Diapositiva 1 - INFN-LNF

Simulazione elettronica
analogica e digitale con SPICE e
progettazione del Layout




Caratteristiche generali del simulatore
Tipologie di analisi possibili con Spice:

DC Operating Point

AC Analysis

Transient Analysis

Temperature Sweep

DC Sweep

Paramiter Sweep
Progetti sviluppati con il simulatore:

Analisi del Filtro RC - CR

Analisi del Circuito Risonante RLC

Fasori

Analisi di un Trasformatore

Curve caratteristiche del diodo e del transistor
Progetto finale:

Amplificatore controreazionato

Alimentatore Switching



I programmi di simulazione circuitale
costituiscono uno strumento di estrema utilità
per chi si occupa di progettazione di circuiti
elettronici
Essi rendendo semplici le verifiche funzionali
di un progetto
Il simulatore SPICE “Simulation program With
Integrated circuit Emphasis” è utilizzato
universalmente per la simulazione di circuiti
elettronici analogici e digitali




Questo tipo di analisi definisce il punto di lavoro
“in regime continuo” di un circuito elettrico
È usata per determinare le condizioni di
lavoro di uno o più dispositivi elettronici
Per osservare le funzioni di trasferimento dei
elementi non lineari (es: diodi, transistor, MOS).
Per determinare le condizioni iniziali degli
elementi reattivi nel dominio del tempo


Questo tipo di analisi, elabora la risposta in
frequenza di un circuito elettrico, costituiti
da elementi lineari (es: resistenza,
induttanza, capacità, trasformatore,
generatore di tensione e di corrente)
Esso ipotizza le sorgenti del segnale
sinusoidale la cui frequenza è la variabile
indipendente


Questa analisi elabora la risposta nel dominio
del tempo, essendo una variabile indipendente,
di un circuito elettrico
L’analisi del transitorio permette di valutare il
comportamento di una circuito elettrico, come
lo si farebbe con uno oscilloscopio su un
realistico circuito


Questa analisi ha come parametro variabile la
temperatura a cui si trova il circuito
Per ciò che riguarda i modelli di molti
comportamenti, si riproducono diversi
fenomeni legati alla temperatura


Questo tipo di analisi, esegue ripetute
interazioni DC (corrente continua) sequenziali,
considerando in ciascuna un valore per una o
più sorgenti DC presenti nel circuito elettrico
Permette di tracciare le funzioni di
trasferimento in DC di un dispositivo attivo
Questo tipo di analisi parametrica, in un
circuito elettronico, permette di variare le
sorgenti di tensione e corrente, modelli,
parametri globali e temperature.

I parametri del tipo di analisi si cambiano
nel pannello di controllo “Simulations profile”




Si definisce Banda Passante la frequenza in
cui l’ampiezza del segnale si attenua di -3dB
Il circuito RC, noto come Passa – Basso, è una
tipologia di filtro che ha la caratteristica di
attenuare le frequenze alte
Il circuito CR, noto come Passa – Alto, ha la
caratteristica di far passare solo le alte
frequenze attenuando le basse
Studio della variazione d’ impedenza in
funzione della frequenza
 Simulazioni del modulo e della fase
 Definizione di Banda passante
(frequenza di taglio)
 Analisi comportamentale in risonanza


Se ad una rete elettrica, qualunque essa sia, viene
applicato un segnale sinusoidale con pulsazione w, il
segnale d’uscita dopo un periodo transitorio sarà
anch’esso un segnale sinusoidale con pulsazione w.
Rete elettrica
Vi*cos(w*t)
+
+
Vin
-
Vout
-
Vo*cos(w*t-f)



In altri termini, l’analisi della rete elettrica può
essere semplificata, passando dal dominio del tempo a
quello dei “fasori”.
I fasori spostano l’analisi dal campo reale a quello
complesso.
Il termine che contiene cos(w*t) viene ridotto
considerando solo modulo e fase.
Vi* cos(w*t)  Vi
Vo*cos(w*t-f)  Vo*exp(-jf)

I fasori si rappresentano nel campo complesso (spazio
a due dimensioni)
Parte immaginaria
Vi
f
Vo*exp(-jf)
Parte reale



Nel dominio dei fasori R , 1/jwC e jwL prendono il
nome di “impedenze”. Una generica impedenza si
indica con il simbolo Z.
L’impedenza è molto simile alla resistenza nel dominio
del tempo poichè esprime il rapporto tra tensione e
corrente.
In caso di più componenti è possibile calcolare il
valore dell’impedenza equivalente.

Impedenza serie
R

Zeq = R + 1/jwC
1/jwC

Impedenza parallelo
R
1/jwC

Zeq = (1/R + jwC)-1

Si possono applicare anche teoremi importanti come il
teorema di Thevenin e il teorema di Norton.
Z1
Veq
Z3
V
Z2
Zeq

La rappresentazione delle impedenze sul piano
complesso diventa
Parte immaginaria
jwL
R
Parte reale
1/jwC
Studio e simulazioni di accoppiamento
tra induttori
 Misura di una induttanza
 Studio della curva di Isteresi che
rappresenta il campo magnetico e la
permeabilità magnetica


All’ organizzazione del SIS-Divulgazione, per
l’efficienza dell’ organizzazione e l’ accoglienza;

Al Professore Mario Calvetti Direttore dell’ INFN per
la sua disponibilita’ allo svolgimento dei corsi;

Ai nostri professori per essersi impegnati nella
realizzazione dello stage.
Bazzi Massimiliano
Corradi Giovanni
Tagnani Diego