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Resumen. En el presente artículo se describen unaserie de programas de electrónica/electricidad que sonde libre distribución, alguno de ellos con un periodo deevaluación limitado. Se describen sus características yutilidad para el profesional que tiene en Internet ungran almacén de herramientas: documentos, textos,catálogos y programas informáticos.

TEORÍA DE CIRCUITOSComenzaremos nuestra andadura por los progra-

mas disponibles en Internet de forma gratuita con losrelacionados con la Teoría de Circuitos, básica en laformación de todos ingeniero ya sea eléctrico o electró-nico.

El primer programa que comentaremos es el que con-sideramos como el mejor para el análisis de circuitos yaque permite estudiar los diferentes aspectos del análisis;respuesta temporal (tanto en el transitorio como en elestado estacionario), análisis frecuencial del circuito, aná-lisis de Fourier, etc. Si a esta capacidad de análisis se leune una visualización de resultados excelente se tiene,entonces, una herramienta educativa de este tema de pri-mer nivel. El programa comentado es el PSPICE y laversión que se puede uno descargar desde Internet es la

versión de estudiante, versión 9.1, que está disponible enla dirección http://www.cadencepcb.com/products/downloads/PSpicestudent/default.asp.

Figura 1. Página donde se encuentra el programa PSPICE.

La pantalla principal de este programa tiene elaspecto de una hoja en blanco donde los diferentescomponentes de un circuito electrónico se combinanentre sí para dar lugar al sistema que se quiere imple-mentar.

Para analizar un circuito, en primer lugar se dibujasu esquema. Se entra en el esquemático, “Schematics”,y se van colocando los componentes. Los componentes

Emilio Soria Olivas ([email protected])Antonio Blanco Solsona ([email protected])

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básicos y su nomenclatura, según Pspice, son:

Resistencia: RCondensador: CBobina: LTransistor: Q2N2222JFET: BF245AOperacional: TL082Fuente de alimentación de corriente continua: C, VSRCGenerador sinusoidal: VSIN

Y los símbolos empleados son:

Figura 2. Símbolos utilizados por Pspice

Un esquema típico de circuito (un derivador muysimple) viene dado por la siguiente figura:

Figura 3. Diagrama en el PSPICE de un circuito simple.

Una vez dibujado el circuito y dando valores a suscomponentes se procede a la simulación. En primerlugar debe configurarse el análisis. En la barra supe-rior del menú se pulsa sobre “Analysis” y se entra enconfiguración “Setup”. En función de la simulación

deseada se pulsa la opción correspondiente. En elcaso de querer realizar un estudio en frecuencia,sobre AC. Si se quiere realizar un estudio temporal,en “Transient”.

Figura 4. Tipo de análisis a realizar por el PSPICE.

Una vez configurado, se simula pulsando sobre“Simulate”. Si todo está correctamente configurado,el programa realiza los cálculos y abre automática-mente una ventana de visualización gráfica denomi-nada denominada “Probe”. En la barra superior delmenú, en la opción “Trace”, se selecciona lo que sequiere visualizar. En este caso se elige una respuestatemporal:

Figura 5. Representación gráfica del PSPICE.

El programa también puede realizar simulacióndigital. Entre los componentes básicos digitales se pue-den citar: puertas AND, OR, NAND, NOR, biestables,señales de reloj, codificadores y memorias. En lassiguientes figuras se muestran algunos componentes:

Figura 6. Puertas NAND, inversora y OR

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Figura 7. Puertas NOR, AND y señal de reloj

Figura 8. Codificador y contador

La respuesta obtenida la representa en forma deseñales de reloj:

Figura 9. Señales obtenidas

También puede obtenerse la placa de circuitoimpreso a partir de esquemático. En inicio, programas,Designlab Release, Microsim PCBoards, se abre la apli-cación con la cual se realiza el circuito impreso deesquema:

Figura 10. Aplicación Microsim PCBoards

Se obtiene el trazado de las pistas y la colocaciónde los componentes sobre el circuito impreso:

Figura 11. Circuito impreso

En resumen este programa es muy recomendablepara todo aquel que tiene que diseñar circuitos electró-nicos/eléctricos.

El siguiente programa a comentar pertenece a lamisma empresa que el PSPICE; nos estamos refiriendo alORCAD. La actual versión de Orcad es una aplicaciónmuy potente. Permite el estudio y análisis de circuitosanalógicos y digitales realizando de una forma muy eficazla obtención del circuito impreso y la obtención de losficheros para su realización automática. La aplicación sepuede descargar en su versión de evaluación de Internet.Entrando en cualquier buscador e indicando “Orcad” seseccionará una versión de evaluación.

Una vez instalado, el programa se abre desde inicio/ programas:

Figura 12. Menú para lanzar el programa ORCAD.

Consta de una aplicación denominada Layout Plus conla que realiza de una forma muy eficaz el circuito impreso apartir del esquema. Aunque no es igual al anterior, es muysimilar y permite la simulación y análisis de una formaparecida mediante el empleo de ventanas y menús:

Figura 13. Ejemplo con el Orcad



El siguiente programa a comentar es un programamuy intuitivo y fácil de manejar. Permite una simula-ción rápida de circuitos sencillos indicando en el esque-ma la configuración de la instrumentación de medidautilizada. Puede descargarse de la dirección:

http://server-die.alc.upv.es/alumno/software/Electro-nica/SimuladElectron.htm

Una vez descargado y configurado presenta elsiguiente aspecto:

Figura 14. Pantalla inicial del Workbench.

Puede configurarse por ejemplo un osciloscopiopara visualizar la señal de salida de una aplicacióncualquiera, como la mostrada a continuación:

Figura 15. Osciloscopio

El generador se configura pulsando directamentesobre él y seleccionando las funciones, frecuencia yamplitudes deseadas.

Figura 16. Configuración del generador

Por ejemplo, en un amplificador en emisor comúnse puede visualizar la función de entrada y la de salida:

Figura 17. Amplificador en emisor común

La aplicación se ejecuta en un entorno sencillo y deigual forma se configuran los demás elementos.

El siguiente programa sobre análisis de circuitos quese comentará y que se encuentra disponible en Internet,es el conocido como Multisim versión 6.25 que seencuentra disponible en http://www.interactiv.com/. Esteprograma es muy parecido al anterior y también esmuy recomendable. Destacar el gran número de dispo-sitivos de visualización que permite este programa yaque se dispone de todos los tipos de analizadores queexisten (medidores de distorsión, analizadores de redes,etc). Como se ha dicho anteriormente tiene la mismafilosofía que el anterior; se dispone de un espacio detrabajo donde se disponen los diferentes elementos delcircuito hasta completar el sistema que se quiere desa-rrollar:

Figura 18. Ejemplo de circuito usando Multisim.

Una vez desarrollado el circuito se simula éste y, deacuerdo con el tipo de visualizador que se conecte a laseñal de interés se realizará un determinado análisis(temporal o frecuencial).



Figura 19. Analizador de redes en el Multisim.

El problema que tiene este programa es que sólo sepermite un máximo de 35 componentes. Salvando estalimitación es un excelente programa que puede ser demucha utilidad para tareas docentes dada su calidad.

Llegamos ahora al conocido como CircuitMakerque, tras dar los datos personales y la dirección decorreo (se envía una contraseña por e-mail para insta-larlo) se puede descargar en la dirección:http://www.microcode.com/downloads/demos.htm. Eneste programa se sigue la misma filosofía que los ante-riores; se dispone de un espacio de trabajo donde sesitúan los diferentes elementos del circuito para, final-mente, realizar su simulación:

Figura 20. Representación del CircuitMaker.

Una vez mostrados estos tres simuladores de circui-tos que el lector puede encontrar en Internet de formagratuita se comentará otro que es radicalmente diferen-te a los anteriores pero que pensamos que puede sermuy útil a nivel docente (si el lector está sólo interesa-do en el diseño y evaluación de circuitos le es suficien-te con los programas anteriormente descritos). Esteprograma establece una serie de analogías entre circui-

tos eléctricos y sistemas mecánicos de tal forma que,las ecuaciones que definen el funcionamiento de loscircuitos son equivalentes a las que definen el funcio-namiento de los sistemas mecánicos. Fue un proyectofinal de carrera de la Universidad Politécnica de Madridy, actualmente, se puede descargar en la páginahttp://www.arrakis.es/~ppriego/softpaco/analogex.htm.

Figura 21. Analogías PFC.

PROCESADO DE LA SEÑALEn los últimos tiempos la llegada de procesadores

más potentes así como de procesadores específicos deseñal ha revolucionado el procesado digital de señales.Actualmente todos los ordenadores de sobremesa lle-van una tarjeta de sonido que les permite la captura deseñales de voz o directamente una determinada can-ción del lector de CD-ROM. Posteriormente a esta cap-tura se puede procesar dicha señal de forma digitalpara obtener el efecto deseado, un filtrado, una amplifi-cación de graves, etc.

Este procesado de la señal se puede realizar con elprograma que en la mayoría de ocasiones lleva la tarje-ta de sonido, si lo que se quiere es experimentar o salir-se del “corsé” que imponen estos programas se pue-den utilizar programas específicos de procesado de laseñal que se disponen de forma gratuita en Internet.



Empezamos no con un programa sino con unapágina que ofrece un gran número de estos programasde procesado digital de señales. Esta página se encuen-tra en http://heliso.tripod.com. Tiene un conjunto deprogramas, todos gratuitos, sobre procesado de laseñal. Así nos encontramos con un procesador de laseñal de audio procedente de la tarjeta de sonido, ungenerador de señales digitales, un monitor de señales yun analizador de wavelets.

Figura 22. Analizador de señales.

Este programa es un clon de Existe un programaestándar para la gente que trabaja en procesado digitalde señales, este programa es el MATLAB. Es un pro-grama especialmente optimizado para trabajar conmatrices por lo que su uso está especialmente indicadopara el procesado digital de señales ya que éstas sepueden considerar vectores n-dimensionales.

Internet también nos ofrece alternativas a este progra-ma comercial dependiendo si uno posee un sistema ope-rativo LINUX o WINDOWS. En el primero de los casos laalternativa se conoce como OCTAVE. MATLAB paraLINUX y que se distribuye de forma gratuita, un posiblesitio de descarga de este programa es el sitio WEBhttp://www.octave.org/download.html. Este paqueteinformático contiene una serie de librerías específicas dosde las cuales pueden ser de utilidad para el lector; proce-sado de la señal, procesado de audio, procesado de imá-genes y, finalmente, control. Destacar que si ya se conoceel lenguaje de programación y las estructuras que utilizaMATLAB no se tendrá ningún problema con este progra-ma ya que tiene una compatibilidad casi al 100%.

En la siguiente gráfica se muestra la utilización deOCTAVE para filtrar una señal compuesta de dos com-ponentes sinusoidales de las que solamente estamosinteresados en la componente de menor frecuencia, sehace necesario un filtrado paso-bajo.

Figura 23. Filtrado de señales usando el programa comentado.

En la columna de la izquierda se muestran las seña-les temporales mientras que en la derecha se dan lascomponentes frecuenciales. El efecto del filtrado es evi-dente en los dos dominios: temporal y frecuencial.

Este ejemplo que podríamos calificar de académicose puede realizar con cualquier tipo de señales, por ejem-plo se podría plantear filtrar una señal de audio proce-dente de la captura de un determinado CD de música.

El segundo programa freeware alternativo paraMATLAB es el conocido como SCILAB. Este programa,a diferencia del anterior, se ejecuta en Windows. SEpuede bajar del sitio WEB www.scilab.org donde, apartedel programa, existen una serie de enlaces muy buenossobre él. Así nos podemos encontrar con una serie delibros (¡también gratuitos!) sobre las características deeste programa. Al igual que MATLAB y su clon OCTAVEtestá compuesto de un programa base y una serie delibrerías especializadas de las que destacamos la de pro-cesado de la señal (audio/imagen) y la de control. Acontinuación se muestran algunas imágenes que mues-tran el tipo de aplicación que se tiene entre manos.

Diseño de filtros:

Figura 24.



Análisis de señales:

Figura 25.

Análisis de sistemas

En esta misma línea que le Scilab nos encontramoscon el programa O-MATRIX. Se puede bajar una ver-sión reducida pero gratuita de este programa a travésde la página WEB http://omatrix.com/overview.htm.También dispone de una serie de instrucciones dedica-das al procesado de señales.

MICROCONTROLADORESEn la dirección http://www.microchip.com/ puede

encontrarse información y aplicación de los microcontro-ladores pic. Por ejemplo el simulador para dos MPSIM:

Figura 26. Pantalla del MPSIM

De igual forma, en la dirección:

http://www.microchip.com/1010/pline/tools/archi-ve/mplabi/index.htm

pueden obtenerse el MPLAB:

Figura 27. Representación del MPLAB

En http://www.microcontroladores.com/herraPIC.htmse encuentran herramientas de desarrollo para el estudioy programación del pic.

OTRAS DIRECCIONESEn la dirección http://www.esi.unav.es/electricidad.

htm#software pueden encontrarse enlaces a aplicacio-nes informáticas eléctricas.

En http://www.omron.es/ se tiene acceso a las apli-caciones de OMRON

Figura 28. Aplicaciones de OMRON

En http://www.siemens.es/ se accede a las aplicacio-nes de SIEMENS

En http://server-die.alc.upv.es/alumno/software/Electronica/SimuladElectron.htm se accede a unapágina de enlaces clasificados por aplicaciones.


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