MINICURSO ORCAD PSPICE

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MINICURSO 
ORCAD PSPICE 
 
 
 1
 
 
 
 
 
R4
100k
0
C3
24n
R6
1k
V
 
 
ORGANIZAÇÃO: 
 
Vcc
V2
15Vdc
C2
24n
R9
20
R7
100k
Vee
0
D2
D1N4007
C1
24n
R1
2.2k
0
Vee
Vcc
V1
15Vdc
0
R8
20
Vee
R5
1k
D1 D1N4007
U1LM741 4
3
2 1
6
5
+
-
V
+
V-
OUT
OS1
OS2
7
Vcc
 2
AGRADECIMENTOS 
 
 Ao Programa de Educação Tutorial – PET pela oportunidade. 
 Aos Acadêmicos Fernando Ricard Wessler e Rafael Marc Le Boudec pelo 
desenvolvimento deste material didático. 
 Esta apostila trata-se de um material didático, destinado aos acadêmicos 
de Engenharia Elétrica. 
 Comentários, sugestões e críticas de professores e alunos serão bem 
vindos. 
 
 
Joinville, 16 de março de 2007. 
 
 
 3
INDÍCE 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................ 4 
2. O AMBIENTE DE TRABALHO E PARAMETROS BÁSICOS............................................................. 5 
2.1 INICIANDO UM PROJETO .................................................................................................................... 5 
2.2 PRINCIPAIS FERRAMENTAS DE EDIÇÃO........................................................................................ 7 
2.3 OBSERVAÇÕES RELEVANTES............................................................................................................ 8 
2.4 COMANDOS DE ATALHOS ................................................................................................................... 9 
3. CRIAÇÃO DE CIRCUITOS..................................................................................................................... 10 
3.1 INSERINDO E CONECTANDO OS COMPONENTES DE UMA BIBLIOTECA........................... 11 
3.2 EDITANDO OS VALORES DOS COMPONENTES........................................................................... 13 
4. SIMULANDO UM CIRCUITO ................................................................................................................ 14 
4.2 PLOTAGEM DE DUAS FORMAS DE ONDAS EM UM MESMO GRÁFICO................................ 17 
4.3 PLOTAGEM DE FORMAS DE ONDAS EM DOIS GRÁFICOS SIMULTANEAMENTE ............ 18 
4.4 OBTENÇÃO DOS VALORES NUMÉRICOS DAS FORMAS DE ONDAS GERADAS ................. 19 
4.5 PERSONALIZANDO EIXOS E ESCALAS .......................................................................................... 20 
4.6 VISUALIZAÇÃO APENAS DOS VALORES DAS VARIÁVEIS....................................................... 21 
5. PARÂMETROS DE FONTES .................................................................................................................. 23 
6. ANÁLISE DC SWEEP............................................................................................................................... 25 
6.1 CURVA DE TRANSFERÊNCIA DE UM CIRCUITO QUALQUER ................................................ 25 
6.2 DETERMINANDO A CURVA CARACTERÍSTICA DE UM DIODO ............................................. 27 
6.3 DETERMINANDO A CURVA CARACTERÍSTICA DE UM TRANSISTOR ................................. 29 
7. RESITÊNCIA EQUIVALENTE DE UM CIRCUITO ........................................................................... 32 
8. ANÁLISE AC SWEEP – VARIANDO A FREQUÊNCIA ..................................................................... 34 
8.1 ANÁLISE AC SWEEP PARA DETERMINAÇÃO DO GANHO DE UM AMPLIFICADOR ........ 35 
8.2 DIAGRAMA DE BODE .......................................................................................................................... 38 
9. ANÁLISE TRANSITÓRIA ....................................................................................................................... 42 
9.1. CIRCUITO COM CAPACITOR........................................................................................................... 42 
9.2. CIRCUITO COM CAPACITOR COM CONDIÇÕES INICIAIS NÃO NULAS............................. 44 
9.3. CIRCUITO COM INDUTOR ................................................................................................................ 45 
10. INDUTÂNCIA MÚTUA .......................................................................................................................... 47 
11. ANÁLISE MONTE CARLO................................................................................................................... 51 
11.1. ANÁLISE MONTE CARLO DO PIOR CASO.................................................................................. 51 
11.2. ANÁLISE MONTE CARLO ESTATÍSTICA .................................................................................... 54 
12. ANÁLISE PARAMÉTRICA................................................................................................................... 58 
 
 4
1. INTRODUÇÃO 
 
 Os simuladores de circuitos foram inicialmente construídos na década de 
70 por causa da grande complexidade que os circuitos passaram a ter a partir desta década e 
para auxiliar nos projetos de Circuitos Integrados, pois um circuito integrado só é 
fisicamente construído quando todas as simulações elétricas do circuito mostram o 
resultado desejado. 
 Um dos primeiros simuladores desenvolvidos foi o SPICE (Simulation 
Program with Integrated Circuits Emphasis), o qual até hoje é a plataforma utilizada pela 
maioria dos simuladores atuais, como seus conceitos são gerais, pode ser usado para 
qualquer rede que possa ser descrita em termos de elementos básicos de circuitos 
(resistores, capacitores, indutores, fontes dependentes e independentes). 
 O objetivo principal de se usar um simulador de circuitos é o custo, o qual 
tem a ver com tempo, confiabilidade e precisão, mas os simuladores eletrônicos também 
são usados como ferramentas auxiliares. Por todas as razões acima expostas é que o 
simulador de circuitos é uma ferramenta indispensável para estudantes, professores e 
profissionais de eletrônica. 
 Este minicurso do Software Orcad-Pspice visa fornecer aos alunos noções 
básicas para a utilização do programa em simulações que serão apresentadas passo a passo 
no decorrer deste. 
2. O AMBIENTE DE TRABALHO E PARAMETROS BÁSICOS 
 
 Uma das facilidades deste software é que cada projeto iniciado possui 
uma janela independente, o que nos permite o gerenciamento de vários projetos na mesma 
seção e o controle de forma reunida e organizada de todas as informações necessárias a 
cada projeto, incluindo diretórios de esquemáticos, páginas esquemáticas, componentes, 
dentre outros. Como mostrado abaixo. 
 
 
2.1 Iniciando um Projeto 
 No botão de Iniciar do Windows, selecione o programa ORCAD 
FAMILY RELEASE e depois CAPTURE CIS. 
 
 5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6
 
 
 
Ferramentas de Zoom 
Ferramentas para inserção de 
componentes e linhas 
TELA DO ORCAD CAPTURE E SEUS ÍCONES 
 A tela apresentada acima é denominada folha e é nela que iremos 
desenhar nossos circuitos. 
 
2.2 Principais Ferramentas de Edição 
 As principais ferramentas de edição podem ser acessadas através do menu 
PLACE ou da barra de ferramentas que se encontra à direita da área de trabalho. As 
principais ferramentas de edição são descritas a seguir: 
• PART – insere um componente 
• WIRE – desenha a conexão 
• BUS – desenha um barramento 
• JUNCTION – coloca uma junção 
• BUS ENTRY – conexão com o barramento 
 7
 8
• NET ALIAS – labels em nós 
• POWER – alimentação 
• GROUND – terra 
• PLACE TEXT – inserir texto 
 
2.3 Observações Relevantes 
 
• TODO CIRCUITO NECESSITA DE UM PONTO DE TERRA 
• O simulador Orcad-Pspice não distingue entre caracteres maiúsculos e minísculos. 
• O número de um campo pode ser qualquer número real. Sendo que esses podem ser 
seguidos por um expoente inteiro (80E-5 ou 3.1415e6) ou ainda fatores de escala 
simbólicos, como mostrado na tabela a seguir: 
Símbolo Forma Exponencial 
F 1E-15P 1E-12 
N 1E-9 
U 1E-6 
M 1E-3 
K 1E3 
MEG 1E6 
G 1E9 
T 1E12 
• Letras após um número que não fatores de escala, são ignoradas, sendo que as letras 
após as de fatores também são desprezadas. Como exemplo, 5, 5A, 5V representam 
o mesmo número. 
 
2.4 Comandos de Atalhos 
 Muitos comandos são utilizados com freqüência, com isso abaixo são 
apresentados os principais atalhos desses comandos. 
 9
3. CRIAÇÃO DE CIRCUITOS 
 
 Este capítulo descreve como criar um simples circuito, mostrado na 
figura a seguir: 
R1
1k
R4
3k
0
R3
2k
R2
1k
V2
FREQ = 60
VAMPL = 10
VOFF = 0
 
1. Abra o programa conforme mostrado no capítulo 2. 
2. No gerenciador de projetos, no menu FILE, em NEW selecione PROJECT. 
 
3. Selecione ANALOG OR MIXED A/D. 
4. Na caixa NAME, entre com o nome do projeto. 
 10
5. Na caixa LOCATION, selecione o local onde o projeto será salvo, então clique 
em OK. 
6. Selecione a opção CREATE A BLANK PROJECT e depois OK. 
 
 
3.1 Inserindo e Conectando os Componentes de uma Biblioteca 
1. No menu PLACE e depois PART, ou então use como atalho SHIFT + P. 
 
Componentes 
da biblioteca 
especificada 
Biblioteca de 
componentes 
 Os componentes do ORCAD PSPICE encontram-se divididos em 
bibliotecas, sendo que novas bibliotecas podem ser adquiridas em sites de fabricantes de 
componentes. Abaixo são mostradas algumas bibliotecas do software em questão que 
 11
serão utilizadas durante o curso. 
BIBLIOTECA ANALOG 
 Nesta biblioteca encontram-se os componentes básicos (capacitores, 
indutores, resistores). 
 
BIBLIOTECA PHIL_BJT 
 Nesta biblioteca encontram-se os principais transistores BJT que 
iremos utilizar. 
 
1. Selecione a biblioteca em que se encontra o componente. Após escolhido o 
mesmo pressione OK. 
2. Posicione corretamente o componente no local desejado. 
3. Após colocado todos os componentes na área de trabalho devemos conectá-los 
utilizando o comando WIRE no menu PLACE. 
**É obrigatória a presença de um nó zero(terra) no circuito. 
 12
3.2 Editando os Valores dos Componentes 
1. Clique duas vezes sobre o valor do componente, com isso abre-se uma janela de 
edição onde os valores default desses componentes podem ser alterados 
facilmente. 
 
***Alguns componentes como fontes, necessitam de mais de uma especificação 
(valor, freqüência e outros). 
2. Após completa todas as definições dos parâmetros, o circuito estará pronto para 
ser simulado. 
 13
4. SIMULANDO UM CIRCUITO 
 Após montado o circuito corretamente (não esqueça a presença de um 
nó zero), podemos simular o mesmo para determinarmos os valores desejados, para isso 
devemos criar uma nova simulação, seguindo os passos abaixo. 
No menu PSPICE, escolha a primeira opção, NEW SIMULATION PROFILE, ou 
escolha esta opção através do botão mostrado na figura abaixo. 
 
New Simulation 
1. Depois de selecionada esta opção, a janela mostrada a seguir será aberta 
automaticamente. 
 
2. Nomeie a simulação conforme desejado e então clique em CREATE. 
 
 14
 
Tempo de Simulação 
Início da Simulação 
Tipo de Simulação 
3. Pressione OK. 
4. Para rodar a simulação, após definido os parâmetros acima, podemos usar a tecla 
de atalho F11, ou ainda pressionando o botão PLAY mostrado na figura a seguir. 
 
5. Após iniciarmos a simulação, aparece rapidamente na tela a janela PSPICE 
NETLIST GENERATION, esse NETLIST identifica possíveis erros na etapa 
de edição da página esquemática. 
 Caso a simulação esteja correta a seguinte janela será aberta. 
 15
 
6. A partir de agora poderemos então fazer uma melhor análise das formas de 
ondas, valores de tensões, correntes, potência e outros. Para isso retorne ao 
ORCAD CAPTURE e com os botões mostrados a seguir escolha a opção 
desejada. 
 
3.2Tensão 
3.2Corrente
3.2Potência
 
 
7. Selecione a ponteira desejada e depois posicione a mesma na parte desejada do 
circuito. Volte a tela de simulação e verifique que a simulação já está 
apresentada nesta tela. Para demonstração, conectaremos a ponteira de tensão 
no resistor R1. 
 16
 Ao posicionar a ponteira de corrente, ela deverá estar junto da 
extremidade de um componente. A corrente será positiva se a corrente estiver 
entrando na extremidade do componente e negativa se estiver saindo. 
0
R3
2k
V
R2
1k
R4
3k
R1
1k
V2
FREQ = 60
VAMPL = 10
VOFF = 0
 
Ao retornarmos a janela de simulação poderemos verificar a seguinte forma de onda. 
 Time
0s 10ms 20ms
V(R1:2)
-10V
0V
10V
 
Caso seja necessário, ajuste os tempos de simulação para melhor visualização. 
 
4.2 Plotagem de Duas Formas de Ondas em um mesmo Gráfico 
 Muitas vezes necessitamos plotar mais de uma forma de onda em um 
mesmo gráfico afim de compará-las, isso é possível neste software. Para isso proceda 
seguindo as etapas apresentadas a seguir. 
1. Após termos plotado uma forma de onda, apenas retorne ao Capture e 
posicione a ponteira no local desejado do circuito. 
 17
2. Retorne a simulação e verifique que ambas são apresentadas simultaneamente 
no mesmo gráfico.O resultado desta nova simulação é apresentado na figura a 
seguir. 
 Time
0s 10ms 20ms
V(R1:2) V(R2:2)
-10V
0V
10V
 
4.3 Plotagem de Formas de Ondas em Dois Gráficos Simultaneamente 
 Muitas vezes quando estamos analisando um circuito existem 
variáveis de grandezas bastante diferentes. Com isso podemos plotar essas curvas em 
dois gráficos simultaneamente. 
 Para demonstrarmos isso iremos plotar em um gráfico a tensão no 
resistor R1 do circuito anterior e no outro gráfico a corrente desse mesmo resistor. Para 
isso devemos seguir os seguintes passos. 
1. Plote novamente a tensão no resistor R1, após isso no menu PLOT da janela de 
simulação escolha a opção ADD PLOT TO WINDOWN, um novo gráfico irá se 
abrir. 
2. Retorne ao ORCAD CAPTURE e posicione a ponteira de corrente sobre o 
resistor R1 e retorne a tela de simulação. Observe que dois gráficos são 
apresentados simultaneamente com escalas diferentes. 
 18
 Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms
V(R1:2)
-10V
0V
10V
-I(R1)
-5.0mA
0A
5.0mA
SEL>>
 
 
4.4 Obtenção dos Valores Numéricos das Formas de Ondas Geradas 
 Às vezes em uma curva de simulação precisamos obter alguns valores 
sobre a mesma, isso pode ser feito de duas maneiras, a primeira não iremos apresentar 
neste curso, mas seria através da visualização do arquivo de saída gerado pelo 
simulador. A segunda que será abordada agora, é feita através do posicionamento do 
cursor sobre a curva gerada pela simulação. 
1. No menu de comandos da janela de simulação em TRACE escolha a opção 
CURSOR > DISPLAY. Com isso o valor poderá ser obtido selecionando o local 
sobre a curva com o auxilio do mouse. A figura a seguir exemplifica isso. 
 Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms
10V
 19
V(R1:2)
-10V
0V
V(R1:2)
 
 
 Nesta opção ainda contamos com as opções de máximos, mínimos, 
intersecção com os eixos e outras funções. 
4.5 Personalizando Eixos e Escalas 
 No menu PLOT – AXIS SETTINGS podemos definir limites 
personalizados para valores dos eixos nos Menus X AXIS e Y AXIS. 
 Ainda no menu X AXIS clicando em AXIS VARIABLE é possível 
definir uma nova variável para o eixo X, o que permite a análise de uma variável em 
função de outra variável do circuito. 
 Caso estejamos analisando duas variáveis com escalas de grandezas 
diferentes podemos definir escalas diferentes para o eixo Y independentes para cada 
uma delas utilizando no menu PLOT o comando ADD Y AXIS, para esse comando 
devemos seguir os passos citados a seguir. 
1. Apague todas as curvas, clicando no nome da mesma e Delete. 
2. No menu PLOT escolha a opção ADD Y AXIS. 
3. Adicione uma nova curva para o primeiro eixo. 
4. Selecione o segundo eixo Y e adicione a segunda curva. 
A figura abaixo ilustra um exemplo da aplicação deste procedimento. 
 Time
0s 5ms 10ms 15ms 20ms
1 V(R1:2) 2 -I(R2)-10V
0V
10V
1
 
-2.0mA
0A
2.0mA
2
 
 >>
 
 20
 4.6 Visualização Apenas dos Valores das Variáveis 
 Para visualizar apenas os valores das variáveis desejadas e não suas 
formas de onda façam o uso das ferramentas do ORCAD CAPTURE apresentadas na 
figura a seguir. 
 
 Ao colocarmos essas ponteiras BIAS POINTS nos pontos desejados 
do circuito, podemos verificar que os valores são gerados instantaneamente, conforme 
mostrado a seguir. 
V6
FREQ = 60
VAMPL = 10
VOFF = 2
1.200mA
0
R2
1k
800.0uA
R1
1k1.200mA
R3
2k
400.0uA
 
 
EXERCICIO 1: Construa o circuito retificador apresentado na figura abaixo e encontre 
as tensões nos pontos A, B e a Corrente no Diodo apresentados na figura. Apresente os 
resultados em gráficos diferentes e em mesmo gráfico, porêm escalas diferentes. 
V3
FREQ = 60
VAMPL = 10
VOFF = 0 
D5
D1N4007
R5
200
C2
100u
0
A
Corrente
B
 
 21
 Time
0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms 90ms 100ms
1 V(D1:1) V(C1:2) 2 I(D1)
-10V
-5V
0V
5V
10V
1
 
-200mA
0A
200mA
400mA
600mA
2
 
 >>
 22
5. PARÂMETROS DE FONTES 
 Muitas vezes necessitamos de fontes que apresentam determinadas 
formas de ondas (quadradas, triangulares, etc), com isso devemos configurá-las de 
modo a atender nossas necessidades, desta forma este capítulo tem como objetivo 
principal à demonstração das principais configurações e fontes disponíveis na biblioteca 
SOURCE. 
 
 A figura a seguir explica como configurar os parâmetros da fonte 
VPULSE da biblioteca SOURCE para gerarmos uma forma de onda triangular de 
período 0.5ms. 
V1
TD = 0.0000000001
TF = 0.25E-3
PW = 0.1E-10
PER = 0.5E-3
V2 = 3V
V1 = -3V TR = 0.25E-3
0
R1
1k
V
 
 23
 A seguir é apresentada a forma de onda produzida por esta fonte, 
depois de configurado todos os parâmetros e gerado uma nova simulação, conforme já 
apresentado anteriormente. 
 Time
0s 0.4ms 0.8ms 1.2ms 1.6ms 2.0ms
V(V1:+)
-4.0V
-2.0V
0V
2.0V
4.0V
 
 24
6. ANÁLISE DC SWEEP 
 Até este momento do curso, caso desejássemos simular um circuito 
para diferentes valores de uma fonte, precisaríamos alterar estes valores quantas vezes 
fosse necessário e rodar a simulação cada vez que alterássemos esses parâmetros. 
Contudo, este capítulo terá como objetivo principal a demonstração de uma nova 
técnica a fim de evitar essas repetições desnecessárias. 
 
6.1 Curva de Transferência de um Circuito Qualquer 
 Muitas vezes necessitamos saber como varia a tensão de saída de um 
circuito quando variamos a tensão de entrada do mesmo, com este sofware isto se torna 
muito simples, para exemplificarmos isso o circuito abaixo será utilizado. 
 25
R2
4.7k
R3
2.3k
0
Ventrada
25V R5
1k
R4
560
Vsaída
 
 O Vsaída é o nome dado a um determinado nó. Podemos distinguir os 
nós de qualquer circuito através do menu PLACE NET ALIAS. 
 
 Depois de construído o circuito uma nova simulação deverá ser criada, 
contudo como desejamos obter a curva de transferência do circuito, iremos alterar 
alguns parâmetros desta simulação. A figura a seguir demonstra todos os parâmetros 
que devemos configurar. 
 
Fonte
Tipo de Simulação 
Variação/Parâmetros
 Depois de configurado esses parâmetros, acabamos de impor ao 
software que simule uma variação de uma fonte de tensão (neste exemplo V2) de 30V, 
escolhemos também o tipo de variação (linear). Note que foi definido valor inicial e 
final e também incremento do mesmo. 
 Rode a simulação e acrescente a variável desejada no gráfico através 
do menu TRACE > ADD TRACE. 
 26
 
 Escolha tensão V(Vsaida), conforme mostrada acima e pressione OK. 
Com isso está determinada a curva de transferência do circuito e a mesma está 
apresentada abaixo. 
 V_V2
0V 5V 10V 15V 20V 25V 30V
V(VSAIDA)
0V
2.0V
4.0V
 
6.2 Determinando a Curva Característica de um Diodo 
 Como agora conhecemos um pouco mais sobre este poderoso software 
temos condições suficientes de encontrar a curva característica de um diodo, para isso 
simularemos o circuito abaixo. 
 27
 28
R2
500
D1
D1N4007
0
Ventrada
5
Vdiodo
 
 Criamos uma nova simulação e configuramos os parâmetros conforme 
mostrado no exemplo anterior, porém neste exemplo a variação de tensão da fonte de 
entrada será de –1.5V a 1.5V e o incremento será de 0.1V. Abaixo são apresentadas 
duas figuras, a primeira apresenta a tensão no diodo e a segunda apresenta a corrente no 
diodo em função da tensão no diodo. 
 V_V2
-1.5V -1.0V -0.5V 0V 0.5V 1.0V 1.5V
V(VDIODO)
-2.0V
0V
2.0V
 
 V(VDIODO)
-1.6V -1.2V -0.8V -0.4V 0V 0.4V 0.8V
I(D2)
-2.0mA
0A
2.0mA
 
 Para obtenção da curva de transferência de um diodo zenner siga os 
mesmos passos apresentados para a função de transferência de um diodo. 
 
6.3 Determinando a Curva Característica de um Transistor 
 A seção anterior, na qual foram demonstradas ferramentas que nos 
dão suporte a obtenção da curva característica de um circuito qualquer, porém optamos 
por encontrar a curva característica de um diodo. Contudo esta ferramenta é de extrema 
importância no nosso dia-a-dia, com isso para fixarmos tais conceitos iremos repetir tais 
passos para obtenção da curva característica de um transistor. 
 Para isso iremos simular o circuito apresentado a seguir: 
V1
0Vdc I2
0Adc
Q1
BC548A
0 
 Depois de montado o circuito da figura apresentada 
anteriormente, devemos criar uma nova simulação DC SWEEP e configurar os mesmos 
parâmetros já utilizados na obtenção da curva característica do diodo, porém agora 
estamos trabalhando com duas fontes, uma de tensão e uma de corrente. 
 Primeiramente configure os parâmetros para a fonte de tensão, esses 
parâmetros estão apresentados na figura seguinte, ou seja, a fonte recebe um valor 
inicial de tensão de 0V, sendo essa tensão incrementada de 0.1V até que seja alcançado 
os 10V. 
 29
 
 Depois de configurados esses parâmetros para a fonte de tensão, ainda 
devemos configurá-los para a fonte de corrente. Para essa configuração escolha a opção 
SECONDARY SWEEP, conforme apresentado na figura anterior. 
 
 Agora configure os parâmetros para a fonte de corrente, esses 
parâmetros estão apresentados na figura seguinte, ou seja, a fonte recebe um valor 
inicial de corrente de 0mA, sendo essa corrente incrementada de 2mA até que seja 
alcançado os 10mA.Conforme apresentado na figura a seguir. 
 
 30
 
 Com isso rode a simulação (F11), conecte uma ponteira de corrente 
no coletor do transistor, com isso está levantada a curva característica do transistor, veja 
os resultados a seguir. 
 V_V1
0V 2V 4V 6V 8V 10V
IC(Q1)
0A
250mA
500mA
 
 31
7. RESISTÊNCIA EQUIVALENTE DE UM CIRCUITO 
 Este capítulo irá mostrar um método de obtenção da resistência 
equivalente de um circuito, contudo vale lembrar que esse método tem validade apenas 
para circuitos que apresenta somente resistores, para circuitos que apresentam 
impedância que varia com a freqüência uma modificação deverá ser efetuada, essa 
observação será apresentada no final deste capítulo. 
 Esse método é bastante simples, devemos desligar todas as fontes de 
tensão ou corrente do circuito em análise, conectar um gerador de corrente a entrada do 
circuito, aplicar então o DC SWEEP fazendo com que a corrente varie de 0mA até um 
valor qualquer. Simula-se o circuito e plota-se o gráfico V(Vs)/I_I1 (supondo Vs como 
um ponto adotado como referência na entrada do circuito). Após esses procedimentos, 
analisando o gráfico, fica claro que a leitura do valor constante é a leitura do valor da 
resistência equivalente do circuito. Abaixo são apresentadas as figuras que ilustram este 
procedimento. 
 Para acrescentar operações matemáticas à variável que será plotada no 
gráfico, deve-se clicar do lado direito da janela que se abre ao clicar no menu TRACE > 
ADD TRACE. Ver figura abaixo: 
 
 32
R10
1k
R8
1k
R2
2k
 33
Vs R121k
R9
1k
0
R11
1k
R7
2k
I1
0Adc
 
 Simule o circuito acima e encontre a forma de onda V(Vs)/I_I1. O 
momento de estabilidade do gráfico nos mostra a resistência equivalente do circuito. 
Observe a figura a seguir, onde a mesma ilustra o valor da resistência equivalente 
fazendo o uso do cursor. 
 I_I1
0A 0.2A 0.4A 0.6A 0.8A 1.0A
V(VS)/ I_I1
0
250
500
 
 
 ***Para circuitos em que a impedância varia com a freqüência 
(indutores e capacitores ) substitua o gerador de corrente DC por uma fonte de corrente 
alternada com fase zero. 
8. ANÁLISE AC SWEEP – VARIANDO A FREQUÊNCIA 
 Nos capítulos anteriores tratamos apenas de circuitos que envolviam 
análise DC e um pouco sobre AC. Porém, em certos casos, precisamos analisar circuitos 
com diferentes valores de uma grandeza AC, sendo essa análise aplicada diretamente 
para a construção de Diagrama de Bode – Gráficos de Ganho e Fase e análise de 
fasores. Para isso iremos fazer uso da ferramenta de simulação AC SWEEP. 
 Para mostrarmos o funcionamento desta ferramenta iremos simular o 
circuito apresentado na figura a seguir. 
R5
1
31
 34
0
R6
2
2
I1
2A
L1
318uH
R7
3
1 2
V4
12
C2
159u
 
 Porém, como podemos perceber no circuito acima, temos dois 
componentes ainda não utilizados até o momento, sendo elas a fonte de tensão VAC e a 
de corrente IAC. O valor ACMAG, ou ainda, a magnitude da fonte AC pode ser 
interpretado como um valor RMS ou de Pico, ficando a escolha do projetista, basta 
escolher a interpretação desejada e todas as outras obtidas serão também interpretadas 
da mesma maneira. 
 Como estamos interessados em uma simulação em que a freqüência 
possa ser variada, crie uma nova simulação e em ANALYSIS TYPE escolha a opção AC 
SWEEP/NOISE. 
 Como para esta simulação iremos usar a freqüência variando de 1kHz 
a 11kHz, insira estes valores nos parâmetros que devem ser configurados nessa 
simulação, outro parâmetro a ser configurado é o de pontos por década, neste exemplo 
iremos usar 100 pontos. Para este caso iremos visualizar as tensões nos pontos 1, 2 e 3 
com uma análise linear. 
 
 A seguir está apresentado o resultado desta simulação. 
 Frequency
2KHz 4KHz 6KHz 8KHz 10KHz 12KHz1KHz
V(1) V(2) V(3)
0V
10V
20V
 
8.1 Análise AC SWEEP para Determinação do Ganho de um Amplificador 
 No início deste capítulo aprendemos como usar a análise AC SWEEP 
e como exemplo fizemos uma simples simulação. Contudo, uma das maiores aplicações 
desta análise é a obtenção da reposta em freqüência de um amplificador. É necessário 
 35
frisar que esta análise, quando realizada em um circuito com transistor, o ponto de 
operação DC é calculado e o transistor é visto como uma variação de um pequeno sinal 
ao redor do ponto de operação. Segundo SEDRA/SMITH esta análise só pode ser 
utilizada para calcular o ganho de pequenos sinais e resposta em freqüência. 
 Para fixarmos o uso desta ferramenta, iremos efetuar a análise AC do 
amplificador retirado do livro de Microeletrônica SEDRA/SMITH e mostrado na figura 
seguinte para freqüências variando de 1Hz a 100MHz com 100 pontos por década, e 
uma análise logarítmica. 
 36
Vo
0
C2
1U
0
0
V1
12V
R4
6k
C1
1U
0
Q2
Q2N3904
R3
4k
R1
8k
V4
1Vac
0Vdc
00
C3
10U
R5
3.3k
R6
4k
R2
4k
 
 Crie novamente uma simulação conforme efetuado no item anterior e 
configure os parâmetros de acordo com a figura apresentada abaixo. 
 
 Depois de configurados esses parâmetros, podemos rodar a simulação 
(F11). Contudo, como queremos analisar o ganho deste amplificar para uma ampla 
faixa de freqüências devemos analisar a tensão de saída em dB. Para isso siga os passos 
mostrados nas figuras a seguir. 
 
 37
 
 Frequency
1.0Hz 100Hz 10KHz 1.0MHz 100MHz
DB(V(VO))
-100
0
100
 
8.2 Diagrama de Bode 
 O Diagrama de Bode possui uma característica relevante para análise 
de um circuito, visto que com ele podemos ao mesmo tempo visualizar a amplitude e a 
fase de um circuito em função da freqüência. 
 Para demonstrarmos como obtemos o diagrama de Bode de um 
circuito iremos utilizar o circuito apresentado no livro de Microeletrônica 
SEDRA/SMITH e mostrado na figura a seguir. 
 38
 39
Vo
R2
1kV1
1Vac
0Vdc C1
1U
0 
 Como podemos verificar o circuito trata-se de um Filtro Passa baixas, 
como sabemos o capacitor para altas freqüências se comporta como um curto, 
permitindo então apenas a passagem de baixas freqüências. 
 Podemos ainda obter a freqüência wo, onde a mesma é dada pelo 
inverso do produto Resistor Capacitor, de acordo com os componentes escolhidos 
teremos uma freqüência de corte igual a 159Hz, sendo que por definição esta 
freqüência apresenta uma queda de –3dB no ganho do circuito. 
 As figuras seguintes apresentam os passos para encontrarmos o 
diagrama de Bode deste filtro, os passo de criação da simulação serão omitidos. Após 
rodar a simulação. 
 
 
 Como podemos perceber na figura acima em FUNCTIONS OR 
MACROS, como estamos interessados tanto na amplitude e fase do diagrama devemos 
escolher a opção mostrada em azul, o mesmo vale para variável de saída que queremos 
plotar, ou seja, a saída Vo. Após esses procedimentos obtemos o Diagrama de Bode que 
é apresentado na figura a seguir. 
 Frequency
1.0Hz 10Hz 100Hz 1.0KHz 5.0KHz
P(V(VO))
-100d
-50d
0d
SEL>>
DB(V(VO))
-40
-20
0
 
 40
 
 Como podemos observar no diagrama de amplitude, a freqüência de 
corte calculada está de acordo com o valor encontrado no Diagrama de Bode. 
 41
9. ANÁLISE TRANSITÓRIA 
 Nesta parte do curso iremos demonstrar as ferramentas para análise de 
circuito em função do tempo, onde o mesmo será simulado levando em consideração 
uma súbita mudança no circuito devido à abertura ou fechamento de chaves. A análise 
transitória que iremos simular permite visualizarmos formas de onda em função do 
tempo, similar a um osciloscópio. Para demonstrar o uso desta ferramenta iremos 
simular circuitos com capacitores com condições inicias nulas, condições iniciais não 
nulas e também iremos apresentar a resposta transitória de um indutor. 
 
9.1. Circuito com Capacitor 
 Nesta seção iremos apresentar a simulação de um circuito com uma 
mudança súbita de estado. Na primeira parte será simulada uma chave abrindo e na 
segunda parte uma chave fechando. Para esta simulação iremos utilizar a chave 
“SW_TOPEN” para o primeiro caso e “SW_TCLOSE” para o segundo caso, como 
exemplo iremos simular o circuito abaixo. 
C1
10U
V1
10V
 42
R1
500
Vo
0
R2
1k
U1
4ms
1 2
 
 Depois de criada a simulação abaixo e configurado o tempo de 
simulação, rode a mesma e assim obteremos a seguinte tensão em cima do capacitor, ou 
tensão de saída do circuito. 
 
 
 Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms
V(R3:2)
0V
2.5V
5.0V
7.5V
 
 
 
 43
9.2. Circuito com Capacitor com Condições Iniciais não Nulas 
 Como este curso visa mostrar as principais ferramentas deste software, 
iremos sempre utilizar circuitos didáticos, ou seja, circuitos que antes mesmo de 
simularmos já imaginamos a sua resposta. Para exemplificarmos a situação de um 
capacitor que inicia uma simulação com uma tensão inicial, iremos simular o circuito 
abaixo, no qual iremos considerar o capacitor com uma tensão inicial de 10V e que após 
1ms do início da simulação a chave será fechada, fazendo com que o capacitor seja 
descarregado nos resistores que se encontram em paralelo com o mesmo. 
 44
R2
1k
U2
1ms
1 2Vresistor
C1
10U
R1
1k
Vcapacitor
 
 Depois de montado o circuito mostrado na figura acima, ainda 
devemos configurar a tensão inicial que se encontra no capacitor e o seu valor, para isso 
dê um duplo clique sobre o componente e a seguinte tela se abrirá. 
 
Valor de Tensão Inicial 
 
 Como desejamos uma tensão inicial no capacitor de 10V, conforme já 
especificado acima, e queremos que a tensão nos resistores seja positiva, porconvenção 
iremos adotar que a tensão deverá ser negativa (-10V). Após esta última configuração 
crie uma simulação e execute a mesma. Os resultados estão apresentados a seguir. 
 
 Time
0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms 5.0ms 6.0ms 7.0ms
V(VRESISTOR)
0V
5V
10V
V(VCAPACITOR)
0V
5V
10V
SEL>>
 
 
9.3. Circuito com Indutor 
 Para análise de circuitos com indutores, as ferramentas serão as 
mesmas já utilizadas nas análises que envolviam capacitores, vale lembrar que 
capacitores não permitem que a tensão varie bruscamente enquanto que indutores não 
permitem que a corrente varie bruscamente. Com isso, caso seja necessário realizar uma 
simulação com condições iniciais, o procedimento adotado deverá ser o mesmo já usado 
anteriormente. Para exemplificarmos um circuito transitório que envolva indutores 
iremos simular o circuito abaixo. 
V1
5
 45
R2
2k
Vindutor
L1
1H
1
2
U1
0.5ms
1 2
R1
1k
0 
 Depois de configurados os parâmetros necessários a simulação nos 
fornecerá o seguinte resultado. 
 Time
0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms
I(L1)
0A
2.0mA
4.0mA
 
 
 46
10. INDUTÂNCIA MÚTUA 
 Por definição sabemos que a indutância mútua é a razão entre a força 
eletromotriz induzida em um circuito e a taxa de variação de corrente emno outro, ou 
ainda o fluxo magnético de um circuito varia com o tempo em virtude de correntes 
variáveis em circuitos vizinhos, o que prova uma força eletromotriz induzida. 
 Como agora já relembramos o conceito de indutância mútua, também 
devemos relembrar que o coeficiente de acoplamento entre duas bobinas é a parte do 
fluxo magnético gerado por uma bobina que atravessa a outra. 
 Com isso, para simularmos um circuito com indutância mútua 
devemos apenas definir o indutor e o coeficiente de acoplamento entre tais indutores, 
para este modo de simulação iremos desenhar o circuito abaixo, muita atenção deve-se 
ter com a polaridade dos indutores. 
R4
100
0
V2
1
0Vdc
C4
50u
L1
3m
1 2
 47
Vo
L3
7m
1
2
R3
1k
L2
1m
1 2
 
 Depois de desenhado o circuito acima, nos resta definir os parâmetros 
de acoplamento entre os indutores, para isso iremos utilizar o “K_LINEAR” com isso 
inserimos duas vezes esse componente. 
 Agora nos resta definir quem é a indutância L1, L2, L3 e qual o 
coeficiente de acoplamento entre elas. Para o primeiro caso iremos definir que L1=L1 e 
Coeficiente de Acoplamento é 0.4, para o segundo caso definimos L1=L1 e L2=L3 e 
Coeficiente de Acoplamento é 0.8, para configurar esses parâmetros siga os passos 
abaixo. 
1. Dê um duplo clique sobre o “K_LINEAR”, e a seguinte tela se abrirá. 
 
Acoplamento Indutâncias 
 
 Para retornar novamente ao esquemático apenas feche esta janela, nas 
configurações do segundo caso repita as condições iniciais e insira os parâmetros já 
citados acima. 
 
Acoplamento Indutâncias 
 
 Após essas configurações o esquemático estará da seguinte forma. 
R4
100
0
V2
1
0Vdc
K K3
COUPLING = 0.4
K_Linear
C4
50u
L1
3m
1 2
K K4
COUPLING = 0.8
K_Linear
 48
Vo
L3
7m
1
2
R3
1k
L2
1m
1 2
 
Crie uma simulação “AC SWEEP” e defina os parâmetros conforme mostrado na figura 
a seguir. 
 
 Rode a simulação e escolha a tensão de saída. 
 
 Com isso o resultado está apresentado na figura a seguir. 
 49
 Frequency
1.0Hz 10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz
V(VO)
0V
0.5V
1.0V
 
 50
 51
11. ANÁLISE MONTE CARLO 
 Na maioria das vezes em que projetamos um circuito, ou mesmo 
simulamos, esquecemos de considerar as tolerâncias de valores de um componente. No 
caso de um circuito que não seja exigida uma alta precisão, a tolerância é um parâmetro 
que pode ser desconsiderado, caso contrário, ela será um parâmetro a ser considerado 
em toda a análise e desenvolvimento do projeto. Portanto, o ORCAD PSPICE possui 
uma excelente ferramenta, a análise MONTE CARLO. Essa análise nos fornece como a 
tolerância de um componente afeta o desempenho do circuito, essa simulação nos 
fornece inúmeras respostas. Contudo apenas duas de maiores relevâncias serão 
abordadas neste curso: 
• A Análise MONTE CARLO DO PIOR CASO; 
• A Análise MONTE CARLO “ESTÁTISTICA”; 
 A primeira como seu próprio nome nos diz, nos fornece os valores 
máximos ou mínimos de um parâmetro dado às tolerâncias dos componentes, já a 
segunda, dado um circuito e especificado as tolerâncias dos componentes e uma 
tolerância para que este circuito seja de qualidade aceitável para sua aplicação, essa 
análise nos fornecerá estatisticamente quantas parte de uma determinada amostra serão 
considerados eficientes para a sua aplicação. 
 Uma observação importante é que está simulação só pode ser 
executada quando temos fontes cujos parâmetros sejam variáveis em amplitude ou 
ainda em freqüência (AC SWEEP / DC SWEEP / TRANSIENT). 
 
11.1. Análise Monte Carlo do Pior Caso 
 Como já citado anteriormente, esta análise nos fornece os valores 
máximos ou mínimos de um parâmetro dado as tolerâncias dos componentes do 
circuito. Para verificarmos a eficiência desta análise, iremos fazer uma simples 
simulação: 
Vo
R1
10kV4
1Vac
0Vdc
0
R2
10k
+-5%
+-5%
 
 Como podemos verificar no circuito apresentado na figura acima, 
trata-se de um simples divisor de tensão no qual os resistores apresentam uma tolerância 
de +-5%, porém este parâmetro deve ser especificado para o nosso simulador, para isto, 
de um duplo clique sobre o resistor e a seguinte janela se abrirá. 
 
Tolerâncias 
 
 Neste campo devemos definir a percentagem da variação em relação 
ao valor ideal do componente, neste caso, o resistor. O próximo passo a ser seguido é a 
criação de uma análise AC SWEEP (também poderíamos ter utilizado uma análise DC 
SWEEP) e configurar os parâmetros da seguinte forma. 
 52
 
 O próximo passo a ser tomado é a criação da simulação MONTE 
CARLO DO PIOR CASO, para isso proceda da maneira ilustrada nas figuras seguintes. 
 
 Variável de Saída 
PIOR CASO 
 Após essas configurações estamos pronto para rodar a simulação. 
Contudo, uma explicação sobre a resposta esperada é válida. Como se trata de um 
divisor de tensão com dois resistores de valores iguais, espera-se que a tensão de saída 
seja a tensão de entrada dividida por dois, contudo, esses componentes possuem uma 
certa tolerância, ou seja, de +-5%, como estamos fazendo uma simulação do pior caso 
possível, esperamos que um componente tenha uma variação de +5% e o outro –5% dos 
seus valores, com isso esperamos uma saída de aproximadamente 0.525V ou 0.475V, 
rodando a simulação poderemos comprovar esta análise, que está apresentada na figura 
 53
a seguir. 
 
 Selecione ALL e em seguida OK. 
 Frequency
0Hz 0.2KHz 0.4KHz 0.6KHz 0.8KHz 1.0KHz
V(VO)
475.0mV
487.5mV
500.0mV
510.0mV
 
 Caso precisarmos analisar a outra resposta faça pequenos ajustes 
utilizando o botão MORE SETTINGS já mostrado na figura anterior. 
 Caso precisarmos ver como um circuito se comporta para tolerância 
variando entre dois pontos isso também pode ser obtido facilmente. TENTE FAZER! 
 
11.2. Análise Monte Carlo Estatística 
 O método adotado nesta simulação visa fornecer uma visão estatística 
da porcentagem de circuitos de um determinado número de amostras que atende 
 54
certas especificações previamente definidas no momento das configurações dos 
parâmetros. 
 Para demonstrar o uso desta ferramenta, iremos fazer a análise do 
mesmo circuito já mostrado anteriormente, o divisor de tensão. Sabemos que este 
circuito tem um ganho ½ da saída em relação à entrada, nesta análise queremos saber 
então qual a porcentagem de uma amostra de 100 peças deste circuito me fornecer um 
ganho maior do que 0.49. Para isto execute as seguintes configurações, depois de já 
configurada a simulação AC SWEEP apresentada na seção anterior. 
 
 
 
 55
Selecione ALL e em seguida OK. 
 
 
 
 
 Max(V(VO))
460m480m 500m 520m 540m
0
20
40
P
e
r
c
e
n
t
n samples = 100
n divisions = 10
mean = 0.500068
sigma = 0.00989789
minimum = 0.477807
10th %ile = 0.486386
median = 0.499396
90th %ile = 0.51314
maximum = 0.522544
 
 Como podemos verificar através do HISTOGRAMA apresentado na 
 56
figura anterior, um número aproximado de 18 amostras, neste caso 18% das amostras 
não irão satisfazer as condições previamente especificadas. 
 Para maiores detalhes observe alguns pontos gerados pelo ARQUIVO 
DE SAÍDA O ORCAD PSPICE. 
 
 57
12. ANÁLISE PARAMÉTRICA 
 Em alguns casos, na análise de circuitos, desejamos saber como um 
circuito comporta-se para diferentes valores de um componente, ou seja, parametrizado 
este componente. Essa análise é possível com este software, sendo demonstrada através 
da análise do circuito abaixo, no qual o componente parametrizado será o resistor de 
entrada. O circuito que será simulado está apresentado na figura a seguir. 
V1
0Vdc
Vcc
 58
V2
0Vdc
0
V3
0Vdc
Vcc
R1
{Rval}
0
-Vcc
Vo
Vin
R2
1k
-Vcc
Vin
U1A
LM324
4
3
1
+
-
V+
V
-
OUT
2
110
 
 Para acrescentar as conexões Vcc, -Vcc e Vin selecione a opção “place 
off page conector” e o componente CAPSYM, renomeando o componente depois de 
colocado no esquemático. 
 O nosso componente que será parametrizado será o “RVAL”, assim 
denominado apenas por questão de conveniência, o mesmo poderia receber um nome 
qualquer, contudo esse nome deverá ser o mesmo no momento da parametrização do 
componente. 
 Para parametrizarmos um componente insira o componente 
“PARAM”, de um duplo clique sobre o mesmo e a seguinte tela se abrirá. 
 
 Selecione “NEW ROW” e a janela apresentada a seguir será 
mostrada. 
 
 
 Escolha a opção “APLY” e a janela que se abrirá em seguida apenas 
cancele esta opção. 
 Depois de configurados esses parâmetros crie uma simulação e nesta 
mesma escolha a opção “PARAMETRIC SWEEP” e “GLOBAL PARAMETER”. 
Depois de definidas essas opções, devemos definir o intervalo de variação do valor 
deste componente e ainda um incremento, ou apenas definimos os nossos próprios 
 59
valores de interesse. Neste exemplo iremos determinar que o mesmo assuma os valores 
mostrados abaixo, inicie em 1k e termine em 10k com um incremento de 1k. 
 
Lista de Valores 
Nome do Componente 
 Após as definições desses parâmetros podemos rodar a simulação, o 
resultado está apresentado a seguir. 
 Time
0s 0.2us 0.4us 0.6us 0.8us 1.0us
V(VO)
-20V
-10V
0V
 
 60
13. Exercícios 
Construa os circuitos a seguir e encontre as tensões nos pontos indicados: 
D10
V
C3
10u
C2
2200u
0
U5
uA7915C
3 2
1
IN OUT
G
N
D
0
V R1
15
2
1
0
R2
15
2
1
0
D11
D9
V
D12
C4
10u
U6
uA7815C
1 2
3
IN OUT
G
N
D
V1
FREQ = 60
VAMPL = 26
VOFF = 0
C1
2200u
V
V2
FREQ = 60
VAMPL = 26
VOFF = 0
0
 
 Time
0s 40ms 80ms 120ms 160ms 200ms
V(U5:OUT) V(D10:2) V(U6:OUT) V(C2:1)
-40V
0V
40V
 
 61
 62
Vcc
0
R4
5.6k
R1
{Rval} VDB
C1
0.47u
R3
3.3k
Vcc
Vin
PARAMETERS:
V1
5Vdc
Vin
R2
3.3k
Vo
D2
D1N3940
V2
1Vac
0Vdc
D1
D1N3940
0 
 Frequency
1.0Hz 100Hz 10KHz 1.0MHz 100MHz
VDB(VO)
-40
-20
0
 
 
	MINICURSO 
	ORCAD PSPICE 
	 
	 AGRADECIMENTOS 
	 
	 INDÍCE 
	 1. INTRODUÇÃO 
	2. O AMBIENTE DE TRABALHO E PARAMETROS BÁSICOS 
	2.1 Iniciando um Projeto 
	 
	2.2 Principais Ferramentas de Edição 
	2.3 Observações Relevantes 
	 
	 
	2.4 Comandos de Atalhos 
	3. CRIAÇÃO DE CIRCUITOS 
	3.1 Inserindo e Conectando os Componentes de uma Biblioteca 
	3.2 Editando os Valores dos Componentes 
	 4. SIMULANDO UM CIRCUITO 
	4.2 Plotagem de Duas Formas de Ondas em um mesmo Gráfico 
	4.3 Plotagem de Formas de Ondas em Dois Gráficos Simultaneamente 
	 
	4.4 Obtenção dos Valores Numéricos das Formas de Ondas Geradas 
	 4.5 Personalizando Eixos e Escalas 
	 4.6 Visualização Apenas dos Valores das Variáveis 
	 5. PARÂMETROS DE FONTES 
	 6. ANÁLISE DC SWEEP 
	 
	6.1 Curva de Transferência de um Circuito Qualquer 
	6.2 Determinando a Curva Característica de um Diodo 
	6.3 Determinando a Curva Característica de um Transistor 
	 7. RESISTÊNCIA EQUIVALENTE DE UM CIRCUITO 
	 8. ANÁLISE AC SWEEP – VARIANDO A FREQUÊNCIA 
	8.1 Análise AC SWEEP para Determinação do Ganho de um Amplificador 
	8.2 Diagrama de Bode 
	 9. ANÁLISE TRANSITÓRIA 
	 
	9.1. Circuito com Capacitor 
	9.2. Circuito com Capacitor com Condições Iniciais não Nulas 
	 
	9.3. Circuito com Indutor 
	 10. INDUTÂNCIA MÚTUA 
	 11. ANÁLISE MONTE CARLO 
	 
	11.1. Análise Monte Carlo do Pior Caso 
	 
	11.2. Análise Monte Carlo Estatística 
	 12. ANÁLISE PARAMÉTRICA