Florianópolis, fevereiro de 2013.

Prof. Clóvis Antônio Petry.

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina Departamento Acadêmico de Eletrônica

Métodos e Técnicas de Laboratório em Eletrônica

Simulação Computacional de Circuitos Eletrônicos

Bibliografia para esta aula

www.ProfessorPetry.com.br

Nesta aula

Simulação computacional de circuitos eletrônicos: 1.  Introdução; 2.  Alguns simuladores; 3.  Simulação versus teoria; 4.  Simulação versus prática.

Introdução – Definição de simulação

Simulação: (retirado da WikiPedia) A simulação computacional de sistemas, ou apenas simulação, consiste na utilização de certas técnicas matemáticas, empregadas em computadores, as quais permitem imitar o funcionamento de, praticamente qualquer tipo de operação ou processo do mundo real, ou seja, é o estudo do comportamento de sistemas reais através do exercício de modelos. Conforme Pegden (1990): a simulação é um processo de projetar um modelo computacional de um sistema real e conduzir experimentos com este modelo com o propósito de entender seu comportamento e/ou avaliar estratégias para sua operação. Assim:

A simulação é um processo amplo que engloba não apenas a construção do modelo, mas todo o método experimental que se segue, buscando:

•  Descrever o comportamento do sistema; •  Construir teorias e hipóteses considerando as observações

efetuadas; •  Usar o modelo para prever o comportamento futuro, isto é, os

efeitos produzidos por alterações no sistema ou nos métodos empregados em sua operação.

Introdução – Tipos de simulação

Introdução – Simulação de circuitos eletrônicos Simulação computacional de circuitos eletrônicos:

•  Didático, ensino, estudo, transmissão de conhecimentos; •  Pesquisa científica, entendimento de fenômenos; •  Projeto de produtos; •  Previsão de falhas; •  Etc.

Introdução – Simulação de circuitos eletrônicos

Razões para usar softwares específicos: a)  Complexidade dos circuitos eletrônicos; b)  Dificuldade de representar o mundo real; c)  Possibilidade de uso inúmeras vezes; d)  Diminuição do custo de projeto; e)  Aprendizagem via software; f)  Outras...

Simuladores para eletrônica – O precursor Pspice - Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis

Donal Pederson Berkeley – California

1960 >> 1971

Simuladores para eletrônica – Orcad/Pspice

http://www.cadence.com

Simuladores para eletrônica – Multisim

www.ni.com/multisim/

Simuladores para eletrônica – Proteus

http://www.labcenter.co.uk/

Simuladores para eletrônica – Tina

http://www.tina.com

Simuladores para eletrônica – Psim

http://www.powersimtech.com

Software com simuladores integrados – Labview

http://www.ni.com

Software com simuladores integrados – Matlab

http://www.mathworks.com

Software com simuladores integrados – Scilab

http://www.scilab.org

http://www.ptc.com

Software com simuladores integrados – Mathcad

Software com simuladores integrados – Mathematica

http://www.wolfram.com

Simulação versus teoria

A simulação e o comportamento teórico do circuito: •  A simulação deve ser condizente com a teoria; •  O comportamento do simulador deve respeitar o

procedimento que um humano faria ao realizar a análise teórica do circuito;

•  Deve apresentar flexibilidade para o estudo de fenômenos diferentes;

•  No mínimo, uma biblioteca com componentes ideais deve estar disponível.

R1 = 1 kΩ

Vi = 5 V

+

-

R2 = 4,7 kΩ

I =VFRT

= 51k + 4,7k

= 0,88mA

Simulação versus prática

A simulação e o comportamento prático do circuito: •  A simulação não é totalmente condizente com a prática; •  A semelhança entre a simulação e a prática depende da

qualidade dos modelos dos componentes empregados; •  A simulação pode auxiliar a prever comportamentos

desejados e indesejados na prática; •  O simulador é uma ferramenta indispensável em

determinadas fases de projeto: •  Concepção dos circuitos e estudos e testes iniciais; •  Simulação do circuito projetado; •  Desenho de placas de circuito impresso, 3D, etc.; •  Ajustes no protótipo; •  Otimização dos circuitos.

Próxima aula

Experimento 07: •  Simulação computacional de circuitos eletrônicos.

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+

-

VR1Vi

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-

R1

IR1

1 kΩ