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Simulación de circuitos con gEDA y SPICE, parte 4

4. Crear su circuito: Captura de esquemáticos

La 'captura' de circuitos o esquemáticos es el proceso con el cual, utilizando un programa de diseño gráfico dedicado, se dibuja el circuito en preparación. En el entorno gEDA, el programa dedicado es gechem. Asumiré que ya sabe como utilizar gschem. Si no es así, consulte la documentación disponible. Para crear listas de redes para SPICE, tendrá que utilizar gechem también para asignar atributos a los componentes, y posiblemente definir algunas directivas para SPICE en su circuito. Una vez creado el circuito, se utiliza gnetlist para crear la lista de entrada para SPICE.

4.1. Atributos para listas de redes en gschem

Hay diferentes formas en que los atributos para SPICE de los componentes pueden ser comunicados. La forma a utilizar puede ser elegida, pero depende de muchos factores, incluyendo el tipo de componente, el tamaño y formato del modelo SPICE, etc.

4.2. Component attributes and meanings

Los siguiente atributos tienen un significado para listas de redes SPICE, y pueden ser adjuntados desde gschem:

refdes
El designador de referencia del componentes. Valores válidos dependen del tipo de componentes y son enumerados en el apéndice.
value
Para compmentes pasivos, este es el valor del componente. Para activos, representa el tipo (número de modelo) del componente (por ejemplo 2N3904, uA741, etc). Cuando el modelo correspondiente al componente activo es instanciado por separado, el valor del atributo contiene el nombre del modelo SPICE.
model
El modelo SPICE de una sola línea está contenido aquí.
file
Contiene el nombre de un archivo. Típicamente, es un archivo que contiene un modelo para SPICE, .model, .subckt u otro código SPICE.
model-name
Contiene el nombre del modelo mencionado en la sentencia .model o .subckt del modelo. model-name es utilizado principalmente para identificar el nombre del modelo en el símbolo spice-model-1.sym. Componentes activos deberían llamar este nombre en el atributo de dispositivo, para asociar el componente con este particular modelo SPICE o subcircuito.
type
Especifica el tipo de componente y es utilizado por SPICE para interpretare los parámetros del modelo. Valores válidos dependen del dispositivo que se está modelando.

4.3. refdes conventions

Como condición previa para poder manejar los atributos relacionados con SPICE, el generador de redes insiste que todos los componentes tengan su refdes adjuntado. El refdes puede ser editado manualmente (lo cual es tedioso), o utilizando el programa refdes_renum incluido en el paquete gEDA.

Por favor, note que la primera letra del refdes debe ser la correcta para la simulación en SPICE. Las convenciones para refdes son listados en el apéndice.

4.4. Pasivos

Pasivos básicos

Los componentes mas básicos encontrados en SPICE son componentes pasivos tales como resistencias y capacitores, los cuales tienen valores númericos, pero no tienen otra información para la simulación. En este caso, los siguientes atributos deben ser definidos:

Campo Decripción Ej. 1 Ej. 2
refdes The correct refdes for the component. R1 C3
value For passives, this is the numeric value of the component (e.g. 100pF). For actives, this attribute may be filled in, but if no model attribute is available elsewhere in the schematic, the value is not used (in SPICE netlisting, anyway). 3K 47u

Si solamente se definen los atributos refdes y value, entonces el generador de redes escribirá una sola línea en el archivo de salida.

refdes value Línea SPICE generada
R1 3K R1 0 4 3K
C3 47u C3 4 23 47UF

Pasivos con atributos adicionales

Frecuentemente, de definen atributos adicionales en los componentes pasivos. Ejemplos son coeficientes de temperatura, o conduciones iniciales (para componentes reactivos). Estos atributos pueden ser introducidos para SPICE con simplemente adjuntarlos al modelo del componente. En este caso, se agrega el atributo model al símbolo:

Campo Descripción Ejemplo
refdes Designador del componente R25
value Valor numérico del compente 47K
model Una frase conteniendo los parámetros adicionales, formateado como comando correcto par SPICE TC=0.001,0.015

La línea generada será: R25 0 4 47K TC=0.001,0.015.

Pasivos para diseño de semiconductores

Frecuentemente, los valores de resistencias y capacitores son dados como tamaños en un diseño de un ASIC. En este caso SPICE puede tomar de su libreria valores típicos por superficie, y calcular los Ohmios o Faradios por si mismo. En este caso los siguientes atributos son necesarios:

Campo Descripción Ejemplo
refdes The correct refdes for the component R6
model-name corresponds to the model in the technology library rpoly
w Ancho del dispositivo
l Largo del dispositivo 100μ

La libreria de tecnologías deberá ser incluido en el archivo de entrada para SPICE mediante una línea .include.

El ejemplo de arriba generará la línea:: R6 0 5 rpoly w=3u l=100u

Ejemplo de un modelo de resistencia semiconductor:

model rpoly R rsh=300

Esto debería ser parte de la librería de tecnología de su vendedor de ASIC.

4.7. Transistors and diodes

Transistores y diodos son generalmente acompañados por modelos específicos para cada dispositivos. Cada modelo intenta de representar la dinámica no-lineal detalladamente para cada dispositivo; sino, la simulación en SPICE no tiene atractivo. El modelo para SPICE puede ser ó una sola línea de parámetros, o un conjunto multi-línea de parámetros.

Una típica linea con parámetros es la lista reducida de los parámetros que describem un diode de baja señal. Modelos multi-líneas normalmente vienen de los vendedores de componentes, quienes frecuentemente proveen los modelos para sus productos en un archivo de texto. Ya que existen dos categorías grandes de formatos de información para SPICE, también existen dos técnicas para incorporarlos en el circuito:

One line string of SPICE parameters

Para incorporar una línea de parámetros SPICE en la red, los siguientes atributos deben estar adjuntos al componente:

Campo Descripción Ejemplo
refdes Correct component refdes. D5
value The model number or part number of the component. 1N1004
model-name The name you wish to give the SPICE model. This is usually the model number or part number of the component. If you have already attached a value attribute to the component, this parameter is optional. 1N1004
model One line string holding additional parameters. Do not place the model parameters in parentheses -- gnetlist will do this for you. IS=0.5UA RS=6 BV=5.20

La línea generada:

D5 2 6 1N1004 MODEL 1N1004 D (IS=0.5UA RS=6 BV=5.20)

SPICE model file

Para incorporar un archivo completo de parámetros SPICE en la lista de red, los siguientes atributos deben estar definidos en el componente:

Campo Descripción
refdes Correct component refdes.
value The model number or part number of the component.
model-name El nombre que desea asignarle al modelo SPICE. Es usualmente el número de modelo ó parte del componente. Si ya asignó un atributo de valor (value) al componente, este parámetro es opcional.
file El nombre del archivo que contiene el model SPICE que desea incorporar a la lista de red. Este nombre puede estar definido como un camino de acceso relativo o absoluto, aunque posiblemente sea conveniente absoluto, por si modifica su su directorio de esquemáticos de lugar

Note que deberá asegurarse que el nombre del modelo en su archivo de modelo SPICE sea el mismo que en los atributos de valor o nombre de modelo en el circuito. También es buena idea de verificar que la asignación de pines en el archivo de model corresponde con las asignaciones hechos en el símbolo.

4.8. Actives -- integrated circuits

Circuitos integrados son incorporados en la lista de red en forma similar a transistores y diodos. Como tal, puede incorporarlos como una especificación de una sola línea, o como archivo de modelo.

One line string of SPICE parameters

Para incorporar una sentencia de parámetros SPICE una sola lína en la lista, los siguientes atributos deben estar adjuntos al componente:

Campo Descripción
refdes Correct component refdes
value El número de modelo ó número de parte del componente
model-name El nombre que desea asignarle al modelo SPICE. Este es usuarlmente el número de modelo ó número de parte del componente. Si ya definió el atrubuto de vaor al componente, este parámetro es opcional.
model Una sola línea conteniendo parámetros adicionales. No poner los parámetros de del modelo entre paréntesis - gnetlist lo hará para Ud.

SPICE .MODEL ó archivo .SUBCKT

Para incorporar un archivo entero de parámetros SPICE, los siguientes atributos son necesarios:

Campo Descripción
refdes El número de referencia correcto para el componente. Tome en cuenta que si el archivo contiene un .MODEL, el refdes deberá empezar con la letra U; si el archivo contiene un .SUBCKT, entonces el refdes deberá comenzar con X. Aunque el generador de listas controla el tipo de archivo, problemas pueden ocurrir en otros sitios si no adhiere a esta norma.
value El número de model o número de parte del componente.
model-name El nombre que desea asignerle al modelo SPICE. Este es normalmente el nombre de modelo, o número de parte del componente. Si ya asignó un atributo de valor, este parámetro es opcional.
file El nombre del archivo que contiene el .MODEL o .SUBCKT para SPICE que dea incorporar en la lista de red. Este nombre de archivo puede ser especificado en forma relativa o absoluta, aunque nuevamente se aconseja la forma absoluta.

Note que deberá asegurarse que el nombre de modelo contenido en el archivo de model SPICE sea el mismo que el atribut value o model-name adjuntado al componente. También es buena idea de corroborar los números de pines asignados en el modelo con los que están definidos en el símbolo del componente. 10583


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