ejemplos aplicacion pspice orcad 9

EJEMPLOS DE APLICACIN DEL PSPICE A TRAVS DE LA SUITE

ORCAD V.9.2

JOS GARRIGS VILLALBA

EJEMPLO 1:A N L I S I S D E U N C I R C U I T O D E C O R R I E N TE C O N T I N U A

EJEMPLO 2: A N L I S I S D E L R EG I M EN T R A N S I T O R I O E N C I R C U I T O S D E P R I M ER O R D EN . EJEMPLO 3:A N L I S I S D E C I R C U I T O S R LC E N C O R R I E N T E A L T E R N A

E J E M P L O S D E A P L I C A C I N D E L P S P I C E

J.Garrigs 1

EJEMPLO 1:A N L I S I S D E U N C I R C U I T O D E C O R R I E N TE C O N T I N U A Sea que deseamos ana l i za r un c i r cu i to como e l de l a s igu ien te f i gu ra , donde se ob t ienen los resu l tados que se ind ican :

A

I

V4

R4= 20 I4B

-

V = 60 V

+

V1 V2

I7

I5 D

I6

R2= 1R1= 6

I3

C

R8= 6E

R6= 15

V5

R7= 60

V5

V7

R5= 16

V3

R3= 4

Resistencia equivalente del circuito = 10 Corriente total I= 6 A Tensiones parciales del circuito: V1= 36 V, V2= 6 V, V3=18 V, V4= 10 V, V5= 8V, V6= 12 V

y V7= 6 V. Corrientes parciales del circuito: I3= 4,5 A , I4= 0,5 A, I5= 1 A, I6=0,8 A e I7= 0,2 A Potencia total consumida por las resistencias = 360 W Potencias del circuito consumidas por cada una de las resistencias: PR1= 216 W, PR2= 36W,

PR3= 81W , PR4= 5W, PR5=4 W, PR6=9,6 W , PR7=2,4 W y PR8=6 W

Para e l an l i s i s de l c i r cu i to con e l p rog rama PSPICE ab r imos p r imero e l p rograma Capture . C reamos un nuevo p royec to med ian te la ru ta Fi le>New >Pro jec t con l o que se nos mues t ra l a ven tana s igu ien te :

Marcamos la opc in Ana log

or M ixed A /D (Ana lg ico y m ix to D ig i ta l Ana lg ico ) , damos un nombre a nues t ro p royec to Circu i to_1 , y en Locat ion i nd icamos e l d i rec to r io donde deseamos g raba r l os f i che ros de l p royec to med ian te e l bo tn de ru ta (Brow se ) . Acep tamos med ian te e l bo tn OK , y se nos mues t ra una nueva ven tana donde ac t i va remos la opc in Crea te a b lank Pro jec t (Crear un p royec to en b lanco) , y acep tamos con e l bo tn OK.


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De nuevo en l a pan ta l la de Cap tu re , l o p r imero que haremos es

inse r ta r l os componen tes de l c i r cu i to , pa ra e l l o desde la ba r ra de men e leg i remos Place>Par t y nos aparece una nueva ven tana , t a l y como mues t ra l a s igu ien te f i gu ra :

I n i c ia lmen te e l nmero de l i b re r as ex is ten tes por de fec to , es

bas tan te l im i tado , pa ra aad i r nuevas l i b re r as , hacemos c l i c en e l bo tn Add L ib ra ry y e leg imos la ru ta donde se haya ins ta lado e l p rograma (po r de fec to l a ru ta se r a : Program F i les \Orcad \PSpice ) . Se pueden aad i r va r ias l i b re r as s imu l tneamente marcando va r ios f i che ros a la vez .

Para inser ta r l as res i s tenc ias e leg i remos la l i b re r a ANALOG , y en

Par t bas ta r esc r ib i r R para que e l p rograma marque e l componen te de la l i b re r a se lecc ionada que comience po r R . Observe en la pa r te in fe r i o r de


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l a pan ta l l a aparece e l componen te d ibu jado . Acep tamos med ian te e l bo tn OK e i nse r tamos tan tas res is tenc ias como sean necesar ias med ian te c l i c de ra tn ( en nues t ro caso ocho) .

Para inser ta r l a ba te r a , operemos de fo rma s im i la r a como lo

hemos hecho an te r io rmen te , e l i g iendo la l i b re r a SOURCE y e l componen te VDC.

Ahora as ignaremos los va lo res e lc t r i cos a cada uno de los

componen tes , pa ra e l l o , se lecc ionamos todos los componen tes ( tamb in podemos hacer lo uno a uno) y en la ba r ra de men e leg imos Edi t > P r o p e r t i e s (es to m ismo lo podemos hace r a t ravs de l bo tn de recho de l ra tn ) . Nos apa rece una nueva ven tana con una tab la donde se mues t ras las ca rac te r s t i cas de cada uno de los componen tes , en cuan to a l co lo r , va lo res e lc t r i cos as ignados , r o tu lac in e tc . . , pa ra e l e jemp lo que nos ocupa , n icamen te camb ia remos los va lo res e lc t r i cos as ignados , de fo rma que en la co lumna Value as ignaremos a las res is tenc ias sus va lo res hmicos y la f uen te de a l imen tac in de l c i r cu i to su va lo r . Pa ra que se mues t re en la ba te r a su va lo r nomina l , en l a co lumna DC de la fuen te de tens in V1 as ignaremos e l va lo r de 60 , y f i na lmen te , pa ra ap l i ca r l os camb ios debemos hacer c l i c con e l r a tn en e l bo tn Apply , y ce r ramos la ven tana por med io de l bo tn

De nuevo nos encon t ramos en la ven tana de l ed i to r de Cap tu re

donde red is t r i bu i remos los componen tes con e l r a tn , med ian te a r ras t ra r y so l ta r , ta l y como se mues t ra en la s igu ien te f i gu ra . Para g i ra r e l s mbo lo de l a f uen te de a l imen tac in , l o se lecc ionamos y med ian te e l bo tn de recho de l ra tn se lecc ionamos Rotate .

E l s igu ien te paso se r un i r l os componen tes med ian te


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p is tas , pa ra e l lo se lecc ionamos a t ravs de l a ba r ra de men Place>Wire , es to ha r que e l cu rso r se conv ie r ta en una c ruz , con lo cua l , bas ta r hacer un c l i c con e l r a tn en uno de l os te rm ina les de l componen te y conec ta r lo a los te rm ina les co r respond ien tes .

Para que e l p rograma PSp ice func ione hay que as ignar e l po tenc ia l

ce ro a uno de los pun tos de l c i r cu i to , es to lo ha remos med ian te la ba r ra de men Place>Ground, donde se lecc ionaremos e l s mbo lo 0 /SOURCE ta l y como se mues t ra en la f i gu ra s igu ien te . Segu idamen te hacemos c l i c en e l bo tn OK y l o conec tamos a l c i r cu i to , en nues t ro caso pa r t i cu la r l o ha remos co inc id iendo con e l po tenc ia l de l bo rne nega t i vo de la fuen te de a l imen tac in .

A es tas a l tu ras e l aspec to de l c i r cu i to es e l que se mues t ra en l a f i gu ra .


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Una vez d ibu jado e l c i r cu i to , es conven ien te g raba r en e l d i sco e l t r aba jo med ian te Fi le>Save , o med ian te e l i cono co r respond ien te (e l de l d i sque te azu l ) .

C reado ya e l c i r cu i to , podemos somete r lo a d i ve rsas s imu lac iones ,

pa ra e l l o , i n i c ia lmen te as igna remos un nombre a la s imu lac in a t ravs de la ba r ra de men med ian te l a ru ta PSpice>New Simula t ion Prof i le . En la ven tana que se mues t ra damos e l nombre que deseemos , en nues t ro caso par t i cu la r Sim_Cir_1 y pu l samos e l bo tn Create .

Segu idamen te se mues t ra una nueva ven tana donde podemos

paramet r i za r l a s imu lac in , en nues t ro caso , y pa ra c i r cu i tos de co r r ien te con t inua e l t i empo de s imu lac in lo tomaremos como 100 nanosegundos ,

l o que resu l ta su f i c ien te , a l se r l os va lo res cons tan tes en e l t i empo en es te t i po de c i r cu i tos . Se puede aprec ia r que podemos inc luso va r ia r l a

t empera tu ra amb ien te , es tud ia r t rans i to r ios , ana l i za r r u ido e lc t r i co , u t i l i za r pa rmet ros de ba r r i do e tc ,e tc . .

Pu lsamos los bo tones Apl icar y Aceptar , con lo que de nuevo

es ta remos en e l ed i to r Capture . Ahora co locaremos en e l c i r cu i to marcas para med i r l as d i fe renc ias

de po tenc ias y co r r i en tes en d is t in tos pun tos de l m ismo . A modo de e jemp lo , med i remos las d i fe renc ias de po tenc ia l en los te rm ina les de R 1 , y en t re los nudos B y C ( ve r c i r cu i to in i c ia l ) . En lo que respec ta a las co r r ien tes , med i remos la in tens idad que a t rav iesa R 3 ( en e l c i r cu i to l a des ignamos I 3 ) .


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La fo rma de p rocede r en es te caso cons is te en e leg i r med ian te la ba r ra de men Pspice>Markers>Vol ta je D i f fe rent ia l , mos t rndose de es ta fo rma, j un to a l cu rso r , una sonda que co locaremos , med ian te un c l i c de l ra tn , en e l l ado de mayo r po tenc ia l de R 1 , l a s igu ien te sonda que aparece la co locamos en e l te rm ina l de menor po tenc ia l de R 1 . P roced iendo de igua l manera co locamos dos sondas para med i r l a d i fe renc ia de po tenc ia l en t re los nudos B y C de l c i r cu i to . F ina lmen te pa ra med i r l a co r r ien te que a t rav iesa a R 3 , med ian te la ba r ra de men e leg imos PSpice>Markers>Current In to P in y co locamos la sonda en cua lqu ie ra de l os te rm ina les de R 3 .

Para comenzar l a s imu lac in se lecc ionamos en la ba r ra de men

PSpice>Run con lo que se abr i r l a pan ta l la de s imu lac in de s imu lac in de c i r cu i tos SCHEMATIC . En es ta nueva ven tana podemos aprec ia r que los resu l tados se co r responden con la s imu lac in denominada Sim_Cir_1 . Se rep resen tan unos e jes ca r tes ianos , donde e l e je de absc isas se co r responde con e l t i empo de 100 ns se lecc ionado , y en e l e je de o rdenadas se rep resen tan los va lo res que toman las d is t i n tas magn i tudes e lc t r i cas que se desean med i r . En la pa r te in fe r io r de la pan ta l l a de s imu lac in se ind ican med ian te co lo res con que magn i tud e lc t r i ca se co r responden cada una de las t razas . De es ta fo rma , j un to a un pequeo cuadro ve rde aparece V(R1 :1 ,R1 :2 ) que se debe i n te rp re ta r como la d i fe renc ia de po tenc ia l en t re e l t e rm ina l 1 (e l de l a i zqu ie rda de l c i r cu i t o ) y e l t e rm ina l 2 de l a res is tenc ia R1 . De fo rma s im i la r V (R2 :2 ,0 ) ,


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r ep resen ta la d i fe renc ia de po tenc ia l ex is ten te en t re e l te rm ina l 2 ( e l de la i zqu ie rda de l c i r cu i to ) de R2 y e l po tenc ia l es tab lec ido como re fe renc ia en 0 ( ce ro ) vo l t i os . F ina lmen te I (R3) nos i nd ica la co r r ien te que en t ra a la res is tenc ia R3 (Obs rvese que la sonda de co r r ien te se ha pues to en e l te rm ina l 1 de R3 , pues to que de haber la co locado en e l te rm ina l 2 de d icha res is tenc ia , nos marca r a e l m ismo va lo r , pe ro nega t i vo , pues to que la sonda nos ind ica la co r r ien te que en t ra a l componen te ) .

Por de fec to e l p rograma t raza las g r f i cas con l neas muy f i nas , s i

deseamos aumen ta r su g roso r marcamos la g r f i ca , y a t ravs de un c l i c con e l bo tn derecho de l ra tn e leg imos Proper t ies , l o que nos permi t i r camb ia r l os t i pos de l nea , g rosor y co lo r y la fo rma de rep resen ta r los pun tos de c lcu lo .

S i deseamos conocer de te rm inados pun tos ca rac te r s t i cos de una

g r f i ca (mx imos , mn imos , pun tos de in f l ex in e tc . . ) , opera remos se lecc ionando en la ba r ra de men Trace>Cursor>Disp lay , a con t inuac in e leg imos la g r f i ca deseada , pa ra lo cua l damos un c l i c de ra tn en la f i gu ra geomt r i ca que hay jun to a la l eyenda que rep resen ta cada g r f i ca , deba jo de l e je de absc isas . Sabremos que es t se lecc ionado porque e l p rog rama t raza un cuadro con l neas d iscon t inuas a l rededor de la f i gu ra geomt r i ca ( ve r f i gu ra ) .


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Hecho es to , podemos desp laza rnos a lo la rgo de l a g r f i ca med ian te las tec las de l cu rso r o con e l p rop io ra tn . A med ida que nos desp lazamos por la g r f i ca , en l a ven tana Probe Cursor , que aparece cuando se lecc ionamos Trace>Cursor>Disp lay, se ind i can las coordenadas de l e je X e Y (en A1) . S i en un pun to de te rm inado de la g r f i ca qu is i ramos pone r una marca con e l va lo r que toma la func in en d icho pun to , nos desp lazaremos has ta ah , y med ian te la ba r ra de men se lecc ionamos Plot>Labe l>Mark , es to l t imo tamb in lo podemos hace r con e l i cono co r respond ien te . Observe que e l p rog rama perm i te s i t ua r e l cu rso r en los pun tos s ign i f i ca t i vos de la g r f i ca . En caso de que deseemos conocer e l va lo r que toma la func in en un pun to no s ign i f i ca t i vo , se puede s i t ua r e l cu rso r en e l pun to deseado de la g r f i ca con bas tan te exac t i t ud u t i l i zando l as he r ramien tas de Zoom que nos fac i l i t a e l p rograma med ian te View >Zoom.

Supongamos aho ra que deseamos aad i r ms g ra f i cas de d is t i n tas

magn i tudes e lc t r i cas de l m ismo c i r cu i to , en ese caso , una fo rma de opera r cons is te en se lecc ionar , a t ravs de la ba r ra de men , Trace>Add Trace ( o med ian te e l i cono co r respond ien te ) , es to ha r que apa rezca una nueva ven tana con e l aspec to que se mues t ra en l a s igu ien te f i gu ra .

En la pa r te de la de recha se rep resen tan una se r ie de operadores

ma temt i cos que nos permi t i rn de f in i r nues t ras p rop ias func iones . En la


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par te de la i zqu ie rda se mues t ran las tens iones , vo l ta jes y po tenc ias , en es te caso de ca rc te r ana lg ico , de cada uno de los componen tes de l c i r cu i to . De es ta fo rma s i deseamos que se nos rep resen te la g ra f i ca que se co r responde con e l va lo r que a t rav iesa la co r r ien te a R 1 ha remos un c l i c sobre I (R1) , adems aad i remos la po tenc ia que consume la res is tenc ia R 8 med ian te W(R8) , pu lsamos f ina lmen te e l bo tn OK t razndose de esa fo rma las g r f i cas co r respond ien tes .

Pero imag inemos que deseamos ve r l a g r f i ca que se co r responde

con l a tens in que ex i s te en t re e l pun to comn de R 1 y R 2 y e l nudo que conec ta R 6 , R 7 y R 8 . Para dar respues ta a es ta p ropues ta podemos ope ra r vo lv iendo a la ven tana de Orcad Cap tu re y co locar dos sondas para med i r l a d i fe renc ia de po tenc ia l , no obs tan te , en es te caso lo ha remos de o t ra f o rma . Una her ram ien ta de g ran po tenc ia de PSp ice , cons i s te en poder es tab lece r nues t ras p rop ias func iones de an l i s i s de l c i r cu i to es tud iado , de es ta fo rma para so luc ionar l a cues t in p lan teada , vo l vemos a la ven tana Add Traces y esc r ib imos V(R1 :2 ,R8 :1 ) , l o que se t r aduce por l a d i fe renc ia de po tenc ia l ex is ten te en t re e l t e rm ina l 2 (e l de l l ado derecho de l componen te en e l c i r cu i t o ) de l a res is tenc ia 1 y e l t e rm ina l 1 (e l de l l ado i zqu ie rdo de l componen te en e l c i r cu i to ) , de nuevo pu lsando e l bo tn OK se rep resen ta r la func in so l i c i tada .

Da remos ahora un pas i to ms en e l d i seo de func iones , nos

p lan teamos rep resen ta r l a func in de la energ a que consume la res is tenc ia R 5 , pa ra e l l o bas ta r mu l t i p l i ca r l a po tenc ia consumida por e l t i empo , l o que t r aduc ido a l l engua je de l p rog rama ser a V(R5 :1 ,R5 :2 ) * I (R5) *T ime , ahora b ien recuerda que tomamos un va lo r mx imo en e l e je X de 100 ns , po r l o cua l , pa ra t i empos tan pequeos l a energ a se r p rc t i camen te ce ro y l a func in se mos t ra r a como rec ta sobre e l e je X . Para so lven ta r es ta cues t in nos c rearemos una nueva s imu lac in de la s igu ien te fo rma :

Desde la ven tana de l p rograma SHEMATIC med ian te la ba r ra de

mens hacemos c l i c en Fi le>New >Simula t ion Prof i le , de es ta fo rma se nos mues t ra una nueva ven tana en la que se nos so l i c i ta e l nombre de l f i che ro de l a nueva s imu lac in , en nues t ro caso l e hemos as ignado Cir_Sim_2 y l a ru ta de l f i che ro de una s imu lac in ex is ten te de l c i r cu i to que es tamos ensayando , pa ra e l lo bas ta ra pu lsa r en e l bo tn de


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l os pun tos y se lecc ionar e l f i che ro de la s imu lac in que ya tenemos ( c i r cu i to_1-SCHEMATIC1-S im_C i r_1 .s im) y hacemos c l i c en e l bo tn Create . De nuevo nos apa rece una nueva ven tana de a jus tes de l a s imu lac in en es te caso de l f i che ro C i r_S im_2 aqu as ignaremos un t i empo a l e je de absc isas de 10 segundos e l r es to lo de ja remos ta l y como se nos mues t ra , f i na lmen te pu lsamos los bo tones de Apl icar y Aceptar

De nuevo vo l vemos a l a pan ta l l a de s imu lac in SCHEMATIC , pe ro

ahora en la ba r ra de her ramien tas se mues t ra SCHEMATIC1-C i r_S im_2 i nd icndonos que es tamos en e l nuevo f i chero de s imu lac in . Aho ra debemos e jecu ta r l a nueva s imu lac in para lo que se lecc ionamos Simula t ion>Run SCHEMATIC1-C i r_S im_2 con lo que nos apa rece una nueva so lapa con l os e jes ca r tes ianos , pe ro ahora a lcanzando los 10 s en e l e je de absc isas .

Ahora es e l momen to

de i n t roduc i r nues t ra func in para e l c l cu lo de la energ a consumida por l a res is tenc ia R 5 . La fo rma de opera r se r a la i nd icada an te r io rmen te : Trace>Add Trace y en la ven tana Add T races i n t r oduc imos la exp res in : V (R5 :1 ,R5 :2 ) * I (R5) *T ime , pu lsamos f i na lmen te e l bo tn de OK y se nos mos t ra r la rep resen tac in g r f i ca de la energ a consumida po r l a res is tenc ia R 5 .


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Una vez que se ha rea l i zado la o l as s imu lac iones , s i nos camb iamos a la ven tana de l Orcad Capture podemos ve r los va lo res numr i cos de co r r ien te , tens in y po tenc ia en cada uno de los componen tes de l c i r cu i to , pa ra e l l o , a t ravs de la ba r ra de men se lecc ionamos PSpice> Bi a s P o i n t>Enable B ias Vo l ta je D isp lay ( Ac t i va r mos t ra r l os va lo res de vo l ta je ) , de fo rma s im i la r opera remos pa ra ve r l os va lo res de co r r ien te (Current ) y po tenc ia (Pow er ) . Es to m ismo es ms rp ido con los i conos s igu ien tes :

De es ta fo rma e l c i r cu i to quedar a como se mues t ra en l a f i gu ra .

A g randes rasgos es to es una pequea mues t ra de los que podemos

hacer en PSp ice , p iense que e l p rograma ORCAD a l comp le to perm i te l l ega r has ta e l d i seo de la p laca de l c i r cu i to impreso de c i r cu i to .

Enable Bias Voltage Display

Enable Bias Current Display

Enable Bias Power Display


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EJEMPLO 2: A N L I S I S D E L R EG I M EN T R A N S I T O R I O E N C I R C U I T O S D E P R I M ER O R D EN .

Cuando ap l i camos a un c i r cu i to una sea l e lc t r i ca se p roduce una s i tuac in de t rans ic in , an tes de que la onda l l egue a l , denominado , es tado o rg imen es tac ionar io o pe rmanen te . En e l es tado t rans i to r io l as magn i tudes e lc t r i cas va r an en func in de l t i empo has ta l l egar a la cond ic in de equ i l i b r io , de fo rma que , m ien t ras que dura e l es tado t rans i to r io , l as expres iones ma temt i cas que de f inen las magn i tudes e lc t r i cas en los d is t i n tos componen tes de l c i r cu i to pueden con tener t rm inos que no son necesa r ios en e l es tado es tac ionar io . En es ta p rc t i ca nos cen t ra remos en la ca rga de un condensador a t ravs de una res is tenc ia en se r ie con l , a l que le ap l i camos una tens in en co r r ien te con t inua , y es tud ia remos su p roceso de ca rga cuando la tens in in i c ia l de ca rga de l condensador es ce ro [ U c (0 )=0V] . Como es sab ido , l a ecuac iones de ca rga de un condensador a t ravs de una res is tenc ia v ienen dadas por las exp res iones : S i ca lcu lamos , med ian te una ho ja de c lcu lo , l a tens in de ca rga de

un condensador pa ra una tens in de a l imen tac in de 12 V , C= 50 F y R=10 k , ob tendremos los s igu ien tes va lo res :

T i e m p o ( s )

T e n s i n d e c a r g a ( V )

T i e m p o ( s )


T i e m p o ( s )


0 0 0 ,24 4 ,57 0 ,54 7 ,92 0 ,02 0 ,47 0 ,26 4 ,87 0 ,64 8 ,66 0 ,04 0 ,92 0 ,28 5 ,15 0 ,74 9 ,27 0 ,06 1 ,36 0 ,30 5 ,41 0 ,89 9 ,98 0 ,08 1 ,77 0 ,32 5 ,67 1 ,09 10 ,64 0 ,1 2 ,18 0 ,34 5 ,92 1 ,29 11 ,09

0 ,12 2 ,56 0 ,36 6 ,16 1 ,39 11 ,26 0 ,14 2 ,93 0 ,38 6 ,39 1 ,54 11 ,45 0 ,16 3 ,29 0 ,4 6 ,61 1 ,79 11 ,57 0 ,18 3 ,63 0 ,42 6 ,82 2 ,09 11 ,83 0 ,20 3 ,96 0 ,44 7 ,02 2 ,79 11 ,95 0 ,22 4 ,27 0 ,49 7 ,5 3 ,92 12

uu R

Cu

it = 0

+

E C

R

CRt

C eRuEti **)0()(

=

( ) EeEutu CR tcc += **)0()(


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Se observa po r l os va lo res ob ten idos e l ca rc te r exponenc ia l que toma la tens in de ca rga en e l condensador . Segu idamen te , y n i camen te con e l f i n de con t ras ta r los da tos que ob tendremos con PSp ice , rep resen tamos la f unc in ma temt i ca de l a tens in de ca rga de l condensador med ian te a lgn p rograma de rep resen tac in de func iones (en m i caso he u t i l i zado e l Der i ve )

Para hacer l a s imu lac in de l c i r cu i to en PSp ice , comenzaremos por

ab r i r e l p rograma Capture e i nse r ta r en l l os componen tes de l c i r cu i to . La fuen te de a l imen tac in se encuen t ra en la l i b re r a SOURCE , e l condensador y l a res is tenc ia en la l i b re r a ANALOG, e l po tenc ia l ce ro de re fe renc ia a t r avs de la ba r ra de men Place>Ground , y po r l t imo , e l i n te r rup to r en l a l i b re r a ANL_MISC .

An tes de nada , comenzaremos po r exp l i ca r e l f unc ionamien to y

a t r i bu tos de l i n te r rup to r denominado SW_tClose , que no es o t ra cosa que un in te r rup to r no rma lmen te ab ie r to que se c ie r ra pa ra un t iempo espec i f i cado . En l o que respec ta a l os a t r ibu tos de l i n te r rup to r son :

tc lose . - T iempo en e l cua l e l i n te r rup to r comienza a ce r ra r t t ran . - T iempo de t rans ic in o t i empo que t ranscur re has ta

que es t ce r rado .

Rclosed . - Res is tenc ia de l i n te r rup to r en es tado ce r rado . Ropen. - Res is tenc ia de l i n te r rup to r en e l es tado ab ie r to .


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PSp ice t r a ta a los in te r rup to res como componen tes que t i enen una res is tenc ia muy ba ja cuando es tn ce r rados y muy a l ta cuando es tn ab ie r tos , de ah l os a t r ibu tos Ropen y Rc lose . S I b ien es to no es compor tamien to to ta lmen te rea l , s i t omamos como Rc lose va lo res de l

o rden de m ic ro o nano ohmios , y como Ropen va lo res de l o rden de M , s in duda e l compor tamien to es ta r muy ce rcano a l rea l , pues to que tamb in un in te r rup to r opone c ie r ta res is tenc ia a l paso de la co r r ien te e lc t r i ca . En todo caso , s i adop tamos va lo res de l o rden de l os ind icados e l e fec to sobre e l c i r cu i to no se r s ign i f i ca t i vo .

PSp ice , nos marca unas res t r i cc iones en los a t r ibu tos de l i n te r rup to r , de fo rma que :

1010*1New

S imula t ion Prof i le y l e damos un nombre , en nues t ro caso S im_RC_1


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En la ven tana de a jus tes de s imu lac in que aparece ( S imu lac in Se t t ings ) le ind icamos que tome un va lo r de l t i empo en e l e je de absc isas has ta los 3 ,5 segundos , que los pun tos de c lcu lo de l es tado t rans i to r io l os tome cada 0 ,005 segundos (es to pe rm i t i r d ibu ja r una cu rva ms suave , de l o con t ra r io a l un i r l os segmentos de la t r aza con los pun tos de c lcu lo puede dar l a sensac in que la cu rva es t esca lonada) , y

marca remos la opc in Cons ide ra r l os pun tos de c lcu lo de la t r aza en e l es tado in i c ia l t rans i to r io (Skip the in ic ia l t rans ient b ias po int ca lcu la t ion ) .

L legados a es te pun to , vamos aad i r un nuevo concep to que hace

re fe renc ia a in t roduc i r pa rmet ros de c lcu lo pa ra la s imu lac in . Imag inemos , po r un momen to , que deseamos ve las cu rvas de ca rga pa ra condensadores de d is t i n tas capac idades , o pa ra d is t i n tas tens iones de a l imen tac in , d i s t i n tos va lo res de res is tenc ias e tc, segn lo exp l i cado has ta ahora , eso con l leva r a camb ia r l os va lo res de los componen tes de l c i r cu i to pa ra rea l i za r s imu lac iones d is t i n tas . E l p rog rama PSp ice , nos puede ahor ra r bas tan te t raba jo a l pe rmi t i r nos u t i l i za r va lo res d is t in tos en un m ismo componen te y pa ra un m ismo c i r cu i t o .

Para aprender a poner en p rc t i ca es te concep to , imag inemos que

deseamos ensayar e l c i r cu i to con tens iones de a l imen tac in de 10 , 12 y 15 V respec t i vamen te , pa ra e l lo e l p roceso a segu i r se r e l s igu ien te :


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Pa r t i endo de la pan ta l l a an te r io r (S imu la t ion Se t t i ngs ) ac t i vamos la cas i l l a Parametr ic Sw eep (Ba r r ido pa ramt r i co ) , con lo que aparecer una nueva ven tana .

En es ta nueva ven tana e leg imos Vol ta je source ( fuen te de tens in )

en Sw eep var iab le ( ba r r ido va r iab le ) , E l nombre de la fuen te de tens in que deseamos va r ia r es V1 que esc r ib imos en la cas i l l a Name: , y po r l t imo , en e l t i po de bar r ido (Sw eep t ype) op ta remos en es te caso por una l i s ta de va lo res que hab r que ind ica r los separados por comas . F ina lmen te pu lsamos con e l cu rso r en los bo tones Apl icar y Aceptar .

E l s i gu ien te paso cons is te en ve r l a s imu lac in , pa ra e l l o

se lecc ionamos en la ba r ra de men PSpice>Run ( t amb in se puede pu lsa r la t ec la de func in F11) , con lo que se nos mues t ra una nueva ven tana de se lecc in de los va lo res pa ramet r i zados an te r io rmen te , en nues t ro caso , de ja remos marcados los t res , y ha remos c l i c en e l bo tn OK.


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En la ven tana de l s imu lador PSpice A /D t r aza remos las g r f i cas que nos in te resen para las t r es tens iones se lecc ionadas . Ten iendo la p recauc in de que e l te rm ina l 1 de l condensador C1 es e l de la pa r te super io r , v i sua l i za remos la tens in de l te rm ina l C1 :1 con respec to a l de re fe renc ia (ground ) l o que en la p rc t i ca equ iva le a rep resen ta r l a tens in en los te rm ina les de l condensador . La fo rma de ac tua r cons is te en se lecc ionar Trace>Add t race a t r avs de l a ba r ra de men , y en l a ven tana Add t races se lecc iona r V (C1 :1 ) y pu lsa r e l bo tn de OK , l o que permi t i r e l t razado de las t r es g r f i cas que co r responden a las tens iones de ca rga de l condensador con las t res tens iones de a l imen tac in . Pa ra rep resen ta r l as g r f i cas en una n ica ven tana de l s imu lador es aconse jab le pu lsa r sobre e l i cono Alternate D isp lay que se encuen t ra en l a ba r ra de men jun to a l men Help .

Aunque en es te caso es ta c la ro que la g r f i ca i n fe r io r se

co r responde con la tens in de a l imen tac in de 10V, es to no s iempre puede se r t an ev iden te , pa ra i den t i f i ca r cada una de e l l as , bas ta r se lecc ionar las con un c l i c de ra tn y despus con e l bo tn derecho de l ra tn se hace aparecer una nueva ven tana de l a que e leg imos In formac in con lo que se nos mues t ra una ven tana con in fo rmac in de l a g r f i ca se lecc ionada . A t tu lo de e jemp lo y s i en la ven tana an te r io r hub i ramos se lecc ionado la g ra f i ca cen t ra l l a ven tana de in fo rmac in rep resen tada se r a l a de la s igu ien te f i gu ra , donde se i nd ica que


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co r responde a la tens in de l condensador en e l te rm ina l 1 V (C1 :1 ) , cuando la tens in de a l imen tac in es de 12 V ( V_V1=12)

Cuando se t r a ta de ad jud ica r va lo res paramt r i cos a e lemen tos

pas ivos de l c i r cu i to e l p roced im ien to va r a l i ge ramente . Supngase que se desea ensaya r e l c i r cu i to p ropues to para va lo res

de l condensador de 15 , 25 y 50 F respec t i vamen te , en es te caso pa ra una tens in de a l imen tac in de 12 V . EL p roced im ien to es e l s igu ien te :

1 . I nse r tamos un componen te PARAMETERS de la b ib l io teca SPECIAL med ian te Place>Par t , y l o s i tuamos en l a pan ta l la de Orcad Cap tu re .

2 . Hacemos dob le c l i c en e l b loque PARAMETERS l o que nos l l eva a la ven tan de l ed i to r de p rop iedades .

3 . Pu lsamos en e l bo tn New Colum y se nos mues t ra una

ven tana de d i logo que nos p ide e l nombre de l componen te que deseamos paramet r i za r (en nues t ro caso e l condensador C1 ) y e l va lo r as ignado por de fec to ( en nues t ro

caso 50 F=0 .00005 F) . Hacemos c l i c en e l bo tn Apply y ce r ramos la


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ven tana pues ya no deseamos 4 . De vue l ta a la ven tana de l ed i to r de p rop iedades se obse rva

que se ha aad ido una nueva co lumna con e l encabezado de C1 . Hacemos un c l i c sobre e l encabezado de la nueva co lumna y pu lsamos e l bo tn derecho de l ra tn donde se nos mues t ra un nuevo men , de l cua l se lecc ionaremos Disp lay.

5 . Se nos mues t ra una nueva ven tana donde se espec i f i can las p rop iedades a mos t ra r (Disp lay Proper t ies ) , y se lecc ionamos mos t ra r nombre y va lo r de l componen te , en es te caso a t ravs de l a opc in Ambos s i e l va lo r ex i s te (Both i f Va lue Ex is ts ) . T ras pu lsa r e l bo tn OK, vo l vemos a la pan ta l la de l ed i to r , donde haremos c l i c en e l bo tn de ap l i ca r (Apply ) . F ina lmen te ce r ramos la ven tana para vo lve r a l ed i to r Orcad Capture .

6 . E l s i gu ien te paso se r ind ica r le a PSp ice que e l va lo r de l

condensador deber reg i rse por l os pa rmet ros para la s imu lac in , pa ra e l l o se lecc ionamos en e l ed i to r Orcad Capture e l va lo r de l condensador (en nues t ro caso se as ign 0 .00005 F) ed i tamos p rop iedades y aparece una ven tana de d i logo , como la de l a f i gu ra , donde se i nd ica r e l va lo r va r i ab le de l componen te en t re l l aves , en es te caso {C1} .


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7 . A es tas a l t u ras e l aspec to de l ed i t o r Orcad Capture deb ie ra se r e l que se mues t ra en e l s igu ien te f i gu ra :

8 . C reamos una nueva s imu lac in con e l nombre deseado .

9 . En la s igu ien te ven tana , de a jus tes de l a s imu lac in , a jus tamos en la opc in Genera l


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Set t ings l os pa rmet ros ya ind icados en la s imu lac in an te r io r (S im_RC_1) . Segu idamen te ac t i vamos l a cas i l l a Paramet r ic Sw eep y marcamos Cloba l parameter , i nd icando e l pa rmet ro que e leg imos ( en nues t ro caso C1) , y f i na lmen te ind icamos los va lo res que adop ta ra e l condensador C1 para la s imu lac in separados po r comas . Ap l icamos y Aceptamos pa ra vo lve r a l a pan ta l l a de l ed i to r Orcad Capture .

10 . E jecu tamos la s imu lac in med ian te PSpice>Run y en la

ven tana de l s imu lado r PSpice A /D rep resen tamos la tens in en los te rm ina les de l condensador V (C1 :1 ) pa ra los t res va lo res paramet r i zados .


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En ocas iones deseamos compara r dos g r f i cas , pe ro los va lo res que adop tan las func iones no permi ten u t i l i za r unos m ismos e jes coordenados , pa ra e l l o , PSp ice da la opc in de aad i r unos nuevos e jes y de es ta fo rma rep resen ta r o t ras func iones .

Una buena fo rma de en tender lo an te r io r , es in ten ta r rep resen ta r

j un to a la tens in de ca rga de l condensador , de nues t ro e jemp lo , l a co r r i en te que c i r cu la a t ravs de l m ismo . Dados que los va lo res que toma la co r r ien te son muy pequeos comparados con los que adop ta la tens in , s i rep resen tamos sus g r f i cas con jun tamen te , l as co r respond ien tes a la co r r i en te se d ibu ja rn como una l nea co inc iden te con e l e je de absc isas . Para ev i ta r es to aad i remos un nuevo s i s tema de coordenadas de la s igu ien te fo rma :

1 . Desde la ven tana de l s imu lador SCHEMATIC PSpice A /D , en l a ba r ra de men se lecc ionamos Plot>Add Y Ax is (Aad i r e je Y) .

2 . Observamos que aparece un nuevo e je Y donde se rep resen ta rn los va lo res de la nueva g r f i ca . Dado que en nues t ro caso lo que deseamos es v i sua l i za r l as g r f r i cas co r respond ien tes a la co r r i en te que a t rav iesa e l condensador pa ra los t res va lo res pa ramet r i zados , se lecc ionamos Trace> Ad d T r a c e s > I ( C 1 )


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+

I1

I2 I4

I3

IT

R1=5 L=0,01 H

C1= 400 FA

B C

DR2=3

C2= 600 F

e(t)= 100 2 cos (100t)

R1U LU

ABU CDU

EJEMPLO 3:A N L I S I S D E C I R C U I T O S R LC E N C O R R I E N T E A L T E R N A

En es te caso reso lve remos e l c i r cu i to p ropues to , p r imero numr icamen te , y despus lo s imu la remos en Orcad .

C i r c u i t o p r o p u e s t o

R ES O L U C I N N U M R I C A

Comenzaremos po r adop ta r l os magn i tudes comp le jas de cada uno de l os e lemen tos :

VE 0100= Dado que la f r ecuenc ia es de 50 Hz tend remos :

===

======

3052,510*600*50**2

1*1

9577,710*400*50**2

1*1

1416,301,0*50**2*

62

61

jjC

jX

jjC

jX

jjLjX

C

C

L

La impedanc ia comp le ja en t re los nudos AB ser :

==

==

=+++=

6297,15697,69313,137688,6

9267,439422,6

858,579907,468161,457885,3925

)9577.7()1416.35()9577,7(*)1416,35(

jZ

jj

jjjjZ

AB

AB

La impedanc ia comp le ja en t re los nudos CD es :

===

= 2854,12731,24874,296114,25126,600947,6

909156,153052,53

)3052,5(*3 jjjZ CD

La impedanc ia equ iva len te de l c i r cu i to v iene dada por :

==+=+=

2452,18311,9

9151,28428,8)2854,12731,2()6297,15697,6(

eq

CDABeq

Z

jjjZZZ


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La co r r ien te comp le ja to ta l de l c i r cu i to se puede ca lcu la r ap l i cando la ley de Ohm:

2452,1874,102452,18311,9

0100 === eqT ZEI

Es dec i r e l va lo r e f i caz de la co r r ien te I T es de 10 ,74 A , y es t ade lan tada 18 ,2452 respec to a la tens in deb ido a que p redomina e l ca rc te r capac i t i vo en e l c i r cu i t o .

Segu idamen te ca lcu lamos las res tan tes tens iones e in tens idades

de l c i r cu i to :

VZIU

VZIU

CDTCD

ABTAB

2422,110464,284874,296114,2*2452,1874,10*

3139,46969,729313,137688,6*2452,1874,10*

======

AZUI

AZUI

AjZZ

UI

AZUI

C

CD

R

CD

LR

AB

C

AB

7578,782866,5903052,5

2422,110464,28

2422,113488,903

2422,110464,28

8281,273109,12142,329051,53139.46969,72

1416,353139.46969,72

3139,941354,9909577,7

3139.46969,72

24

23

12

11

===

===

==+=+=

===

VIZU

VIZU

LL

RR

1719,626759,388281,273109,12*901416,3*

8281,275545,618281,273109,12*5*

2

211

======

Las po tenc ias consumidas por e l c i r cu i to son :

VArQWP

VAIEjQPS T

52,3361020

2452,1810742452,1874,10*100**

==

===+=

S I M U L A C I O N C O N O R C A D P S P I C E

Comenzamos por ab r i r e l p rog rama Orcad Capture c reamos un nuevo p royec to e i nse r tamos los d is t in tos componen tes de l c i r cu i to cons ide rando las s igu ien tes l i b re r as :

Res is tenc ias , Condensadores y bob inas en la l i b re r a ANALOG


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Fuen te de tens in seno ida l (VSIM) en la l i b re r a SOURCE. EL po tenc ia l de re fe renc ia (Ground) a t ravs de la ba r ra de

men (Pace>Ground ) , po r med io de l i cono co r respond ien te o med ian te la comb inac in de tec las Shi f t+G .

Damos los va lo res co r respond ien tes a cada uno de l os

componen tes , cons ide rando que la fuen te de tens in seno ida l t r aba ja con va lo res de amp l i tud o mx imos , y pues to que noso t ros tenemos e l va lo r

e f i caz , l a amp l i tud de la onda se r : 2*AAmx = donde A es e l va lo r e f i caz de la sea l .

Para nues t ro caso pa r t i cu la r tendremos por tan to que :

VVVAmplitud 421356,14141421356,1*1002*max ==== E l c i r cu i t o queda ta l y como se mues t ra en la s igu ien te f i gu ra :

C reamos un nuevo

f i che ro de s imu lac in , a l que le damos e l nombre de Sim_RLC_1 .


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Ajus tamos l a s imu lac in a los pa rmet ros que se ind ican en l a s igu ien te f i gu ra .

Adop tando un t i empo de 100 ms , pues to que a l tene r una f r ecuenc ia

de 50 Hz , e l pe r iodo T=20 ms , l o que nos pe rmi t i r v i sua l i za r has ta c inco c ic los de la onda , l o que es su f i c ien te pa ra e l t i po de an l i s i s p re tend ido .

E l p rog rama resue lve los c i r cu i tos med ian te a lgo r i tmos i te ra t i vos

med ian te l a ap l i cac in de las l eyes de K i r cho f f . Pa ra hacer es tos c l cu los e l p rog rama as igna un va lo r i n i c ia l a l as tens iones de cada uno de los nudos y po r med io de suces ivas i t e rac iones log ra l l egar a la so luc in f i na l .

Cuando en los c i r cu i tos que se ana l i zan hay condensadores y

bob inas , hay ocas iones que e l p rog rama no log ra a lcanzar l a so luc in , a l no a lcanza r la en las d is t i n tas i t e rac iones rea l i zadas , a es to se le da e l nombre de p rob lemas de conve rgenc ia . Cuando se da la c i r cuns tanc ia ind icada , e l p rog rama de t iene e l an l i s i s , con lo que s lo se puede rep resen ta r l a pa r te ana l i zada a l no haber pod ido comp le ta r e l an l i s i s . Para so luc ionar e l p rob lema , Orcad Psp ice nos da unas opc iones que podemos va r ia r ev i tando de es ta fo rma los p rob lemas de conve rgenc ia .

A lgunos de es tos parmet ros son los s igu ien tes :


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ABSTOL . - Mx ima p rec is in para las co r r i en tes . Por de fec to t i ene un va lo r de 1 pA .

CHGTOL . - Mx ima p rec is in para las ca rgas . Por de fec to se l e ad jud ica un va lo r de 0 ,01 pC .

ITL4 . - L m i te de i te rac iones para ca lcu la r un pun to de an l i s i s t rans i t o r io . Por de fec to se l e as igna un va lo r de 10

RELTOL . - P rec is in re la t i va para co r r ien tes y tens iones . Por de fec to toma un va lo r de 0 ,001 .

VNTOL . - Mx ima p rec is in para las tens iones . Por de fec to toma un va lo r de 1V.

Cuando ex is ten p rob lemas de convergenc ia e l p rob lema cons is te en

aumen ta r l a p rec is in de los va lo res que toma e l p rograma por de fec to . De todos los pa rmet ros ind icados , p robab lemen te e l ms impor tan te es RELTOL a l cua l se aconse ja da r un va lo r de 0 .000001 , ta l y como se ha r en la s imu lac in que se ensaya en es te e jemp lo .

La fo rma de acceder a los pa rmet ros i nd icados es desde l a

ven tana Simulac in Se t t ings , se lecc ionar l a so lapa Opcion . En e l e jemp lo que nos ocupa los va lo res de l os d is t in tos parmet ros son los que se mues t ran en la s igu ien te f i gu ra .

Como s iempre , pa ra vo lve r a la ven tana de Orcad Capture hacemos

c l i c en los bo tones Apl icar y Aceptar suces i vamen te .


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Segu idamen te e jecu tamos l a s imu lac in a t ravs de la ba r ra de men med ian te la ru ta PSpice>Run.

Comenzaremos por rep resen ta r l as g r f i cas co r respond ien tes a

a lgunas de las tens iones de l c i r cu i to :

Tens in de a l imen tac in V(V1 :+ ) cuyo ngu lo de fase (0 ) tomamos como re fe renc ia .

Tens in en t re los nudos AB: V(C1 :1 ) -V(C1 :2 ) Tens in en t re los nudos CD: V(R2 :1 )

Una vez rep resen tadas las tens iones ind icadas en PSpice A /D e l

aspec to es e l que se mues t ra en la ven tana de la s igu ien te f i gu ra .

I n i c ia lmen te e l e je de absc isas es t ca l i b rado en t i empo ( en e l

e jemp lo adop tamos 100 ms) , a f i n de g raduar lo en g rados se segu i r la convers in dada por l a expres in :

TimeT

*360= s iendo T e l pe r iodo de la onda . En nues t ro caso a l se r e l pe r iodo de la onda 20 ms bas ta r esc r ib i r 18000*T ime


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La fo rma de conve r t i r e l e je de t i empos (X) en ngu los o g rados es l a s igu ien te :

1 . Desde PSpice A /D se lecc ionamos Plot>Ax ix Set t ings de es ta fo rma apa rece una ven tana como la de la f i gu ra

2 . Hacemos c l i c con e l cu rso r en e l bo tn Axis Var iab le l o que har

aparecer una nueva ven tana donde se esc r ib i r la expres in de la convers in .

3 . Acep ta remos pu lsando sobre los bo tones de OK de l as dos

ven tanas an te r io res L legados a es te pun to ya podemos de te rm inar e l va lo r de cada una

de las func iones rep resen tadas y su ngu lo de des fase , cons ide rando que los va lo res e f i caces se ob t ienen d i v id iendo los va lo res de p ico o mx imos en t re la ra z cuadrada de dos .


J.Garrigs 31

Dado que en la ven tana de a jus tes de la s imu lac in , no hemos

ind icado que la s imu lac in comenzara a rep resen ta rse a pa r t i r de un de te rm inado t i empo de ap l i ca r l a tens in , se p roduc i rn unos pequeos t rans i to r ios en e l c i r cu i to sobre todo en los p r imeros c i c los de las ondas rep resen tadas , de ah que se aconse je tomar los va lo res desde e l segundo c ic lo de la g r f i ca en ade lan te .

En nues t ro caso tomaremos los va lo res sob re la c res ta de l segundo

c ic lo de cada una de las ondas . E l p roced im ien to opera t i vo es e l s igu ien te :

E jecu tamos Trace>Cursor>Disp lay y con l os i conos de pos ic iones de l cu rso r s i tuamos es te en las c res tas , de l segundo c ic lo , de la ondas de la tens iones rep resen tadas ob ten iendo unos va lo res de :

V(V1:1 )= (449 954088 ,141 421310) V(C1:1 ) -V (C1:2 ) =(445 633824 ,102 808884) V(R2:1 ) = (461 294780 ,39 664505) Donde los va lo res de l e je X co r responden a los des fases en g rados , y l os de l e je Y a l va lo r mx imo de cada una de las ondas .

Para ob tener l os va lores e f icaces de las tens iones rep resen tadas , bas ta r d i v id i r su o rdenada en t re la ra z cuadrada de dos :

V(V1:1 )= 141 421310 / 2=99 ,99996 V V(C1:1 ) -V (C1:2 ) =102 808884 /2=72 ,69685621 V V(R2:1 ) = 39 664505 / 2=28 ,04704046 V

Para ob tener los desfases de las ondas y tomando como re fe renc ia la de la fuen te de a l imen tac in , bas ta r res ta r l as coordenadas de l e je X ob ten idas pa ra cada una de las tens iones :

o Des fase de la tens in de a l imen tac in 0 o Des fase de la tens in en los te rm ina les de C1

=449 954088-445 633824=4 ,320264 o Des fase de la tens in en los te rm ina les de R2

=449 954088-461 294780=-11 ,340692 Ahora y en un p roceso s im i la r a l exp l i cado an te r io rmen te

aad i remos un nuevo e je Y , r ep resen ta remos las a lgunas de las co r r i en tes ( I T , I 1 , I 2 e I 3 ) , y f i na lmen te ob tendremos sus va lo res e f i caces y des fases :

Co r r ien tes rep resen tadas : o I 1 = I ( C 1 ) o I 2 = I ( R 1 )


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o I 3 = I ( C2 ) I T = I ( V 1 )

Bo r ramos las tens iones en te rm ina les de C1 y R2 para que e l s i s tema coo rdenado quede un poco ms despe jado .

Tomamos va lo res para cada una de las co r r i en tes : o I 1 = I ( C 1 ) = (355 68331 ,12 918514) o I 2 = I ( R 1 ) = ( 477 855791 ,17 410399) o I 3 = I ( C 2 ) = ( 731 31126 ,7 4764667) o I T = I ( V 1 ) = ( 431 772978 , -15 ,1888990)

E l v a l o r d e I ( V 1 ) s e t o m a e n l a t e r c e r a c r e s t a d e l a o n d a , p u e s t o q u e c u a n d o l a o n d a d e t e n s i n a u m e n t a s u v a l o r , l a d e l a c o r r i e n t e t o t a l l o

d i s m i n u y e , t a l y c o m o s e a p r e c i a e n e l c i r c u i t o .

D i v id imos los va lo res de las o rdenadas , de los pun tos de las

d is t in tas co r r i en tes , en t re l a ra z cuadrada de 2 , pa ra ob tener l os corr ientes e f icaces . Lg icamen te tomaremos e l va lo r abso lu to de la o rdenada de I (V1 ) .

o I 1 = I ( C 1 ) =12 918514 / 2=9 ,1347 A o I 2 = I ( R 1 ) = 17 410399 / 2= 12 ,311 A o I 3 = I ( C 2 ) = 7 4764667 /2=5 ,2866 A o I T = I ( V 1 ) =15 ,1888990 /2=10 ,7401 A

F ina lmen te ca lcu lamos los desfases de las corr ientes res tando a l va lo r que toma la t ens in de la f uen te de a l imen tac in


J.Garrigs 33

( tomado como re fe renc ia ) , aque l l os que tomas l as d is t in tas co r r ien tes en los pun tos cons ide rados :

o Des fase de la tens in de a l imen tac in U = 0 o Des fase de I 1 :

=449 954088-355 68331=94 ,2708 o Des fase de I 2 :

=449 954088-477 855791=-27 ,9017 o Des fase de I 3 :

=449 954088-731 31126=-281 ,357172=78 ,642828 o Des fase de I T :

I =449 954088-431 772978=18 ,18111 Otra cosa que se puede de te rm inar con PSp ice es e l mdu lo de una

impedanc ia , pa ra lo cua l se u t i l i za r la s igu ien te expres in ma temt i ca , que se cump l i r pa ra cua lqu ie r pun to de las indas de tens in y co r r ien tes en un ins tan te de te rm inado :

IV

Z = E l p rograma Orcad PSp ice ob t i ene l a re lac in i nd icada , ap l i cando

los va lo res mx imos de ambas ondas :

)()(

IMAXVMAXZ =

De es ta fo rma s i deseamos ob tener l a impedanc ia equ iva len te de l c i r cu i to se esc r ib i r : MAX(V(V1 :+ ) ) /MAX( I (V1 ) ) , ob ten iendo en es te caso

un va lo r de 9 ,3046871

La fo rma de ob tener e l des fase de la impedanc ia comp le ja es

med ian te la expres in :

IU = =0-18 ,18111=-18 ,18111

Para ob tener los va lo res de l as po tenc ias hay que cons ide ra r l as

expres iones :

IVSsenIVQ

IVP

***

cos**

===


J.Garrigs 34

La fo rma de ind ica r e l va lo r e f i caz de una magn i tud en Orcad PSpice es med ian te l a ab rev ia tu ra RMS. De es ta fo rma podremos ca lcu la r l as po tenc ias mono fs icas en Orcad PSpice med ian te las exp res iones :

Po tenc ia ac t i va RMS( I ) *RMS(V) *cos( ) Po tenc ia reac t i va RMS( I ) *RMS(V) *sen( ) Po tenc ia aparen te RMS( I ) *RMS(V)

En nues t ro caso pa r t i cu la r l as exp res iones a rep resen ta r son :

Po tenc ia ac t i va RMS( I (V1) ) *RMS(V1:+ ) *cos( ) Po tenc ia reac t i va RMS( I ) *RMS(V) *sen( ) Po tenc ia aparen te RMS( I ) *RMS(V)

Dado que PSp ice t raba ja con un idades de l s i s tema in te rnac iona l ,

l os ngu los deben exp resarse en rad ianes , pa ra lo que bas ta r ap l i ca r l a convers in :

rdXrd

........................2....................360

Ap l i cando la reg la de t res a nues t ro caso :

rdrdrd

31732,0.............19111,18

2....................360 =

Para l a s imu lac in de las po tenc ias deb idos a l e fec to de

amor t iguamien to que se p roduce en los c i r cu i tos con condensadores y bob inas y aconse jab le u t i l i za r un t i empo de s imu lac in a lgo mayor que e l u t i l i zado en co r r i en tes y tens iones . En e l e jemp lo que nos ocupa nos c reamos una nueva s imu lac in cuyos a jus tes son l os que se ind i can en la f i gu ra de la ven tana .


J.Garrigs 35

Las expres iones a u t i l i za r pa ra la s imu lac in de las g r f i cas de las po tenc ias d is ipadas en e l c i r cu i t o se rn :

Po tenc ia ac t i va : RMS(V(V1:+ ) ) * RMS( I (V1 ) ) *COS( -0 .31732) Po tenc ia reac t i va : RMS(V(V1:+) ) * RMS( I (V1 ) ) *S IN( -0 .31732) Po tenc ia aparen te : RMS(V(V1:+ ) ) * RMS( I (V1 ) )

Ta l y como se aprec ian en las g ra f i cas de las po tenc ias , se p roduce

un e fec to de amor t i guamien to de la onda a med ida que aumen ta e l t i empo . Para saber e l o rden de la magn i tud de los va lo res e f i caces de las po tenc ias desp lazamos e l cu rso r a l ex t remo i zqu ie rdo de cada una de las ondas y observamos e l va lo r i nd icado en la ven tana Probe cursor .

Los va lo res ob ten idos en nues t ro e jemp lo conc re to son los que se

i nd ican en l a f i gu ra an te r io r , que se co r responden con l os s igu ien tes : P=1020 ,93 W Q=-335 ,29 VAr S= 1074 ,58 VA

ejemplos aplicacion pspice orcad 9

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