Simulação Computacional de Circuitos Eletrônicos

Transcrição

1 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 Florianópolis, maio de Prof. Clóvis Antônio Petry.

2 Bibliografia para esta aula

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

4 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.

5 Introdução Tipos de simulação

6 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.

7 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...

8 Simuladores para eletrônica O precursor Pspice - Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis Donal Pederson Berkeley California 1960 >> 1971

9 Simuladores para eletrônica Orcad/Pspice

10 Simuladores para eletrônica Multisim

11 Simuladores para eletrônica Proteus

12 Simuladores para eletrônica Tina

13 Simuladores para eletrônica Psim

14 Software com simuladores integrados Labview

15 Software com simuladores integrados Matlab

16 Software com simuladores integrados Scilab

17 Software com simuladores integrados Mathcad

18 Software com simuladores integrados Mathematica

19 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. R 1 = 1 kω + V i = 5 V I = V F 5 = R T 1k + 4,7k = 0,88mA R 2 = 4,7 kω -

20 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.

21 Próxima aula Experimento 07: Simulação computacional de circuitos eletrônicos. R 1 + V i - D 1