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CORSO DI SIMULAZIONE ELETTRONICA Studenti: Riccardo Arduini, Andrea Crea, Marco Dina, Francesco Fondi, Flavio Giorgianni, Giorgio Grilli, Matteo Lanni,

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1 CORSO DI SIMULAZIONE ELETTRONICA Studenti: Riccardo Arduini, Andrea Crea, Marco Dina, Francesco Fondi, Flavio Giorgianni, Giorgio Grilli, Matteo Lanni, Matteo Mancini, Noemi Marinelli, Daniele Pecchia, Gianluca Prosperi, Michele Ricci, Adriano Rita, Alessio Staffoli, Luca Tagnani, Roberto Testa, Alessio Volpini, Tutors: G. Corradi, M. Bazzi, D. Tagnani

2 Stage 2006 Obiettivi Corso di Simulazione elettronica Corso di Simulazione elettronica Esercitazioni tramite il simulatore Pspice Esercitazioni tramite il simulatore Pspice Simulazione di filtri (integratori e derivatori),circuiti risonanti, diodi e circuiti di polarizzazione dei transistor. Simulazione di filtri (integratori e derivatori),circuiti risonanti, diodi e circuiti di polarizzazione dei transistor. Analisi termica di vari circuiti elettronici. Analisi termica di vari circuiti elettronici. Progetto di un buffer in classe a b Progetto di un buffer in classe a b Progetto di un pcb Progetto di un pcb

3 Definire un circuito elettrico Si possono creare modelli tramite il modellatore di SPICE Si possono creare modelli tramite il modellatore di SPICE È possibile creare nuovi modelli di componenti tramite opportuni linguaggi verilog oppure il più diffuso VHDL È possibile creare nuovi modelli di componenti tramite opportuni linguaggi verilog oppure il più diffuso VHDL Disposti i componenti elettronici, devono essere collegati tra di loro come se fosse un circuito elettrico fisico Disposti i componenti elettronici, devono essere collegati tra di loro come se fosse un circuito elettrico fisico Si devono collegare le alimentazioni e le sorgenti di segnale Si devono collegare le alimentazioni e le sorgenti di segnale È obbligatorio connettere sempre una massa di riferimento alla quale si riferiscono tutti i generatori di tensione e di segnale È obbligatorio connettere sempre una massa di riferimento alla quale si riferiscono tutti i generatori di tensione e di segnale Ovviamente le modalità di connessione e di inserimento dati dipendono dal tipo di versione di SPICE Ovviamente le modalità di connessione e di inserimento dati dipendono dal tipo di versione di SPICE

4 Definire un circuito elettrico Simboli elettrici Simboli elettrici

5 Definire un circuito elettrico Pannello libreria Directory In/out file Log. file Edit schema

6 Analisi possibili con Spice DC Operating Point DC Operating Point AC Analysis AC Analysis Transient Analysis Transient Analysis DC Sweep DC Sweep Temperature Sweep Temperature Sweep Fourier Analysis Fourier Analysis Parameter Sweep Parameter Sweep Monte Carlo simulations Monte Carlo simulations

7 DC Operating Point

8 AC Analysis

9 Transient Analysis

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11 DC Sweep

12 Temperature sweep

13 Metodo Simbolico: Regime permanente sinusoidale Se ad una rete elettrica, qualunque essa sia, viene applicato un segnale sinusoidale con pulsazione, il segnale duscita dopo un periodo transitorio sarà anchesso un segnale sinusoidale con pulsazione. Se ad una rete elettrica, qualunque essa sia, viene applicato un segnale sinusoidale con pulsazione, il segnale duscita dopo un periodo transitorio sarà anchesso un segnale sinusoidale con pulsazione. Rete elettrica VinVout Vi*cos( *t)Vo*cos( *t- ) ++ --

14 Regime permanente sinusoidale In altri termini, lanalisi della rete elettrica può essere semplificata, passando dal dominio del tempo a quello dei fasori. In altri termini, lanalisi della rete elettrica può essere semplificata, passando dal dominio del tempo a quello dei fasori. I fasori spostano lanalisi dal campo reale a quello complesso. I fasori spostano lanalisi dal campo reale a quello complesso. Il termine che contiene cos( *t) viene ridotto considerando solo modulo e fase. Il termine che contiene cos( *t) viene ridotto considerando solo modulo e fase. Vi* cos( *t) Vi Vo*cos( *t- ) Vo*exp(-j )

15 Regime permanente sinusoidale I fasori si rappresentano nel campo complesso (spazio a due dimensioni) I fasori si rappresentano nel campo complesso (spazio a due dimensioni) Parte reale Parte immaginaria Vi Vo*exp(-j )

16 Impedenze Nel dominio dei fasori R, 1/j C e j L prendono il nome di impedenze. Una generica impedenza si indica con il simbolo Z. Nel dominio dei fasori R, 1/j C e j L prendono il nome di impedenze. Una generica impedenza si indica con il simbolo Z. Limpedenza è molto simile alla resistenza nel dominio del tempo poichè esprime il rapporto tra tensione e corrente. Limpedenza 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 dellimpedenza equivalente. In caso di più componenti è possibile calcolare il valore dellimpedenza equivalente.

17 Impedenze Impedenza serie Impedenza serie Zeq = R + 1/j C Zeq = R + 1/j C R 1/j C

18 Impedenze Impedenza parallelo Impedenza parallelo Zeq = (1/R + j C) -1 Zeq = (1/R + j C) -1 R 1/j C

19 Impedenze Si possono applicare anche teoremi importanti come il teorema di Thevenin e il teorema di Norton. Si possono applicare anche teoremi importanti come il teorema di Thevenin e il teorema di Norton. Z1Z2 Z3 V Z eq V eq

20 Impedenze La rappresentazione delle impedenze sul piano complesso diventa La rappresentazione delle impedenze sul piano complesso diventa Parte immaginaria R 1/j C j L Parte reale

21 Progetto di un buffer, classe a b Studio della polarizzazione, banda passante e risposta a gradino.

22 Misura delle correnti di uscita. polarizzazione dei BJT di uscita.

23 Risposta del buffer Visualizzazione delle forme donda duscita e dingresso con stimolo a gradino.

24 Studio della banda passante Nella slide è rappresentato il comportamento del modulo e della fase.

25 Realizzazione del PCB

26 Assegnazione dei footprint Assegnazione dei footprint Studio delle dimensioni Studio delle dimensioni Importazione dei componenti in modo automatico a PCB layout Importazione dei componenti in modo automatico a PCB layout Studio della disposizione dei componenti ottimizzando capacità e induttanze di perdita Studio della disposizione dei componenti ottimizzando capacità e induttanze di perdita Connessioni tramite piste dei nodi Connessioni tramite piste dei nodi Realizzazione del PCB

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28 CONCLUSIONI Durante questa esperienza formativa, abbiamo analizzato il comportamento di alcuni circuiti elettronici, tramite un simulatore virtuale: SPICE e realizzato il progetto di un buffer. Durante questa esperienza formativa, abbiamo analizzato il comportamento di alcuni circuiti elettronici, tramite un simulatore virtuale: SPICE e realizzato il progetto di un buffer. L obbiettivo principale: L obbiettivo principale: nonostante il poco tempo a disposizione e vista la difficolta e vastita degli argomenti presentati, rimaneva quello di stimolare la nostra curiosita per prendere coscienza della complessita del meraviglioso mondo della progettazione elettronica. nonostante il poco tempo a disposizione e vista la difficolta e vastita degli argomenti presentati, rimaneva quello di stimolare la nostra curiosita per prendere coscienza della complessita del meraviglioso mondo della progettazione elettronica. Grazie alle dispenze che ci sono state fornite, abbiamo potuto affrontare al meglio tutte le problematiche che si sono presentate durante la progettazione. Grazie alle dispenze che ci sono state fornite, abbiamo potuto affrontare al meglio tutte le problematiche che si sono presentate durante la progettazione. Nel tentativo di conseguire questo ambizioso traguardo si e voluto aumentare la voglia di comprendere meglio la tecnologia elettronica che ci circonda. Nel tentativo di conseguire questo ambizioso traguardo si e voluto aumentare la voglia di comprendere meglio la tecnologia elettronica che ci circonda.

29 RINGRAZIAMENTI tutta lorganizzazione del SIS -Divulgazione, per lefficienza dell organizzazione e accoglienza; tutta lorganizzazione del SIS -Divulgazione, per lefficienza dell organizzazione e accoglienza; i nostri tutors G.Corradi, D.Tagnani, M.Bazzi; i nostri tutors G.Corradi, D.Tagnani, M.Bazzi; i nostri professori per essersi impegnati nella realizzazione dello stage; i nostri professori per essersi impegnati nella realizzazione dello stage; Il Professore Mario Calvetti Direttore dell INFN per la sua disponibilita allo svolgimento dei corsi Il Professore Mario Calvetti Direttore dell INFN per la sua disponibilita allo svolgimento dei corsi


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