practica PSPICE

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Grado en 
Ingeniería Electrónica y 
Automática Industrial 
 
 
 
 
 
Electrónica Analógica 
 
 
Prácticas de Laboratorio 
 
 
Práctica 1 Introducción a la Simulación de Circuitos Electrónicos con PSpice 
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PRÁCTICA 1 
 
Análisis y medidas de Laboratorio 
sobre Circuitos Electrónicos. 
Introducción a la simulación con 
PSpice. 
 
 
 
 
Práctica 1 Introducción a la Simulación de Circuitos Electrónicos con PSpice 
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Contenido 
 
1. OBJETIVOS GENERALES DE LA PRÁCTICA 1. ...................................................4 
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ......................................................................................4 
3. RESUMEN ...................................................................................................................5 
4. CONCEPTOS TEÓRICOS ..........................................................................................5 
5. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ..........................................................................5 
5.1. Descripción del proceso de diseño OrCAD-PSpice ...................................................... 5 
5.2. Consideraciones sobre el circuito y simulaciones ......................................................... 6 
5.3. Marcadores y capturas de la ventana de datos ............................................................ 12 
6. CUESTIONES ............................................................................................................13 
6.1. Medidas iniciales ......................................................................................................... 13 
6.2. Análisis paramétrico .................................................................................................... 13 
6.3. Análisis en la frecuencia: respuesta en frecuencia ...................................................... 15 
7. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS .................................................................16 
 
Práctica 1 Introducción a la Simulación de Circuitos Electrónicos con PSpice 
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1. OBJETIVOS GENERALES DE LA PRÁCTICA 1. 
En esta primera práctica, dividida en dos partes diferentes pero complementarias, trabajare-
mos las principales herramientas de verificación experimental de los Circuitos Electrónicos 
(C.E.) bajo estudio y/o análisis: 
 La simulación, que nos permite verificar gran parte de las propiedades de un C.E. sin 
necesidad de disponer físicamente del mismo. 
 Las medidas en laboratorio, que permiten confirmar el funcionamiento y completar 
el conocimiento del C.E. práctico, en condiciones reales. 
Ambas formas de analizar y medir el comportamiento del C.E. bajo estudio tienen ventajas y 
desventajas: 
 La simulación nos permite probar, sin peligro de roturas o riesgos similares, los cir-
cuitos diseñados. Además, al no necesitar de dispositivos físicos, las pruebas pueden 
realizarse con menor coste y más rápidamente. Otras ventajas importantes son las 
posibilidades de realizar pruebas sujetas a entornos o condiciones variables, según 
parámetros de funcionamiento críticos, situaciones límite, o con valores que cambian 
según patrones y datos estadísticos. Sin embargo, no siempre los modelos matemáticos 
pueden cubrir todos los aspectos y condiciones reales de los circuitos físicos ni nos 
permiten descubrir fallos en sistemas ya montados. 
 Las medidas de laboratorio se realizan en condiciones reales, sobre dispositivos 
reales y en funcionamiento. Para ello se utilizan, según el caso, instrumentos de me-
dida apropiados: multímetros, generadores de señal, fuentes de alimentación, osci-
loscopios, analizadores lógicos, etc. Por tanto, las medidas reales son más complicadas 
de realizar que las simulaciones pues exigen una adecuada configuración por parte del 
operador de los instrumentos, materiales, herramientas y, además, de una cierta des-
treza en el manejo de todos esos elementos. 
Un ingeniero electrónico ha de conocer y adquirir los conocimientos y destrezas necesa-
rios para poder realizar, con éxito, ambas tareas: simular y medir las características y pará-
metros requeridos sobre los C.E. que tenga bajo estudio. 
Durante el desarrollo de la práctica, se complementará con trabajo personal del alumno que 
incluye: instalación y puesta en marcha del programa de simulación en su ordenador personal, 
análisis previo (en su caso) de los circuitos bajo estudio y preparación de los montajes 
prácticos. La lectura previa de los guiones de las prácticas así como la disposición de una 
versión impresa de los mismos es preceptiva para la superación de las prácticas. 
 
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 
El objetivo principal de esta primera práctica consiste en dotar al alumno de la capacidad de 
manejar una herramienta informática de simulación como es PSPICE. Los objetivos parciales 
que se pretenden lograr son, capacitar al alumno para: 
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 Aprender a definir cómo se crea un proyecto de diseño para trabajar posteriormente 
con él. 
 Adquirir, de forma práctica, habilidad en el manejo para la realización de diseños es-
quemáticos para ser simulados. 
 Conocer las distintas técnicas de análisis que pueden realizarse con la herramienta de 
diseño PSPICE. 
3. RESUMEN 
El alumno trabajará en esta parte de la práctica con una herramienta de diseño electrónico 
denominada PSPICE, que está incluida dentro de un paquete de diseño integrado denominado 
OrCAD y se hará uso de dos de sus programas: 
 Capture CIS: Programa de edición de esquemas. 
 PSpice AD: Programa que realiza las simulaciones del circuito y presenta las señales 
eléctricas deseadas. 
Dado que el objetivo que se persigue es el de dotar al alumno de la capacidad para evaluar 
circuitos electrónicos, en esta práctica se describirá y se analizará el funcionamiento especí-
fico de cada una de estos programas. 
4. CONCEPTOS TEÓRICOS 
Con ayuda del Manual de Introducción a la herramienta de diseño PSPICE, en esta práctica 
se va a mostrar como: 
 Crear y almacenar nuevos proyectos de simulación. 
 Manejar los menús del programa de diseño con sus respectivos comandos. 
Además se pretende conseguir: 
 Conocimiento de los tipos de simulación que se pueden realizar y su configuración. 
 Afianzar conocimientos sobre amplificación, etapas de entrada y salida, etc. 
 Introducir a los efectos de dependencia de las características de los amplificadores con 
la frecuencia. 
5. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 
5.1. Descripción del proceso de diseño OrCAD-PSpice 
En primer lugar comenzaremos dando una visión general del proceso a realizar en el diseño y 
simulación de un circuito electrónico mediante herramientas de Diseño Asistido por Compu-
tador (Computer Aided Design: C.A.D.). En la Figura 1 se esquematiza el proceso básico a 
desarrollar, donde partiendo de las especificaciones del circuito o del problema a analizar, 
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debemos introducir el esquema eléctrico de nuestro diseño para finalizar con la evaluación del 
comportamiento del diseño realizado. 
 
 
 
 
 
Fig. 1 Diagrama de bloques de análisis de circuitos electrónicos con OrCAD-PSPICE 
 
5.2. Consideraciones sobre el circuito y simulaciones 
Para comprender mejor el proceso de diseño indicado en la Figura 1, se va a analizar un diseño 
teórico como el expuesto en la Figura 2. Este circuito simula un amplificador con ganancia de 
tensión en circuito abierto  = -10 (recuadro en línea discontinua), resistencia de entrada Ri 
=300 y una resistencia de salida Ro de 2k. 
La excitación del amplificador proviene de una fuente sinusoidal, sin nivel de continua, con 
una amplitud de 2V y una frecuencia de 1kHz, con resistencia interna Rs de 100. La carga 
es una resistencia de carga de 4k. 
 
Figura 2: Esquema básico de un amplificador de tensión. 
 
El procedimiento a seguirpara llevar a cabo las tareas descritas por el esquema básico de la 
Figura 1 se inicia con la ejecución de la herramienta de diseño CAPTURE CIS. A partir de 
aquí, procederemos a situar los componentes que intervienen en el esquema. 
El método de inserción de los componentes (elementos pasivos y generadores) es el que se 
describe a continuación1: 
Place  Part  seleccionar el componente; por ejemplo: R para representar la resis-
tencia Ri , y arrastrarla sobre la página de esquemas hasta el lugar deseado. 
 
1 El texto de las opciones correspondientes en los menús del programa se resaltarán con una fuente diferente. El 
resto de pasos, en su caso, se indican con texto normal. 
Especificaciones 
del problema 
a estudiar 
Introducción del 
Esquema Eléctrico y 
otros parámetros. 
Obtención, valora-
ción y evaluación de 
resultados 
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Si el componente que se desea pertenece a una librería que no está habilitada y por lo tanto no 
se muestra para ser arrastrado al lugar deseado, debemos utilizar la utilidad de buscar ese 
componente en alguna de las librerías con la opción Part Search e indicarle en la nueva pan-
talla el comando Begin Search, el programa indicará la librería donde se encuentra el compo-
nente y lo habilita para ser utilizado. 
Para modificar las propiedades2 de un componente colocado en el esquema es suficiente con 
hacer doble clic con el ratón (o clic con el botón derecho del ratón y seleccionar Edit Pro-
perties) sobre el componente para rellenar la hoja de características que se abre, de acuerdo 
con la información suministrada por el fabricante. 
Se pueden modificar las características visualizadas en pantalla de un componente, sin nece-
sidad de editarlo por completo, realizando doble clic, sobre las mismas. También es posible 
modificar la posición de un componente seleccionado con 
Edit  Rotate o Mirror (también se puede accionando con el botón derecho) 
Para realizar las conexiones entre componentes colocamos hilos de contacto (wires): 
Place  Wire, realiza la conexión entre los puntos a unir eléctricamente, con la pre-
caución de no provocar cortocircuitos. 
 
Actividad 1. Dibuje de forma manual y aproximada la señal sinusoidal de entrada al amplifi-
cador E y la señal que se obtiene a la salida. 
 
 
Centrándonos en el circuito de la figura 2, la fuente de tensión sinusoidal que aparece deno-
minada como V1 es un componente llamado VSIN que se encuentra en la librería SOURCE 
(fuentes de señal o generadores). 
Este tipo de generador tiene diversos parámetros que deben caracterizarse con los valores 
deseados; en nuestro caso, estos valores son: 
 
2 Las propiedades son los valores asignados a los distintos parámetros asociados a componentes u otros elemen-
tos del programa. 
V(i,o) 
t 
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 Amplitud para la señal variable: AC; 2V en nuestro caso. 
 Valor de la componente continua: DC; 0 en nuestro diseño. 
 Frecuencia: FREQ; que fijaremos a 1kHz. 
 Otros parámetros, útiles para diversos tipos de análisis (que se verán en su momento) 
como por ejemplo: 
o amplitud para el análisis transitorio: VAMPL , lo fijaremos a 2V. 
o valor de continua en el transitorio VOFF, que lo pondremos a 0V. 
Como símbolo de tierra debe utilizarse uno nominado como 0 (el nodo de tierra siempre debe 
tener nombre 0 en PSPICE). Así pues para insertar el valor de referencia en tierra: 
Place  Ground  seleccionar el símbolo 0 
E1 es una fuente de tensión controlada por tensión, que modela la ganancia del amplificador. 
Este tipo de fuente es un componente denominado E (VCVS) de la librería ANALOG. Igual-
mente están definidos en PSPICE los componentes F, G y H que modelan, respectivamente, 
a una fuente de corriente controlada por corriente (CCCS), una fuente de corriente controlada 
por tensión (CVCS) y fuente de tensión controlada por corriente (CCVS). 
Una vez colocado el componente E, se define su ganancia con el parámetro GAIN. Como se 
desea un valor de -10, fijaremos su valor a GAIN = -10. 
Finalmente, es recomendable añadir etiquetas (nombres descriptivos) a los nodos del circuito 
cuyas tensiones queramos visualizar después. Así pues, en nuestro diseño se han colocado las 
etiquetas (V1, Vi, Vo y VL), aunque puede utilizarse cualquier cadena de caracteres. Para 
introducir tales nombres utilizamos la secuencia: 
Place  Net Alias  escribir la etiqueta deseada, pulsar OK y colocarla con el ratón 
sobre el cable deseado. 
Una vez finalizado el esquema, debe guardarse como paso previo a la evaluación de su fun-
cionamiento mediante PSPICE. En caso de haber cometido algún error de tipo eléctrico (ca-
bles sin conectar, ausencia de nodo de tierra,...) éste se mostrará cuando realicemos la simu-
lación. Emite un mensaje con el error que se ha cometido. Así, el alumno deberá acudir al 
diseño esquemático y corregir el error. 
Podemos analizar el comportamiento de nuestro diseño definiendo el tipo y los parámetros de 
la simulación que se desea realizar. Esto se indica con un perfil de simulación, que define el 
tipo de análisis a realizar (AC, para señal variable; TRAN, para análisis en el tiempo; etc.), 
los rangos de las variables a simular (rango de frecuencia, de tiempo,...), así como otros pará-
metros que afectan a la exactitud y convergencia del resultado final. 
Para crear un perfil de simulación, ejecutamos la secuencia de comandos: 
PSpice  New Simulation Profile  y se le asigna el nombre del tipo de análisis 
deseado, en nuestro caso TRANSIT, tal y como se puede ver en la Figura 3. 
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Figura 3: Ventana de creación de Nuevo perfil de simulación 
 
Una vez creado el perfil de simulación, aparece la ventana de la Figura 4 donde podemos fijar 
los parámetros de la misma. Aunque PSPICE tiene muchos parámetros de simulación, empe-
zaremos con un caso sencillo de acuerdo a las especificaciones de nuestro diseño. 
 
 
Figura 4: Selección del tipo de simulación a realizar 
 
En este ejercicio, sólo es necesario tener en cuenta unos pocos que aparecen en la pestaña 
Analysis. Nuestros parámetros son: 
Spice  Edit Simulation Profile  Analysis  
 en el selector Analysis type, colocar Time Domain (Transient) 
 en el parámetro Run to time colocar 2000us (simular hasta 2000µs) 
El resto de parámetros pueden dejarse tal como están, con su definición por defecto. Una vez 
definido el tipo de simulación, se ejecuta la misma mediante la secuencia: 
PSpice  Run 
 
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Actividad 2. Indique la expresión que proporciona el valor de la señal Vi en función de V1 
 
 
Indique la expresión que proporciona el valor de la señal VL en función de Vo 
 
 
 
Tras completarse el análisis aparece la pantalla de la Figura 5, donde será posible representar 
los resultados de la simulación. Sobre dicha pantalla, podremos representar las señales que 
deseemos mediante 
Ventana de ondas  Trace  Add Trace  seleccionar la señal que deseamos visua-
lizar o escribir sus expresiones. 
 
 
Figura 5: Ventana de presentación de resultados de la simulación 
 
De esta forma, se obtienen una imagen como la representada en la Figura 6. Si, por ejemplo, 
queremos representar las tensiones de los nodos V1 y Vi, el procedimiento sería: 
Ventana de ondas  Trace  Add Trace  escribir: V(1) V(i) 
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Figura 6: Presentación de las señales del generador y entrada al amplificador 
 
También existe la posibilidad de abrir la ventana de ondas directamente desde el esquemauna 
vez simulado: 
PSpice  View Simulation Results 
Dentro de la ventana de ondas es posible poner y quitar señales, 
Ventana de ondas  Trace  Add Trace / Delete Trace / ... 
Así para visualizar las señales de los nodos (Vs) y (VL), la secuencia sería 
Ventana de ondas  Trace  Add Trace  escribir: V(s) V(L) 
y se obtendrían los resultados mostrados en la Figura 7. 
 
Figura 7: Señales de salida del amplificador y en la carga 
 
 
Figura 8: Visualización de los valores de la señal en la posición de los cursores 
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En la ventana de ondas también es posible utilizar cursores para medir con precisión los va-
lores de las señales tanto en los ejes de abscisas como en los de ordenadas), tal y como se 
muestra en la Figura 8. La secuencia de comandos para activar los cursores son: 
Ventana de ondas  Trace  Cursor  Display 
Una vez activados, uno de los cursores se desplaza pulsando el botón derecho del ratón y el 
otro pulsando el izquierdo. Se pueden cambiar de onda pulsando con el ratón en el símbolo 
de la onda de la leyenda en la parte inferior de la ventana de ondas. 
 
5.3. Marcadores y capturas de la ventana de datos 
Una forma alternativa de seleccionar las señales a visualizar en la ventana de datos es el uso 
de marcadores (markers). Estos elementos, una vez seleccionados, aparecen dibujados en el 
diseño como terminales de prueba o sondas que se colocan sobre los hilos (para visualizar 
tensiones) o en los terminales de los dispositivos (para visualizar corrientes). 
Por ejemplo, coloque markers para visualizar las tensiones de los nodos Vi y VL. El procedi-
miento sería: 
PSpice  Markers  Voltage Level  colocar las sondas en los hilos deseados 
 
 
 
Figura 9. Izda.: menús para seleccionar el marker deseado. Dcha.: botones para los markers V, I y Vdif 
 
Otra utilidad interesante es la captura de la ventana de datos, esta prestación nos permitiría 
obtener una versión editable (no un bitmap) de lo visualizado en la ventana de datos; esta 
prestación es muy útil para documentar los resultados obtenidos. 
Para realizar esta captura, dentro de la ventana de datos seleccione: 
Ventana de datos  Window  Copy to clipboard... 
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A continuación, se visualiza la ventana de configuración de la captura (ver la Figura 10) con 
las distintas opciones disponibles. Con OK, la imagen está disponible para ser incluida (con 
Paste o Ctrl+V) en su documento o programa de edición de gráficos. Como actividad com-
plementaria, experimente con las diversas opciones de captura y sus efectos sobre el gráfico. 
 
 
Figura 10. Opciones de la captura de la ventana de datos. 
 
6. CUESTIONES 
Sobre los contenidos correspondientes a esta práctica, el alumno deberá realizar las medidas 
y observaciones que se detallan en esta sección. Sus respuestas se deberán incluir en el docu-
mento entregable correspondiente. 
6.1. Medidas iniciales 
1. El alumno una vez realizada la simulación, adjuntará la captura de una pantalla con las 
tensiones obtenidas en cada uno de los puntos etiquetados en el circuito: V1, Vi, Vo y 
VL, significando con ayuda de los cursores, el valor máximo de cada señal. 
De acuerdo a las señales obtenidas y representadas de los diferentes nodos, completar la Tabla 
1 con los valores en cada nodo y determinar las ganancias que se piden. 
Tabla 1 Medidas de tensiones y ganancias en el circuito 
V1 (V) Vi (V) Vs (V) VL (V) Vs/Vi VL/Vi VL/V1 
 
 
6.2. Análisis paramétrico 
2. Como ya se ha indicado en el texto previo, las posibilidades de simulación de PSPICE 
son elevadas. Una posible aplicación es la evaluación de la influencia que puede tener 
la variación de la resistencia de carga sobre las características del circuito; en PSPICE 
este tipo de estudios se denomina análisis paramétrico. 
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Para ello debe modificarse o crearse un perfil de simulación configurado de manera 
que nos permita ver el comportamiento frente a variaciones en una variable determi-
nada, en nuestro caso será el valor de la carga. Los pasos a realizar son los siguientes: 
 En la configuración de la simulación temporal Time Domain (Transient), debe 
activarse la opción paramétrica. 
 Definiremos una variable o parámetro global de nombre: RL. Para ello, de-
beremos incluir un elemento especial en el diseño: la lista de parámetros. 
Place Part  seleccionar el elemento PARAM de la librería SPECIAL, y ubi-
carlo en cualquier parte del diseño. 
 Para crear y visualizar un nuevo parámetro, sobre PARAM: 
Edit Properties  New...  nombre del parámetro y su valor, por defecto. 
Edit Properties  seleccionar el nuevo parámetro  Display  Name and 
Value, para ver ambos datos sobre la hoja del diseño. 
 En nuestro diseño cambiaremos el valor de la resistencia por el nombre del 
parámetro entre llaves, esto es: {RL} 
 En la ventana de configuración del análisis seleccionaremos los valores que 
tendrá este parámetro para la simulación; en nuestro caso ha de tomar los va-
lores 40, 4k y 40k. 
Una vez ejecutada la simulación se realizarán las medidas que nos permitan determinar la 
influencia que tiene la variación de la carga en el diseño, completando los valores de las tablas 
2-4 para cada valor de RL. 
 Tabla 2 Tensiones y ganancias en los nodos del amplificador para una RL=40 
Vi Vs VL Vs/Vi VL/Vi VL/V1 
 
 
Tabla 3 Tensiones y ganancias en los nodos del amplificador para una RL=4k 
Vi Vs VL Vs/Vi VL/Vi VL/V1 
 
 
Tabla 4 Tensiones y ganancias en los nodos del amplificador para una RL=40k 
Vi Vs VL Vs/Vi VL/Vi VL/V1 
 
 
 
 
 
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Actividad 3. Comente que influencia tiene la variación de la resistencia de salida del amplifi-
cador Ro sobre la ganancia del circuito 
 
 
 
 
 
 
3. Un análisis semejante se puede hacer sobre la influencia de la resistencia de entrada 
en la respuesta del circuito. Para ello realizaremos una simulación de las mismas 
características que en el ejercicio anterior pero cambiando el parámetro global, en este 
caso {Ri}. El alumno en este caso elegirá los valores de resistencia que considere 
oportunas, aportando la simulación realizada. 
6.3. Análisis en la frecuencia: respuesta en frecuencia 
4. Además del análisis transitorio usado hasta ahora, PSPICE también puede realizar un 
análisis AC que permite hallar la respuesta en frecuencia de nuestros circuitos. El 
resultado es una representación de la evolución de las variables seleccionadas en fun-
ción de la frecuencia. 
Para realizar un análisis AC es necesario añadir una fuente de AC o dar valor a este 
parámetro dentro de la fuente senoidal VSIN, activar el análisis AC y definir sus pa-
rámetros: 
PSpice  Edit Simulation Profile  Analysis  configuramos las opciones: 
Analysis type: AC Sweep / Noise 
AC Sweep type: Logarítmico y por décadas 
Start Frequency: 10 
End Frequency: 10meg (m indica mili y meg indica Mega en PSPICE) 
Points/Decade: 10 
 
Una vez definido el tipo de análisis, hay que simular el circuito y aparece la ventana 
de ondas que permite visualizar los resultados gráficamente. 
Ventana de ondas  Trace  Add Trace  Escribir: V(L)/V(1) 
Se observa que tiene una respuesta plana (constante e independiente de la frecuencia) 
puesto que no hay elementos que dependan de la frecuencia (por ejemplo capacidades) 
en el circuito simulado. Se puede obtener esa misma ganancia en decibelios, usando 
la función dB: 
Ventana de ondas  Trace  Add Trace  Escribir: dB(V(L)/V(1)) 
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5. Añadir al esquema anterior un condensador de acoplo3 de valor 1µF intercalado entrela salida del amplificador y la carga. Realizar un análisis AC, comprobar la respuesta 
de la ganancia que proporciona el amplificador en función de la frecuencia. ¿Qué ha 
ocurrido en la respuesta en frecuencia de la ganancia del amplificador? 
6. ¿Qué sucede, cuando se conecta un condensador en paralelo4 (100nF) con la resisten-
cia de entrada del amplificador, con la respuesta del amplificador? 
 
Actividad 4. Representar y anotar, de forma manual, el comportamiento de la señal de salida 
en función de la frecuencia con los dos condensadores en el circuito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS 
La simulación por ordenador es una herramienta de análisis y diseño muy potente que permite, 
de forma rápida y precisa, la obtención de múltiples medidas y resultados sobre un circuito 
eléctrico o electrónico. En consecuencia, el alumno de un curso de Electrónica puede usar esta 
herramienta en el estudio y aprendizaje autónomo de los contenidos del mismo. 
Como complemento a las actividades en el Laboratorio, se plantean las siguientes actividades 
complementarias (no entregables): 
 Mediante PSpice, simule y verifique los resultados correspondientes a los ejercicios 
del Capítulo 1 siguientes: 
o Ejercicio 6: amplificador de tensión. 
o Ejercicio 7: amplificador de corriente. 
o Ejercicio 12: cálculo de ganancias. 
o Ejercicio 3: amplificador multietapa. 
 
3 En los amplificadores reales muchas veces es necesario colocar este tipo de capacidades entre dos puntos o 
elementos dados del circuito. En el caso del condensador entre salida del amplificador y la carga este con-
densador se llama “de acoplo” por su función: acoplar la salida a la carga solo en señal variable, impidiendo 
el paso de la tensiones y corrientes continuas. 
4 Este condensador que colocamos en la entrada puede modelar los efectos capacitivos de los elementos existen-
tes en la entrada del amplificador: cableado, dispositivos electrónicos, etc.