1.5: Simulaciones de Circuito Usando Computadoras

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Con el advenimiento de las computadoras personales de bajo costo, existen muchas alternativas al bosquejo manual de parcelas. Un método implica el uso de paquetes de software de dominio público o comercial diseñados para el análisis de circuitos. Un paquete común es el programa de dominio público SPICE. SPICE es un acrónimo que significa Programa de Simulación con Énfasis en Circuito Integrado, y fue escrito originalmente a mediados de la década de 1970 por el Dr. Laurence Nagel de la Universidad de California. Este programa está disponible para muchas plataformas informáticas diferentes por un costo mínimo. SPICE también sirve como núcleo para una serie de paquetes comerciales. Las versiones comerciales generalmente agregan características como captura esquemática (la capacidad de “dibujar” circuitos usando el mouse de la computadora), entrada y salida gráfica de datos, análisis interactivo, análisis de señales mixtas analógico-digitales y bibliotecas de dispositivos grandes. Ejemplos de paquetes de simulación populares incluyen las ofertas comerciales OrCAD PSpice y Electronics Workbench Multisim, mientras que los paquetes gratuitos incluyen Linear Technology LTspice y Texas Instruments TINA-TI. La elección de una herramienta de simulación específica depende de las necesidades del usuario, las instalaciones disponibles, los costos, etc. Por supuesto, cada uno tiene su propio estilo de trabajo, por lo que la preferencia personal también juega un papel importante. Generalmente, cualquier simulador basado en especias de calidad será suficiente para los circuitos presentados en este libro.

Para utilizar un simulador, se “describe” un circuito con un archivo de datos especial. Para simuladores no gráficos, el archivo de datos se puede crear usando un editor de texto ordinario. El archivo de datos es entonces utilizado por el programa de simulación para estimar la respuesta del circuito. Los resultados de la simulación pueden incluir ítems como ganancia de Bode y gráficas de fase.

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Figura\(\PageIndex{1a}\): Esquema Multisim para una red de rezago simple.

Con la entrada gráfica (AKA captura esquemática), los componentes generalmente se arrastran al área de trabajo y se interconectan mediante el uso de un mouse u otro dispositivo señalador. En consecuencia, no se necesitan archivos de entrada basados en texto, aunque muchos programas pueden importarlos y crear el circuito a partir de ahí. De manera similar, los resultados de simulación generalmente se muestran en forma gráfica usando una ventana de trazado u osciloscopio virtual en lugar de usar un archivo de salida basado en texto. La entrada y salida gráfica usando Multisim se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Aquí se dibuja una simple red de rezagos en la hoja de trabajo. Luego se genera una gráfica de Bode seleccionando la opción Análisis AC de Simular.

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Figura\(\PageIndex{1b}\): Gráficas de ganancia multisim y salida de fase.

Tenga en cuenta que los modelos precisos para amplificadores operacionales específicos u otros dispositivos que no están incluidos en las bibliotecas del simulador se pueden obtener de su fabricante. Esto suele ser tan sencillo como descargarlos desde el sitio Web del fabricante. Se puede encontrar una lista de los sitios web del fabricante en el Apéndice.

Los simuladores no son de ninguna manera programas pequeños o triviales. Tienen muchas características y opciones, sin mencionar las variaciones producidas por las muchas versiones comerciales. Este texto no intenta enseñar todas las complejidades de los simuladores basados en Spice. Para ello, debes consultar el manual de usuario de tu simulador, o uno de los libros disponibles sobre el tema. Los ejemplos de este libro suponen que ya tienes cierta familiaridad con los simuladores de circuitos informáticos.

Estaremos utilizando simulaciones en los siguientes capítulos para diversos fines. Una cosa que siempre debes tener en cuenta es que no se deben usar herramientas de simulación en lugar de un análisis “humano” normal. Hacerlo no puede causar fin de duelo. Las simulaciones son tan buenas como los modelos utilizados con ellas. Es fácil ver que si la descripción del circuito o los componentes dentro del circuito no es precisa, la simulación no será precisa. Las herramientas de simulación se utilizan mejor como una forma de duplicar un diseño, no como sustituto del análisis adecuado.