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Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA AMAZONIA PERUANA FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMA E INFORMATICA LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DIGITAL GUIA - INFORME Nº 1 ASIGNATURA : ELECTRONICA DIGITAL TEMA : SIMULACION DE CIRCUITOS ELECTRONICOS ASISTIDO POR COMPUTADOR PROFESOR : GRUPO : ALUMNO : CODIGO : NOTA: FECHA EXP. : SEMEST. ACADE. 2020-I Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 2 1er. Laboratorio Tema: Simulación de Circuitos Electrónicos asistido por Computador Objetivo: Proporcionar al alumno los conocimientos necesarios para que pueda utilizar la computadora como una herramienta que le ayude a verificar el funcionamiento de los circuitos electrónicos en general. - Instalación de Software Proteus para la simulación - Explicación de la configuración y la instalación - Explicación de la barra de herramientas - Ejemplos prácticos de simulación. Equipo: - Computadora tipo Pentium - Software de simulación: Se usara el Proteus 8.0, el cual contiene el ISIS Profesional PROTEUS: Es una aplicación CAD, compuesta de tres módulos: ISIS (Intelligent Schematic Input System): es el módulo de captura de esquemas. VSM (Virtual System Modelling): es el módulo de simulación, incluyendo PROSPICE (Es la versión SPIC e incluida en PROTEUS, desarrollada en la universidad de Berkeley, con extensiones para simulación analógica y digital conjuntas y la animación de circuitos. ARES (Advanced Routing Modelling): es el modulo para la realización de circuitos impresos. INTRODUCCIÓN A ISIS El módulo ISIS es un programa que nos permite dibujar, sobre un área de trabajo, un circuito que posteriormente podremos simular. En la manipulación del software casi siempre existirán varias opciones para un mismo fin. Normalmente optar por seguir un menú, acceder a un icono o trabajar con el teclado. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 3 1. Instalación del Software 2. Características de la instalación 3. Una vez instalado el programa la forma de entrar es la siguiente, si usted cuenta con el sistema operativo Windows 10. Seguidamente: Se despliega lo que contiene el Programa Proteus 7 Professional, se selecciona a continuación ISIS 7 Professional, ver la siguiente figura: 4. Se abre la ventana del programa: Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 4 5. Descripción del Software 6. Seguidamente veremos la opción que nos permite la Barra de Menús, la cual permite el acceso a la mayor parte de opciones del programa; sin embargo algunas solo están disponibles en los iconos de las barras de herramientas. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 5 7. Barra de Herramientas: Son varias y ellas se muestra en forma visual para poder ayudar en el diseño, desarrollo y simulación de los circuitos ya se analógico como digital. 8. Área de trabajo: Es donde realizaremos nuestros circuitos: Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 6 Si se desea ver la zona de trabajo sin grilla, seleccionar en la barra de visionado lo siguiente: La zona de trabajo adquiere la siguiente forma: Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 7 9.- EJEMPLOS PRACTICOS DE SIMULACION EJEMPLO Nro 1 a.- Dibuje en el simulador ISIS el circuito mostrado. b.- Mida el voltaje que aparece en el multímetro virtual en cada una de las resistencias. Antes de iniciar el esquema es preferible poner la resolución de la pantalla en 1024 x 768 pixeles. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 8 Para poder insertar los diversos componentes hay que acceder a la librería de dispositivos, para ello pulsar en el botón P de la librería o barra de componentes Aparece la siguiente ventana:Seleccionamos el resistor Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 9 Nos aseguramos de la correcta extracción del Resistor, ver la siguiente figura: VISTA COMPLETA: Una vez hemos extraído el componente, Si pinchamos sobre él en la ventana de Dispositivos aparecerá su símbolo en la Ventana de Vista Competa INSERCION DE COMPONENTE: Si ahora pinchamos en el área de Trabajo, el componente seleccionado En la ventana de dispositivos Quedará insertado. SELECCIÓN DE COMPONENTE: Para seleccionar un elemento del Circuito hay que pinchar sobre el Con botón derecho, esto lo Resaltara en rojo. Pero aparecerá Un menú contextual, para Desaparecerlo apretar tecla ESC. DESELECCION DE COMPONENTE: Para deseleccionar un elemento Seleccionado de un circuito, hay que Pinchar con botón izquierdo en Cualquier zona libre del área de trabajo. Inmediatamente, el objeto recobrara su Color normal. BORRADO DE COMPONENTE: Para borrar un elemento circuital hay que hacer doble click sobre él con el botón derecho. El primer click lo selecciona y resalta en rojo; el segundo lo borra. Borrad el resistor insertado anteriormente, y dejad el área de trabajo limpia. RETROCEDER: Hasta habituarse al ISIS será muy Normal que se produzcan borrados Accidentales. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 10 Para recuperar lo perdido hay tres Opciones: Utilizar el menú pinchando en: Utilizar el icono: O lo más cómodo y rápido que es pulsando CTRL + Z. ISIS permite gran cantidad de pasos atrás. PREVIO A INSERCIÓN: Antes de insertar un elemento debemos Fijarnos en la posición en la que saldrá Ese elemento al esquema. Seleccionad de nuevo el resistor en la Ventana de dispositivo y observad su Posición en la ventana de vista completa. Fijaos que la resistencia está en posición Horizontal. Es posible cambiar su posición Antes de salir a escena. GIRAR ANTES DE INSERTAR: Mediante las herramientas de la figura, es posible girar antes de salir al esquema: GIRO HORARIO Y ANTIHORARIO ANTES DE INSERTAR: Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 11 REFLEJO ANTES DE INSERTAR: RESUMEN PREVIO A INSERCIÓN: La herramienta de girar o reflejar antes sacar el componente es útil si deseamos insertar varios elementos con la misma orientación. DESPUES DE INSERCIÓN: Las mismas operaciones de rotación o reflejo se pueden realizar tras haber insertado el componente en el área de Trabajo. Dejad la resistencia sin giro ni reflejo e insertadla en el esquema. GIRO Y REFLEJO DESPUES DE INSERCIÓN: Hace click en el objeto (Resistencia), Con el botón derecho del mouse, el Cual quedara resaltado de rojo, se Desplegara el menú contextual, allí se Puede observar las diversas opciones Que se pueden realizar como rotar en El sentido horario u anti horario del reloj O reflejar verticalmente u horizontalmente. También se puede realizar otras acciones Como borrar, mover, copiar, cortar, etc. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 12 MOVER COMPONENTE: Para mover un componente por el área de trabajo, primero hay que seleccionarlo, presionando con el botón izquierdo del mouse y generando una figura cuadrada alrededor de él, después se vuelve a pinchar con el botón principal (izquierdo) y, sin soltar, se arrastra al punto deseado. Otra opción menos interesante es presionar, Cuando el componente esta seleccionado, sobre el icono de mover, esto produce que aparezca el cursor con un rectángulo rosa en el que se incluye el componente a mover. Cuando pinchemos con primario en el punto a ubicar el componente, este quedara fijado y el rectángulo cambia a líneas punteadas color negro. Para cancelar la operación basta con pinchar con el botón principal en cualquier punto de la zona de trabajo, lo mismo para borrar el rectángulo punteado. COPIAR COMPONENTE Para añadir elementos que ya están en la zona de trabajo, Debidamente configurados emplearemos las herramientas De copiado. Para copiar se emplea el icono seleccionemos la Resistencia, seguidamente hacemos click en el icono de copiado, Aparecerá el cursor con un rectángulo rosa conteniendo la Copia, hacemos click con el botón izquierdo del Mouse en el lugar deseado y quedara fijada la copia, aunque tenemos la posibilidad de seguir copiando. Para anular el copiado pinchamos con el primario del mouse en cualquier lugar de la zona de trabajo. El resultado de la copia es que tenemos dos resistencias idénticas. Si se tiene dos o más elementos seleccionados y se selecciona el icono de copia, se copiaran los dos. Se puede copiar y girar un bloque, seleccionando el conjunto de elementos que conforman el bloque y siguiendo los mismos procedimientos ya explicados, usando los siguientes elementos: Para reflejar un bloque se debe seleccionar El conjunto de elementos que conforman el Bloque y seleccionar de la barra de visionado el icono de rotar bloque: Luego del cual aparece la siguiente ventana: Una vez tengamos la ventana, escoger las Opciones que deseamos realizar: Seleccionar para reflejo horizontal Seleccionar para reflejo vertical Escribir aquí el ángulo múltiplo de 90. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 13 BORRAR BLOQUE: Para borrar un bloque, después de Seleccionarlo pulsar la tecla Supr También se le puede dar al icono: Cuando esta seleccionado el bloque Recuerde que para volver atrás hay Que pulsar las teclas Ctrl + Z. PREPARACION PARA EDICION Para editar el elemento lo primero que haremos es un zum sobre él paratrabajar más cómodamente EDICIÓN DE COMPONENTE Seleccionar el componente: VENTANA DE COMPONENTE Una vez seleccionado el componente, lo seleccionamos con el botón primario, aparece la ventana de edición, la cual también lo podemos hacer aparecer seleccionando con el botón secundario del mouse, ante lo cual aparecerá el menú contextual y ahí seleccionamos Edit Properties. Aumento manteniendo el centro geométrico del área de trabajo. Disminución manteniendo el centro geométrico del área de trabajo. Referencia Texto descriptivo: si no se escribe ningún texto en la casilla correspondiente, aunque en el esquema aparezca <TEXT> no se imprimirá Valor del elemento Casilla para la Referencia Activando esta casilla se oculta la referencia Activan do esta casilla se oculta el valor Aquí se puede escribir el texto descriptivo Activando esta casilla se visualizan las propiedades como texto descriptivo. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 14 MODIFICACION DE DATOS DE EDICIÓN Vamos a ocultar el valor y vamos a hacer que desaparezca el <TEXT>, que aunque no se imprime, es bastante molesto en el esquema. OCULTACIÓN DE PARAMETROS Configuraremos la ventana de edición como en la figura: RESULTADO DE OCULTACIÓN: Así quedara la puerta con los parámetros Valor y Texto ocultos. OCULTACION DE PARAMETROS Otra forma de ocultar <TEXT> es: Otra forma de ocultar <TEXT> es: Esa marca ocultara el valor. Aquí escribiremos espacio en blanco para que el campo <TEXT> aparezca blanco | Solamente aparece la referencia Primero: Seleccionar el elemento Segundo: Click primario para editar el Texto Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 15 RESULTADO AJUSTE DE REJILLA POR MENU Tercero: Presionar en la pestaña STYLE Cuarto: Desmarcar estas dos casillas En nuestro afán de perfección resulta que no nos gusta la ubicación que toma la referencia porque los pasos son grandes. Ajustamos la rejilla: y para ello tenemos dos opciones: menú o teclado: Le damos aquí para seleccionar 50 milésimas de pulgada, o podemos usar la tecla F2. Si precisamos un menor paso podemos pulsar acá o usar las teclas Ctrl + F1. Aquí se ve la marca por defecto, que esta puesta en 100 milésimas (pulgada) o podemos usar la tecla F3. Aspecto con Rejilla de 50 milésimas de pulgada. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 16 EXTRACCIÓN DEL RESTO DE ELEMENTOS DEL CKTO. Borremos la resistencia que hemos estado manipulando. Repitamos los pasos sobre inserción de componentes, tendremos el circuito siguiente: Para insertar la batería pulsamos el botón P de la librería o barra de componentes, y en la ventana que aparece proceder de acuerdo a lo indicado en la figura, para poder insertar la batería: : Click aquí en Modo de Terminales (Terminals Mode) para poder insertar la Tierra. Seleccionar esto para poder introducir la tierra. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 17 Insertamos las resistencias y la batería directamente desde la ventana de dispositivos, posteriormente nos tocará ocultar sus parámetros una a una. Para evitar esto, vamos a insertar solamente una función de cada tipo. De momento, el circuito quedara así: Procedemos a editar los componentes, insertando los valores de cada uno de ellos, es decir, de las resistencias y de la batería, para ello hacemos doble click en cada elemento y en la ventana que aparece ponemos los valores de diseño: Aquí editamos para poder insertar los valores pedidos Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 18 CIRCUITO RESULTANTE Entre componentes hay que dejar un paso de rejilla como mínimo, si no hay bifurcación: RETOQUE A VALOR Como el valor de la batería tiene un tamaño muy pequeño, vamos a practicar un poco aumentando el tipo. Seleccionamos la batería y presionar con el botón primario del mouse en los 50 V para su edición. Aparecerá la ventana de edición de etiquetas, y en ella realizamos las siguientes acciones: En Style programamos: PASOS DE REJILLA Le damos sobre la pestaña Style Desactivamos la casilla Escribiremos el tamaño deseado, por ejemplo 0.2 in Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 19 Comparación de tamaños: Guardar el Circuito con las siguientes teclas Ctrl + S REQUISITOS DE CABLEADO: Para una correcta conexión entre componentes debe existir entre estos, al menos, un paso de rejilla. Si entre dos componentes existiese una bifurcación, el paso de rejilla debe ser mínimo 2 Esto se resume en lo siguiente: - No pueden unirse dos componentes directamente, debe existir un cable de unión. - Y para poner un cable es necesario, al menos, un paso de rejilla. CABLEADO AUTOMATICO Llevamos el cursor a una de las patillas a unir. Cuando el cursor se transformeen un lápiz le damos sobre la patilla. En el punto seleccionado nace una línea verde que indicará la operación de cableado. Llevamos el cursor a la otra patilla a unir y le presionamos, la unión queda efectuada. CANCELAR CABLEADO Si antes de finalizar la unión de Dos puntos nos arrepentimos y Deseamos cancelar la operación, Cuando vamos arrastrando la Línea verde bastara un click secundario, en cualquier parte del esquema, para que el cableado se cancele. Para borrar una conexión procederemos al igual que con los dispositivos: doble click secundario sobre ella, o click con el botón secundario del mouse, para que aparezca el menú contextual del elemento. MOVER UNA CONEXIÓN Click sobre ella para selección. Le damos con primario, sin soltar, sobre el lado a desplazar y arrastramos a la nueva posición. Para mover una bifurcación hay que Seleccionar el nodo de la bifurcación y arrastrar el mismo nodo. ANTES DESPUES Al pinchar en origen nace la línea verde Hacer click en esta orden, para borrar una conexión. Primero click secundario sobre el nodo. Después se le da y arrastra el nodo Pinchamos en el destino Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 20 CABLEANDO NUESTRO CIRCUITO Con lo aprendido, realizar las conexiones apropiadas para dejar el esquema como en la figura. TEXTO Si se desea etiquetar algunas conexiones del circuito o introducir texto, usaremos la siguiente herramienta: Con la herramienta texto seleccionada, piincharemos en el punto del esquema donde deseamos la inserción, luego del cual aparece la ventana de texto Aquí escribimos el texto deseado Para alinear y Justificar Tamaño de letra Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 21 CIRCUITO FINAL Para insertar el voltímetro hacemos lo siguiente: Tendremos el circuito con el voltímetro colocado para medir la caída de tensión en la resistencia R5 Hacemos click en el icono: “VIRTUAL INSTRUMENTS MODE” En la lista de instrumentos que aparece escogemos el siguiente: DC VOLTMETER Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 22 Corremos la simulación haciendo click en la barra siguiente: En la siguiente figura se muestra el valor que arroja el multímetro: CARACTERISTICAS DE LA SIMULACION El software tiene algunas características especiales que muestra por ejemplo el sentido de la corriente, para ello hacer lo siguiente: En la ventana que emerge tenemos las Siguientes opciones: Primero: Show Wire Voltege by Colour?: el cual permite mostrar los voltajes positivos y negativos en el circuito, observr la siguiente figura: En este botón pinchamos, el cual toma el color verde, indicando que está corriendo la simulación. Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 23 Segundo: Show Wire Current With Arrows?: El cual muestra el sentido de la corriente, lo cual lo podemos comprobar en la siguiente figura: Seguidamente tome los valores de caída de voltaje en todas las resistencias DETALLES DE SIMULACIÓN Observa la barra de estado en simulación. Nunca debe quedar la ocupación de la CPU al 100%. Si esto se diese, el circuito no se simularía y ocurrirían errores. El valor de carga de CPU nunca debe ser del 100% Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 24 c.- Mida las corrientes en cada una de las resistencias del circuito anterior. Para insertar el amperímetro hacemos lo siguiente: La siguiente figura muestra el circuito con el amperímetro midiendo la corriente circulante a la salida de R1. Seguidamente tome los Valores de las corrientes A la salida de cada Resistencia. Hacemos click en el icono: “VIRTUAL INSTRUMENTS MODE” En la lista de instrumentos que aparece escogemos el siguiente: DC AMMETER Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 25 EJEMPLO N° 02 Dibuje el siguiente circuito en el simulador PROTEUS y llene la tabla de funcionamiento de la compuerta mostrada: A B L1 L2 0 0 0 1 1 0 1 1 Para introducir en el circuito el LOGICSTATE, las compuertas y los LED rojos, proceder de la Siguiente manera: Hacer Click en: En la ventana que emerge digitar en el casillero Keywords: las palabras claves para poder introducir los elementos del ckto. También en la ventana de Category, se puede buscar los Elementos del ckto. Ventana Results: Ventana Results: Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 26Ejemplo Nº 03 Dibuje el siguiente circuito en el simulador y verifique las formas de ondas que se muestran son las salidas respectivas del circuito rectificador de media onda Para insertar en el circuito el Osciloscopio, El generador de voltaje y el diodo proceder De la siguiente forma: Hacer click en: Seguidamente: Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de Amazonia Peruana Sistemas e Informática 27 Hacer click en el icono Virtual Instruments Mode: Luego escogemos el instrumento a utilizar: Editamos el generador de voltaje de corriente alterna poniendo los valores pedidos en el circuito del ejemplo N° 03. CUESTIONARIO: 1. Graficar por lo menos 10 tipos de componentes electrónicos analógicos que se tienen a disposición en el Proteus. 2. Graficar por lo menos 10 tipos de componentes electrónicos digitales que se tienen a disposición en el Proteus. 3. Graficar por lo menos 05 tipos de fuentes de poder que se tienen a disposición en el Proteus. 4. Indique los procedimientos que se tienen que seguir para cambiar los parámetros internos de: a. Elementos activos (Baterías, Generadores.) b. Elementos pasivos.( R, C, L) INFORME PREVIO PARA EL 2do. EXPERIMENTO 1. Construir una tabla e indicar las diferencias que existen entre las familias TTL y CMOS. 2. Definir los siguientes conceptos y realizar ejemplos de aplicación de cada uno de ellos. a. Fan - Out b. Fan IN c. Zona de Incertidumbre d. Entrada flotante de un C.I. e. Tri- State 3. ¿Qué es un dispositivo o componente activo? Dar ejemplos de ellos. 4. ¿Qué es un dispositivo o componente pasivo? Dar ejemplos de ellos. 5. Explique cómo se realiza la numeración de los pines de un circuito integrado. 6. ¿Todos los C.I. tienen la misma configuración de sus pines de entrada? 7. Dibuje las características de un diodo Led. Nota Importante: Indispensable presentar la solución de las preguntas del informe previo antes del inicio de la Experiencia N° 2 (Laboratorio # 2).
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