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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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1 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 COMPUTACIONAIS Eng. Anderson Royes Terroso, MSc. Setembro/1999

2 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

3 Visualizador Gráfico ( PROBE ) –criar novos gráficos, inserir curvas, comentários, ordenar curvas, acrescentar cursor, etc... Terça-feira: –Roteamento de placa ( MicroSim PCBoard ) –Exemplos ( Treinamento prático )

4 I ntrodução

5 SPICE - S imulator P rogram with I ntegrated C ircuit E mphasis (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.

6 PSPICE for DOS

7 Versão base de todas as outras; Componentes são descritos textualmente (NÃO PODE DESENHAR O CIRCUITO); Descrição nodal; Arquivos com extensão *.cir Resistor:R k Capacitor:C pF Fonte DC: Vcc 0 1 DC 12

8 V0 4 0 DC 12V V1 0 3 DC 12V Vin 0 1 AC 1 SIN(0 4 1KHz ) R Kohm R Kohm X_opamp LM324.tran 0.1ms 18ms.lib.probe.end Exemplo

9 SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO A simulação de Monte Carlo leva em consideração as tolerâncias dos componentes

10 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)

11 PSPICE 8.0 for WINDOWS

12 OBJETIVO

13 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).

14 Esquemático (Microsim Schematics) Simulador (PSPICE A/D) Roteador de placa (PCBoard) Visualizador Gráfico (Probe)

15 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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18 Escolha de um componente, fonte, conector, etc..

19 Duplo Clique Duplo Clique Como alterar o valor dos componentes e das fontes? Resistor Fonte Senoidal

20 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 clique sobre U9A

21 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.

22 Modelos de fonte e os parâmetros a serem ajustados

23 Fontes de estímulos STIM1 Conectores Interface Conectores Interface Conector Global COMO CRIAR SUBCIRCUITOS ?

24 Duplo Clique

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

26 Grid presente (pontos) Permite mover os componentes visualizando sua conexões Indica no canto direito da tela a posição onde está o cursor Próxima transparência

27 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 MICROSIM SCHEMATICS

28 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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30 MENU 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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32 TEMPO DE SIMULAÇÃO Melhora a qualidade do topo das curvas Duração da simulação Dedicado à Análise de Fourier Use um valor pequeno Dica: 20% da duração da simulação

33 SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO

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36 PONTEIRAS 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..

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

38 ROTEIRO 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.

39 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)

40 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;

41 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;

42 VISUALIZADOR GRÁFICO PROBE

43 Visualizador Gráfico (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.

44 Visualizador Gráfico - continuação (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 a posição posterior onde deseja colocar a curva

45 PCBoard

46 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.

47 SCHEMATICS: –ANALYSIS => CREATE NETLIST –TOOLS => RUN PCBOARDS

48 Arrumar os componentes, da forma mais adequada.

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

50 Contorno da placa

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

52 Roteamento: TOOLS => CCT:AUTOROUTE

53 Realizando o processo de roteamento da placa

54 PLACA ROTEADA

55 EXEMPLOS PASSO-A-PASSO

56 STIM1 (DSTM3) STIM1 (DSTM2) STIM1 (DSTM1) COMMAND1 = 0s 0 COMMAND1 = 0s 0 COMMAND1 = 0s 0 COMMAND2 = 1s 1 COMMAND2 = 2s 1 COMMAND2 = 4s 1 COMMAND3 = 2s 0 COMMAND3 = 4s 0 COMMAND4 = 3s 1 COMMAND4 = 6s 1 COMMAND5 = 4s 0 COMMAND6 = 5s 1 COMMAND7 = 6s 0 COMMAND8 = 7s 1 Print Step = 0.1s Final Time = 8 s Fontes de estímulos STIM1 source => stim1 Conector Global EXEMPLO 1 - Criando o ckt

57 Ajustar o tempo de simulação: Analysis => Setup => Transient Print Step = 0.1s Final Time = 8.0 s Simular: Analysis => Simulate EXEMPLO 1 - continuação (simulação) Este warning refere-se a não utilização de circuitos analógicos

58 Ao terminar a simulação, automaticamente é executado o Probe (visualizador gráfico). EXEMPLO 1 - continuação (visualização gráfica)

59 Flip-Flop JK: 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 ckt

60 Inicialização dos flip-flop: Analysis => Digital Setup => Flip-Flop = 0 ou 1 Tempo de simulação: Analysis => Setup => Transient Print Step = 20ns Final Time = 5us Simular: Analysis => Simulate EXEMPLO 2 - continuação (simulação)

61 Ao terminar a simulação, automaticamente é executado o Probe (visualizador gráfico). EXEMPLO 2 - continuação (visualização gráfica) OBS.: Note que os sinais recebem os nomes dos terminais, por isso aconselha-se que coloque um label nos fios onde coloca-se ponteiras (melhor será a visualização)

62 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-circuito

63 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 - continuação

64 Inicialização dos flip-flop: Analysis => Digital Setup => Flip-Flop = 0 ou 1 Tempo de simulação: Analysis => Setup => Transient Print Step = 20ns Final Time = 5us Simular: Analysis => Simulate EXEMPLO 3 - continuação (simulação)

65 Ao terminar a simulação, automaticamente é executado o Probe (visualizador gráfico). EXEMPLO 3 - continuação (visualização gráfica) OBS.: Note que os sinais recebem os nomes dos terminais, por isso aconselha-se que coloque um label nos fios onde coloca-se ponteiras (melhor será a visualização)

66 CURSO II Teoria e Prática de FPGA e VHDL Dia e Horário: 29, 30 e 1/ hs às 17hs FPGA: DISPOSITIVO LÓGICO PROGRAMÁVEL VHDL: LINGUAGEM DE DESCRIÇÃO DE HARDWARE


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