LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ANALÓGICOS INFORME PRACTICA N°2 SIMULACIÓN Y EXPERIMENTACIÓN DE CURVAS DE TRANSFERENCIA DE UN CIRCUITO CON MOSFETS Ray Lester Tejada Pardo 2103659 Brigitte Camargo Reina 2102145
INTRODUCCIÓN
ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO
Algunas veces los resultados obtenidos por medio de la simulación difieren en gran medida de los obtenidos por medio de análisis manual, y más aún, en el montaje de un prototipo experimental. experimental. Esto puede originarse al no tener en cuenta algunos efectos que son considerables por el tipo de modelo que utilice la herramienta de simulación o por las simplificaciones hechas en los análisis manuales. Una alternativa para evaluar problemas problemas y poder comparar directamente directamente los resultados es realizar la simulación a partir de programación programación en modo texto. A partir de ello se tiene una base más sólida sobre el funcionamiento del circuito y se puede proseguir al montaje físico del diseño (en el caso de sistemas discretos) o a la fabricación en silicio (para el caso de los circuitos integrados).
1. Realizar la simulación del circuito en formato SPICE (modo texto) Con el fin de contrastar los resultados obtenidos en el análisis manual, se puede realizar una simulación por medio del código fuente en archivo de texto. Para ello abra un archivo nuevo en el bloc de notas.
1.1. Enumere
los nodos del circuito ayudándose de la figura 1. Recuerde que el nodo de tierra por defecto SIEMPRE será el nodo cero (0), los demás nodos se pueden nombrar como se desee.
OBJETIVOS
Hacer la simulación del circuito dado en Pspice en modo texto. Realizar el montaje del circuito dado, tabular los datos obtenidos y graficar.
Figura 1 Muestra de los nodos planteados en la simulación.
1.2. Defina las fuentes de alimentación y los
10 V
dispositivos escribiendo el código correspondiente en el archivo de texto. Para los transistores use L=10u y W=100u.
1.3. Especifique el modelo a usar del
5V
transistor. Para ello utilice la siguiente línea: .MODEL NCH4007 NMOS (LEVEL=1 VTO=1.4 KP=70u LAMBDA=0.004)
1.4. Especifique un análisis DC variando la tensión de entrada desde 0 hasta 10V con pasos de 10mV.
1.5. Indique la obtención del osciloscopio para
0V 0V
5V V(2) Vi
Figura 3 Simulación.
observar las señales en forma gráfica. .PROBE
1.6. Finalice la descripción del circuito .END El programa en modo texto se guarda en una carpeta de trabajo con la extensión .cir Para ejecutar el programa se ejecuta PSpice AD. Desde Pspice AD, se abre el archivo y selecciona ejecutar. Inmediatamente se tendrá la simulación del circuito y se podrán analizar todas las variables del mismo.
2. Medición experimental 2.1. Realice el montaje de la figura 1, utilizando el circuito integrado CD4007 (Para ello deberá revisar previamente el datasheet del dispositivo)
Ilustración 1 Montaje utilizando el integrado HCF4007UB
Figura 2 Modo Texto.
10V
2.2. Utilice diferentes valores de tensión DC
2.3. Con los valores obtenidos realice la
como voltaje de entrada Vi y mida con el multímetro el voltaje correspondiente a la salida Vo. Condense estos datos dentro de una tabla.
gráfica de la característica Vo vs Vi.
Vo vs Vi 10,00
Vi
Vo
0,3
5,71
0,5
5,71
1,0
5,71
1,5
5,53
2,0
5,19
2,5
4,87
3,0
4,53
3,5
4,22
4,0
3,83
4,5
3,50
5,0
3,11
5,5
2,70
6,0
2,55
6,5
2,38
2.4. Realizar un montaje extra para corregir
7,0
2,25
errores presentes en la configuración anterior.
7,5
2,13
8,0
2,05
8,5
1,97
9,0
1,91
9,5
1,86
10,0
1,81
o 5,00 V
0,00 0,0
5,0
10,0
Vi
Ilustración 2 Vo vs Vi
Tabla 1 Vo vs Vi, HCF4007UB
Ilustración 3 Montaje utilizando dos integrados CD4007UB
Vi
Vo
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
0,3
8,89
0,5
8,89
1,0
8,89
1,5
8,83
2,0
8,44
2,5
7,98
3,0
7,57
3,5
7,13
4,0
6,70
4,5
6,25
5,0
5,79
5,5
5,33
6,0
4,94
6,5
4,47
7,0
4,05
7,5
3,61
8,0
3,32
8,5
3,06
9,0
2,89
9,5
2,76
10,0
2,64
Tabla 2 Vo vs Vi, utilizando dos integrados CD4007UB
Vo vs Vi
10,00
o V
5,00
0,00 0,0
5,0 Vi
Ilustración 4 Vo vs Vi
10,0
Al hacer la simulación y graficar VovsVi; se puede observar que; Vo=8,59V cuando Vi=0,3V y Vo=2,55V cuando Vi=10V. Al realizar el montaje en protoboard, usamos el integrado HCF4007UB y tomamos los datos necesarios para graficar VovsVi , observamos que la tensión Vo=5,71V cuando Vi=0,3V y Vo=1,81V cuando Vi=10V; vemos que se están perdiendo casi 3V en comparación con la simulación y esto es porque sé está presentando el efecto cuerpo y es por la configuración del integrado, ya que los terminales del sustrato(cuerpo) están conectados a un mismo punto y según la figura, no deberían compartir ese mismo punto. Para corregir ese efecto, debemos usar dos integrados para que el terminal del sustrato no sea común, así que usamos el CD4007UB, realizamos nuevamente el montaje y tomamos los datos; y se obtuvo que Vo=8,89V cuando Vi=0,3V y Vo=2,64V cuando Vi=10V, y como se puede ver estos se acercan a la simulación. Otra observación importante es que usamos el modo texto de Pspice que nos sirve para especificar con mayor detalle las características de nuestro circuito a analizar y así obtener los mejores resultados.
