Apostila de pspice petee ufmg

PROGRAMA DE EDUCAÇÃO TUTORIAL – ENGENHARIA ELÉTRICA (PET-EE)
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS (UFMG)

APOSTILA DE PSPICE

Realizado por: Thiago Faria Costa
Orientador: Prof. Pedro Donoso

Belo Horizonte, outubro de 2007

PROGRAMA DE EDUCAÇÃO TUTORIAL – ENGENHARIA ELÉTRICA UFMG (PETEE-UFMG)

CONTEÚDO
1 ‐ Objetivo.......................................................................................................................................... 4
2 ‐ Introdução...................................................................................................................................... 4
3 ‐ Usando o Schematics ..................................................................................................................... 4
3.1 – Menu File................................................................................................................ 5
3.2 – Menu Edit ............................................................................................................... 5
3.3 – Menu Draw ............................................................................................................. 6
3.4 – Menu View ............................................................................................................. 6
3.5 - Menu Analysis ........................................................................................................... 6
3.6 – Selecionando componentes e montando o circuito ................................................... 6
3.6.1 - Componentes mais utilizados nas simulações e seus atributos ........................... 8
3.6.2 - Descrição das principais fontes de alimentação.................................................. 8
3.6.3 - Trocando nomes dos componentes e seus atributos.......................................... 10
3.7 - Marcadores ............................................................................................................... 11
3.8 – Grandezas ................................................................................................................ 11

4 ‐ Simulando..................................................................................................................................... 12
5 ‐ Configuração da Análise:.............................................................................................................. 12
5.1 - Transient................................................................................................................... 13
5.2 – AC Sweep ................................................................................................................ 13
5.3 – DC Sweep ................................................................................................................ 14
5.4 – Bias Point Detail...................................................................................................... 14
5.5 – Temperature............................................................................................................. 14

6 – PSPICE AD .................................................................................................................................... 15
6.1 - Adicionando Curvas................................................................................................. 16
6.2 - Deletando Curvas ..................................................................................................... 16
6.3 – Fazendo operações matemáticas com formas de onda de tensão e/ou corrente ...... 16
6.4 – Medindo o valor da curva em determinado ponto................................................... 16
6.5 – Outras funções importantes do PSPICE AD ........................................................... 16

7 – Dicas para fazer relatórios........................................................................................................... 17
7.1 – Criando figura do circuito........................................................................................ 17
7.2 – Criando figura do gráfico ........................................................................................ 18

8 – Exemplos ..................................................................................................................................... 18
8.1 - Exemplo 1- Análise Transiente ................................................................................ 18
8.2 - Exemplo 2 – Usando transformadores ..................................................................... 21
8.3 - Exemplo 3 – Utilizando a AC Sweep ...................................................................... 22

Bibliografia ........................................................................................................................................ 25

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PETEE-UFMG - www.cpdee.ufmg.br/~petee


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1 - Objetivo

O objetivo da presente apostila é de capacitar o estudante de engenharia
elétrica e afins, para a realização de simulações de circuitos eletrônicos utilizando o
programa de simulação digital PSPICE. Este programa é muito utilizado pelos engenheiros
eletricistas de forma a verificar de forma quase real o funcionamento dos circuitos
projetados. Desta forma, o aprendizado deste programa poderá auxiliar os estudantes de
engenharia elétrica no aprendizado de algumas disciplinas básicas do curso.
O PSPICE possui vários programas de utilidade para os engenheiros, como por
exemplo, o Captures CIs o qual permite a implementação de circuitos eletrônicos
analógicos-digitais, layout plus e o layout plus smart os quais permitem a realização de
projetos de placas de circuito impresso, entre outros. Na presente apostila será apresentada
de uma forma básica, porém suficiente, para que os estudantes possam dar inicio a
utilização eficiente do Pspice.

2 - Introdução

Tradicionalmente, a verificação do projeto dos circuitos eletrônicos foi através da
construção de protótipos, sendo que estes circuitos estavam sujeitos a vários estímulos:
sinais de entrada e ruídos, variação de temperatura e variação da tensão nas fontes de
alimentação. As medidas das variáveis de saída eram realizadas por instrumentos digitais
ou analógicos. A realização de protótipos consome tempo e dinheiro, por outro lado,
conduzem a uma boa experiência na implementação do projeto.
O programa PSPICE (Orcad) é um simulador digital de circuitos eletrônicos, que
emula os comportamentos de um circuito real. Deste modo ele permite fazer todos os testes
do projeto, certificando que o projeto proposto está correto e possa ser implementado.

3 - Usando o Schematics

Depois de instalado, o PSPICE encontra-se no menu Iniciar Programas Orcad.
Abra o programa Schematics, a tela é mostrada na Figura 1.

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Figura 1 – Tela inicial do Schematics

O schematic é o local onde será descrito o circuito a ser simulado. Isto é, um
conjunto de componentes ativos e passivos (ex. fontes de alimentação, transistores,
amplificadores operacionais, diodos, resistores, indutores, capacitores, etc.) interligados,
(nós e malhas). Como primeiro passo para a correta utilização do programa, segue abaixo
uma breve descrição de algumas funções contidas no menu:

3.1 – Menu File

• New: Abre um schematics em branco, para realizar um novo projeto;
• Open: Abre um schematic que contenha no arquivo;
• Close: Fecha o schematic que está na tela;
• Save as: Possibilita salvar o arquivo com outro nome.

3.2 – Menu Edit

• Undo(Ctrl+Z): Desfaz a ultima alteração (pode ser utilizado para desfazer mais de
uma operação);
• Redo(Ctrl+Y): Refaz a ultima alteração desfeita;
• Cut(Ctrl+X): Corta o componente ou parte do circuito que for selecionado;
• Copy(Ctrl+C): Copia o componente ou parte do circuito que for selecionado;

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• Paste(Ctrl+V): Cola o componente ou parte do circuito que foi selecionado;
• Atributes: Possibilita alterar os atributos do componente selecionado;
• Symbol: Permite modificar o componente;
• Rotate(Ctrl+R): Gira a parte selecionada em 90º;
• Flip(Ctrl+F): Espelha a parte selecionada em torno de um eixo vertical,
• Model: Quando selecionado um transistor, por exemplo, permite conhecer as
características do modelo do mesmo. (Veja livro de Microeletrônica – Sedra ).

3.3 – Menu Draw

• Repeat: Seleciona o último componente utilizado;
• Place Part(Ctrl+P): Abre a janela dos últimos componentes utilizados;
• Wire(Ctrl+W): Fios para conexão entre componentes;
• Bus(Ctrl+B): Cria um barramento;
• Get New Part(Ctrl+G): Abre a janela para seleção de componentes.

3.4 – Menu View

• Fit(Ctrl+N): Enquadra o espaço utilizado dentro da tela visível;
• In(Ctrl+I): Aproxima o schematic;
• Out(Ctrl+O): Afasta o schematic;
• Área(Ctrl+A): Enquadra a área selecionada dento da tela visível.

3.5 - Menu Analysis

• Setup: Seleciona qual o tipo de simulação desejado;
• Simulate(F11): Salva o arquivo e executa a simulação;
• Probe Setup: Configurações do probe* (janela de exibição das formas de ondas);
• Examine Netlist: Mostra o arquivo gerado contendo o código fonte do schematic;
• Examine Output: Mostra o arquivo contendo os dados do circuito. Além dos
resultados de analise pela FFT, quando solicitada.

* Probe é o programa para visualização das formas de onda resultantes da simulação.

3.6 – Selecionando componentes e montando o circuito

Para selecionar algum componente temos três maneiras: apertando CTRL+G, indo
ao menu Draw Get New Part ou clicando no ícone , feito isto abrirá a janela mostrada
na Figura 2.

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Figura 2 – Procurando e Adicionando Componente

Para procurar um componente, basta digitar o nome do componente no campo part
name ou procurá-lo diretamente na lista, clicando em cada elemento da lista. É possível
observar nesta janela, o símbolo e uma breve descrição do componente.
Para procurar o amplificador 741, por exemplo, podemos digitar *741, assim todos
os componentes que tiverem 741 em seu nome serão mostrados na lista de componentes,
você pode observar que o nome full list que estava no canto inferior esquerdo agora mudou
para partial list - *741, isto significa que apenas os componentes com 741 no nome estão
nesta lista. Para recuperar a lista completa (full list) basta digitar *.
Caso você precise de algum tipo de componente, mas não sabe qual seu part name,
basta digitar a classe do componente no campo description search. Por exemplo, se estiver
procurando um diodo, mas não sabe qual poderá usar, digite diode (diodo em inglês) no
campo description search e todos os componentes que tenham diode no seu nome ou
descrição apareceram na lista. Caso queira a lista completa novamente digite * para
recuperar todos os componentes da lista.
Depois de selecionar o componente clique no botão place e em seguida no local
escolhido na tela do schematic para afixá-lo, você pode colocar quantos componentes
quiser e em qualquer lugar quiser. Além disso, pode usar Ctrl+R(rotação) ou
Ctrl+F(espelhamento vertical) para melhorar a aparência do circuito.

Com todos os componentes escolhidos na tela agora temos que conectá-los, para
isso usam-se fios (wires), basta apertar Ctrl+W ou ir a Draw Wire ou clicar no ícone .
Se desejar excluir algum componente ou fio, primeiro selecione-o e em seguida aperte a
tecla Delete do seu teclado.

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É necessário que todos os circuitos tenham um terra, este que pode ser obtido por
qualquer um destes componentes:
• GND_ANALOG;
• GND_EARTH ;
• EGND.

3.6.1 - Componentes mais utilizados nas simulações e seus atributos

Nome: R
Descrição: Resistor
Atributos:
• Value: Valor da resistência
• Tolerance: Tolerância em %

Nome: C
Descrição: Capacitor
Atributos:
• Value: Valor da capacitância
• IC: Condição inicial (tensão inicial)

Nome: L
Descrição: Indutor
Atributos:
• Value: Valor da indutância
• IC: Condição inicial (corrente inicial)

OBS: Os componentes que possuem o sufixo break significam que são ideais, por
exemplo:
• Dbreak (diodo ideal, sem queda de tensão);
• Rbreak (resistor ideal);
• Cbreak (capacitor ideal).

3.6.2 - Descrição das principais fontes de alimentação

Fontes independentes

Nome: VDC
Descrição: Tensão de corrente contínua
Atributos:
• DC: Tensão dc fornecida

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Nome: VSIN
Descrição: Fonte de tensão senoidal
Atributos:
• DC: Tensão contínua
• AC: Tensão alternada
• VOFF: Tensão alternada
• VAMP: Amplitude da senoide (valor
de pico)
• FREQ: Freqüência da senoide
• TD: Tempo de atraso
• DF: Fator de amortecimento
• PHASE: Ângulo inicial da fase

Nome: VPULSE
Descrição: Fonte de pulso de tensão
Atributos:
• V1: Tensão mínima do pulso
• V2: Tensão máxima do pulso
• TD: Tempo de atraso
• TR: Tempo de subida
• TF: Tempo de descida
• PW: Largura do pulso ativo
• PER: Tempo total do pulso

Nome: VPWL
Descrição: Fonte de tensão linearizada por partes
Atributos:
• Vn: Tensão do n-ésimo ponto
• Tn: Tempo do n-ésimo ponto

Nome: VEXP
Descrição: Fonte de tensão exponencial
Atributos:
• V1: Tensão mínima do pulso
• V2: Tensão máxima do pulso
• TD1: Tempo de atraso da primeira exponencial

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• TD2: Tempo de atraso da segunda exponencial
• TC1: Constante de tempo de subida(descida) da primeira exponencial
• TC2: Constante de tempo de subida(descida) da segunda exponencial

Nome: VAC
Descrição: Tensão de corrente alternada
Atributos: AC: Tensão ac usada na simulação de resposta em
freqüência (AC Sweep).

Todas as fontes de tensões detalhadas acima têm seu corresponde em fonte de
corrente. Os atributos são iguais, com exceção que, onde é V (tensão) passa a ser I
(corrente).

Fontes dependentes

Nome: E
Descrição: Fonte de tensão controlada por tensão
Atributos: E é utilizada em modelo de amplificador de tensão.

Nome: G
Descrição: Fonte de corrente controlada por tensão
Atributos: G é utilizada em modelo de amplificador de
transcondutância.

Nome: H
Descrição: Fonte de tensão controlada por corrente
Atributos: H é utilizada em modelo de amplificador de
transresistência.
Nome: F
Descrição: Fonte de corrente controlada por corrente
Atributos: F é utilizada em modelo de amplificador de corrente

3.6.3 - Trocando nomes dos componentes e seus atributos

Provavelmente você não quer os nomes dos componentes que o PSPICE coloca
automaticamente, para alterar basta dar dois cliques com o botão esquerdo do mouse sobre
o nome do componente, na janela que se abrirá altere o valor do campo package reference
designator. Para alterar os atributos do componente basta dar dois cliques com o botão
esquerdo sobre o próprio componente, a figura 3 mostra a tela que se abrirá. Agora é só
alterar o valor do atributo que você deseja e clicar em save attr. É recomendado que você
desabilite as opções include non-changeable attributes e include system definied attributes.

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Figura 3 – Alterando o valor dos atributos

3.7 - Marcadores

Para medir a corrente ou a tensão em determinado ponto do circuito, usam-se os
marcadores disponíveis no PSPICE, com estes marcadores podemos medir estas grandezas
em termos de amplitude, decibéis, medir suas fases, etc.
Abaixo listamos os principais itens do menu Markers:
• Voltage/Level: Mede a tensão no ponto em relação ao Terra (ground);
• Voltage Differential: Mede a tensão entre dois pontos quaisquer;
• Current into Pin: Mede a corrente que circula em dado componente;
• Advanced: Possui marcadores para corrente e tensão em decibéis, medir a fase,
apenas a parte imaginária ou a real entre outros. Quando se escolhe algum
marcador avançado aparece uma breve descrição do que este marcador faz.
Em vês de usar o menu Markers, podemos acessar de forma direta os marcadores de

teste de tensão e/ou de corrente .

3.8 – Grandezas

O PSPICE utiliza algumas as seguintes abreviações para as ordens de grandezas:
Símbolo Nome Valor
p pico 10-12
n nano 10-9
u micro 10-6
m mili 10-3
k kilo 10+3
Meg Mega 10+6
G Giga 10+9

Exemplo:
C = 10m (significa 10*10-3 F ou 10.000μF)
R = 7Meg (significa 7*10+6 Ω)

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Observação: Algumas versões do PSPICE utilizam a letra M (maiúsculo) como mili e
outras como mega, por isso para evitar valores indesejados utilize a letra m (minúsculo)
para mili e Meg para mega.
Para valores 1,5kΩ = 1500Ω, não utilize vírgula e sim ponto, 1.5kΩ.

4 - Simulando

Antes de realizar alguma simulação, deverão ser realizados alguns procedimentos:
Confira se seu circuito tem um terra (EGND por exemplo);
Certifique que todos os componentes estão com seus terminais conectados e com os
valores desejados;
Veja se não há nenhum fio “curto-circuitando” algum componente;
Salve o arquivo (Ctrl+S).

Agora configure o tipo de simulação (análise) desejado com os devidos tempos e/ou
freqüências se necessário.

5 - Configuração da Análise:
Vá a Analysis Setup ou clique em , abrirá a janela mostrada na Figura 4. Nela
está contida opções de simulação que o PSPICE fornece:
• Transient: Simulação em um dado intervalo de tempo;
• AC Sweep: Executa uma varredura de freqüência numa fonte AC;
• DC Sweep: Executa uma varredura de freqüência numa fonte DC;
• Bias Point Detail: Mostra as tensões e correntes de polarização;
• Temperature: Executa simulações com diferentes temperaturas.

Apenas as análises citadas acima serão tratadas aqui, devida a sua maior
importância que as demais. Para escolher alguma análise basta marcar a caixa de seleção e
depois clicar no botão correspondente para configurar os valores da simulação. O PSPICE
permite que mais de um tipo de análise seja realizada simultaneamente.

Figura 4 – Configuração dos tipos de análises

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5.1 - Transient

A análise transiente é realizada ao longo do tempo e é provavelmente a análise mais
utilizada no PSPICE. Clique no botão transient para abrir a tela indicada pela Figura 5.
Descrição dos campos:
• Print Step: define em quanto tempo será impresso um ponto calculado da curva;
• Final Time: define o tempo máximo que o circuito será simulado;
• No-Print Delay: espera determinado tempo antes de começar a imprimir, porém
neste tempo o PSPICE calcula os valores sem imprimi-los no gráfico.
• Step-Ceiling: o PSPICE tem um passo de calculo aleatório, este campo define qual
o passo de calculo que o programa deve seguir. Isto permite dar mais precisão as
curvas, principalmente aquelas que tiverem variações em relação ao tempo alta.
• Fourier Analysis: realiza uma analise em freqüência em determinada variável de
saída (Output Vars.), com freqüência fundamental (Center Frequency) e número de
harmônicos (Number of Harmonics). Se o campo Number of Harmonics estiver em
branco, PSPICE considera como padrão nove harmônicos.
Para visualizar a análise vá em Analysis Examine OutPut, procure por Fourier
Analysis no arquivo, você terá o número da harmônica analisada, amplitude e fase..

Figura 5 – Análise Transiente

5.2 – AC Sweep

AC Sweep faz uma varredura de freqüência analisando tensões ou correntes
alternadas, permitindo plotar o gráfico de amplitude versus freqüência. É necessário que o
circuito tenha alguma fonte de tensão ou corrente com seus atributos na opção AC, a
maioria das fontes citadas, na seção 3.6.2, possuem esse atributo. Se o valor AC de uma
fonte estiver em branco é como se não houvesse nenhuma fonte AC no circuito.

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Na tela de tipos de análise (Figura 4) selecione AC Sweep e em seguida clique no
botão correspondente para editar os valores contidos na Figura 6.

Figura 6 – Análise de varredura tensão alternada (AC Sweep)

Descrição dos campos:
• AC Sweep Type: seleciona a escala do eixo de freqüência que será executada;
• Pts/Linear,Pts/Octave,Pts/Decade: Dependendo do valor do campo AC Sweep Type
será mostrado uma das três opções para este campo, aqui se define quantos pontos
se desejam pelo intervalo correspondente. No nosso caso é quantos pontos serão
plotados por décadas de freqüências;
• Start Freq: Freqüência inicial da simulação;
• End Freq: Freqüência final da simulação.

5.3 – DC Sweep

DC Sweep permite fazer diversas varreduras para analisar o circuito em várias
condições. Estas varreduras são relacionadas a fontes de tensão e corrente, variações na
temperatura ou a algum parâmetro do circuito. Suas configurações são parecidas com a
simulação AC Sweep.

5.4 – Bias Point Detail

Depois de realizada a simulação é possível verificar as tensões e/ou correntes de
polarização em cada nó ou componente, para isso basta clicar nos botões e/ou ,
respectivamente, que ficam no canto superior do próprio schematic.

5.5 – Temperature

A maioria dos componentes elétricos sofre algumas alterações no seu modo de
condução quando submetidos a variações consideráveis de temperatura, isso ocorre

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principalmente nos componentes semicondutores. Para realizar simulações com várias
temperaturas diferentes basta apenas colocar a temperatura (em ºC) separada por espaço
(não utilize vírgula). Depois de realizada a simulação abrirá uma janela, no PSPICE AD,
para escolher as simulações nas temperaturas desejadas. Observe que a simulação
Temperature deve ser usada em conjunto com outra, como por exemplo, a análise
transiente.

Depois de escolhido o tipo de análise e configurado os valores, clique em simulate
ou aperte F11 ou no ícone na parte superior do schematic. O PSPICE verificará se
existe algum erro, caso existir ele lhe informará para que você corrija. Se as informações
sobre o erro não forem suficientes você pode obter mais detalhes acessando o arquivo de
saída que o PSPICE gera através do menu Analisys Examine Output.
Caso não exista erro, abrirá o programa PSPICE AD com todas as formas de onda
que você adicionou através dos marcadores.

6 – PSPICE AD

Depois de simular o programa PSPICE AD, mostrado na Figura 7, se abrirá e nele é
possível ver as formas de ondas solicitadas na simulação.

Figura 7 – PSPICE AD

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6.1 - Adicionando Curvas

As curvas podem ser adicionadas diretamente no schematic com os marcadores e
depois apertando a tecla F12 ou pelo PSPICE AD no menu Trace Add Trace. Na janela
que se abrirá é possível observar duas listas, na lista da direita, estão as curvas que você
pode adicionar, para isso basta clicar em qualquer elemento da lista simulation output
variables. O nome do elemento que você clicou aparecerá em trace expression na parte
inferior da tela. Se for esta curva que você deseja adicionar clique em OK, caso contrário
apague o que estiver escrito em trace expression e procure por outro elemento da lista
esquerda. Observe que todos os elementos da lista simulation output variables começam
com V, I ou W estes prefixos representam tensão, corrente e potência, respectivamente. E o
valor entre parênteses representa nome_do_componente: terminal.

6.2 - Deletando Curvas

Basta clicar com o botão esquerdo do mouse sobre a legenda da curva e em seguida
apertar a tecla delete. Se quiser apagar todas as curvas vá ao menu Trace Delete all
traces.

6.3 – Fazendo operações matemáticas com formas de onda de tensão e/ou corrente

Às vezes é necessário fazer algumas operações matemáticas com as curvas, como
por exemplo, valor eficaz, valor médio, produto de tensão por corrente para determinar
potência, entre outros. Isto pode ser feito clicando duas vezes na legenda da curva ou
selecionado alguma curva e acessando o menu Trace Add Trace. A janela que se abrirá é
a mesma para adicionar uma curva, porém usaremos os elementos da lista direita para fazer
as operações. Acessando o menu help você poderá ver uma descrição de todas as operações
contidas nesta lista.

6.4 – Medindo o valor da curva em determinado ponto

Para medir o valor da curva em determinado ponto basta clicar no ícone ou
acessar o menu Trace Cursor Display. Apareceram dois cursores que deslizam sobre a
curva. Cada cursor é selecionado com um botão do mouse (esquerdo e direito), se os
cursores estão em pontos diferentes é mostrado o valor em cada ponto e a diferença entre
estes pontos. Se clicar com o botão esquerdo você selecionará o cursor 1, se for com o
botão direito selecionará o cursor 2. Caso queira medir outras curvas basta clicar com o
mouse no símbolo de legenda (quadrado, losango, triângulo, etc) da curva desejada.

6.5 – Outras funções importantes do PSPICE AD

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Para melhorar o entendimento do gráfico podem-se adicionar rótulos (labels) as
curvas, isto ajuda quando é grande o número de curvas dentro de um mesmo gráfico.
Se desejar copiar o gráfico para colar no Word ou outro editor de texto, vá ao menu
Windows Copy to Clipboard, abrirá uma janela com opções para copiar o gráfico:
• Use screen colors: mantém todas as cores do gráfico;
• Change White to Black: muda a cor de fundo para branco;
• Change all Colors to Black: transforma o gráfico em preto com fundo branco.

7 – Dicas para fazer relatórios

Em disciplinas de eletrônica e circuitos elétricos, muitas vezes temos que fazer
relatório das atividades e projetos por nos propostos. Para isto o PSPICE tem algumas
opções que é bem útil para confeccionar um relatório mais apresentável e com caráter mais
profissional.

7.1 – Criando figura do circuito

Primeiro vamos ensinar como tirar o grid (aqueles pontos do fundo do schematic),
para isto basta ir ao menu Options Display Options..., na janela que se abrirá desmarque o
campo Grid On, se desejar recolocar o grid é só habilitar este campo novamente.
Outra tática que deixa seu circuito mais apresentável é retirar o nome dos
componentes, por exemplo, quando colocamos o diodo 1N4148, algumas vezes não
precisamos saber qual é o nome do diodo, somente que é um diodo. Para retirar o nome do
componente vá ao menu Options Display Preferences..., na janela que se abrirá selecione
part name na lista da esquerda e em seguida desmarque a opção display. Agora você pode
notar que não há mais os nomes dos componentes, exatamente igual à figura 8.

Figura 8 – Diferença dos circuitos com e sem nomes

O próximo passo é transformar nosso circuito em uma figura para ser colada em um
editor de texto. Para isto basta selecionar a parte do circuito que deseja copiar e ir ao menu
Edit Copy to Clipboard, clipboard é uma área de transferência onde fica armazenado
texto ou figura para fazer transferência de informação entre programas diferentes. Agora
com seu circuito na área de transferência (clipboard) podemos colar nossa figura
diretamente no editor de texto. Perceba que deste modo, a figura aparecerá com uma borda
preta, caso não deseje a borda, cole a figura no Paint e edite a borda. Além disso, colando
primeiro no Paint e em seguida no editor de texto, a figura tem uma qualidade melhor.

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7.2 – Criando figura do gráfico

Para que o gráfico não fique com o fundo preto é muito simples. Vá ao menu
Window Copy to Clipboard, na janela que se abrirá a opção Use Screen Colors deixa a
escala tênue e é aconselhável utilizar quando a forma de onda coincidir com alguma linha
da escala, já a opção Change White to Black é aconselhável quando desejar enfatizar a
escala em relação à forma de onda. Agora é só colar a sua figura no editor de texto. Uma
maneira para se obter uma figura de boa qualidade é primeiramente colar a figura no
programa Paint e em seguida ao documento que deseje.
Procedendo do modo acima criaremos uma figura colorida, porém a maioria das
vezes que imprimirmos o relatório será em preto e branco. Assim quando seu gráfico tiver
mais de uma forma de onda, clique em para colocar nomes em cada forma de onda.
Além disso, clique com o botão do lado direito em cima de uma forma de onda e depois
clique em Properties..., na janela que se abrirá no campo width (largura) altere para uma
linha mais grossa e no campo Pattern (molde) selecione moldes diferentes para cada forma
de onda, assim fica fácil distinguir uma da outra. Vá em Window->Copy to Clipboard e
selecione o campo Change All Color to Black. Pronto, agora temos uma figura em preto e
branco para colar no nosso relatório.

8 – Exemplos

A melhor maneira de aprender a usar o PSPICE é usando bastante e vendo alguns
exemplos prontos. Por isso abordaremos alguns exemplos para ensinar como se usam as
ferramentas do PSPICE e ensinar também alguns macetes que devem ser utilizados para
que a simulação ocorra.

8.1 - Exemplo 1- Análise Transiente

Vamos usar o circuito RC (Figura 9) para mostrar a análise em transiente. Para
sabermos quanto tempo precisamos usar na simulação temos que saber a constante de
tempo (T) do circuito RC: (R=1kΩ e C=1μF)

T = RC = 103*10-6 = 1ms

Aplicando um pulso no circuito, temos que o capacitor carrega exponencialmente, e
o tempo para o carregamento total é cerca de cinco constantes de tempo, o mesmo acontece
para o descarregamento do capacitor, logo precisamos de uma fonte que tenha um pulso
efetivo de pelo menos 5ms e um período total de pelo menos 10ms. Para gerar um pulso
podemos usar a fonte VPULSE com tempos de subida (TR) e tempo de descida (TF) muito
pequenos comparados ao pulso efetivo (PW).

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Figura 9 – Circuito RC

Monte um circuito RC (figura 9) utilizando os seguintes componentes:
• R(Value=1K);
• C(Value=1u);
• V1 VPULSE(V1=-5, V2=5, TD=0, TR=TF=1n, PW=5m, PER=10m);
• EGND (terra).

Colocamos marcadores de tensão para medir a tensão no capacitor e na fonte, estes
marcadores funcionam como se tivéssemos colocado um voltímetro entre o terminal e o
terra do circuito, também foi colocado um marcador de corrente, deve-se colocar este
marcador sempre em algum terminal de algum componente. Para sabermos qual a forma de
onda de cada marcador colocamos ele coloridos, se não estipularmos uma dada cor para
cada marcador o PSPICE seleciona uma automática. Aqui colocamos os marcadores
coloridos pois é nosso primeiro exemplo, entretanto, nos subseqüentes não precederemos
desta forma.
Depois de montado e colocado os marcadores, salve o projeto. Agora vá em
Analysis Setup, marque a opção Transient e clique no seu respectivo botão, abrirá uma
nova janela, coloque 10us no campo Print Step e 20ms no campo Final Time. Isso significa
que a simulação ocorrerá num tempo total de 20ms, sendo impresso um ponto no gráfico a
cada 10us, ou seja, este gráfico terá 2000 pontos no total ou 1000 pontos por período. Se o
gráfico demorar muito tempo para ser plotado, podemos aumentar o campo Print Step de
forma a colocar 200 pontos por período. Se o gráfico estiver um pouco deformado, o campo
Step ceiling é onde se define o intervalo de tempo de calculo de cada ponto, assim podemos
obrigar o PSPICE a calcular um ponto exatamente no intervalo de tempo definido pelo Step
ceiling, tornando a curva mais precisa. O PSPICE define seu próprio Step ceiling de acordo
com o tempo do Print Step, portanto de colocarmos o passo de calculo muito baixo é quase
a mesma coisa de colocarmos o passo de impressão muito baixo e assim o PSPICE
continuará demorando a plotar o gráfico.
Para ver os resultados vá ao menu Analysis Simulate ou aperte F11, aparecerá a
tela mostrada na figura 10. A figura 10 foi copiada através do clipboard com a opção use
screen colors e colada diretamente aqui, isso para que seja possível visualizar a tensão da
fonte, pois esta se mistura as linhas da escala.

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5.0

0

-5.0
0s 2ms 4ms 6ms 8ms 10ms 12ms 14ms 16ms 18ms 20ms
V(V1:+) V(C:1) I(R)
Time

Figura 10 – Corrente no resistor (vermelho) e tensão na fonte (azul) e no capacitor (verde)

Percebemos que a corrente está no zero, isto ocorre porque neste exemplo a corrente
está na casa dos miliamperés, logo podemos multiplicar a corrente para compará-la com as
outras formas de onda. Para isto dê dois cliques na legenda da corrente “I(R1)” na caixa
que se abrirá no canto inferior em trace expression (expressão da curva) aparecerá I(R1),
agora multiplique este valor por 1000 (valor do resistor). Agora se podem comparar as
curvas de tensão com a de corrente como mostrado na figura 11.
10

5

0

-5

-10
V(V1:+) V(C:1) 1000*I(R)
Time

Figura 11 – Corrente multiplicada por 1000 para compará-la com a tensão

Às vezes essa tática deve ser utilizada para ver como o circuito se comporta. Aqui
podemos observar que quando a tensão é positiva o capacitor se carrega e sua tensão tende
a tensão da fonte, assim a diferença de tensão sobre o resistor diminui e conseqüentemente
a corrente no circuito decai até o zero (quando a tensão no capacitor é igual a fonte). Essa
análise só foi possível, pois podemos comparar a forma de onda da corrente com a da
tensão para ver o que está acontecendo no circuito.

__________________________________________________________ 20


8.2 - Exemplo 2 – Usando transformadores

Neste exemplo ensinaremos como usar diodos e transformadores no PSPICE. Para
isto, vamos criar uma fonte regulada como o exemplo 3.11 do livro Microeletrônica do
Sedra (Figura 12).

Figura 12 – Fonte Regulada de 5V, exemplo 3.11 do Sedra

Neste exemplo vamos simular uma fonte que utiliza a tensão de uma tomada
residencial (fonte senoidal de 127VRMS=180Vpico e com freqüência 60Hz), esta tensão tem
sua amplitude abaixada pelo transformador, é retificada (transforma o ciclo negativo em
positivo) pelos diodos e o pico de tensão é armazenado no capacitor C1, o diodo zener
serve para regular a tensão de saída, ou seja, tornar a tensão de saída o mais constante
possível. A resistência Rp é a resistência do primário do transformador e a resistência Rps é
a resistência entre o primário e o secundário do transformador. É obrigatório colocar estas
resistências, pois sem estas o PSPICE dá um erro. Este macete deve ser usado toda vez que
se utilizar algum transformador no circuito.

Dicas:
1 Lembre-se das teclas de atalho Ctrl+R (girar em 90º o componente), Ctrl+Z (desfazer
última operação) e Ctrl+W (selecionar a ferramente fio para a conexão dos componentes)
para ajudá-lo a montar o circuito.
2 A relação de transformação de tensão é dada por , onde Lptotal é a
indutância total no primário e Lstotal é a indutância total no secundário. Assim para nosso
exemplo queremos transformar 180Vpico para 12Vpico em cada terminal do secundário.
Então queremos uma tensão de pico total no secundário de 24V. Assim a relação de tensão
(n=Vp/Vs) é 7,5. Logo temos:

, se fizermos Lstotal=2mH, temos Lptotal=112,5mH.

Para montar o circuito use os seguintes componentes:
• V1 VSIN(Voff=0V, Vamp=180V, Freq=60Hz);

__________________________________________________________ 21


• TX1 XFRM_LIN/CT-SEC (Lpvalue=112.5mH, Ls1value=1mH, Ls2value=1mH);
• C1 C (Value= 583uF);
• Rp R (Value=0.5);
• Rps R (Value=100Meg);
• Rcarga R (Value=500);
• R2 R (Value=160);
• Diodo Zener 5,1V D04AZ5_1(observe que os dois últimos números significam
qual é a tensão de operação do Zener).
• 2 Diodos 1N4148.

Como a freqüência é 60Hz sabemos que o período é 16,67ms, logo podemos colocar
um tempo final de 50ms (aproximadamente três ciclos de onda), um passo de impressão de
25us (2000 pontos para os três ciclos) e um passo de calculo de 50us. Deve estar claro que
estes valores são estimados através de uma base de tempo como o período por exemplo.
Feito todos os procedimentos execute a simulação aparecerá um gráfico com o eixo y entre
–20 e 20. Para alterar os limites do eixo y, dê dois cliques com o botão direito do mouse no
número 20, na janela que se abrirá, selecione a opção User defined, agora altere para –13
até 13 para poder visualizar melhor. A figura 13 mostra o gráfico obtido para nosso
exemplo, copiamos o gráfico usando desta vez a opção Change White to Black, observe que
aqui as linhas da escalas estão mais visíveis que na figura 11.
13V

10V

0V

-10V

-13V
V(D1:1) V(C1:1) V(R2:2)
Time

Figura 13 – Tensão no secundário (verde), tensão de saída sem regulação (vermelha) e
tensão de saída regula (azul)

8.3 - Exemplo 3 – Utilizando a AC Sweep

Para realizar a varredura AC (AC Sweep), ou seja, para um determinado parâmetro
do circuito, analisar como ele se comporta numa determinada faixa de freqüência, vamos
usar o amplificador emissor comum (figura 14) parecido com o exemplo 4.18 do livro do
Sedra.

__________________________________________________________ 22


Figura 14 – Amplificador Emissor Comum

Informações sobre o funcionamento do circuito pode ser obtido através do livro de
Microeletrônica. Observe que no circuito há uma bolinha escrita +VCC ou –VCC, isto são
os bubbles do PSPICE, isto significa que bubbles com mesmo nome estão no mesmo
potencial e é muito utilizado para melhorar a aparência do circuito.
Para montar o amplificador da figura 14 precisamos:
• V1 Vac (AcMag=10mV);
• V2 Vdc (DC=10V);
• V3 Vdc (DC=-10V);
• C1=C2=C3 C (Value=10F);
• Rs=Rc=Re=Rcarga R (Value=10k);
• Rb R (Value=100k);
• Re1 R (Value=100k);
• Q1 2N2222A/ZTX (transistor TBJ tipo NPN);
• 2 bubble (LABEL=+VCC) e 2 bubble (LABEL=-VCC).

Os marcadores utilizados aqui são usados para medir a tensão em dB e a fase da
tensão, para encontrá-los vá ao menu Markers Mark Advanced..., na janela que se abrirá
procure por Vdb e clique em OK, em seguida volte ao menu e agora clique em vphase.
Coloque os marcadores no terminal superior da resistência Rcarga.
Agora vamos configurar os parâmetros para a análise AC Sweep, vá ao menu
Analysis Setup..., deixe apenas a caixa relativa a simulação AC Sweep marcada e clique
no botão correspondente. Na janela que se abrirá marque a opção Decade, repare que onde
estava Total Pts mudou para Pts/Decade, deixe o valor padrão (101), em Start Freq

__________________________________________________________ 23


coloque 1k e em End Freq coloque 1Meg. Aperte Ok e na tela Analysis Setup clique em
Close, aperte F11 para simular.
Repare como está a legenda do probe, dependendo do jeito que você colocou o
resistor Rcarga aparecerá Vp(Rcarga:1) ou Vp(Rcarga:2), é importante saber qual é o
terminal de Rcarga não está aterrado, pois nós vamos separar as duas curvas em gráficos
distintos.
Para adicionar um novo local para inserir suas curvas, vá ao menu Plot Add Plot
to Window observe que um novo ambiente gráfico se abriu e no seu lado esquerdo está
escrito SEL>>, isto significa que este gráfico que está selecionado. Para adicionar uma
curva ao gráfico vá ao menu Trace Add Trace..., em Trace Expression digite
Vdb(Rcarga:1) ou Vdb(Rcarga:2), isto depende de qual terminal não está aterrado. Agora
apague a curva Vdb que está junto com a curva Vp, para isto clique no nome que está na
legenda e aperte a tecla Del.
Para vermos melhor o comportamento das curvas com a freqüência, dê dois cliques
em qualquer número na escala vertical ou horizontal, na janela que se abrirá selecione a
guia X Grid e desabilite a caixa Automatic, na caixa de seleção Log(# of decades) selecione
a opção 0.1 e clique em Ok, veja que o resultado final é um diagrama de Bode (figura 15).
Mas sempre que eu quiser fazer um diagrama de Bode tenho que fazer esta
trabalheira toda??? A resposta é não, é claro que o PSPICE faz este trabalho todo sozinho.
Para isto vá ao menu Trace Add Trace..., na caixa de seleção Functions or Macros
selecione a opção Plot Window Template, veja que a lista mudou e que há uma opção com
o nome Bode Plot dB – Separete(1), clique nesta opção e repare que o campo Trace
Expression mudou, agora coloque dentro do parêntesis V(Rcarga:1) ou V(Rcarga:2) e
aperte em Ok. Repare que existem outras funções prontas muito importantes, explore o
funcionamento delas através do Help do PSPICE.
0

-20

SEL>>
-40
Vdb(Rcarga:1)
180d

90d

0d
1.0KHz 2.0KHz 3.0KHz 5.0KHz 8.0KHz 20KHz 30KHz 50KHz 70KHz 110KHz 200KHz 300KHz 500KHz 800KHz
VP(Rcarga:1)
Frequency

Figura 15 – Diagrama de Bode da tensão de saída

__________________________________________________________ 24


Bibliografia

1.- Roberts, Gordon W. and Sedra, Adel – SPICE, Oxford University Press, 1997.
2.- Rashid, Muhammad H. - SPICE for Circuits and Electronics Using PSPICE (2nd
Edition) (Paperback - Jan 15, 1995)

3.- Sedra, Adel S. and Smith, Kenneth C - Microelectronic Circuits: includes CD-ROM,
The Oxford Series in Electrical and Computer Engineering, 2003

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