes de

ser realizada a simulação;

• SIMULATE: executa o simulador PSPICE;

• PROBE SETUP: ajuste de alguns parâmetros quando for chamado o visualizador gráfico os valores “default” são adequados.


TEMPO DE SIMULAÇÃO

Melhora a qualidade do topo das curvas

Duração da simulação

Dedicado à Análise de Fourier

Use um valor pequenoDica: 20% da duração da simulação

SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO

PONTEIRAS DE PROVAPONTEIRAS DE PROVA• Medidor de tensão (Mark Voltage Level):

– mostra a tensão em qualquer ponto do circuito.• Medidor de corrente (Mark Current in pin):

– deve ser colocado nos terminais dos compo-nentes

• Medidor de tensão entre dois pontos (Mark Voltage Differencial):– fornece o valor da tensão entre dois pontos.

• Medidores variados (Mark Advantage):– mede tensão de fase, DB, etc..


Window: ajusta as janelas na área de trabalho Help: Ajuda on-line.

ROTEIRO PARA CRIAR UM CKTROTEIRO PARA CRIAR UM CKT• Abrir o esquemático.• File => New.• Draw => GetNewPart (escolha um componen-te

de cada vez).• Utilize o comando CTRL-W (Draw Wire) para

fazer as ligações e CTRL-R para rotacionar os componentes.

• Edite as fontes e os resistores, capacitores e indutores para alterar seus valores.


• Escolha os pontos onde quer visualizar os sinais (tensão, corrente, etc..)

• Coloque as ponteiras (Markers => Mark Voltage)

• Configure o visualizador gráfico (Analysis => Probe_Setup => Show All Markers => OK)

• Configure o tempo de simulação (Analysis => Setup => Transient)

• Salva o trabalho (File => Save As)

• Simula o circuito (Analysis => Simulate)


DICAS IMPORTANTES• Coloque labels nos fios onde serão colocadas as ponteiras

(melhora a visualização gráfica)

• Para rotacionar os componentes e conectores: marque o componente e depois CTRL-R, tantas vezes forem necessárias;

• Coloque em todos os conectores nomes (labels);

• Quando criar um bloco não esqueça de usar o conector interface (port.slb)

• Não esqueça de preencher os parâmetros das fontes;

• Não deixe nem um terminal de saída flutuando, coloque um conector global (biblioteca port.slb)

• Inicialize os flip-flop antes da simulação;

• Informe o tempo (duração) de simulação (obrigatório);

• Não esqueça de colocar o terra (port.slb => EGND);

• As ponteiras de corrente são conectadas junto ao componente;

VISUALIZADOR GRÁFICOVISUALIZADOR GRÁFICOPROBEPROBE


Visualizador GráficoVisualizador Gráfico(PROBE)(PROBE)

Trace: Caso necessite acrescentar outras curvas

Plot: Pode-se criar novos gráficos, com isso visualizar outras curvas

Tools (Cursor): adiciona o cursor no gráfico.

Visualizador Gráfico - continuação Visualizador Gráfico - continuação (PROBE)(PROBE)

• Sinais digitais e sinais analógicos são colocados em gráfi-cos separados;

• Quando for necessário inverter a posição das curvas, clique sobre o label e use CTRL-X para copiá-lo e apagá-lo, depois marque a posição onde deve ser colocado e use CTRL-V

CTRL-X

CTRL-V

Marque a curva que terá a

posição alterada

Marque aposição posterior

onde deseja colocar a curva

PCBoardPCBoard


Para realizarmos o roteamento, é necessário em primeiro lugar usar um conector diferente de global e interface, neste exemplo foi utilizado o EDGE26, além disso colocar DIG_PWR e DIG_GND.

• SCHEMATICS:– ANALYSIS => CREATE NETLIST

– TOOLS => RUN PCBOARDS

• Arrumar os componentes, da forma mais adequada.

• Fazer o contorno da placa:– Selecione BoardOutline e com \ faça o contorno da placa.

Contorno da placaContorno da placa

• Precisa delimitar a área de roteamento, que será feito através do comando disponível no menu DRAW => BoardSignalKeeping

LimitadorLimitadorde de

roteamentoroteamento

• Roteamento: TOOLS => CCT:AUTOROUTE

Realizando o processo de roteamento da placa

PLACA ROTEADAPLACA ROTEADA

EXEMPLOS EXEMPLOS PASSO-A-PASSOPASSO-A-PASSO


STIM1 (DSTM3) STIM1 (DSTM2) STIM1 (DSTM1)COMMAND1 = 0s 0 COMMAND1 = 0s 0 COMMAND1 = 0s 0 COMMAND2 = 1s 1 COMMAND2 = 2s 1 COMMAND2 = 4s 1COMMAND3 = 2s 0 COMMAND3 = 4s 0COMMAND4 = 3s 1 COMMAND4 = 6s 1COMMAND5 = 4s 0COMMAND6 = 5s 1 COMMAND7 = 6s 0 COMMAND8 = 7s 1

Print Step = 0.1s Final Time = 8 s

Fontes de estímulos

STIM1source => stim1

Conector Global

EXEMPLO 1 - Criando o cktEXEMPLO 1 - Criando o ckt

• Ajustar o tempo de simulação:

Analysis => Setup => TransientPrint Step = 0.1s

Final Time = 8.0 s

• Simular: Analysis => Simulate

EXEMPLO 1 - continuação (simulação)EXEMPLO 1 - continuação (simulação)

Este warning refere-se a não utilização de circuitos analógicos

• Ao terminar a simulação, automaticamente é executado o Probe (visualizador gráfico).

EXEMPLO 1 - continuação (visualização gráfica)EXEMPLO 1 - continuação (visualização gráfica)

Flip-Flop JK: 74109 Terra: port => EGND Fonte DC: source => VDC Clock: source => DigClock

- Ajustar fonte DC (DC = 5)- Ajustar o clock (DELAY = 0; ONTIME = 0.1us; OFFTIME = 0.1us)

EXEMPLO 2 - Criando o cktEXEMPLO 2 - Criando o ckt

• Inicialização dos flip-flop:

Analysis => Digital Setup => Flip-Flop = 0 ou 1

• Tempo de simulação:

Analysis => Setup => TransientPrint Step = 20ns

Final Time = 5us





OBS.: Note que os sinais recebem os nomes dos terminais,por isso aconselha-se que coloque um label nos fiosonde coloca-se ponteiras (melhor será a visualização)

Idem ao anterior, porém agora utiliza-se o conector port =>INTERFACE. Salve este esquemático (ex.: modulo_cont.sch)Não precisa fazer nenhum ajuste em Analysis => Setup

EXEMPLO 3 - Criando sub-circuitoEXEMPLO 3 - Criando sub-circuito

1 - Abra nova folha de trabalho e salve-a (contador.sch).2 - Crie primeiro o block (no menu Draw => Block ou na régua de ícones.3 - Clique duas vezes sobre o bloco, e informe qual o circuito que será usado dentro do bloco (modulo_cont.sch).4 - Faça as conexões, acrescente as fontes, terra, etc..

EXEMPLO 3 - continuaçãoEXEMPLO 3 - continuação

• Inicialização dos flip-flop:

Analysis => Digital Setup => Flip-Flop = 0 ou 1

• Tempo de simulação:

Analysis => Setup => TransientPrint Step = 20ns

Final Time = 5us





OBS.: Note que os sinais recebem os nomes dos terminais,por isso aconselha-se que coloque um label nos fiosonde coloca-se ponteiras (melhor será a visualização)

CURSO II

Teoria e Prática de FPGA e VHDL

Dia e Horário: 29, 30 e 1/10 - 14hs às 17hs

FPGA: DISPOSITIVO LÓGICO PROGRAMÁVEL

VHDL: LINGUAGEM DE DESCRIÇÃO DE HARDWARE

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