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LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS INFORME DE LA PRÁCTICA No. 1 FUNCIONAMIENTO DE LAS HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN DE CIRCUITOS INTEGRANTES: Juan David Collante Teran Jesus Alberto Puenayan Andrés Márquez Introducción La simulación de escenarios mediante la utilización de software es un habito de la actualidad que toma fuerza respecto al clásico analisis teórico, tanto así que resulta especialmente útil en las áreas de la ingeniería, pues sirve como herramienta de contrastación de lo esperado frente a un ambiente supuestamente real. Se parte de este hecho para el este documento, pues se busca contrastar las ideas teóricas con un medio simulado. Objetivos 1.Conocer el funcionamiento de la herramienta de simulación de circuitos Orcad 2. Contrastar la aproximación de resultados de un circuito simulado respecto a los cálculos teóricos realizados. 3. Simular y verificar resultados en un circuito con un diodo. Equipo empleado - Computador. - OrCAD Procedimiento Se crea un proyecto nuevo en la herramienta OrCAD, en función de simular el comportamiento del diodo D1N4148, se procede a realizar un circuito de prueba, y se simula con un compartimiento DC Sweep. Se procede entonces a observar la curva característica y el comportamiento del diodo. Resultados obtenidos en la practica Se procede a realizar el siguiente circuito en orcad.

PROFESOR: Carlos Andrés Augualimpia MONITOR: Angela María Bernal GRUPO:32 FECHA DE ENTREGA: 11/02/2019

Figura 1, circuito a analizar.

Tras la simulación y obtención de respuestas del diodo (figura 2), se procede a responder las preguntas de la guía.

Figura 2, Salida característica del diodo

¿El resultado de la simulación parece un modelo de un diodo real? Explique el porqué de la aproximación Sí, porque es evidente que posee un comportamiento exponencial en los valores de ruptura, esto entre lo que se esperaría del material, también puede añadirse es un comportamiento real dado que el diodo se comporta como un abierto no ideal hasta llegar a -100 v en donde empieza a pasar corriente mínima superior a 1mA. Posterior al proceso anterior, se procede a retirar la resistencia del esquemático, y

observar el comportamiento de carga del diodo naturalmente.

Figura 3, esquemático nuevo

Primero, analizar el Vg, el cual, gracias al cursor, es fácil identificar en 600 mV, posterior a esto, aplicamos la ley de ohm para hallar la resistencia inducida por el diodo. 𝑉 =𝐼∗𝑅 𝑉 600𝑚𝑉 =𝑅→ = 600 𝑜ℎ𝑚 𝐼 1𝑚𝐴 Se procede entonces a alterar los valores internos de ruptura del diodo, siendo estos nuevos en 150 V, y se grafica la salida en función de observar el nuevo comportamiento de la simulación (figura 7).

Figura 4, Salida característica del diodo. Figura 7, diodo alterado.

Determine a partir del uso de cursores el voltaje del diodo a 1mA.Con los resultados anteriores es posible definir un modelo simplificado del diodo, determine el Vγy la resistencia directa rf.

Figura 5, formato no ideal del diodo.

Para la realización de lo solicitado se procede entonces a observar el comportamiento de la salida a los 1mA (figura 6).

Figura 6, datos obtenidos con el cursor.

Aproximando valores, y aplicando ley de ohm, se procede a hallar matemáticamente lo solicitado.

PI-3. Confirme que el nuevo valor es el definido en el punto 6. Observando el valor de ruptura presente en la figura [7] es posible evidenciar como efectivamente, los valores varían en función de lo evidenciado en la figura [2], véase la ruptura en el circuito con valores naturales surge a los 100V, mientras en los valores obtenidos posteriormente son los esperados, en 150V, esto pues internamente lo que se hizo fue alterar los valores que en la practica pueden variar por el material y construcción del diodo. PI-4. Después de revisar los parámetros en el PspiceModel, ¿cuáles de estos parámetros identifica que es posible modificar? Se identifican entre los elementos algunos realmente importantes y son corriente, voltaje y temperatura, osease los valores que en una simulación real afectan la salida del circuito, puesto de estos esta directamente relacionado el comportamiento del diodo, véase la temperatura juega un papel en la conductividad, y los otros parámetros forman parte de las especificaciones básicas variables en un diodo real.

Se procede finalmente a la alteración del valor Vj (barrera de potencial) en el diodo, y la grafica de la salida pertinente.

Figura 8, Salida del diodo con Vj=1.

Nótese respecto a las simulaciones anteriores el crecimiento es distinto. Observe las hojas de especificaciones (datasheet) del fabricante Fairchild Semiconductors® y determine el voltaje en el diodo a una corriente de 5 mA, compare este valor con las medidas derivadas de la Figura 7 y Figura 8. Justifique las diferencias entre los tres resultados

Figura 9, Figuras de comportamiento 1N4148 [1]

Figura 10, Voltaje vs corriente [1]

Se procede entonces al analisis de los valores esperados en la datasheet contra los obtenidos en la simulación alterando elementos. Primero entiéndase los esquemáticos presentes de la figura 9 a 10, concuerdan correctamente con lo observado en la salida de la figura 4 y 6 de este documento, puesto estas son las

tomadas por el software para realizar la simulación. No obstante, al alterar elementos claves en las propiedades del simulador, es posible observar como el comportamiento del diodo se ve alterado, en su valor, retómese la figura 8 donde se observa un crecimiento más lento debido a que la barrera de voltaje aumenta de 0,5v a 1v, lo que incide directamente en la corriente que pasa por el diodo. Viendo por otro lado la figura 7, es posible evidenciar como la salida en su punto de ruptura cambia respecto a lo esperado en el datasheet del elemento (figura 10). Conclusiones.  El simulador Orcad permite modificar variables importantes en el diodo, para cambiar su comportamiento normal como lo es voltaje, corriente, temperatura etc.  Al modificar los valores para un diodo no ideal se encuentran que sucede el comportamiento esperado en la simulación, respecto a los valores alterados.  Al simular valores ideales del comportamiento del diodo sin modificaciones, con los dados por el fabricante en el datasheet se observa el mismo comportamiento en los dos casos; en caso de variaciones se presentan cambios respecto a su funcionamiento.  Es apreciable como la simulación permite esclarecer elementos importantes del sistema (funcionamiento y condicionamiento físico) a partir de un entorno más claro.

Bibliografía. [1] Anónimo. (9, Feb 2019) 1N4148 Datasheet. ALLDATASHEETS. [Online]. Aavailable: http://html.alldatasheet.com/htmlpdf/51381/FAIRCHILD/1N4148/815/2/1N4 148.html