com TBJ: Emissor comum
A.5.1 Diretrizes Spice
As diretrizes a serem utilizadas no LTSpice permitem com que possamos simular o funcionamento do circuito da maneira desejada. A tabela A.4 cont´em algumas das diretrizes que ser˜ao utilizadas no curso.
Ponto de opera¸c˜ao do circuito .op Variar fonte de tens˜ao DC .dc <NOME><Vinicio><Vfim><Vincr>
Analisar transiente .tran <Tpasso><Tfim>[Tinicio [dTmax]] An´alisar frequˆencia
de funcionamento
.ac <MODO><Npassos><FreqIni><FreqFim>
Simular com va- ria¸c˜oes no valor do componente
.step param <PARAM><Pini><Pfim><Pincr>
Ajustar condi¸c˜oes iniciais
.ic [V(<n1>)= <TENS ˜AO>
Incluir arquivo .include <ARQUIVO> Incluir biblioteca .lib <ARQUIVO> Definir modelo
SPICE
.model <NOME><TIPO>[(<PAR ˆAMETROS>)]
Limitar a quanti- dade de dados sal- vos
.save V(<n1>) [V(<n2>) ...]
Tabela A.4: Algumas das diretrizes Spice para realizar as simula¸c˜oes do funcionamento do circuito. Os comandos entre <>s˜ao obrigat´orios, a diretriz n˜ao funcionar´a sem eles. Comandos entre [ ] s˜ao opcionais e s˜ao utilizados apenas quando se quer ter mais controle da simula¸c˜ao.
Recomenda-se sempre come¸car a an´alise com a diretriz .op. Ap´os inserir uma diretriz Spice, pode-se modificar os comandos clicando com o bot˜ao direito do mouse sobre o texto. Desta maneira, o LTSpice fornece uma janela que facilita o preenchimento dos valores desejados. A diretriz .ac tem trˆes modos de simula¸c˜ao: oct, dec e lin. O modo oct apresenta uma varredura em frequˆencias por oitavas, o modo dec em d´ecadas e o modo lin linearmente.
Para realizar uma varredura de uma fonte de tens˜ao DC de nome V1 come¸cando em 2 V e terminando em 7 V com incrementos de 0.25 V deve-se inserir a seguinte diretriz: .dc V1 2 7 0.25.
Eletrˆonica II
Para uma an´alise de varredura em frequˆencia, a diretriz .ac dec 5 10 10k realizar´a uma varredura em d´ecadas com 5 pontos por d´ecada come¸cando de 10 Hz e terminando em 10kHz. Um ponto importante a ressaltar ´e que a fonte de tens˜ao deve ser ajustada em pequenos sinais antes de rodar a simula¸c˜ao. Isto pode ser feito clicando com o bot˜ao direito do mouse sobre a fonte, clicando no bot˜ao Advanced e inserindo o valor num´erico 1 no campo AC Amplitude dentro do bloco Small signal AC analysis.
A diretriz .TRAN 10ns 10us simula o circuito em fun¸c˜ao do tempo, come¸cando em 0s, com passos de 10ns e terminando em 10 µs. Note que os valores opcionais n˜ao foram inseridos neste exemplo. Caso desejado que a simula¸c˜ao comece em um determinado valor (por exemplo, 5µs), pode-se inserir o tempo inicial da seguinte maneira .TRAN 10ns 10us 5us.
A diretriz .STEP simula o circuito com varia¸c˜oes do valor do parˆametro desejado. O resultado final ´e um gr´afico contendo os resultados todas as simula¸c˜oes. Note que isto pode causar um aumento significativo no tempo de simula¸c˜ao. Para utilizar o comando .STEP, deve ser criado um componente com um parˆametro vari´avel em vez de um valor num´erico fixo. O parˆametro vari´avel deve ser inserido entre chaves ({ PARAM}) no desenho do circuito. Por exemplo, deseja-se simular um resistor com cinco valores diferentes de resistˆencia de 1kΩ at´e 5kΩ. Em vez de rodar cinco simula¸c˜oes separadas, pode-se utilizar a diretriz .STEP. O valor da resistˆencia dever´a declarada como um parˆametro vari´avel {Rvar}. A diretriz a ser inserida ´e .STEP PARAM Rvar 1k 5k 1k.
Uma outra forma, em vez de usar <Pini><Pfim><Pincr>, ´e usar o comando list. Suponha que deseja-se apenas os valores de resistˆencia iguais a 1kΩ, 4.5kΩ e 5kΩ. O comando list permite criar uma lista de valores a serem utilizados onde o incremento entre os valores n˜ao ´e obrigatoriamente constante. Para este exemplo, a diretriz a ser utilizada ´e .STEP PARAM Rvar list 1k 4.5k 5k. Neste exemplo apenas trˆes valores na lista foi usado, mas pode-se criar uma lista com quantos valores forem desejados.
A diretriz .IC V(in)=5V V(out)=0V V(N001)= 2.5V permite que o circuito comece a ser simulado com o n´o in, out e N001 tenham 5 V, 0V e 2.5V, respectivamente. Pode-se utilizar este comando para especificar correntes iniciais tamb´em.
A diretriz .include C:\EletrˆonicaII\SpiceModel\CD4007.lib inclui o arquivo CD4007.lib como se ele tivesse sido escrito na netlist. Pode-se utilizar o caminho absoluto do arquivo (Neste exemplo o arquivo encontra-se na pasta C:\EletrˆonicaII\SpiceModel). Caso n˜ao utilize o caminho absoluto, o programa procurar´a o arquivo primeiro na pasta de instala¸c˜ao do LTSpice, na subpasta lib\sub, e depois no diret´orio onde a netlist se encontra. E´ obrigat´orio o uso do nome do arquivo incluindo a extens˜ao.
Eletrˆonica II
A diretriz .lib C:\EletrˆonicaII\SpiceModel\CD4007.lib inclui o ar- quivo CD4007.lib como se ele tivesse sido escrito na netlist. Pode-se utilizar o caminho absoluto do arquivo (Neste exemplo o arquivo encontra-se na pasta C:\EletrˆonicaII\SpiceModel). Caso n˜ao utilize o caminho absoluto, o pro- grama procurar´a o arquivo primeiro na pasta de instala¸c˜ao do LTSpice, na subpasta lib\cmp, depois na subpasta lib\sub e depois no diret´orio onde a netlist se encontra. E obrigat´´ orio o uso do nome do arquivo incluindo a extens˜ao.
Caso desejado, pode-se criar o pr´oprio modelo de componentes com a diretriz .model <NOME><TIPO>[(<PAR ˆAMETROS>)]2. Alguns
exemplos de tipos poss´ıveis para diodos e transistores pode ser visto na tabela A.5. Por exemplo, o comando .model MeuModelo NPN(BF=100) cria um modelo de um transistor NPN chamado MeuModelo que possui beta igual a 100. Uma lista copmleta com os parˆametros das simula¸c˜oes pode ser encontrada oon-line, n˜ao entraremos em mais detalhes sobre isso no presente texto.
TIPO Componente
D Diodo
NPN Transistor bipolar NPN PNP Transistor bipolar PNP NMOS MOSFET de canal n PMOS MOSFET de canal p
VDMOS MOSFET de potˆencia vertical double diffused NJF JFET de canal n
PJF JFET de canal p NMF MESFET de canal n PMF MESFET de canal p
Tabela A.5: Alguns tipos de transistores poss´ıveis de serem simulados com a diretriz .model.
Dependendo da complexidade do circuito a ser analisado e da diretriz SPICE utilizada, algumas simula¸c˜oes podem gerar arquivos de dados muito
2Esta ´e uma boa maneira de conferir os c´alculos de exerc´ıcios de livros texto dos
cursos que envolvem componentes com parˆametros variados. No caso dos transistores, pode-se criar o modelo exato do exerc´ıcio para uma conferˆencia direta com o resultado obtido ao fim da resolu¸c˜ao. A cria¸c˜ao de um modelo simples pode conter exatamente apenas os mesmo parˆametros indicados no exerc´ıcio. Os modelos presentes originalmente no LTSpice, por utilizarem diversos outros parˆametros que reproduzem o comportamento real dos componentes, n˜ao s˜ao bons de serem utilizados para compara¸c˜ao com exerc´ıcios de livro texto.
Eletrˆonica II
grandes. Para restringir o n´umero de dados salvos pelo LTSpice apenas aos dados desejados ap´os o t´ermino da simula¸c˜ao, pode-se utilizar a diretriz .save. Por exemplo, em uma an´alise de transiente, pode-se salvar apenas os dados de entrada e sa´ıda do circuito com a inser¸c˜ao da diretriz .save V(out) V(in) no netlist (Durante o desenho do circuito, os n´os de entrada e sa´ıda foram nomeados como out e in, respectivamente.). Desta maneira, qualquer outra informa¸c˜ao (correntes, tens˜oes de outros n´os) do circuito n˜ao ser´a salva ap´os a simula¸c˜ao. Caso desejado, pode-se tamb´em salvar apenas as correntes do transitor com a diretriz .save I(Q1). Se for desejado tanto corrente quanto tens˜oes de entrada e sa´ıda, pode-se combinar os dois exemplos em apenas uma diretriz (.save V(out) V(in) I(Q1)). Pergunta: a letra Q indica que este exemplo utiliza qual transistor?
A.6
Exportando dados
Pode-se salvar separadamente o desenho do circuito e o resultado da si- mula¸c˜ao clicando em “Tools” → “Write plot to a .wmf file”. Caso as cores salvas n˜ao sejam muito boas para visualiza¸c˜ao, altere o padr˜ao de cores do LTSpice em “Tools” → “Color preferences”.
Outra forma de obter as imagens da tela ´e em “Tools” → “Copy bitmap to clipboard ”. Desta maneira, o arquivo n˜ao ser´a salvo. A imagem poder´a ser inserida utilizando o comando de colar (tecla de atalho: Ctrl + v).
Os dados dos gr´aficos tamb´em podem ser salvos em um arquivo no for- mato txt. Uma vez que a janela do gr´afico estiver selecionada, clique em “File” → “Export ” e selecione a curva que deseja exportar. Caso desejado, altere o caminho e o nome do arquivo a ser salvo e pressione “OK ”. Os dados salvos podem ser manipulados em outros programas editores de dados como Excel, Origin, Igor, Matlab, etc. Esta ´e a melhor maneira de salvar caso se deseja manipular o resultado para uma an´alise mais detalhada da simula¸c˜ao.