CAPÍTULO IX: Diseño JerárquicoCAPÍTULO IX: Diseño Jerárquico

Creación de subcircuitosCreación de subcircuitos

José Luis Sánchez Calero 2006

IntroducciónIntroducción

Un diseño jerárquico es aquél que posee dos Un diseño jerárquico es aquél que posee dos o más hojas de esquemas.o más hojas de esquemas.

Lo normal es que el nivel más alto posea un Lo normal es que el nivel más alto posea un esquema a bloques con la estructura total.esquema a bloques con la estructura total.

Cada bloque tendrá una hoja secundaria Cada bloque tendrá una hoja secundaria asociada, que incluye una sección del diseño asociada, que incluye una sección del diseño de ella.de ella.

Explicaciones preliminaresExplicaciones preliminares

ISIS no fija límites en la jerarquía.ISIS no fija límites en la jerarquía. Una aplicación muy interesante de los Una aplicación muy interesante de los

diseños jerárquicos es la posibilidad de copiar diseños jerárquicos es la posibilidad de copiar una parte del diseño. Es el caso de un una parte del diseño. Es el caso de un amplificador estéreo, compuesto de dos amplificador estéreo, compuesto de dos canales idénticos y una alimentación común.canales idénticos y una alimentación común.

Bastaría con dibujar un solo canal, exportarlo Bastaría con dibujar un solo canal, exportarlo como archivo como archivo SEC SEC y luego importarlo a una y luego importarlo a una segunda hoja.segunda hoja.

Explicaciones preliminaresExplicaciones preliminares

Sin embargo si se modifica uno de los Sin embargo si se modifica uno de los canales, aunque sólo sea mover un canales, aunque sólo sea mover un componente, hay que realizar la modificación componente, hay que realizar la modificación en ambos.en ambos.

La existencia de más de dos copias de un La existencia de más de dos copias de un mismo circuito puede suponer un serio mismo circuito puede suponer un serio inconveniente.inconveniente.

Explicaciones preliminaresExplicaciones preliminares

En el ejemplo del amplificador estéreo existen En el ejemplo del amplificador estéreo existen dos módulos independientes, etiquetados dos módulos independientes, etiquetados CANAL DERECHO CANAL DERECHO y y CANAL IZQUIERDOCANAL IZQUIERDO, , pero ambos se asocian a los mismos datos pero ambos se asocian a los mismos datos del circuito.del circuito.

Evidentemente se necesitan referencias para Evidentemente se necesitan referencias para el mismo componente de cada uno de los el mismo componente de cada uno de los amplificadores mono. Esto se soluciona con amplificadores mono. Esto se soluciona con la anotación global del diseño.la anotación global del diseño.

TerminologíaTerminología

CircuitoCircuito Es un conjunto de componentes con su Es un conjunto de componentes con su

cableado.cableado.

HojaHoja Una instancia de un circuito con un sistema Una instancia de un circuito con un sistema

único de anotación de sus componentes.único de anotación de sus componentes.

HojasHojas

En un diseño jerárquico las hojas de nivel En un diseño jerárquico las hojas de nivel superior se denominan superior se denominan Hojas RaízHojas Raíz..

Una hoja que “cuelga” de otra superior se Una hoja que “cuelga” de otra superior se denomina hoja hijo o secundaria, y la denomina hoja hijo o secundaria, y la inmediata superior a la secundaria la inmediata superior a la secundaria la llamaremos hoja padre.llamaremos hoja padre.

Siguiendo con el ejemplo del amplificador, los Siguiendo con el ejemplo del amplificador, los canales izquierdo y derecho están dibujados canales izquierdo y derecho están dibujados en hojas secundarias llamadas en hojas secundarias llamadas respectivamente respectivamente CANAL IZQUIERDOCANAL IZQUIERDO y y CANAL DERECHOCANAL DERECHO..

EjemploEjemplo

En la figura se aprecia el esquema a bloques.En la figura se aprecia el esquema a bloques.

Dibujando el ejemploDibujando el ejemplo

Para conseguir el dibujo a bloques, y que Para conseguir el dibujo a bloques, y que ISIS lo reconozca como tal, hay que realizar ISIS lo reconozca como tal, hay que realizar las siguientes operaciones:las siguientes operaciones:

1.1. Seleccionaremos la herramienta “Seleccionaremos la herramienta “Sub-circuitoSub-circuito”.”.

2.2. Dibujaremos los tres rectángulos que, Dibujaremos los tres rectángulos que, posteriormente editaremos.posteriormente editaremos.

Dibujando el ejemploDibujando el ejemplo

El aspecto provisional será el de la figura.El aspecto provisional será el de la figura. Como se aprecia, cada rectángulo lleva la referencia Como se aprecia, cada rectángulo lleva la referencia

SUBSUB, de subcircuito., de subcircuito.

Etiquetar los bloquesEtiquetar los bloques

Ahora vamos a poner nombres a cada uno de Ahora vamos a poner nombres a cada uno de los bloques.los bloques.

Editad el de la izquierda y, en la ventana que Editad el de la izquierda y, en la ventana que emerge, colocad el nombre.emerge, colocad el nombre.

Escribid aquí el nombre del bloque

Así quedaráEscribid aquí el nombre del

circuito

Etiquetar los bloquesEtiquetar los bloques

Hagamos lo mismo con los dos restantes Hagamos lo mismo con los dos restantes hasta dejarlos como en la figura.hasta dejarlos como en la figura.

Organigrama jerárquicoOrganigrama jerárquico

Vamos a comprobar el organigrama de las Vamos a comprobar el organigrama de las hojas. Pinchad en cualquiera de estas hojas. Pinchad en cualquiera de estas opciones:opciones:

– en la barra de estado,en la barra de estado,

– en este iconoen este icono

– o en este otroo en este otro

Clic primario

Ventana de organigramaVentana de organigrama

Con cualquiera de las acciones anteriores se Con cualquiera de las acciones anteriores se abre la ventana de la figura, donde se abre la ventana de la figura, donde se muestra la hoja raíz y las secundarias, que muestra la hoja raíz y las secundarias, que cuelgan de ella.cuelgan de ella.

Hoja raíz

Tres hojas secundarias

“colgando” de la hoja raíz

Salvando hojasSalvando hojas

Ahora podemos salvar la hoja raíz con el Ahora podemos salvar la hoja raíz con el nombre nombre AmplificadorAmplificador, y las demás, que , y las demás, que “cuelgan” de ella, se salvarán “cuelgan” de ella, se salvarán automáticamente como elementos automáticamente como elementos dependientes.dependientes.

Más terminologíaMás terminología

MóduloMódulo Un módulo es un objeto que tiene asociada Un módulo es un objeto que tiene asociada

una hoja secundaria. El módulo más utilizado una hoja secundaria. El módulo más utilizado es el es el subcircuitosubcircuito..

Característica de la hojaCaracterística de la hoja Son las propiedades que han sido asignadas Son las propiedades que han sido asignadas

a la hoja, y que afectan a todos los objetos a la hoja, y que afectan a todos los objetos contenidos en ella.contenidos en ella.

En diseños jerárquicos, cualquier propiedad En diseños jerárquicos, cualquier propiedad de la hoja raíz la heredan las secundarias.de la hoja raíz la heredan las secundarias.

Más terminologíaMás terminología

Circuito parametrizadoCircuito parametrizado Se dice que un circuito que está Se dice que un circuito que está

parametrizado cuando los valores de los parametrizado cuando los valores de los componentes (u otras características) vienen componentes (u otras características) vienen dados por fórmulas en lugar de por valores dados por fórmulas en lugar de por valores constantes.constantes.

Previo a subcircuitosPrevio a subcircuitos

Mediante la edición del subcircuito podemos Mediante la edición del subcircuito podemos definir o modificar las referencias, nombres y definir o modificar las referencias, nombres y otras propiedades y características, que se otras propiedades y características, que se convertirán en características de las hojas convertirán en características de las hojas secundarias.secundarias.

Las conexiones de una hoja padre y sus Las conexiones de una hoja padre y sus secundarias se hace a través de “ports” y secundarias se hace a través de “ports” y terminales.terminales.

Creación de un subcircuitoCreación de un subcircuito

Vamos a crear el subcircuito del integrado Vamos a crear el subcircuito del integrado L293B, que es un amplificador de potencia L293B, que es un amplificador de potencia para activar motores de continua y paso a para activar motores de continua y paso a paso. Este integrado no lo incorpora esta paso. Este integrado no lo incorpora esta versión de PROTEUS en sus librerías.versión de PROTEUS en sus librerías.

El primer paso será posicionarnos en la hoja El primer paso será posicionarnos en la hoja raíz, pinchar el icono del subcircuito raíz, pinchar el icono del subcircuito

y dibujar el conocido rectángulo. y dibujar el conocido rectángulo.

Creación de un subcircuitoCreación de un subcircuito

Editad el rectángulo que contendrá el Editad el rectángulo que contendrá el subcircuito y escribid en la ventana de edición subcircuito y escribid en la ventana de edición lo que se indica en la figura.lo que se indica en la figura.

Nos queda así, de momento

Añadir las patillasAñadir las patillas

Para asignar las patillas, tal como se dijo Para asignar las patillas, tal como se dijo antes, hay que recurrir a puertos y terminales.antes, hay que recurrir a puertos y terminales.

Al pinchar el icono del subcircuito se nos Al pinchar el icono del subcircuito se nos muestra, en la ventana de dispositivos, la lista muestra, en la ventana de dispositivos, la lista de terminales disponibles.de terminales disponibles.

Añadir las patillasAñadir las patillas

En la figura se muestra la relación de En la figura se muestra la relación de terminales.terminales.

Bloque subcircuitoBloque subcircuito

Si ahora seleccionáis el bloque probáis a Si ahora seleccionáis el bloque probáis a moverlo veréis que las patillas terminales moverlo veréis que las patillas terminales acompañan al rectángulo del cuerpo: han acompañan al rectángulo del cuerpo: han quedado ambos unidos en un bloque quedado ambos unidos en un bloque subcircuito.subcircuito.

Etiquetando patillasEtiquetando patillas

Ahora vamos a editar los terminales del subcircuito Ahora vamos a editar los terminales del subcircuito como si se tratase de cualquier componente, y como si se tratase de cualquier componente, y vamos a ponerles el nombre de la figura.vamos a ponerles el nombre de la figura.

Construcción del subcircuitoConstrucción del subcircuito

Abramos el árbol jerárquico de hojas y Abramos el árbol jerárquico de hojas y seleccionemos la hoja L293B (en la seleccionemos la hoja L293B (en la diapositiva 13 se explica cómo abrir el diapositiva 13 se explica cómo abrir el árbol).árbol).

Pinchamos en la hoja L293B para seleccionarla

Pinchad para validar

Construcción del subcircuitoConstrucción del subcircuito

Observad que en la barra de estado Observad que en la barra de estado tenemos el nombre de la nueva hoja en la tenemos el nombre de la nueva hoja en la que nos encontramos.que nos encontramos.

Iconos para manipular las hojasIconos para manipular las hojas

Los iconos de que disponemos para operar Los iconos de que disponemos para operar con las distintas hojas son:con las distintas hojas son:– Descender un nivel en la jerarquía.Descender un nivel en la jerarquía.

– Ascender un nivel.Ascender un nivel.

– Eliminar una hoja del diseño.Eliminar una hoja del diseño.

– Incluir una hoja nueva.Incluir una hoja nueva.

Menú para manipular las hojasMenú para manipular las hojas

Todas estas opciones se encuentran Todas estas opciones se encuentran también en los menús desplegables.también en los menús desplegables.

Creación de subcircuitoCreación de subcircuito

Ahora vamos a reconvertir el L298, que Ahora vamos a reconvertir el L298, que existe en las librerías de PROTEUS, en el existe en las librerías de PROTEUS, en el subcircuito L293B.subcircuito L293B.

El L293B es similar al L298, pero tiene El L293B es similar al L298, pero tiene menos prestaciones de corriente de salida y menos prestaciones de corriente de salida y es más barato.es más barato.

Diferencias sustancialesDiferencias sustanciales

Es muy importante distinguir la creación de Es muy importante distinguir la creación de un nuevo dispositivo, que se ubica en la un nuevo dispositivo, que se ubica en la librería de usuario (lo que se hizo en el librería de usuario (lo que se hizo en el capítulo anterior), con la creación de un capítulo anterior), con la creación de un subcircuito.subcircuito.

Crear un subcircuito es diseñar un circuito Crear un subcircuito es diseñar un circuito con dispositivos existentes en librerías. Ese con dispositivos existentes en librerías. Ese circuito “especial” podremos utilizarlo como circuito “especial” podremos utilizarlo como si se tratase de un único componente. De si se tratase de un único componente. De hecho lo encapsularemos como tal.hecho lo encapsularemos como tal.

Dibujo del cuerpo del subcircuitoDibujo del cuerpo del subcircuito

Lo primero es abrir un nuevo diseño y, con Lo primero es abrir un nuevo diseño y, con la herramienta de subcircuito. dibujar el la herramienta de subcircuito. dibujar el rectángulo que será el encapsulado del rectángulo que será el encapsulado del subcircuito.subcircuito.

Con esta herramienta…

…dibujamos este rectángulo

Edición del cuerpoEdición del cuerpo

Ahora editamos el cuerpo del subcircuito Ahora editamos el cuerpo del subcircuito para asignar denominaciones.para asignar denominaciones.

Clic secundario y clic primario

para editar

En la ventana emergente se escribe

el nombre y, si se desea, una pequeña

descripción

Aspecto del cuerpoAspecto del cuerpo

Una vez etiquetado el cuerpo del subcircuito Una vez etiquetado el cuerpo del subcircuito como se indica en la hoja anterior quedará como se indica en la hoja anterior quedará así:así:

Ahora salvaremos el trabajo con el nombre Ahora salvaremos el trabajo con el nombre L293BL293B..

Descender a hoja secundariaDescender a hoja secundaria

Por cualquiera de los métodos explicados Por cualquiera de los métodos explicados abriremos la hoja secundaria, que aparece abriremos la hoja secundaria, que aparece en el esquema jerárquico con el nombre de en el esquema jerárquico con el nombre de L293B.L293B.

Localización del dispositivoLocalización del dispositivo

La hoja L293B estará en blanco, como es La hoja L293B estará en blanco, como es natural. Aquí insertaremos el L298, que se natural. Aquí insertaremos el L298, que se encuentra en la librería que se indica.encuentra en la librería que se indica.

Inserción del L298Inserción del L298

El L298 quedará insertado en la hoja El L298 quedará insertado en la hoja secundaria del L293B, que es la principal.secundaria del L293B, que es la principal.

Añadiendo terminalesAñadiendo terminales

Ahora hay que añadir las patillas del L298 Ahora hay que añadir las patillas del L298 que luego se identificarán con las del que luego se identificarán con las del encapsulado del subcircuito.encapsulado del subcircuito.

Pinchamos en el icono de terminales y Pinchamos en el icono de terminales y seleccionamos, según necesitemos, seleccionamos, según necesitemos, terminales de entrada, salida o alimentación.terminales de entrada, salida o alimentación.

Icono para terminales

Identificando terminalesIdentificando terminales

Y los conectaremos al L298, los editamos y Y los conectaremos al L298, los editamos y los identificamos.los identificamos.

Volver a hoja principalVolver a hoja principal

Ahora subiremos a la hoja principal, donde Ahora subiremos a la hoja principal, donde estará nuestro rectángulo de subcircuito y le estará nuestro rectángulo de subcircuito y le colocaremos los terminales con el mismo colocaremos los terminales con el mismo nombre que pusimos en la hoja secundaria.nombre que pusimos en la hoja secundaria.

Subimos a hoja principal

Aparecerá el bloque subcircuito de la hoja principal

Terminales a subcircuitoTerminales a subcircuito

Ahora toca colocar los terminales al bloque Ahora toca colocar los terminales al bloque subcircuito, con la misma referencia que subcircuito, con la misma referencia que pusimos en la hoja secundaria.pusimos en la hoja secundaria.

Salvar subcircuitoSalvar subcircuito

Ya terminado el subcircuito sólo nos falta Ya terminado el subcircuito sólo nos falta salvarlo. Como anteriormente, cuando se salvarlo. Como anteriormente, cuando se dibujo el rectángulo del cuerpo, ya se salvó dibujo el rectángulo del cuerpo, ya se salvó con el nombre L293B, ahora sólo con el nombre L293B, ahora sólo necesitamos pulsar necesitamos pulsar SS para actualizar la para actualizar la copia. Y eso haremos.copia. Y eso haremos.

Comprobación de funcionamientoComprobación de funcionamiento

Seguidamente vamos a realizar un diseño Seguidamente vamos a realizar un diseño donde intervenga nuestro subcircuito, para donde intervenga nuestro subcircuito, para comprobar el funcionamiento en simulación.comprobar el funcionamiento en simulación.

El diseño consistirá en un circuito que El diseño consistirá en un circuito que controle la marcha-parada de un motor de controle la marcha-parada de un motor de corriente continua.corriente continua.

Comprobación de funcionamientoComprobación de funcionamiento

Conseguid el esquema Conseguid el esquema de la figura y lo salváis de la figura y lo salváis con el nombre que con el nombre que queráis, pero distinto queráis, pero distinto de de L293BL293B, ya que ese , ya que ese nombre corresponderá nombre corresponderá a nuestro subcircuito.a nuestro subcircuito.

Comprobación de funcionamientoComprobación de funcionamiento

Arrancad la simulación y comprobad que el Arrancad la simulación y comprobad que el motor avanza con “1” de entrada y “1” de motor avanza con “1” de entrada y “1” de habilitación. El motor se detendrá tanto si habilitación. El motor se detendrá tanto si inhibimos como si aplicamos nivel bajo de inhibimos como si aplicamos nivel bajo de entrada.entrada.

Obtención del subcircuitoObtención del subcircuito

Cuando queramos obtener el dispositivo Cuando queramos obtener el dispositivo L293B abriremos el diseño (la hoja) que L293B abriremos el diseño (la hoja) que lleva ese nombre. Así obtendremos el lleva ese nombre. Así obtendremos el bloque creado para conectarle todos los bloque creado para conectarle todos los elementos que necesitemos.elementos que necesitemos.

FINALFINAL

En el próximo capítulo se estudian los En el próximo capítulo se estudian los modelos de PROTEUSmodelos de PROTEUS

José Luis Sánchez Calero 2006