Trabajo Orcad Amplificadores

I.

Introducción

ORCA ORCAD D es un prog progra rama ma ampl amplia iame ment nte e util utiliz izad ado o para para el dise diseño ño de circ circui uito toss elec electr trón ónic icos os.. Cons Consta ta de dos dos bloq bloque uess básicos: una herramienta para la simulación del compor comportam tamien iento to de circu circuito itoss electr electróni ónicos cos (!"C (!"C#$ #$ % una herramienta para el diseño de placas de circuito impreso& C'& (a%out$.

#n este pro%ecto se aprenderá a usar el programa de OrCAD para para realiz realizar ar circu circuito itoss electr electróni ónicos cos&& este este so)t* so)t*ar are e es más más completo que los otros& por ende tiene más componentes % se pueden realizar todo tipo de circuitos.

as señales que se mane+an en audio tienen una potencia (ten (tensi sión ón % corr corrie ient nte$ e$ mu% mu% ba+a ba+a&& por por lo que que es nece necesa sari rio o adecuarla para que pueda ser escuchada. #n principio eso es lo que que hace hace un pre, pre,am ampl plii-ca cado dor& r& en el cual cual adem además ás se ecualizan % mezclan las señales proenientes de di)erentes )uentes. ara que pueda ser escuchada % como /ltima etapa se utili utiliza za un amplifcador de potencia de audio & el cual tendrá como salida los parlantes& bocinas u otros arte)actos& % que ampli-cará esa señal pequeña en una con un olumen apreciable.

0

II .

Historia 2.1.

1985 - Fundación

OrCA OrCAD1 D1 )ue )ue )und )undad ada a en 0234 0234 por por 5ohn 5ohn Durb Durbet eta6 a6i& i& 7en !e%mour& % 7eith !e%mour como OrCAD !%stems Corporation8 en 9illsb 9illsbor oro& o& Orego Oregon. n. n proe proeedo edorr de so)t*a so)t*are re de escrit escritori orio o de automatización de diseño electrónico (#DA$& el nombre de OrCAD era un re;e+o del en)oque de la compañ (9erramientas de diseño esquemáticos$& que por primera ez eniado a -nales de 0234. 2.2.

1986 - Auge

#n 023?& el producto insignia de !D> pronto )ue seguido con un simu simula lado dorr digi digita tal& l& @!> @!> @erieri-ca caci ción ón % her herrami ramien enta tass de simula simulació ción n de circu circuito itos$ s$ % herram herramien ientas tas de pensió pensión n (C'$ (C'$ de diseño de impresos. Con el tiempo& la l
#n +uni +unio o de 0224 0224&& OrCA OrCAD D adqu adquir irió ió asst asstec ec66 td. td.&& una una compañ
E

2.!.

1996 - "#I

OrCAD hizo su o)erta p/blica inicial.

F

2.5. 199$ - Fusión "r%A& '(icro)I(

OrCAD )usionó con micro!" para adquirir !pice& un so)t*are de simulación analógica % de señal miGta basada en C para el diseño de sistemas de C'. Fue una combinación de negocios que en definitiva resultó ser decepcionante.

2.6. 1999 - Aduirida

#n +ulio de 0222& OrCAD % su l icroelectronics o)recerá modelos de OrCAD !pice para todos los semiconductores de potencia % de lógica& %a que !pice es el simulador de circuitos más utilizados. "ntel o)rece los C' de re)erencias diseñadas con Cadence 9erramientas de C' en el )ormato de OrCAD Capture para ordenadores integrados % personales. 2.$. 2**5 - +ecnolog,as Aanadas

OrCAD integrado con Cadence Allegro so)t*are de diseño de C' crear una solución totalmente escalable para la resolución de cualquier niel de C' desa)
#n EH0I& OrCAD lanzó su nuea identidad de marca& que inclu%e un nueo logotipo % sitio *eb global. a identidad de la marca destaca el compromiso continuo de la cadencia de nuestras soluciones de C' % para nuestros clientes de OrCAD. I

III.

%"/%0#+"

#l nombre OrCAD es un acrónimo& lo que re;e+a la empresa % los or
impresos.

III.1

#A0+0 00%+4/I%" "r%A& #spice A& ermite simular el comportamiento de circuitos electrónicos

analógicos& digitales o miGtos. "r%A& 0press ermite describir sistemas digitales empleando el lengua+e de descripción del hard*are @9D& simularlos a niel )uncional. 4



"r%A& a7out ermite diseñar placas de circuito impreso (C'$ para

soportar circuitos electrónicos. "r%A& %apture ermite dibu+ar esquemas de circuitos electrónicos& tanto analógicos& como digitales o miGtos. III.2

0/0FI%I") &0 )" &0 "4%A& •

a inter)ase basada en entanas

permite editar % compartir

)ácilmente& %a que se puede compartir datos % esquemáticos con otros programas de indo*s utilizando las caracterambiJn se pueden tener arias entanas en CA>R# para editar entre páginas de esquemáticos& o copiar % pegar diseños en pro%ectos.

•

#s compatible con aplicaciones populares de C'. CA>R# es una herramienta aanzada de diseño de selección para los usuarios de !pice1& Orcad a%out& % Allegro.

•

CA>R# proporciona librer
•

endedores de D: Kiling& Altera& Actel& attice& ucent& % Atmel. ALO> cuenta con m/ltiples nieles de auto ruteadores& los cuales pueden ir de tar+etas simples& hasta comple+as para altas elocidades.

•

ALO> cuenta con la capacidad para hacer % editar ruteo manualmente.

•

ALO> combinado con CA>R#& los diseños correctos son

•

mantenidos a traJs del proceso de diseño. ALO> cuenta con una amplia librer
•

con un mane+ador de librer tiene soporte completo CA para la preparación de

•

)abricación. Mumerosas )unciones de reducción de tiempo para el ciclo de diseño.

+ami:n ;a7 desenta
?

•

oco usable el la%out. Complicado al principio.

•

Complicado aprendiza+e.

•

recio. "4%A& 40)#0%+" A "+4") #4"?4A(A) •

I>.

I>.1

#roteus

#s un so)t*are para simular circuitos electrónicos tanto análogos como digitales % as< poder brindar una respuesta aproGimada de lo que es el comportamiento de los componentes en el mundo real. a principal enta+a es la simulación de "Cs en manera casi de tiempo real& esto depende que tan comple+o sea pro%ecto % del tipo de consola que se use. Además lo puedes integrar con arios compiladores& con lo cual puedes depurar tu código del "C paso a paso& entre los compiladores están: #l roton& plab& CC!& "CC entre otros. !e compone de cuatro elementos& per)ectamente integrados: !.1.1.

A40)

#s la herramienta para la elaboración de placas de circuito impreso con posicionado automático de elementos % generación automática de pistas& que permite el uso de hasta 0? capas. Con AR#! el traba+o duro de la realización de placas electrónicas recae sobre el C en lugar de sobre el diseñador. !.1.2.

I)I)

#s la herramienta para la elaboración aanzada de esquemas electrónicos& que incorpora una librer
N

!.1.3.

#4")#I%0

#s la herramienta de simulación de circuitos seg/n el estándar industrial !"C#FB4.

3

!.1.!.

>)(

#s la reolucionaria herramienta que permite incluir en la simulación de circuitos el comportamiento completo del micro,controlador más conocido del mercado. as principales caracter,sticas de #roteus son= #ntorno de diseño grá-co de esquemas electrónicos •

•

("!"!$ eGtremadamente )ácil de utilizar % dotado de poderosas herramientas para )acilitar el traba+o del diseñador. #ntorno de diseño de placas de circuito impreso

•

(AR#!$ de ultra,altas prestaciones con bases datos de FE bits& posicionado automático elementos % generación automática de pistas tecnolog
de de con de

usuario estandarizado a lo largo de todos las herramientas que componen el entorno RO>#!. I>.2

(ulti)I( a plata)orma de so)t*are es intuitia % )ácil de usar combina la

captura de esquemas % simulación !"C# estándar en la industria en un solo entorno integrado. ultisim abstrae las comple+idades % di-cultades de la simulación tradicional basada en sintaGis& as<  usted no necesita ser un eGperto en !"C# para simular % analizar circuitos. !.2.1. sos= • • • • •

!imular circuitos electrónicos (!"C#K"C#'!"C#$ Analizar circuitos electrónicos Reducir errores en prototipos !imular electrónicamente de )orma analógica % digital Diseñar para BACD

2

I>.3

Altium &esigner #s una automatización de diseño electrónico paquete de

so)t*are para la placa de circuito impreso& BA % el so)t*are integrado de diseño& % la biblioteca asociada % suelte la automatización de la gestión. #s desarrollado % comercializado por Altium imited de Australia. !.3.1. %aracter,sticas= &ise@o de #%= •

Asistente G!ignal: permite al diseñador agrupar m/ltiples redes en una sola señal.

•

!oporte para BleG % r
•

@io Dibu+o >aladro.

•

#l apo%o a los componentes incrustados.

•

estión de bibliotecas huella Componente.

•

a colocación de componentes.

•

Creación automática de rutas de rastreo.

•

Análisis de integridad de señal. %aptura esuemtica

•

•

•

•

•

Administración de la biblioteca de componentes. #dición de documentos . "ntegración con arios distribuidores de componentes permite la b/squeda de componentes % el acceso a los datos del )abricante. !"C# de simulación de circuitos de señal miGta. "n)ormes e instalaciones lista de materiales. ?estión de datos

0H

•

•

•

>.

eneración de proceso por lotes de salida % el )ormato de salida.

Crear plantillas de documentos % reglas de diseño. Crear % liberar de diseño % monta+e de ariantes.

#4"B0%+"= 5.1. Amplifcadores de #otencia=

#l propósito del ampli-cador de potencia es proporcionar una tensión de salida con máGima eGcursión simJtrica sin distorsión a una ba+a resistencia de carga. a carga alimentada por este ampli-cador de potencia puede ser un altaoz& un eGcitador& un solenoide o alg/n otro dispositio analógico. a entrada al sistema es una señal que se ampli-ca a traJs de etapas de ganancia de tensión. a salida de las etapas de ganancia de tensión tiene la su-ciente amplitud para alimentar el ampli-cador de potencia de la salida. os )actores del ampli-cador de potencia que ma%or interJs presentan son: • •

#-ciencia en potencia del circuito (rendimiento$. áGima cantidad de potencia que el circuito es capaz de mane+ar. 00

•

Acoplamiento de impedancia en relación con el dispositio de salida.

Con respecto al rendimiento debe ser lo ma%or posible para que el ampli-cador entregue una señal de la máGima potencia posible a cambio de la potencia que toma de la )uente de alimentación en )orma de corriente continua. #l rendimiento indica cuanta potencia eGtra
!on ampli-cadores que consumen corrientes continuas altas de su )uente de alimentación& independientemente de la eGistencia de señal en la entrada. #sta ampli-cación presenta el inconeniente de generar una )uerte % constante cantidad de calor& que ha de ser disipada. #sto prooca un rendimiento mu% reducido& al perderse una parte importante de la energiene una corriente de polarización igual a la corriente de salida que pueden entregar. 5.1.2. %lase 

os ampli-cadores de clase ' se caracterizan por tener intensidad casi nula a traJs de sus transistores cuando no ha% señal en la entrada del circuito. Psta es la que polariza los transistores para que entren en zona de conducción& por lo que el consumo es menor que en la clase A. os ampli-cadores de clase ' tienen etapas de salida con corriente de polarización in-nita.  >ienen una distorsión notable con señales pequeñas& denominada distorsión de cruce por cero& porque sucede en el punto que la señal de salida cruza por su niel de cero olt a.c. % se debe  +ustamente a la )alta de polarización& %a que en ausencia de esta& mientras la señal no supere el niel de umbral de conducción de los transistores estos no conducen. 5.1.3. %lase %

0E

os ampli-cadores de clase C son conceptualmente similares a los de clase ' en que la etapa de salida ubica su punto de traba+o en un eGtremo de su recta de carga con corriente de polarización cero. !in embargo& su estado de reposo (sin señal$ se sit/a en la zona de saturación con alta corriente& o sea el otro eGtremo de la recta de carga. !u otra caracter
os ampli-cadores de clase A' reciben una pequeña polarización constante en su entrada& independiente de la eGistencia de señal. #s la clase más com/n en audio& al tener alto rendimiento % calidad. #stos ampli-cadores reciben su nombre porque con señales grandes se comportan como uno de clase '& pero con señales pequeñas no presentan la distorsión de cruce por cero de la clase '.  >ienen dos transistores de salida con una grande corriente de polarización ;u%endo entre los terminales de base % la )uente de alimentación& que sin embargo no es tan eleada como en los de clase A. 5.1.5. %lase &

os ampli-cadores de clase D tienen un eleado rendimiento energJtico& superior en algunos casos al 24Q& lo que reduce la super-cie necesaria de los disipadores de calor& % por tanto el tamaño % peso general del circuito. os ampli-cadores de clase D se basan en la conmutación entre dos estados& con lo que los dispositios de salida siempre se encuentran en zonas de corte o de saturación& casos en los que la potencia disipada en los mismos es prácticamente nula& salo en los estados de transición& cu%a duración debe ser minimizada a -n de maGimizar el rendimiento. os ampli-cadores de clase D requieren un minucioso diseño para minimizar la radiación electromagnJtica que emiten& % eitar as<  que inter-eran en equipos cercanos& t
5.2. %omponentes

5.2.1.

+ransistores

#s un el componente electrónico estrella& pues inició una autJntica reolución en la electrónica que ha superado cualquier preisión inicial. >ambiJn se llama +ransistor ipolar o +ransistor 0lectrónico .

las

>iene uso cotidiano como en radios& alarmas&

automóiles& ordenadores& etc. os transistores son unos elementos que han )acilitado& en gran medida& el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño& gran ersatilidad % )acilidad de control. #n la imagen siguiente emos a la izquierda un transistor real % a la derecha el s
0I

os transistores usados en este pro%ecto serán:

+4A/)I)+"4 2)%3858 o (D2119! 2)%5198 o &$18 2)A19!1 o 688 2)%2229 o 2)%223* %2*$3 o &$!8 A9!* o 5!6 A1*15 o A8$2

+I#" /#/ /#/ #/# /#/ /#/ #/# #/#

5.2.2. #uente de diodos

os diodos recti-cadores de puente son recti-cadores que se utilizan para conertir la corriente alterna (AC$ de señales a la de la corriente directa (DC$. >ambiJn son conocidos como los recti-cadores de puente de onda completa& %a que son capaces de recti-car tanto las partes positias % negatias de la señal de entrada. #l puente de diodos se hace

04

com/nmente de cuatro diodos recti-cadores dispuestos en una estructura de puente. 5.2.3. 4esistencias na resistencia o resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente& causando que en sus terminales aparezca una di)erencia de tensión (un olta+e$.

!e usarán resistencias de : *.33 o;mios a 5E!.$ o;mios a 1E!$ o;mios a 5E1** o;mios a 1E 22 o;mios a 1E 2.2G a 1E  6.8G a 1'2E 1.8G a 1'!E 1**G a 1'!E  15G o;mios a 1'!E 33 a 1'!E 1 o;mios a 1'!E .

5.2.! %ondensadores n condensador electrol,tico= es un tipo de condensador que usa un l
!e usarán condensadores de : 22** uF a 8*> 0?

22* uF a 8*> !.$ uF a 5*>12* pF 121J cermicos !$* pF !$1J cermicos.

5.2.5 &iodo 1/!**$

0MIHHN es uno de los diodos de una serie mu% utilizados en in-nidad de equipos electrónicos. !e utiliza principalmente para conertir la corriente alterna en directa. !u encapsulado es de tipo DO,I0. #rincipales caracter,sticas •

•

 >ensión inersa de pico máGimo: 07@ (@RR$maG  >ensión máGima en un circuito recti-cador de madia onda con carga capacitia: 4HH @ (@e)$.

•

Ca
•

Corriente en sentido directo: 0 A (")$.

•

Corriente máGima de pico: FH A (")sm$ maG.

5.2.6 &iodo Kener

0N

#l diodo Kener es un diodo de cromo que se ha construido para que )uncione en las zonas de rupturas& recibe ese nombre por su inentor& el Dr. Clarence elin ener. #l diodo ener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes ariaciones de la tensión de red& de la resistencia de carga % temperatura. !on mal llamados a eces diodos de aalancha& pues presentan comportamientos similares a estos& pero los mecanismos inolucrados son di)erentes. Además si el olta+e de la )uente es in)erior a la del diodo Jste no puede hacer su regulación caracter
5.2.$. 4ed Koel !on un tipo de sección de. a caracter
se utilizan ampliamente en las

telecomunicaciones para aplanar

%

ampliar

la

respuesta de )recuencia de las l
de

tierra

de

cobre&

produciendo una l
03

calidad a partir de uno preisto originalmente para el uso del telJ)ono ordinario.

5.2.8. +4A/)F"4(A&"4

#l transLormador es un dispositio que se encarga de 8trans)ormar8 el olta+e de corriente alterna que tiene a su entrada en otra di)erente amplitud& que entrega a su salida. !e denomina trans)ormado r  a una máquina elJctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito elJctrico de corriente alterna& manteniendo la )recuencia. a potencia que ingresa al equipo& en el caso de un trans)ormador ideal& esto es& sin pJrdidas& es igual a la que se obtiene a la salida. as máquinas reales presentan un pequeño porcenta+e de pJrdidas& dependiendo de su diseño& tamaño& etc.

>I.

I(M?0/0)=

02

>II.

•

"!>A!

•

D"!O!">"@O!

•

A!AM>#!

•

AS#ADO

+A4D0+A I(#40)A=

EH

>III.

#4"0(A) B )"%I"/0) =

•

•

IN.

ara usar el OrCAD se tiene que estudiar bien el mane+o de herramientas % los comandos para simular circuitos. #l lugar para mandar hacer la tar+eta

%"/%)I"/0) B 40%"(0/&A%I"/0) •

•

•

#ste programa es sobre todo para personas que se dedican a la rama elJctrica o electrónica es el programa que más se adapta a las necesidades de los mismos& una ez cogida eGperiencia tiene una gran )acilidad de mane+o para la creación de circuitos elJctricos % electrónicos& con gran )acilidad de mane+o& grandes aplicaciones % gran cantidad de librer
#l OrCAD es un programa que ha me+orado notablemente la presentación % la sencillez a la hora de realizar un ruteado. #ste programa ha eolucionado positiamente desde su creación& he tenido arias ersiones % las me+oras paulatinas que se le han introducido ha ido )acilitando el traba+o& con lo cual lo recomiendo a todos los que se dediquen a estos menesteres.

#ste programa es indispensable %a q antes de armar un circuito cualquiera es necesario simular su )uncionamiento para saber las posibles )allar % as< eitar impreistos. E0

•

a utilización del ALO> puede ser algo complicado pero mediante la práctica del mismo será más accesible. or lo tanto& es uno de esos programas que no se puede de+ar de tener en el ordenador.

N.

•

II"?4AFIA A"B"CADOR#! D# O>#MC"A: AMA D# D"!#TO (#M A#$ DOA! !#B & C#AC& EHH0 inear CO! RB o*er Ampli-ers. A complete Design or6;o*



in6s:

•

• • •

http:es.scribd.comdoc0F4I2NII4!ice,enta+as,desenta+as

http:proton.ucting.udg.mGUton%coaamplisF.html http:constru%asuideoroc6ola.comsonidoVamp4.php

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NI. I.

I/&I%0 I/+4"&%%I/...........................................................................1

II. HI)+"4IA...................................................................................2 2.1. 1985 - F/&A%I/................................................................2 2.2. 1986 - A?0..........................................................................2 2.3. 1995 - A&I)I%I"/0)...........................................................2 2.!. 1996 - "#I.............................................................................2 2.5. 199$ - F)I/ "4%A&'(I%4")I(...........................................3 2.6. 1999 - A&I4I&A.................................................................3 2.$. 2**5 - +0%/""?OA) A>A/KA&A)...........................................3 2.8. 2*1! - /0>A "4%A&.............................................................3 III.

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3.1

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5.2.2

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5.2.3

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5.2.6

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