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ETEC ARISTÓTELES FERREIRA DESENHO INFORMATIZADO EM ELETRÔNICA

PROFESSOR CARLOS BARREIRA - MMXIII V2 - 1

CircuitMaker (CM)

Conceitos básicos.

O CircuitMaker (CM) é um simulador de circuitos analógicos e digitais. Com ele, é possível elaborar esquemas de circuitos eletrônicos e simular o funcionamento destes mesmos circuitos. Vamos apresentar algumas funcionalidades do CM que serão utilizadas ao longo das nossas aulas. Utilizaremos a versão do estudante (CM 6.0) pois ela é gratuita e, por isso, existem algu-mas limitações como por exemplo o número máximo de componentes (50) e a não funcionalidade de alguns tipos de análise, o que não compromete o uso para o fim que propomos.

Vamos utilizá-lo principalmente para permitir aos que nunca utilizaram um simulador, o façam sem a necessidade de grandes conhecimentos de uso de softwares. Por ser simples, seu uso é quase intuitivo, más é logico que é necessário aprofundar os estudos tanto de eletrônica, pois como poderá ser constatado, para que a simulação seja eficaz é necessário saber o que esperar, é necessário ter uma boa ideia do que deverá acontecer e principalmente entender os dados obtidos com o uso do simulador, seja ele qual for. No tempo que temos, veremos apenas alguns recursos cabendo a cada um, o aprofundamento.

E neste vc poderá baixar e instalar o CircuitMaker.

https://www.dropbox.com/s/aylfxyplvafkgb2/circuitmaker_student.exe?dl=0

1 – Área de trabalho.

A figura abaixo mostra a área de trabalho do CM.

É na área de trabalho onde serão desenhados os esquemas dos circuitos que serão si-mulados. Para isso, é necessário localizar nas bibliotecas do CM, os componentes desejados. Mais à frente, veremos as bibliotecas.

A seguir, serão descritas as configurações necessárias para configurar a página.

2 - Configurando a página.

Área de trabalho

Barra de menus e atalhos.



Normalmente, os esquemas de circuitos eletrônicos são desenhados (e impressos) em uma folha de papel no formato paisagem. A configuração nativa para folha no CM é retrato.

Para mudar para paisagem é necessário seguir o seguinte caminho:

No menu “FILE”, selecione o item “PRINT SETUP “.

Na caixa de seleção aberta, selecione o botão PRINTER e na caixa seguinte, marque a opção PAISAGEM.

Para visualizar a o limite da folha (isto e útil, pois delimita o espaço disponível para ela-borar o esquema) e necessário fazer o seguinte:

Na caixa de opções que será aberta, selecione “SHOW PAGE BREAKS”. Após isso, click em OK.



Perceba que surgiu uma linha tracejada. Para visualizar o contorno da página, altere a escala de visualização. Para isso acione no teclado, “F2”. Aparecera a caixa “Circuit Scale”.

No campo “Enter 10 to 100”, escreva 50. Isso reduzira a imagem para a metade do que e visto.

Agora, pode-se ver na área de trabalho, a limitação da folha. Note a orientação paisa-gem.

Outro item importante em qualquer esquema é a legenda. Dados de autoria e data podem serão escritos nela. Para acrescentá-la na página, proceda da seguinte forma.

No menu “FILE”, selecione novamente a opção “PREFERENCES”.

Na caixa de opções que será aberta, selecione no quadro “TITLE BLOCK”, a opção “ALL PAGES”.



Perceba que no canto inferior direito da página, apareceu o campo para a legenda.

O último elemento necessário na página é a borda. Ela quando impressa, permitirá obser-var o contorno do esquema e limite da página, além de servir para localizar componentes em esquemas que contenham muitas peças.

Para adicionar a borda, no menu “FILE”, selecione novamente a opção “PREFERENCES”.

Na caixa que será aberta, selecione dentro do campo “BORDER”, a opção “DISPLAY BORDER”. No campo “PRINTER BOARD”, marque também a opção “PAGE”.

Perceba que, agora, em volta da área de trabalho existe uma marcação com números e letras que servirão para localizar os componentes no esquema.



A configuração da página está completa. Agora, pode-se voltar para a visualização pa-drão da página, que é de 100%.

Para isso, basta acionar F2 e preencher o campo com 100.

Agora vamos preencher a legenda.

Para abrir a caixa para preenchimento da legenda, pressione simultaneamente, as teclas “CTRL + B”. Será aberta a caixa semelhante à mostrada abaixo, e nela serão preenchidos os dados que aparecerão na legenda.

A figura abaixo mostra como os campos devem ser preenchidos e a aparência final.

Aqui preencha o nome da escola e o nome do componente

Aqui preencha o nome da atividade.

Se o desenho não foi corri-gido, a revisão será 0. Se foi a revisão será 1 e assim por di-ante.

Seu nome, n. e turma



A última configuração importante e útil que pode ser feita na área de trabalho é a do GRID. Ele consiste em uma trama composta por linhas horizontais e verticais, tornando a área de tra-balho quadriculada. Além de permitir alinhar o desenho (o que é muito importante no caso do desenho de esquemas) determinará também como os traços serão movimentados na área.

Para formar o GRID e permitir a sua visualização, vá novamente ao menu “FILE” e sele-cione “PREFERENCES”. Na caixa, selecione “DISPLAY GRID”. Os valores de X e Y podem ser testados.

3 - DICAS IMPORTANTES.

Ao elaborar um desenho, procure fazê-lo sempre no modo ampliado. Para isso, após selecionar alguns componentes, pressione a tecla F4. Isso fará a ampliação da imagem envolvendo todos os componentes que estão na área de trabalho.

Para sair do modo ampliado, use F3.

Não se esqueça de salvar o arquivo. Logo após o posicionamento dos primeiros componentes, no menu FILE, selecione “SAVE AS”. Dê preferência para salvar no seu PEN DRIVER. O nome do arquivo é importante. Utilize o mesmo nome utilizado na legenda. Isto facilita a localização de uma atividade.

Depois da primeira vez, pode-se utilizar apenas SAVE.

A seguir, uma pequena lista de atalhos.

F2 – escala do desenho – visualização.



F4 – modifica a escala ajustando-a para que sejam visualizados todos os componentes posicionados na área de trabalho.

F3 - retorna a escala de visualização para 100%.

ALT + W – modifica o cursor para “WIRE”, permitindo a interligação dos terminais dos componentes.

ALT + A – modifica o cursor para “ARROW”, permitindo a seleção do componente.

ALT + D – modifica o cursor para “DELETE”, permitindo que o componente seja apagado.

Um componente fica selecionado quando estiver vermelho. Para isso, basta clicar com o botão esquerdo do mouse sobre o componente com o cursor “ARROW”

Para DELETAR (Apagar) um componente, ou ROTACIONÁ-LO, basta clicar sobre o com-ponente com o botão direito do mouse. Será aberta uma caixa com diversas opções.

Para COPIAR o esquema desenhado no CM para um outro programa, como o WORD, basta selecionar no menu “EDIT”, “COPY TO CLIPBOARD”. Aparecerão duas opções: “CIRCUIT” ou “WAVEFORMS”. Para colar, pressione CTRL V no local onde quer colar o esquema ou a forma de onda.



4 - Elaborando o primeiro esquema.

A primeira providência é informar ao CM qual é o modo de simulação, ou seja, se o circuito será

analógico ou digital.

A imagem acima, mostra o botão onde podemos selecionar o modo de simulação. Visualizando

o botão como uma porta AND (E) estamos na simulação digital. Visualizando o símbolo de um transis-

tor, estamos no simulador analógico.

Selecione o modo analógico.

Uma vez selecionado o modo analógico, vamos localizar os componentes que queremos utilizar.

De forma semelhante aos outros simuladores, no CM os componentes estão organizados em

bibliotecas. As bibliotecas podem ser encontradas no menu parts.

Ao selecionar o menu parts, uma caixa será aberta como a mostrada a seguir:



Uma vez escolhido o componente, basta selecionar o botão PLACE para que o mesmo seja co-

locado na área de trabalho.

Acompanhe as instruções para elaborar o esquemático.

Vamos desenhar o esquema de um circuito série formado por três resistores alimentados por

uma fonte de tensão contínua (bateria).

O primeiro passo é selecionar um resistor fixo. Para isso, vá em:

.General ; Resistor ; Resistor:A



Componente seleci-

onado, pressione Place

para colocá-lo na área de

trabalho.

O componente apare-

cerá na área de trabalho. Per-

ceba que ele está bem pe-

queno. Para ampliar o desenho

do componente utilize F4. Veja

a imagem abaixo.

Queremos montar um circuito com três resistores conectados em série.

Para acrescentar os outros dois resistores, podemos proceder como ante-riormente descrito ou então duplicar o componente. Para duplicar, é necessário seleci-onar o componente. Para isso, click no componente com o botão esquerdo do mouse.

Perceba que o componente ficou vermelho. Isto indica que ele está selecio-nado.



Uma vez selecionado, click com no compo-

nente com o botão direito do mouse. Uma caixa de diálogo será aberta. Nesta

caixa, selecione a opção Duplicate. Perceba que um novo componente aparecerá

na área de trabalho. Repita o procedimento até que três resistores estejam na área de trabalho. Perceba que os três re-sistores já estão numerados em ordem crescente R1, R2 e R3. A letra que o compo-nente recebe é a que normal-mente é designada para o tipo do componente e a numeração sequencial. Isto é útil, pois não pre-cisamos nos preocupar em nu-merar os componentes e caso existam dois componentes com a mesma designação, a simulação não será realizada. A numeração e a de-signação do componente pode, caso necessário, ser al-terada. Para isso, click no componente com o botão di-reito do mouse. Na caixa aberta, sele-cione a opção:

Edit Device Data



Se for necessário girar o compo-nente, pode-se usar ROTATE. Para completar o circuito, está faltando colocar na área de trabalho a fonte de alimentação. Utili-zaremos uma bateria, que é chamada aqui de Battery e pode ser localizada em:

General. ; Sources ; Battery



Para interligar os componentes

(com “fios”) utilizamos a ferramenta wire. Perceba que agora o mouse tem o formato de um sinal de +. Para interligar os componentes pode-se fazer o seguinte:

O ponteiro (+) deve ser posicionado no terminal do com-ponente. Imediatamente em sua volta será mostrado um quadrado vermelho, indicando que o termi-nal está selecionado.

Uma vez selecionado, o botão esquerdo do mouse

deve ser pressionado e move-se o ponteiro até o outro termi-nal, formando assim uma linha.

Ao chegar ao outro terminal, o botão do mouse será

solto e a ligação estará formada.



Isso será repetido até que todas as ligações forem realizadas. Perceba que quando a interli-gação é finalizada, a cor do fio passa para azul. Para terminar de desenhar o esquemático, falta ligar o terra ao circuito. Note que sem o terra a simulação não será realizada, sendo mostrada uma mensagem de erro. O terra pode ser localizado em:

.General ; Sources; Ground.

Para simular, é necessário clicar no botão Run/Stop.



Após clicar no botão Run/Stop, o botão passa a exibir uma mensagem STOP, indicando que para parar a simulação, é necessário clicar novamente no botão. 5 – Realizando medições com a ponta de prova.

Com a simulação iniciada, aparecerá no

canto superior esquerdo, a tela de um multímetro, onde serão mostrados os valores das medições realizadas. Podemos selecionar componentes para realizar medições semelhantes aos multímetros que utili-zamos. Más estes componentes deverão ser inseridos no circuito e isso muitas vezes, irá apenas desor-ganizar o esquema montado. No CM, pode-se medir tensões, correntes e potências utilizando a ponta de prova. Vejamos: Após montar o circuito, mande simular.

Para medir a tensão em um ponto do circuito, devemos apro-ximar o ponteiro do mouse (que agora é semelhante a uma ponteira de prova) de um fio. Note que dentro da ponteira parecerá a letra V indicando que uma tensão será medida.



Ao clicar com o botão esquerdo do mouse, uma marca aparecerá no lugar onde a ponteira es-tava. Esta marca, indica onde a ponteira vermelha do multímetro foi colocada e automaticamente é mostrado no multímetro o valor de tensão medido. A tensão medida é em relação ao terra, onde está a referência da medida.

Para medir a queda de tensão

em um componente, no caso em um dos resistores do circuito, é necessário deslocar a referência para o outro lado do componente. Para isso, posici-one o mouse no lado do componente para onde a ponteira preta do multíme-tro será deslocada. Pressionando a te-cla Ctrl, click com o botão esquerdo do mouse. Perceba que aparece um ba-lão com a escrita Ref e o multímetro mostra agora o valor da queda de ten-são.

Para retirar a referência e reposicionando-a para o terra, basta clicar com o botão esquerdo do

mouse, em um fio conectado ao terra, ao mesmo tempo em que a tecla Ctrl está sendo pressionada.

Para realizar a medição de corrente, aproxime a ponteira movendo o mouse até perto do componente. Dentro da ponteira irá parecer a letra I maiúscula, indicando que está será medido um va-lor de corrente. Click com o botão esquerdo do mouse para realizar a medição.



Para medir potência elétrica, posicione o ponteiro do mouse

dentro do componente. Note que na ponteira aparecerá a letra P. Para realizar a medição, click com o botão do mouse no compo-nente.

6 – Circuitos alimentados com tensão alterna.

O CM é um simulador e isto deve sempre ser lembrado. Por isso, ele também é uma calculadora e está sempre realizando cálculos. Em alguns casos, para que sejam realizadas simulações em alguns tipos de circuitos, são adotados e aplicadas soluções práticas que ajudarão na solução dos problemas, más não de maneira exatamente como utilizamos na prática. Um exemplo disso é quando necessitamos realizar simulações em circuitos alimentados com tensão alternada. O CM não possui um dispositivo como se fosse uma tomada elétrica e sim um gera-dor de tensão alternada que é o Signal Generator que pode ser localizado em

Instruments – Analog – Signal Gen.

Ao lado, podemos ver o símbolo de um gerador. V1 é o nome que o CM dá para o componente. Da mesma forma como os resistores, se existir outro gerador na área de trabalho ele será denominado de V2. -1/1V é o valor ajustado da tensão que o gerador fornecerá. Este valor está definido como sendo de pico, ou seja, 1 volt de pico po-sitivo e 1 volt de pico negativo. A senóide no centro indica que a função selecionada é senoidal. 1KHz indica que a frequência ajustada é de 1KHz. Os dois traços do lado direito do símbolo são as saídas do instru-mento.

Para ajustá-lo, é necessário clicar no símbolo com o botão direito do mouse. Uma caixa de opções será aberta sendo a op-ção Edit Signal Generator a selecionada. A caixa de opções Edit Sine Wave Data será aberta.



Tipo da onda.

Amplitude: Defasagem:

Uma vez ajustado o gerador, a medição das tensões poderá ser feita com a ponta de prova ou então com o osciloscópio (Transient Analysis). O CM não possui um instrumento com a aparência do osciloscópio, más possui uma forma de análise gráfica que se assemelha ao osciloscópio, que é o Transient Analysis (análise de transientes). Com ele, podemos observar formas de onde e fazer medições de grandezas como amplitude, período.

Dc Offset: O valor escrito neste campo determinará qual será o nível de tensão DC somado ao

valor da tensão alternada.

Start Delay: é o tempo de atraso

no início da tensão alternada.

Damping Factor: Fator de amor-

tecimento existente em sistemas

oscilatórios.



Não existem valores sendo mostrados no multímetro e nem no osciloscópio, pois não existem pontas de prova fixadas no circuito.

Antes de mandar simular, é necessário configurar o Analyses Setup para ajustar a si-mulação e o osciloscópio. Para isso, vá até o menu Simulation e selecione Analyses Setup para fazer a configuração da simulação analógica. A figura abaixo mostra a caixa de diálogo que será aberta. Desmarque as caixas mostradas.

Veja este circuito. Dois resis-

tores ligados a um gerador.

Ao mandar simular, a tela fi-

cará da forma como mos-

trado a seguir

Multímetro.

Osciloscópio.



Ao mandar simular, a tela ficará exatamente como mostrada anteriormente. Porém, quando des-marcamos a caixa Always set .... criamos a possibilidade de ajustar os valores que queremos ver. Saindo da simulação e retornando a caixa Analyses Setup, como o mouse, click no botão Tran-sient/Fourier. A seguinte caixa será mostrada onde serão configurados valores utilizados durante a si-mulação. Vejamos a descrição da função de cada um dos itens da caixa. - Start Time: especifica o tempo em que a análise mate-mática será iniciada. Para nós por enquanto, será sem-pre 0.00S. - Stop Time: Define o tempo em que a simulação irá ter-minar. - Step Time: Define a periodicidade em que é feito o cál-culo que gerará um ponto que formará a curva. Quanto menor, melhor será o gráfico, porém mais tempo demo-rará a simulação. Como padrão, utilizaremos o valor ob-tido dividindo-se o Stop Time por 100. - Max Step: É o valor máximo de um intervalo de cálculo. O valor será o mesmo que Step Time. - Fund Freq. e Harmonics serão vistos depois. É necessário ajustar então o tempo da simulação para o que desejamos observar. O multímetro também pode ter sua escala ajustada. Para isso basta selecionar com o mouse o botão Multimeter e selecionar uma das opções disponíveis. DC (Operating Point): para medição de tensão contínua. DC AVG: Para medir tensões contínuas mais alter-nada. AC RMS: Para medição de valor eficaz. Antes de iniciar a simulação, click com o botão esquerdo do mouse sobre o fio que sai do gera-dor. Mande simular.

Desmarcar Desmarcar



A figura acima deve ser parecida com a que vc verá no seu micro. Independentemente da forma, vamos fazer alguns ajustes. Inicialmente vamos diminuir a tela do osciloscópio, concentrando a imagem em um canto. Para isso, vá com o mouse até a margem direita da tela do osciloscópio. Chegando lá, o cursor mudará de forma para duas setas. Segure o botão esquerdo do mouse e movimente-o da direita para a esquerda fechando a janela. Ela deverá parecer como na figura abaixo.

O multímetro não está mostrando valor algum. Isto acontece pois apenas uma única janela es-tará ativa de cada vez e portanto, apenas uma medição estará ativa. A janela atualmente ativa é a do osciloscópio, pois foi a última mexida. Perceba que o contorno da tela do osciloscópio está mais azul do que a do multímetro.



Para acionar o multímetro é necessário clicar com o mouse na tela do multímetro e posicionar a ponta de prova no ponto em que se quer fazer a medição.

A imagem no osciloscópio, mostra diversos períodos da forma de onda da tensão alternada. Pre-cisamos na maioria dos casos de apenas um período para fazer medições. Vamos então ajustar o Analyses Setup para que seja mostrado apenas um período da tensão alternada. Alguns cálculos são necessários: O que temos que ajustar é o tempo da simulação. Portanto, precisamos saber qual é o período da tensão que está sendo medida. Como sabemos a frequência ( 1KHz) o período T é o inverso da fre-quência, ou seja:

T = 1/f Portanto o período será 1ms. Na caixa do Analyses Setup / Transient, no campo Stop Time escreveremos o valor calculado, ou seja 1mS (S neste simulador equivale a segundos).



7 – Como registrar imagens da simulação.

O registro de informações durante a simulação é uma prática que deve ser consolidada pois ajuda ao resgate de dados históricos importantes. Muitos simuladores também são utilizados para ela-borar esquemas de circuitos e são utilizados justamente por permitirem a padronização de símbolos além de efetivamente colaborar com a estética do desenho. Durante a elaboração do esquema, é importante ter em vista a distribuição dos componentes na área de trabalho. Vejamos as duas imagens abaixo. Qual das duas é melhor? Ambas as figuras mostram exatamente o mesmo circuito, porém desenhadas de forma diferente. A figura da direita é mais adequada simplesmente porquê podemos reconhecer melhor os detalhes da figura. Então ao elaborar um esquema, deixe os componentes próximos e o mais alinhados possíveis. A figura do circuito foi colada aqui nesta página. Como isso é foi feito. Através do menu File. A figura ao lado mostra o caminho. Após terminada a sequência, basta “colar” no local onde se quer colocar a figura. Existem duas opções, “Clipboard” – circuito da área de trabalho - e “Waveforms” – forma de onda mostrada no osciloscópio.

A figura ao lado, mostra uma senóide medida em um cir-cuito alimentado por um gerador. Perceba que tanto as informa-ções escritas como a forma de onda estão bem claras.

Esta figura, mostra 3 formas de onda medidas simulta-

neamente. Embora possível, pode-se perceber que não é pos-sível distinguir as formas de onda.

+ V110V

R31k

R21k

R11k

+ V110V

R31k

R21k

R11k

0 167u 333u 500u 667u 833u 1m-1.2

-800m

-400m

0

400m

800m

1.2

Xa: 1.000m Xb: 0.000

Yc: 1.200 Yd:-1.200

a-b: 1.000m

c-d: 2.400

freq: 1.000k

Ref=Ground X=167u/Div Y=voltage

d

cb a

A

0 167u 333u 500u 667u 833u 1m-1.2

-800m

-400m

0

400m

800m

1.2

Xa: 1.000m Xb: 0.000

Yc: 1.200 Yd:-1.200

a-b: 1.000m

c-d: 2.400

freq: 1.000k


d

cb a

A

B

C



Nesta figura, é possível distinguir as três formas de onda pois cada uma tem um símbolo que auxilia a distin-ção entre elas. Isto pode ser configurável no menu Settings na pró-pria tela do “osciloscópio”. Veja a sequencia abaixo.

Para visualizar valores medidos, é necessário utilizar os cursores. Veja a figura abaixo.

Neste ponto, o cursor “a” foi posicio-nado no ponto em que queremos medir a tensão. Este ponto é relativo ao tempo. Em “Xa” é mostrado o tempo re-lativo ao ponto. O cursor “c” está tocando a forma de onda no ponto estabelecido pelo cursor “a”. Em “Yc” é mostrada amplitude. Neste ponto, o cursor “b” foi posicio-nado no ponto em que queremos medir a tensão. Este ponto é relativo ao tempo. Em “Xb” é mostrado o tempo re-lativo ao ponto. O cursor “d” está tocando a forma de onda no ponto estabelecido pelo cursor “a”. Em “Yd” é mostrada amplitude.

Outras informações podem ser conseguidas como por exemplo a frequência. Más para isso, o cursor de tempo deve estar posicionado em um período.

0 167u 333u 500u 667u 833u 1m-1.2

-800m

-400m

0

400m

800m

1.2

Xa: 1.000m Xb: 0.000

Yc: 1.200 Yd:-1.200

a-b: 1.000m

c-d: 2.400

freq: 1.000k


d

cb a

A

B

C

Identifica cada

uma das formas

de onda

Deixa a linha

mais grossa .

0 167u 333u 500u 667u 833u 1m-1.2

-800m

-400m

0

400m

800m

1.2

Xa: 250.0u Xb: 400.8u

Yc: 1.002 Yd: 578.8m

a-b:-150.8u

c-d: 423.5m

freq: 6.631k


d

c

baA

B



8 – Condição Inicial.

Em alguns casos, como nas simulações que envolvem capacitores, é necessário informar ao si-mulador, qual é a tensão armazenada nele no momento do início da simulação.

A ferramenta que possibilita isso é o IC (Initial Condition – Condição Inicial) que pode ser encontrada em: SPICE Controls – Initial Condition - .IC . Para configurar o valor da tensão acumulada no capacitor basta clicar com o botão direito do mouse e selecionar – Edit Device Data. Em Label Value, ajuste o valor da tensão existente no capacitor. Vamos simular a carga de um capacitor. Monte o circuito mostrado ao lado. Configure .IC para 0V. Desta forma, o capacitor será considerado como des-carregado.

Mande simular. A imagem

abaixo, mostra o resultado da si-mulação. Veja que no osciloscó-pio aparece uma linha reta que não corresponde a curva de carga do capacitor. Isto aconteceu pois não foi feita a configuração da si-mulação no Analyses Setup.

O primeiro valor a ser configurado é o tempo que a simulação vai durar ou Stop Time. Geralmente

quer se ver o capacitor carregando de zero até alcançar o valor da tensão da fonte de alimentação. O capacitor acumula aproximadamente 100% da tensão as fonte no tempo igual a 5T (5 taus) ou 5 RC. Então o primeiro passo é determinar o valor de 1Tau (RC) e depois calcular o valor de 5 Taus, que cor-responde ao capacitor totalmente carregado. Para o circuito exemplo, 1 Tau será obtido pela multiplicação de R1 por C1, então 1K x 1u, o que resulta em 1ms. A carga completa será em 5 Taus ou 5 RC. Se 1 RC é 1ms 5 RC será 5 ms. Este será o valor do Stop Time. Para calcular os valores de Step Time e Máx Step, basta dividir o valor Stop Time por 100. Step Time = Máx Step = 50us. Simule o circuito. Perceba a diferença na curva de carga em relação à figura anterior.



Para simular a descarga, é necessário alterar o circuito, pois a fonte deverá ser retirada do circuito e o .IC alterado para indicar que o capacitor está totalmente carregado. Monte o circuito ao lado. Neste caso, como não foram alterados os valores dos componentes, não é necessário alterar os valores no Analyses Setup. Monte o circuito e simular. A imagem abaixo, mostra a curva de des-carga no osciloscópio.



10 – Simulando circuitos digitais.

Para realizar a simulação de um circuito ló-gico, é necessário alterar o Modo de Simula-ção – Simulation Mode - para digital. Quando selecionado o modo digital, no botão de sele-ção de modo será mostrada a porta lógica AND.

Os componentes lógicos podem ser encontrados em bibliotecas (Major Devices Class) específicas descritas a seguir. Digital: Nesta biblioteca, podemos encontrar alguns instrumentos como o Data Seq e o Pulser (Minor Divice Class – Instruments) e na Power, podemos encontrar elementos para prover a alimenta-ção do circuito como a fonte de tensão e o terra. Digital Animated: Nesta podemos encontrar componentes anima-dos ( que “se movem” ou que trocam de cor). Nela podemos por exemplo encontrar os LED e os Displays. Digital Basics: Nesta biblioteca serão encontradas portas lógicas básicas e alguns arranjos de Flip Flops. Digital By Function: Nesta biblioteca, os componentes estão or-ganizados por tipo. Basta então saber o tipo do componente e de-pois selecionar o componente adequado. Por exemplo: vamos uti-lizar uma porta lógica NAND. Basta então selecionar esta biblio-teca e depois GATES NAND em Minor Divice Class. Em Device Symbol pode ser visto uma série de componentes representados pelo código. Resta então selecionar o componente da tecnologia que se quer.

Digital By Number: Nesta biblioteca encontramos os componentes divididos em números. Em Minor Device Class podemos ver, por exemplo, 40xx que se for selecionado, à direita em Divice Symbol apa-recerão todas as opções de componentes desta série. Funcionalidades:

No modo de simulação Digital, existem três ferramentas úteis na análise do

funcionamento do circuito, que são:

Probe Tool (ponta de prova) e Waveforms Esta ponta tem três funções muito interessantes no modo digital. Com a simulação acontecendo, apro-xime a probe toll de um fio. Verifique que dentro da ponta, irá aparecer uma letra H = High – indicando a presença de nível lógico alto , ou L = Low que representa nível baixo. Assim ela serve como uma sonda de níveis lógicos. Além destes dois estados, poderão ser mostradas as letras Z – alta impedância e P que indica que naquele ponto existe uma variação entre os níveis lógicos 1 e 0. Quando a variação en-tre os níveis é lenta, podemos ver a variação dos estados lógicos de H para L alternadamente. Quando a variação é muito rápida, veremos apenas a letra P. Ela também poderá ser utilizada para visualizar a forma de onda em um determinado ponto do circuito. Para isso,

basta utilizá-la de forma semelhante ao utilizado com o osciloscópio (transient). Para visualizar a forma de onda é

necessário acionar o botão Waveforms. Outra função é induzir um estado lógico em uma conexão.Para fazer isso

posicione a ponta sobre um fio ou uma entrada de um componente e clicar com o botão esquerdo do mouse. A

cada click o nível lógico é modificado.



Trace (Leitor de níveis lógicos) Uma maneira de visualizar o nível lógico presente em um condutor é acionando o ícone trace a es-querda do probe tool. Acione este ícone e veja que os condutores ficaram da cor vermelha o que indica que neste lugar o nível lógico é um. Onde o fio está azul, o nível lógico é zero. Logic Switch (Chave Lógica) Para inserir níveis lógicos nas entradas dos componentes digitais utiliza-se a chave lógica, pois a chave comum não fornece estados lógicos. SCOPE (Visualizando várias formas de onda) É possível visualizar várias formas de onda simultaneamente. Para isso, selecione a biblioteca instruments depois

digital e por fim SCOPE. Posicione esta peça no fio onde se quer ver a forma de onda. Repita o procedimento para

outros locais.

Pulser (Pulsador ou gerador de clock) O Pulser é um componente que se assemelha a um gerador de ondas quadradas. Nele podemos ajus-tar a duração do nível alto e do nível baixo em relação ao período da forma de onda. Selecionando-o e na caixa de opções localizar Edit Pulser, será aberta uma caixa de diálogo com duas opções, Pulse High (pulso alto) e Pulse Low (pulso baixo). O número indica a duração do nível em relação ao pulso. Digital Options (Opções Digitais)

Entre outros ajustes, nesta opção é possível ajustar a velocidade em que a simulação acontece. Pode ser mais rá-

pida – realizando vários ciclos de simulação por unidade de tempo ou poucos ciclos de simulação por unidade de

tempo. Para isso, vá à aba Simulation e selecione Digital Options. O item de interesse nela é o Simulation Speed –

velocidade de simulação. Se o número utilizado no campo de preenchimento for 1, a velocidade da simulação

será lenta. Se for 30, será rápida.

Data Seq. (Sequência de Dados).

Este recurso é um facilitador na simulação dos circuitos digitais. Com ele é possível escrever uma sequência de

bits que será mostrada nas saídas do dispositivo. Para localizá-lo vá até Instruments, Digital e selecione Data Seq.

Para configurar o Data Seq, clique com o mouse sobre o símbolo do dispositivo e na

caixa que será aberta, selecione Edit Data Sequencer.



Será aberta então a caixa Edit Data Sequencer onde serão realizadas as configurações do dispositivo descritas

abaixo:

Neste local, vc informará ao dispositivo da existência de um clock externo. Se em CP1 Ou em CP2 for

acrescentada uma fonte externa de clock, esta caixa deverá ser marcada. Caso contrário, não.

Neste campo, serão escritos os valores gravados em cada sequência. Para isso, clique na linha e será

aberta uma caixa onde a sequência binária será escrita.

Aqui será selecionado a forma de como o dado será escrito, se em hexa ou se em decimal.

Nestes campos, serão configurados o início da contagem (Start Address), o final da contagem (Stop

Address) e mostrado qual o valor atual da contagem (Present Address)

Em Pattern, será configurada o tamanho do armazenamento ou quantidade de endereços que poderão

ser configurados. Em Affected Data será configurado o primeiro e o último endereço, além de qual bit

será o mais significativo e qual o bit será o menos significativo.

1

2

3

1

2

3

4

4

5

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11 – Utilizando barramento.

Montar circuitos com muitas interligações pode gerar uma grande confusão. Uma forma de diminuir a quantidade de fios que passam de um lado para o outro e tornar o esquema mais organizado é utilizar o barramento (Bus Wire). Pense no barramento como se fosse uma canaleta que dentro existem diversos fios que entram e saem dela, conectando diferentes equipamentos. Isso pode ser feito de forma seme-lhante no CM onde os elementos dos circuitos estarão interligados através do barramento. A figura abaixo, mostra a diferença entre uma linha de conexão comum e o barramento.

Perceba que a linha de barramento é preta e mais larga do que a linha de conexão co-mum que é azul e fina. Na ponta esquerda da linha de barramento, pode-se ver o nome do bar-ramento. A frente falaremos mais dele. Para fazer a linha de barramento, o processo é idêntico ao de fazer a linha de conexão comum. A diferença é que para fazer o barramento, a tecla SHIFT deve estar pressionada.

Na figura ao lado pode ser vista a descrição do botão Wire.

Vamos utilizar o esquema ao lado para exemplificar a utiliza-ção do barramento, sempre lem-brando de que este é apenas um exemplo pois não se justifica a utilização do barramento para de-senhar este esquema com tão poucas peças e conexões.

A lógica é a da distribuição

dos barramentos. Então planeje antes.

Linha de conexão comum

Linha de barramento

X Y ZW

L1



Quando desenhar um barramento, ao soltar o botão do

mouse, aparecerá uma caixa como a mostra ao lado. Ela solicita que seja indicado o nome do barramento que

pode ser escrito com até 5 caracteres. O nome deste barra-mento será bar.

Um outro barramento este nomeado com “terra” foi dese-

nhado abaixo. Agora podemos buscar os componentes e coloca-los no esquema.

Comece distribuindo as logic switch, que são as variáveis de entrada do circuito. Para interligar as chaves no barramento utilize um fio comum. Assim como aconteceu com o barramento, ao soltar o mouse para interligar o componente ao barramento com um fio, apareceu uma caixa que solicita o nome desta conexão. Aqui é que se tem que prestar atenção.

Em uma canaleta, sabemos que um fio conecta dois equipamentos apenas seguindo ele. Procuramos no início e no fim do fio em que ele está ligado. Às vezes, é comum identificar as pontas do fio com um número ou conjuntos de algarismos de forma a não ter que encontrar e acompanhar o fisicamente o fio. É desta forma que os componentes “saberão” onde é que estarão conectados. Ao dar-mos um nome ao terminal , estamos identificado uma das pontas do fio. O outro lado ou ponta, onde um outro componente terá que estar conectado nesta ponta, terá o mesmo nome. Assim, os dois terminais dos componentes estarão conectados. Seguindo esse raciocí-nio, os demais componentes do circuito irão para a área de trabalho e terão seus terminais identificados formando um cir-cuito idêntico, do ponto de vista das conexões, ao es-quema anteriormente mos-trado. O circuito poderá ficar como mostra a figura ao lado.

etec aristÓteles ferreira desenho … · É na área de trabalho onde serão desenhados os...

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