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Simulación de circuitos con gEDA y SPICE

Stuart Brorson
Electroniscript, inc.
sdb@electroniscript.com

Copyright © 2004 Stuart Brorson
Traducción © 2005 John Coppens

En el futuro, Linux se convertirá en una plataforma de ingeniería cada vez mas popular. Aplicaciones para DAC (Diseño Asistido por Computadora) de calidad profesional están apareciendo, hechos por programadores en la comunidad de software libre.
Para electrónica, el conjunto de programas gEDA es el preferido para el diseño de circuitos. Simulación de circuitos analógicos, utilizando SPICE está disponible en Linux ahora. Este HOWTO describe el flujo de diseño utilizado para realizar simulaciones SPICE mediante herramientas gEDA en Linux.

Tabla de contenido

1. Introducción
2. Pantallazo: El flujo de diseño en gEDA.
3. Trabajo preliminar: preparando los símbolos y los archivos SPICE.
4. Creando su circuito: captura esquemática
5. Generación de redes SPICE
6. Simulación SPICE
7. Componentes nativos y sus atributos.
8. Valores válidos de "tipo"

1. Introducción

Ingeniería moderna es una disciplina que utiliza intensivamente a la computación. Como los profesionales de otras disciplinas de la ingeniería, ingenieros y diseñadores en la electrónica son usuarios dedicados de programas de DAC, incluyendo programas para el diseño y simulación de circuitos, el diseño de circuitos impresos, y la producción de integrados.

Ingenieros eléctricos tienen un nombre específicos para el tipo de programas DAC que utilizan: ADE (Automatización de Diseño Electrónico). Bajo este rubro caen diferentes tipos de programas DAC. Por ejemplo durante las etapas iniciales del diseño, un ingeniero utilizará un programa de 'captura' de circuitos para entrar su obra en la computadora. Un programa de captura de circuitos no es nada mas que un programa de dibujo especializado, que incorpora los símbolos especiales utilizados en el diseño de circuitos.

Luego de dibujar su circuito, el ingeniero puede elegir de simular el comportamiento de su creación, para confirmar si la misma funcionará como intencionado. Una de los programas mas populares para este fin es SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), desarrollado en Berkeley en los 1970, y el mismo esta disponible generalmente en varias formas. SPICE es considerado como una herramienta fundamental en la ingeniería hoy, y constituye una part esencial en el repertorio de la mayoría de los ingenieros.

El proyecto gEDA es un esfuerzo de la comunidad de software abierto para crear un conjunto de programas para ADE, bajo la licencia GPL, y corriendo bajo Linuz. GEDA ya se desarrolló hasta un punto donde la calidad y el poder de las herramientas es relativamente alto; utilizando gEDA, es posible de generar listas de conexiones complejas para SPICE, incorporando modelos comerciales. Luego, es posible de ejecutar una de las versiones de SPICE (corriendo bajo Linux) para ejecutar la simulación.

Principalmente, este documento explicará el uso de spice-sdb, que es una aplicación avanzada para el generador de redes (gnetlist) del conjunto gEDA; si ya tiene instalado gEDA, está preparado para generar redes para SPICE. Este HOWTO también provee consejos para el uso de ngspice/tclspice y/o LTspice para la simulación de un circuito, generado la red con spice_sdb.

1.1. Audiencia para este HOWTO

Este texto no es un tutorial sobre el diseño de circuitos o sobre la simulación con SPICE. Mas bien, está dirigido a ayudar el ingeniero para su iniciación en el uso de gEDA para sus simulaciones sobre la plataforma Linux. Entonces, asumiré que ya se familiarizó con diseño electrónico, la mecánica de entrar circuitos con el paquete gEDA, y con la simulación con SPICE en general.

También, asumiré que se encuentra familiarizado con la plataforma Linux y con su entorno de desarrollo. Finalmente, asumiré que ya tiene instalado gEDA, y que ya sabe como utilizarlo. Si necesita de ayuda para ponerse al día con cualquiera de estos temas, en los siguientes sitios encontrará mas información:

The gEDA project http://www.geda.seul.org
SPICE3 syntax and commands http://newton.ex.ac.uk/teaching/CDHW/Electronics2/userguide/
Ngspice http://ngspice.sourceforge.net/
Tclspice http://tclspice.sourceforge.net/
LTSpice http://www.linear.com/software/
Spice on Linux resources http://www.brorson.com/gEDA/SPICE/
Free Dog -- The Free EDA Users Group http://www.freeedaug.org/

1.2. Reconocimientos

Este documento no vive en isolación; varios miembros activos en la comunidad ADE libre fueron instrumental en ayudarme para crear este HOWTO.

Primero y mas importante, Paolo Nenzi, el autor de ngspice, tomó mi HOWTO original y lo convertió en un document LyX, con el cual luego pude generar un DocBook. Gracias Paolo, para ayudarme con este HOWTO, y, aún mas importante, para todo el gran trabajo en ngspice!

También en la cima de la lista está Ales Hvezda, quien es la fuerza que motoriza el proyecto gEDA. Sin Ales, nada de este hubiera sido posible; sus aportes a gechem fueron invaluables. Gracias Ales, por crear gEDA y por distribuirlo mundialmente bajo la licencia GPL - iniciaste una revolución!

Stefan Jones merece unas gracias por su trabajo en tclspice, y por su soporte y esfuerzos de integradión cuando le envié los parches para el proyecto tclspice. Tambiíen quisiera agradecer a Ken Healy para contribuir con su parche de ordenamiento para el generador de redes, y a Peter Kaiser, por forzarme a incluir algunas mejoras útiles para la simulación de integrados. Peter también merece agradecimientos por contribuir con algunas secciones de este documento dedicados a elementos.

Finalmente, quiero reconocer las contribiciones y sugerencias de lectores de la lista de correo de gEDA. La belleza de software libre es que fomenta colaboración, lo que significa que el producto final es mas grande que lo que hubieran realizado cada uno de los participantes por sí.

Notas

[1]
Este HOWTO fue publicado bajo la Licencia de Documentación Libre GNU, gracias a la generosidad de Electroniscript, inc. La copia mas actualizada puede ser encontrada siempre en http://www.brorson.com/gEDA/HOWTO/

Una traducción al francés puede ser encontrada en http://www.iznogood-factory.org/

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(c) John Coppens ON6JC/LW3HAZ correo