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Simulazione elettronica analogica e digitale con SPICE e progettazione del Layout.

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Presentazione sul tema: "Simulazione elettronica analogica e digitale con SPICE e progettazione del Layout."— Transcript della presentazione:

1 Simulazione elettronica analogica e digitale con SPICE e progettazione del Layout

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3 Caratteristiche generali del simulatore Caratteristiche generali del simulatore Tipologie di analisi possibili con Spice: Tipologie di analisi possibili con Spice: DC Operating Point DC Operating Point AC Analysis AC Analysis Transient Analysis Transient Analysis Temperature Sweep Temperature Sweep DC Sweep DC Sweep Paramiter Sweep Paramiter Sweep Progetti sviluppati con il simulatore: Progetti sviluppati con il simulatore: Analisi del Filtro RC - CR Analisi del Filtro RC - CR Analisi del Circuito Risonante RLC Analisi del Circuito Risonante RLC Fasori Fasori Analisi di un Trasformatore Analisi di un Trasformatore Curve caratteristiche del diodo e del transistor Curve caratteristiche del diodo e del transistor Progetto finale: Progetto finale: Amplificatore controreazionato Amplificatore controreazionato Alimentatore Switching Alimentatore Switching

4 I programmi di simulazione circuitale costituiscono uno strumento di estrema utilità per chi si occupa di progettazione di circuiti elettronici I programmi di simulazione circuitale costituiscono uno strumento di estrema utilità per chi si occupa di progettazione di circuiti elettronici Essi rendendo semplici le verifiche funzionali di un progetto Essi rendendo semplici le verifiche funzionali di un progetto Il simulatore SPICE Simulation program With Integrated circuit Emphasis è utilizzato universalmente per la simulazione di circuiti elettronici analogici e digitali Il simulatore SPICE Simulation program With Integrated circuit Emphasis è utilizzato universalmente per la simulazione di circuiti elettronici analogici e digitali

5 Questo tipo di analisi definisce il punto di lavoro in regime continuo di un circuito elettrico Questo tipo di analisi definisce il punto di lavoro in regime continuo di un circuito elettrico È usata per determinare le condizioni di È usata per determinare le condizioni di lavoro di uno o più dispositivi elettronici Per osservare le funzioni di trasferimento dei elementi non lineari (es: diodi, transistor, MOS). Per osservare le funzioni di trasferimento dei elementi non lineari (es: diodi, transistor, MOS). Per determinare le condizioni iniziali degli elementi reattivi nel dominio del tempo Per determinare le condizioni iniziali degli elementi reattivi nel dominio del tempo

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7 Questo tipo di analisi, elabora la risposta in frequenza di un circuito elettrico, costituiti da elementi lineari (es: resistenza, induttanza, capacità, trasformatore, generatore di tensione e di corrente) Questo tipo di analisi, elabora la risposta in frequenza di un circuito elettrico, costituiti da elementi lineari (es: resistenza, induttanza, capacità, trasformatore, generatore di tensione e di corrente) Esso ipotizza le sorgenti del segnale sinusoidale la cui frequenza è la variabile indipendente Esso ipotizza le sorgenti del segnale sinusoidale la cui frequenza è la variabile indipendente

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9 Questa analisi elabora la risposta nel dominio del tempo, essendo una variabile indipendente, di un circuito elettrico Questa analisi elabora la risposta nel dominio del tempo, essendo una variabile indipendente, di un circuito elettrico Lanalisi del transitorio permette di valutare il comportamento di una circuito elettrico, come lo si farebbe con uno oscilloscopio su un realistico circuito Lanalisi del transitorio permette di valutare il comportamento di una circuito elettrico, come lo si farebbe con uno oscilloscopio su un realistico circuito

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11 Questa analisi ha come parametro variabile la temperatura a cui si trova il circuito Questa analisi ha come parametro variabile la temperatura a cui si trova il circuito Per ciò che riguarda i modelli di molti comportamenti, si riproducono diversi fenomeni legati alla temperatura Per ciò che riguarda i modelli di molti comportamenti, si riproducono diversi fenomeni legati alla temperatura

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13 Questo tipo di analisi, esegue ripetute interazioni DC (corrente continua) sequenziali, considerando in ciascuna un valore per una o più sorgenti DC presenti nel circuito elettrico Questo tipo di analisi, esegue ripetute interazioni DC (corrente continua) sequenziali, considerando in ciascuna un valore per una o più sorgenti DC presenti nel circuito elettrico Permette di tracciare le funzioni di trasferimento in DC di un dispositivo attivo Permette di tracciare le funzioni di trasferimento in DC di un dispositivo attivo

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15 Questo tipo di analisi parametrica, in un circuito elettronico, permette di variare le sorgenti di tensione e corrente, modelli, parametri globali e temperature. Questo tipo di analisi parametrica, in un circuito elettronico, permette di variare le sorgenti di tensione e corrente, modelli, parametri globali e temperature. I parametri del tipo di analisi si cambiano nel pannello di controllo Simulations profile I parametri del tipo di analisi si cambiano nel pannello di controllo Simulations profile

16 Si definisce Banda Passante la frequenza in cui lampiezza del segnale si attenua di -3dB Si definisce Banda Passante la frequenza in cui lampiezza del segnale si attenua di -3dB Il circuito RC, noto come Passa – Basso, è una tipologia di filtro che ha la caratteristica di attenuare le frequenze alte Il circuito RC, noto come Passa – Basso, è una tipologia di filtro che ha la caratteristica di attenuare le frequenze alte Il circuito CR, noto come Passa – Alto, ha la caratteristica di far passare solo le alte frequenze attenuando le basse Il circuito CR, noto come Passa – Alto, ha la caratteristica di far passare solo le alte frequenze attenuando le basse

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18 Studio della variazione d impedenza in funzione della frequenza Studio della variazione d impedenza in funzione della frequenza Simulazioni del modulo e della fase Simulazioni del modulo e della fase Definizione di Banda passante (frequenza di taglio) Definizione di Banda passante (frequenza di taglio) Analisi comportamentale in risonanza Analisi comportamentale in risonanza

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

21 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(w*t) viene ridotto considerando solo modulo e fase. Il termine che contiene cos(w*t) viene ridotto considerando solo modulo e fase. Vi* cos(w*t) Vi Vo*cos(w*t-f) Vo*exp(-jf)

22 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 )

23 Nel dominio dei fasori R, 1/jwC e jwL prendono il nome di impedenze. Una generica impedenza si indica con il simbolo Z. Nel dominio dei fasori R, 1/jwC e jwL 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.

24 Impedenza serie Impedenza serie Zeq = R + 1/jwC Zeq = R + 1/jwC R 1/j C

25 Impedenza parallelo Impedenza parallelo Zeq = (1/R + jwC) -1 Zeq = (1/R + jwC) -1 R 1/j C

26 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

27 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

28 Studio e simulazioni di accoppiamento tra induttori Studio e simulazioni di accoppiamento tra induttori Misura di una induttanza Misura di una induttanza Studio della curva di Isteresi che rappresenta il campo magnetico e la permeabilità magnetica Studio della curva di Isteresi che rappresenta il campo magnetico e la permeabilità magnetica

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35 All organizzazione del SIS-Divulgazione, per lefficienza dell organizzazione e l accoglienza; All organizzazione del SIS-Divulgazione, per lefficienza dell organizzazione e l accoglienza; Al Professore Mario Calvetti Direttore dell INFN per la sua disponibilita allo svolgimento dei corsi; Al Professore Mario Calvetti Direttore dell INFN per la sua disponibilita allo svolgimento dei corsi; Ai nostri professori per essersi impegnati nella realizzazione dello stage. Ai nostri professori per essersi impegnati nella realizzazione dello stage.

36 Bazzi Massimiliano Corradi Giovanni Tagnani Diego


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