Introdução ao Microsim Schematics

O Microsim Schematics é um programa que permite a você desenhar o circuito a ser analisado, para o qual será criada uma netlist.
No Design Manager clique no ícone Run Schematics. A seguinte janela se abrirá:

Para a utilização desse programa pode-se, na versão profissional, explorar a barra de ferramentas para facilitar e agilizar a edição e o manuseio com o circuito. Nas outras versões pode-se usar o menu de opções ou as teclas de atalho (se possível seria interessante memorizar as teclas de atalho de funções frequentemente utilizadas).

 
  Editando um circuito no Microsim Schematics

Aqui estão os passos para você criar um arquivo no Microsim Schematics:

1) Selecionando os componentes
2) Conectando os componentes
3) Ajustando os valores dos componentes
4) Selecionando o tipo de análise do circuito
5) Inserindo os marcadores de tensão e corrente

1) Selecionando os componentes:

Para selecionar os componentes de que você precisa, no menu Draw escolha a opção Get new part (Ctrl+G). A seguinte janela aparecerá:

Caso você queira selecionar os componentes e vê-los, clique em Advanced. A seguinte janela se abrirá:

Para selecionar os componentes pelas bibliotecas, clique em Libraries. A seguinte janela aparecerá:

O Microsim Schematics utiliza-se de várias bibliotecas. Por exemplo, a biblioteca source.sbl onde encontram-se vários tipos de fontes. Basicamente, as bibliotecas mais importantes são as com extensão sbl e lib.

• Bibliotecas .sbl (symbol library): bibliotecas onde encontram-se componentes para a edição de circuitos.
• Bibliotecas .lib (de simulação): bibliotecas onde os programas buscam dados para executar a simulação dos circuitos editados.

Neste software existem várias bibliotecas que não possuem as respectivas bibliotecas de simulação, ou seja, ".lib". Portanto se for usado algum componente de uma biblioteca com extensão ".sbl" que não tenha a respectiva com extensão ".lib", o circuito desenhado não poderá ser simulado. Como exemplo, a biblioteca ttl.slb não possui a respectiva ttl.lib, logo qualquer elemento desta biblioteca pode ser editado no Schematics mas não pode ser simulado pelo PSpice.

2) Conectando os componentes:

No menu Draw, selecione a opção Wire (Ctrl+W). Você também pode clicar no ícone da barra de ferramentas Draw Wire. Clique onde vai começar a desenhar o traço e depois onde vai curvá-lo e duas vezes para finalizá-lo.
Quando o circuito estiver completo, adicione o "terra" que é o componente gnd. Ele será usado como o nó de referência.

3) Ajustando os valores dos componentes:

Após editar o circuito, deve-se ajustar os valores inerentes aos componentes da forma desejada (inclusive os da fonte), caso o valor a ser usado não seja o valor predefinido. Para alterar os valores dos componentes, clique duas vezes sobre estes.
Por exemplo, ao clicarmos duas vezes sobre um resistor, a seguinte janela aparece:

Selecione cada característica do componente e faça a alteração.Ao alterar os valores clique em Save Attr. Ao término, clique em OK.

4) Selecionando o tipo de análise do circuito:

No menu Analysis, clique em Setup. A seguinte janela aparecerá:

Aqui você escolherá o tipo de análise que será feita pelo circuito e descrever os detalhes dessa análise. Os tipos de análse que descreveremos aqui são:

• AC Sweep: computa a resposta de frequência do circuito descrito no arquivo fonte como a frequência que é variada linearmente ou logaritmicamente de um valor inicial a um valor final.

• DC Sweep: oferece um método para variar um ou dois valores de fonte dc e analisar o circuito para cada valor de curva.

• Digital Setup: análise usada para circuitos digitais.

• Transient: oferece uma análise transiente do circuito descrito no arquivo fonte para calcular os valores das variáveis do circuito como uma função do tempo.

5) Inserindo os marcadores de tensão e corrente:

No menu Markers, selecione as opções:

• Mark Voltage / Level (Ctrl+M): insere um marcador de tensão;
• Mark Voltage Differential: insere um marcador para diferença de tensão;
• Mark Current into pin: insere um marcador de corrente.

Esses marcadores o Microsim Probe usará como saída nos gráficos.
Agora seu circuito está pronto para ser simulado.

 
  Simulando o circuito no Microsim Schematics

Para simular o circuito, no menu Analysis clique em Simulate (F11).
A simulação requer uma netlist que é produzida automaticamente no primeiro estágio da simulação. Se você ligou seu circuito incorretamente ou especificou algum atributo do componente incorretamente, uma mensagem de erro aparecerá e a simulação não irá continuar. Procure, através das mensagens (ver figura abaixo), os erros e corrija-os antes de voltar a simular o circuito.

A netlist serve como uma entrada para o Microsim PSpice, o qual tenta simular o comportamento do circuito de acordo com os parâmetros de análise que você especificou. Se o Microsim PSpice encontrar erros na simulação, a simulação não irá continuar e você deve corrigir os erros antes de continuar. Se tudo der certo a seguinte janela aparecerá:

E logo em seguida, a seguinte janela:

Clique em OK e a janela do Microsim Probe se abrirá:

Aqui estarão os gráficos referentes a análise do circuito. Veja mais detalhes de como usar o Microsim Probe em Introdução ao Microsim Probe.

 
  Exemplos com o Microsim Schematics

Exemplo 1
Exemplo 2
Exemplo 3

Exemplo 1

Simule um circuito RC (R=1K e C=1nF), sendo a tensão inicial no capacitor de 10V. Analise o comportamento do capacitor durante 100us.

Depois de desenhado o circuito, vamos mudar um dos parâmetros do capacitor que é a tensão inicial. Para isso, clique duas vezes no componente. A seguinte janela aparecerá:

Agora vamos selecionar a análise do circuito que será a transiente. No menu Analysis selecione Setup. Selecione a opção Transient. A seguinte janela aparecerá:

Tudo está pronto para a simulação. No menu Analysis selecione a opção Simulate (F11). Caso não ocorram erros, a seguinte janela do Microsim Probe aparecerá:

Veja agora como ficou o circuito no Microsim Schematics :

Exemplo 2

Plote as características da magnitude para um filtro RLC com R=8K, L=40mH e C variando de 0.15uF a 0.35uF com 0.05uF de incremento. Analise o efeito do valor do capacitor.

Vamos agora alterar as características dos componentes. Começando pelo resistor cujo valor deve ser de R= 8K:

Alterando agora o valor do indutor que deve ser de L= 40mH:

Vamos especificar o valor da fonte AC. Por exemplo, 100V:

Como estamos variando o valor do capacitor, nós usamos o capacitor da biblioteca BREAKOUT, chamado Cbreak.
Dois tipos de análise devem ser especificados no menu Analysis (Setup). Uma é a paramétrica, a qual faz o capacitor variar de acordo com os valores determinados, simulando o circuito para cada valor. Assim, no menu Analysis, selecione a opção Setup. Depois, clique em Parametric. A seguinte janela aparecerá:

Preencha os campos de acordo com o modelo acima.
O outro tipo de análise é a AC Sweep para analisarmos as propriedades da resposta de frequência do circuito. Para produzir um gráfico no Microsim Probe, você deve especificar a frequência em décadas. Nós precisamos ter garantia de que as décadas escolhidas incluem aquelas onde o comportamento do circuito está mudando. Para um filtro passa faixa, isso significa incluir a década que contém a frequência central, bem como as muitas décadas em qualquer lado da frequência central. A frequência central do circuito RLC série é dada por:

Já que o Microsim PSpice e o Microsim Probe trabalham com frequência em Hertz, a frequência central irá variar de 1345.1Hz (para C = 0.15uF) a 2054.68Hz (para C = 0.35uF). A largura de banda é dada por:

que é aproximadamente 31.8Hz. Assim, as frequências que colocaremos será de 10Hz a 1MHz. Veja a figura:

Uma vez que o Microsim PSpice simular o circuito para os valores de capacitância, o Microsim Probe é automaticamente aberto para você examinar os resultados da simulação graficamente. Veja a figura:

Exemplo 3

Seja a forma de onda pulsada como entrada do circuito RC (figura abaixo). Simule o circuito para C= 1uF e plote a tensão de entrada e a de saída. Examine a frequência.

Nós usamos um resistor de 1K . Vamos agora, fazer as alterações nos parâmetros da fonte pulsada. Veja a figura abaixo:

Vamos alterar o valor do capacitor que deve ser de C=1uF. Veja a figura abaixo:

Vamos agora especificar o tipo de análise para o circuito. A análise transiente nos permitirá examinar o efeito do circuito RC na fonte pulsada como nós podemos ver na tensão de saída do capacitor. Ela também nos permitirá especificar que os coeficientes da Série de Fourier sejam escritos no arquivo de saída. No menu Analysis, selecione a opção Setup. Em seguida, clique em Transient.   Veja a figura abaixo:

Tudo está pronto. Agora vamos iniciar a simulação. No menu Analysis, selecione a opção Simulate (F11). Seguindo a simulação do Microsim PSpice, abrir-se-á a janela do Microsim Probe. No menu clique em Add. Selecione a tensão v(v1) e a tensão v(v2). Veja a figura abaixo:

Aí está o gráfico  da entrada da fonte pulsada em resposta ao tempo.
Nós podemos examinar os coeficientes de Fourier clicando no ícone Fourier. Veja a figura:

A componente de Fourier verifica que o índice de frequência da saída da forma de onda é quase o mesmo que o índice de frequência da entrada da forma de onda.
Os coeficientes de Fourier da entrada da forma de onda estão no arquivo de saída da simulação do Microsim PSpice. Vá ao Design Manager e clique em Run TextEdit. Selecione o arquivo. Veja a figura abaixo:

Compare os valores desses componentes aos da saída da forma de onda, também encontrados no arquivo de saída da simulação do Microsim PSpice. Veja a figura abaixo:

 
  Introdução ao Microsim Probe

O Microsim Probe é um programa que permite a visualização gráfica dos resultados obtidos. Ao editar o circuito no Microsim PSpice ou no Schematics, você deve selecionar as saídas que você quer analisar no circuito.

Ao simular o circuito, caso não ocorram erros, a janela do Microsim Probe abrirá automaticamente.
Com o gráfico obtido, você pode usar um cursor para analisar os resultados a cada instante. Para isso no menu Tools, escolha a opção Display. Depois selecione a opção Cursor. Veja a figura abaixo:

Você pode também alterar o título do gráfico. Para isso, no menu Edit, escolha a opção Modify Title. Pode também analisar o gráfico por Série de Fourier (veja exemplo 3).
Você pode escolher as saídas ou entradas do circuito que você quer analisar. Para isso, no menu Trace, escolha a opção Add. A seguinte janela se abrirá:

Na janela acima, você pode escolher uma função ou macro entre funções selecionando-a na coluna da direita. Por exemplo, V(C1:1)+V(R1:1).