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Diseño de un generador prospice

La suite PROTEUS incluye la herramienta ProSPICE, el simulador de circuitos SPICE. ProSPICE está basado en el estándar SPICE3F5 de Berkekey con ampliaciones para realizar una combinación de simulación y animación de circuitos.


ProSPICE se vende con dos niveles diferentes de funcionalidad. La versión básica, suministrada con todas las versiones de Proteus, sólo soporta análisis de transitorios. La versión completa, que se vende como un complemento, incluye un completo rango de análisis gráficos de frecuencia, transformadas de Fourier, distorsión, transitorios, ruido, impedancia de entrada-salida y otros parámetros de AC y DC.


ProSPICE también incluye numerosos instrumentos virtuales. Voltímetros, amperímetros, osciloscopios, analizadores lógicos, generadores de señales, generadores de patrones digitales, etc. Todos ellos funcionan de forma similar a como lo hacen sus correspondientes compañeros en el mundo real.
 
Osciloscopio virtual en Proteus

ProSPICE está construído basándose en el estándar industrial de simulación SPICE desarrollado por la Universidad de Berkeley, California. 
 
Se ha utilizado la mayor cantidad del código fuente original posible para garantizar el más alto nivel de compatibilidad tanto en lo referente a los resultados numéricos obtenidos, como a la posibilidad de utilizar modelos SPICE suministrados por los fabricantes. 
 
La simulación de circuitos dentro de la suite PROTEUS está totalmente integrada con la herramienta ISIS. Los gráficos resultantes se muestran junto a los componentes que forman el esquema electrónico.
 
Simulación spice en proteus

Los generadores de señales de diferentes tipos y las sondas para visualizar las señales resultantes, pueden ser colocadas en cualquier lugar del esquema y "cableadas" directamente a cualquier punto del circuito. La simulación del circuito puede ser realizada en todo momento simplemente pulsando sobre la barra espaciadora. Al hacerlo se pone en marcha la simulación y visualización de un ciclo de forma extremádamente rápida, incluso superando a paquetes de software que disponen de su propia ventana e interface de usuario dedicados a la simulación.
 
 
 
A diferencia de los tradicionales simuladores de circuitos basados en gráficos, ProSPICE ofrece una completa animación interactiva de los circuitos. Es posible realizar pruebas del comportamiento de cada esquema electrónico de forma tan sencilla como hacer click con el ratón sobre componentes interactivos suministrados en librería (v.g. pulsadores, interruptores, potenciómetros, etc). Y pueden observarse los resultados utilizando de forma completamente intuitiva los componentes interactivos suministrados también en librería (v.g. leds, displays de 7 segmentos, motores, polímetros, etc).

instrumentos virtuales en proteus
 
Incluso es posible, diseñar actuadores e indicadores propios a medida, haciendo al sistema capaz de modelar cualquier periférico de nuestro diseño real.
 
instrumento virtual en proteus
 
También se incluyen numerosos instrumentos virtuales. Voltímetros, amperímetros, osciloscopios, analizadores lógicos, generadores de señales, generadores de patrones digitales, etc. Todos ellos funcionan de forma similar a como lo hacen sus correspondientes compañeros en el mundo real.
 

Cuando no se encuentran modelos disponibles en el mercado y es necesario construir nuestro propio modelo a medida, PROTEUS incorpora un excelente entorno en el cuál es posible llevar a cabo esta tarea. 
 
la capacidad de PROTEUS para trabajar con diseños jerárquicos posibilita crear espectaculares test virtuales para desarrollar el modelo deseado. De esta manera, cualquier cambio realizado sobre el modelo puede ser evaluado rápida y sencillamente antes de proceder a su almacenamiento y compilación.
Osciloscopio virtual Proteus
 
PROTEUS ofrece como alternativa, la utilización del API VSM para construir modelos, tanto digitales como analógicos, dentro de librerías DLL estándar de Windows, usando un lenguaje de programación de alto nivel como C++. El API VSM puede ser utilizado para añadir funcionalidades gráficas a componentes con una compleja animación.
 

En las ocasiones en que se utiliza PROTEUS para diseñar un esquema electrónico con destino a la construcción de una placa de circuito impreso, puede resultar incómodo experimentar el comportamiento del esquema completo ejecutando su simulación. Por ejemplo, no es habitual simular el comportamiento de un cristal como si se tratara de un circuito analógico cuando se está utilizando para generar los pulsos de relój de un microprocesador, cuyo comportamiento es lo que realmente queremos simular.
 
Generador de ondas virtual en proteus
 
ProSPICE facilita esta tarea y evita tener que dividir e ir probando el esquema por partes, al permitir la simulación parcial de un diseño. La topología del circuito es analizada automáticamente y, sólo aquellos componentes que se encuentran entre el generador de señal y la sonda de medida son incluídos en la simulación.
 
 

Cada vez más fabricantes de componentes electrónicos suministran los modelos SPICE de sus productos, sustituyendo a los clásicos DATABOOKs. Estos modelos suelen estar disponibles gratuitamente en internet.
 
Gráficos de señales en proteus
 
Al haber sido construído PROTEUS utilizando el estándar SPICE, el usuario puede disfrutar al máximo de los beneficios de estos recursos. Se ha fijado como uno de los objetivos de PROTEUS, usar el código de Berkeley para realizar el análisis de las redes en orden a garantizar al máximo la compatibilidad con los modelos disponibles. De esta manera, el equipo de PROTEUS ha sido capaz de descargar más de 5.000 modelos SPICE desde internét y utilizarlos en ISIS enlazándolos a los correspondientes simbolos dentro de un esquema electrónico.
 
 


ProSPICE incorpora extensiones al estándar SPICE para posibilitar la utilización de modelos digitales usando el paradigma de respuesta a eventos. Esto es mucho más eficiente que la utilización de los tradicionales modelos basados en el comportamiento de los transistores. 

 
Simulación digital en Proteus


Cuando en un diagrama electrónico están presentes ambos, elementos digitales y analógicos, las dos técnicas se utilizan en paralelo obteniéndose unas altísimas prestaciones y una excelente precisión en los resultados.
 
ProSPICE incorpora un amplio abanico de posibilidades de simulación digital con filosofía de respuesta a eventos. Todas ellas pueden ser invocadas desde cualquier componente digital presente en el esquema electrónico. ProSPICE realiza una simulacion digital correcta de modelos de pulsos, comportamientos erróneos, entradas flotantes y estados indefinidos. Por ello, quien ha utilizado los simuladores de modo mixto como ProSPICE, no quieren usar otra cosa. 

 

ProSPICE incluye primitivas digitales especiales que representan los mapeados de dispositivos PLD (Programmable Logic Devices). Con estas primitivas se puede construir el modelo de cualquier dispositivo de logica programable como, por ejemplo, los chips PAL (Programmable Array Logic). Un chip PAL es un chip que tiene en su interior muchas puertas que pueden ser interconectadas para formar funciones complejas.
 
Esquema dispositivo PAL

Algunos modelos específicos de dispositivos PAL ampliamente utilizados se incluyen en las librerías estándar de componentes suministradas con PROTEUS. La información referente al modo en que el dispositivo debe ser programado se lee directamente desde ficheros estándar JEDEC que son los generados por los programadores de dispositivos PAL. De esta manera ya no existen estorbos para utilizar cualquier dispositivo concreto PAL en los desarrollos.
 
 

Esta caracterísitca única permite comparar un conjunto de datos obtenidos a partir del resultado de la simulación con un conjunto de datos predeterminados de muestra. De esta forma, la simulación se convierte en una potente herramienta para realizar pruebas de control de calidad. 

 
generador de pulsos de tiempo virtual


Cambios realizados en el hardware o en la programación para su optimización, pueden ser chequeados completamente para comprobar que no han generado efectos colaterales indeseados en el comportamiento final del equipo.

 
También se puede utilizar esta característica de ProSPICE para comprobar la posible sustitución de unos dispositivos por otros nuevos, controlando que no se producen variaciones en el comportamiento final del conjunto
 
 
 

El terminal teletipo virtual es un modelo que simula un terminal de teletipo TTY de comunicaciones serie convencional.
 
Terminal de teletiop virtual

Sus princiaples caracteristicas son:
  • Completo soporte bi-direccional. Los datos recibidos se visualizan como caracteres ASCII y las teclas pulsadas se transmiten como datos serie ASCII.
  • Interface simple de transmisión de datos serie mediante utilizacion de dos cables: RXD para recibir datos y TXD para transmitirlos.
  • Protocolo de sincronización hardware simple mediante dos hilos: RTS para "listo para enviar" y CTS para "limpio par enviar".
  • Protocolo de sincronización software XON/XOFF adicional al protocolo de sincronización hardware.
  • Velocidades de 300 a 57,6 kbaudios.
  • Datos de 7 y 8 bits.
  • Paridad par, impar y nula.
  • 0,1 y 2 bits de parada
     

 

El osciloscopio virtual incluido con Proteus modela un osciloscopio de cuatro canales analógicos.
 
Osciloscopio virtual en proteus

Las principales características de este instrumento virtual son:
  • Cuatro canales de operación.
  • Selección desde 20V/división hasta 2mV/división con resolución en saltos de 2,5.
  • Bases de tiempos desde 200ms/división hasta 0,5microsegundos/división en saltos de 2,5.
  • Disparo por nivel de voltaje automático fijados para cualquier canal.
  • Entradas AC o DC.
  • Modos de canales A+B y C+D.
  • Botón de inversion para cada canal.
  • Zooms usando la rueda del ratón para facilitar la navegación.
  • Cursores de medida absoluta y configurable.
  • Soporte de modo de disparo único.
  • Completo soporte para la impresión, incluyendo la configuración de colores.

 

El analizador de buses y transmisión de datos permite analizar los datos que viajan por hasta 40 canales de datos de lógica digital.
 
Analizador de buses y transmisión de datos en proteus
 
Las principales características del instrumento son:
 
  • Seguimiento de buses de 8 x 1 bit y 4 x 8 bit.
  • Buffer de captura de datos de 4000 x 52 bis.
  • Resolución de captura de datos de 200 microsegundos por muestra hasta 0,5 nanosegundos por muestra, con tiempo de captura de 4s a 10ns.
  • Rango de zoom de la captura desde 1000 capturas por división hasta 1 captura por división.
  • Disparo con combinaciones AND de estados de entradas, flancos de señales o valores en el bus.
  • Posición de disparo puede ser cambiada desde -50% hasta +50% del buffer de captura.
  • Soporte para cursores de medida absolutas y configurables.
  • Soporte para el modo de un único disparo.
  • Soporte completo de impresión incluyendo la configuración de los colores.


 

El generador de patrones digitales permite crear un patrón de conjuntos de 8 bits de hasta 1kbyte y sirve como complemento del generador de señales analógicas.
 
Generador de patrones digitales en proteus

Sus principales características son:
  • Funcionamiento en modo gráfico y modo interactivo.
  • Modos de funcionamiento por disparo o por reloj interno o externo.
  • Ajuste tipo Vernier para ambos, reloj y disparo.
  • Modos de visualización hexadecimal y decimal.
  • Entrada directa de valores específicos para aumentar la precisión.
  • Carga y grabación de patrones en forma de scripts.
  • Especificacion manual de patrones de forma periódica.
  • Control de paso simple que permite avanzar un determinado patrón de forma incremental.
  • Presentación de mensajes tipo "tooltip" que permite ver exactamente donde nos encontramos dentro de la rejilla.
  • Capacidad de almacenar externamente el patrón en su estado actual.
  • Comandos para editar bloques sobre la rejilla para configurar más sencillamente los patrones.
     

El analizador de protocolo i2c iincluído en Proteus proporciona una herramienta virtual potente para chequear, depurar y monitorizar el bus i2c. El analizador tiene dos propósitos: permite ver los datos enviados a través del bus i2c y permite enviar datos a través de dicho bus, funcionando  tanto de maestro como de esclavo. De esta manera se pueden depurar las rutinas propias escritas en tus dispositivos i2c, evdientemente a una  pequeña porción del costo que significaría realizar las pruebas con el hardware real equivalente. Sólo hay que colocar el instrumento virtual en tu esquema electrónico, cablearlo dentro del bus i2c y empezar la simulación.
 
Analizador bus i2c de proteus

Las principales características del analizador de protocolo i2c son:
 
  • Totalmente configurable. El analizador puede hacer las veces tanto de maestro como de esclavo. O simplemente sirve para monitorizar todo el tráfico en el bus.
  • Captura los datos en tiempo real y los visualiza. Muestra la actividad del bus tal y como ocurre.
  • Alta velocidad de resolución. Puede mostrarse tanto a nivel de bit como de byte y la precisión de visualización de tiempos es configurable por el usuario hasta detalle de 10 cifras digitales.
  • Descodificación del paquete y del descritor. El analizador decodifica los paquetes y los visualiza de forma simple con la sintaxis estándar para facilitar su análisis.
  • Detección de errores. Cuando son recibidos datos incompletos o se reciben niveles lógicos no esperados, la herramienta indica el problema con claridad.
  • Introducción de entradas en secuencia o por estímulos de bus. Se puede introducir secuencias completas de datos y enviarlas de un golpe a través del bus. De esta forma se puede salvar mucho tiempo en la depuración. Secuencias específicas pueden ser almacenadas y cargadas para diferentes sesiones de simulación.
  • Alta capacidad de almacenamiento de muestras. Los datos capturados en el buffer de tipo FIFO permite secuencias completas de 1000 caracteres.
  • Sincronización realizada a nivel del sistema. La naturalez exclusiva de Proteus VSM permite que una pausa durante el proceso de simulación ejecute la pausa en el sistema entero( reloj de los microcontroladores, generadores, etc). Con ello se posibilita el estudio de la actividad de bus en el momento que ocurre.
     

El analizador de protocolo spi iincluído en Proteus proporciona una herramienta virtual potente para chequear, depurar y monitorizar el bus spi. El analizador tiene dos propósitos: permite ver los datos enviados a través del bus spi y permite enviar datos a través de dicho bus, funcionando  tanto de maestro como de esclavo. De esta manera se pueden depurar las rutinas propias escritas en tus dispositivos spi, evdientemente a una  pequeña porción del costo que significaría realizar las pruebas con el hardware real equivalente. Sólo hay que colocar el instrumento virtual en tu esquema electrónico, cablearlo dentro del bus spi y empezar la simulación.
 
Simulador de protocolo spi

Las principales características del analizador de protocolo spi son:
 
  • Totalmente configurable. El analizador puede hacer las veces tanto de maestro como de esclavo. O simplemente sirve para monitorizar todo el tráfico en el bus.
  • Captura los datos en tiempo real y los visualiza. Muestra la actividad del bus tal y como ocurre.
  • Alta velocidad de resolución. Puede mostrarse tanto a nivel de bit como de byte y la precisión de visualización de tiempos es configurable por el usuario hasta detalle de 10 cifras digitales.
  • Descodificación del paquete y del descritor. El analizador decodifica los paquetes y los visualiza de forma simple con la sintaxis estándar para facilitar su análisis.
  • Detección de errores. Cuando son recibidos datos incompletos o se reciben niveles lógicos no esperados, la herramienta indica el problema con claridad.
  • Introducción de entradas en secuencia o por estímulos de bus. Se puede introducir secuencias completas de datos y enviarlas de un golpe a través del bus. De esta forma se puede salvar mucho tiempo en la depuración. Secuencias específicas pueden ser almacenadas y cargadas para diferentes sesiones de simulación.
  • Alta capacidad de almacenamiento de muestras. Los datos capturados en el buffer de tipo FIFO permite secuencias completas de 1000 caracteres.
  • Sincronización realizada a nivel del sistema. La naturalez exclusiva de Proteus VSM permite que una pausa durante el proceso de simulación ejecute la pausa en el sistema entero( reloj de los microcontroladores, generadores, etc). Con ello se posibilita el estudio de la actividad de bus en el momento que ocurre.
     

El contador de impulsos virtual incluido con Proteus puede ser usado para medir intervalos de tiempo, frecuencia de una determinada señal y contaje de pulso.
 
Contador de impulsos

Dispone de cuatro modos de operación:
  • Modo contador de intervalos de tiempo (segundos), con una resolución de 1microsegundo.
  • Modo contador de intervalos de tiempo (hms), con una resolución de 1milisegundo.
  • Modo frecuencias, con una resolución de 1Hz.
  • Modo contador, con un máximo de 99.999.999.

Otras características destacables del contador de impulsos virtual son:
  • El valor es visualizado directamente sobre el esquema en forma de ventana pop-up.
  • El botón manual de reset facilita el uso como cronómetro.
  • Posibilidad de conectar señales de reset y reloj directamente a los pines virtuales.
  • Posibilidad de seleccionar la polaridad (subida o bajada) de la lógica para activar los pines de reset y reloj.

 

El generador de señales analógicas modela un generador de ondas para pruebas.

 
Generador de ondas analógicas virtual


Las principales características de este instrumento virtual son:

 
  • Formas de onda disponibles:
    • senoidales.
    • cuadradas.
    • triangulares.
    • diente de sierra.
  • Señales de frecuencias comprendidas entre 0Hz y 12 MHz.
  • Señales de amplitud comprendidas entre 0 y 12V.
  • Entradas de modulación externa de AM y FM.


Generador y osciloscopio virtual en funcionamiento



 

Proteus incorpora nuevas herramientas de diagnóstico para ayudarnos en las tareas de depuración de simulaciones. Con este mecanismo se visualiza en una ventana mensajes en forma de texto que nos informan de la evolución de la simulación.
 
Asesor de simulación

Como es lógico, Proteus permite configurar las opciones de esta herramienta de diagnóstico para adecuarla a nuestras necesidades. De todas formas es importante tener en cuenta, que habilitar estas opciones puede disminuir el rendimiento del equipo en cuanto a velocidad de simulación.
 
Asesor de simulación

El asesor de simulación almacena todos los errores, mensajes de diagnóstico y avisos que se generan durante la simulación. En la zona inferior de la pantalla se muestra un resúmen en la barra de estado.
 
 
Mandos del Asesor de simulación

 
 

Si en los diseños realizados se incluye la utilización de alguno de los microprocesadores más usados en el mercado (PIC, AVR, 8051, 8052, 68HC11) por una pequeña cantidad adicional, se pueden adquirir modelos de simulación VSM para estos componentes.
 
simulación de un microprocesador en proteus
 
Esta técnica exclusiva, permite la simulación completa de esquemas electrónicos con microprocesadores, incluída toda la electrónica asociada y con velocidades próximas al tiempo real. 
 
Encontrará mas información sobre esta característica en el apartado dedicado a VSM.
 
 
 
  • Integración total con la herramienta ISIS
  • Simulador en modo mixto real, integrando la simulación estándar SPICE3F5 con el motor de simulación digital dirigida por eventos de altas prestaciones exclusivo de PROTEUS.
  • Incorporación de once instrumentos virtuales: Voltímetro DC, Voltímetro AC, Amperímetro DC, Amperímetro AC, Generador de señales, Generador de patrones, Osciloscopio, Analizador lógico, Temporizador-contador, Terminal virtual y sondas lógicas.
  • Modelos animados interactivos para interruptores, pulsadores, potenciómetros, lámparas, leds, displays de siete segmentos, etc.
  • Capacidad para crear modelos animados personalizados interactivos sin necesidad de programación.
  • Posibilidad de visualizar la información instantánea de los componentes y los parámetros de los dispositivos en cualquier momento y en cualquier punto de la simulación, puntualmente o generado por eventos.
  • La animación de los esquemas electrónicos se realiza mediante presentación del estado lógico de los pines, coloreado diferente de los cables en función del voltaje y flechas para indicar la dirección de la corriente. Ideal para propósitos educativos en la enseñanza de los principios básicos de la electrónica.
  • La suite PROTEUS incluye más de 70 circuitos animados que conforman un amplio curso de electrónica básica.
  • Más de 100 ejemplos de diseños incorporados con la suite.
  • Capacidad para crear modelos animados propios en formato de librerías estándar DLL para ser utilizadas en C++. La documentación completa se suministra en formato de VSM SDK.
  • Completo conjunto de primitivas SPICE3 incluyendo modelos para MOSFET, BSIM3, MESFET, etc.
  • Compatibilidad total con los modelos SPICE de los principales fabricantes de componentes electrónicos de libre disposición en Internet.
  • Más de 6.000 modelos incluídos con la suite.
  • Modelos de simulación digital gobernado por eventos para dispositivos de pulsos, comportamientos erroneos, entradas flotantes y estados indefinidos.
  • Primitivas digitales para puertas, registros, memorias, contadores, básculas y muchos más dispositivos.
  • Modelos de simulación de dispositivos PAL (matrices de lógica programable), permitiendo la captura de los mapeados del dispositivo directamente desde ficheros estándar JEDEC generados por los compiladores de dispositivos PLD.
  • Liberías de modelos incluídos para las series 74 TTL, series 4000 CMOS, circuitos integrados de memoria, etc.

 

  • Análisis estándar SPICE incluyendo transitorios analógicos, transitorios digitales, transitorios de modo mixto, frecuencias, transformadas de Fourier, ruídos, distorsiones, curvas de transferencia y puntos de operación.
  • Visualización de gráficos analógicos, digitales y de buses de datos.
  • Análisis de audio y cálculos de ondas para ejecutar en tarjetas de sonido.
  • Lenguaje de scripts Labcenter EasyHDL, que posibilita la utilizaciíon de generadores de señales complejas y arbitrarías mediante programación.
  • Los análisis interactivos se ejecutan dentro de la simulación y se muestra el resultado en forma de gráfico.
  • Análisis para homologaciones con destino a pruebas de control de calidad.
  • Sondas que permiten obtener gráficos de funciones matemáticas derivadas a partir de las medidas de voltaje y corriente.
  • Optención de medidas exactas mediante la utilización de cursores en los gráficos.
  • Capacidad de exportar los resultados de la simulación a otro software en formato CSV (v.g. Excel).

 

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