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P U C R SP U C R SFaculdade de EngenhariaFaculdade de Engenharia
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
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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
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• Visualizador Gráfico ( PROBE )– criar novos gráficos, inserir curvas, comentários,
ordenar curvas, acrescentar cursor, etc...
Terça-feira: – Roteamento de placa ( MicroSim PCBoard )
– Exemplos ( Treinamento prático )
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IIntroduçãontrodução
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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.
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PSPICE for DOSPSPICE for DOS
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• 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
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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
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Exemplo
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SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO
A simulação de Monte Carlo leva em consideração as tolerâncias dos componentes
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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
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PSPICE 8.0PSPICE 8.0for WINDOWSfor WINDOWS
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OBJETIVOOBJETIVO
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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).
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Esquemático (Microsim Schematics)
Simulador (PSPICE A/D)Roteador de placa (PCBoard)
Visualizador Gráfico (Probe)
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Nesta área de trabalho você criará os circuitos, depois será realizada uma análise elétrica e posteriormente a simulação e visualização gráfica.
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Escolha de um componente, fonte, conector, etc..
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DuploClique
DuploClique
Como alterar o valor dos componentes e das fontes?
Resistor
Fonte Senoidal
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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
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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.
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Modelos de fonte e os parâmetros a serem ajustadosModelos de fonte e os parâmetros a serem ajustados
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Fontes de estímulos
STIM1
Conectores
Interface
Conectores
Interface
Conector Global
COMO CRIAR SUBCIRCUITOS ?COMO CRIAR SUBCIRCUITOS ?
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DuploClique
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Navigate = Quando várias páginas são criadas.View = Recursos de Zoom. Redraw usado como “refresh”.
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Grid presente (pontos)
Permite mover os componentes
visualizando sua conexões
Indica no canto direito da tela a posição onde está o cursor
Próxima transparência
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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
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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
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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.
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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
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SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO
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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..
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Window: ajusta as janelas na área de trabalho Help: Ajuda on-line.
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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.
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• 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)
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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;
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• 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;
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VISUALIZADOR GRÁFICOVISUALIZADOR GRÁFICOPROBEPROBE
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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.
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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
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PCBoardPCBoard
[email protected] http://www.ee.pucrs.br/~terroso [email protected] http://www.ee.pucrs.br/~sisc
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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.
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• SCHEMATICS:– ANALYSIS => CREATE NETLIST
– TOOLS => RUN PCBOARDS
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• Arrumar os componentes, da forma mais adequada.
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• Fazer o contorno da placa:– Selecione BoardOutline e com \ faça o contorno da placa.
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Contorno da placaContorno da placa
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• Precisa delimitar a área de roteamento, que será feito através do comando disponível no menu DRAW => BoardSignalKeeping
LimitadorLimitadorde de
roteamentoroteamento
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• Roteamento: TOOLS => CCT:AUTOROUTE
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Realizando o processo de roteamento da placa
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PLACA ROTEADAPLACA ROTEADA
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EXEMPLOS EXEMPLOS PASSO-A-PASSOPASSO-A-PASSO
[email protected] http://www.ee.pucrs.br/~terroso [email protected] http://www.ee.pucrs.br/~sisc
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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
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• 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
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• Ao terminar a simulação, automaticamente é executado o Probe (visualizador gráfico).
EXEMPLO 1 - continuação (visualização gráfica)EXEMPLO 1 - continuação (visualização gráfica)
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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
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• Inicialização dos flip-flop:
Analysis => Digital Setup => Flip-Flop = 0 ou 1
• Tempo de simulação:
Analysis => Setup => TransientPrint Step = 20ns
Final Time = 5us
• Simular: Analysis => Simulate
EXEMPLO 2 - continuação (simulação)EXEMPLO 2 - continuação (simulação)
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• Ao terminar a simulação, automaticamente é executado o Probe (visualizador gráfico).
EXEMPLO 2 - continuação (visualização gráfica)EXEMPLO 2 - continuação (visualização gráfica)
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)
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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
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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
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• Inicialização dos flip-flop:
Analysis => Digital Setup => Flip-Flop = 0 ou 1
• Tempo de simulação:
Analysis => Setup => TransientPrint Step = 20ns
Final Time = 5us
• Simular: Analysis => Simulate
EXEMPLO 3 - continuação (simulação)EXEMPLO 3 - continuação (simulação)
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• Ao terminar a simulação, automaticamente é executado o Probe (visualizador gráfico).
EXEMPLO 3 - continuação (visualização gráfica)EXEMPLO 3 - continuação (visualização gráfica)
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)
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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