Tutorial De Electronics Workbench 4q2e26

Tutorial de Electronics WORKBENCH (EWB) Versión 5.12 (Versión en Español)

Preparado por:

Aldo Ramiro Valdez Alvarado

Universidad Mayor de San Andrés Carrera de Informática

1. Introducción 1.1.

¿Qué es Electronics Workbench?

Electronics Workbench (EWB) o Banco de Trabajo de Electrónica, es un programa de simulación de circuitos desarrollado por INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES LTD ®. Este programa cuenta con un completo laboratorio virtual que contiene los instrumentos más comunes utilizados en la mayoría de los laboratorios de diseño electrónico y lógico. A diferencia de otros simuladores la gran ventaja que tiene utilizar EWB es su gran facilidad de manejo. El programa tiene una interfaz gráfica con el que lo hace muy intuitivo, cómodo de usar y rápido de trabajar, lo que permite ahorrar tiempo. En general, la creación del esquema y su simulación precisan menos tiempo que el montaje real del circuito. En este tutorial se describirá la versión 5.12 denominada Laboratorio Educativo. EWB permite simular todos los componentes e instrumentos necesarios para analizar, diseñar y verificar circuitos en reemplazo de los componentes e instrumentos reales. En resumen EWB permite crear esquemas de circuitos que luego se simularán, además los resultados de estas simulaciones se muestran usando diferentes instrumentos de medida como en los laboratorios profesionales, también se puede desarrollar diseños y verificar circuitos antes de construirlos y probarlos físicamente.

1.2.

Como iniciar EWB

Puede acceder al programa EWB, haciendo clic en el icono , ya sea en el de programas de Windows o bien desde el directo creado en el escritorio. Una vez iniciado el programa se abre la siguiente ventana:

Figura 1. Ventana de Inicio de EWB

Tutorial de Electronics WorkBench

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2. Partes Principales del EWB Una vez que se inicia el simulador, las partes básicas que se observa en la pantalla inicial son la barra de menús, la barra de herramientas del circuito, la barra de herramientas de los componentes, el área de trabajo o ventana del circuito, además de los botones de inicio y fin de la simulación, y el de pausa, tal como se puede observar en la siguiente figura: Barra de Menús Botón de simulación

Barra de Herramientas del circuito

Botón de pausa

Barra de Herramientas de los componentes

Área de trabajo

Figura 2. Partes principales del EWB

2.1.

Barra de Menús.

Desde esta barra tenemos a todas las acciones que se pueden realizar con los componentes. 2.1.1. Menú archivo. Las opciones de este menú están relacionadas a la gestión de archivos que permite EWB. Estas opciones permiten crear un nuevo archivo de circuito con la opción Nuevo (Ctrl+N), abrir uno existente con la opción Abrir (Ctrl+O), así como guardar los cambios efectuados en un circuito con el mismo o con otro nombre usando las opciones Guardar (Ctrl+S) y Guardar Como... respectivamente, se hace notar que los archivos guardados tienen la extensión .EWB. Se debe recordar que este programa no puede contener abierto más de un archivo a la vez por lo que si se abre o crea un archivo el actual será cerrado convenientemente. Es posible también deshacer los cambios antes de guardar un archivo mediante la opción Volver a lo guardado... Los comandos Importar… y Exportar… permiten importar o exportar los archivos creados al formato SPICE. La opción Imprimir (Ctrl+P) muestra inicialmente una serie de opciones de impresión que permiten seleccionar la cantidad de información que se quiere enviar la impresora. De esta forma es posible no sólo imprimir el circuito a simular si no el estado de la instrumentación,


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descripciones, etc. La opción Configurar impresión... inicia la diálogo habitual de Windows para seleccionar los parámetros de la impresora instalada en el equipo. La opción Salir (Alt+F4) cierra el simulador. Por último, la opción Instalar... permite incorporar módulos adicionales, nuevas bibliotecas de modelos, etc.

Figura 3. Opciones del menú Archivo 2.1.2. Menú Edición. Este menú tiene todas las opciones típicas de Windows para trabajar con el portapapeles como cortar (Ctrl+X), copiar (Ctrl+C), pegar (Ctrl+V), eliminar (Del) y seleccionar todo (Ctrl+A). La opción más interesante de este menú es Copiar como un mapa de bits que permite seleccionar un área de la ventana del circuito y trasladarla al portapapeles en forma de imagen de bits. Lo que permitirá usar dicha imagen en casi cualquier programa de tratamiento de imagen y texto en Windows como Wordpad, Paint, Word, etc.... La selección se inicia y finaliza pulsando el botón izquierdo del ratón, y arrastrando el puntero del ratón a través de la zona que se desea copiar. Finalmente la opción Mostrar Portapapeles permite abrir la aplicación de Windows relacionada al visor de Portafolio.

Figura 4. Opciones del menú Edición


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2.1.3. Menú Circuito. Dentro de este menú encontraremos una serie de opciones útiles para la creación y simulación de circuitos. Pueden ser de utilidad los siguientes: •

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Rotar (Ctrl+R). La mayoría de los componentes pueden ser rotados para lograr la disposición deseada en el área de trabajo. Cada vez que se selecciona esta opción el elemento seleccionado rota 90°, en el sentido de las agujas del reloj. El símbolo de tierra no rota. Al rotar el semisumador solamente lo hacen sus terminales. Voltear horizontalmente. Permite que el componente seleccionado rote 180º horizontalmente. Esta función puede variar en función del componente seleccionado. Voltear verticalmente. Permite que el componente seleccionado rote 180º verticalmente. Esta función puede variar en función del componente seleccionado. Propiedades de componentes…. Esta opción permite visualizar un cuadro de dialogo de las propiedades del componente seleccionado, donde se puede introducir un rotulo al componente, se puede seleccionar los modelos que soporta el simulador para este componente, también se visualiza el estado de fallo del componente, y las opciones de pantalla disponibles. Crear un subcircuito… (Ctrl+B). Nos permite combinar diversos componentes en un bloque, creando un nuevo circuito integrado. Para ello se selecciona los componentes deseados y se escoge esta opción. Aparece un cuadro de diálogo que nos pedirá el nombre que se desea darle y una serie de opciones que dan la posibilidad de eliminarlos de la zona de trabajo (Mover del circuito), dejarlos intactos (Copiar del circuito), o sustituirlos (Reemplazar en circuito). El subcircuito se coloca automáticamente entre los componentes con un símbolo estándar, con las terminales situadas en el lugar donde se hallaban las líneas de conexión en el área seleccionada. En todo momento se puede editar el contenido del subcircuito haciendo un Zoom (doble clic del ratón). Los subcircuitos pueden utilizarse como un componente más. Para utilizarlos en futuras sesiones de trabajo se debe almacenarlos en la librería de componentes que los contiene, y cargarlos cuando se quieran utilizar. Aumentar (Ctrl++). Esta opción permite aumentar el tamaño de los componentes en el área de trabajo. Reducir (Ctrl+-). Esta opción permite reducir el tamaño de los componentes en el área de trabajo. Opciones esquemáticas….Esta opción muestra un cuadro de dialogo donde se modifican las opciones de visualización de la cuadricula, permite seleccionar que elementos de los componentes se van a mostrar u ocultar, el tipo y tamaño de fuente que se utilizará, las opciones de cableado y recableado que se utilizarán, y finalmente las opciones de impresión deseados. Restricciones...(Ctrl+I).Esta opción muestra un cuadro de dialogo donde se pueden configurar las opciones generales del circuito como la contraseña, opciones de los componentes, y los tipos de análisis disponibles.


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Figura 5. Opciones del menú Circuito 2.1.4. Menú Análisis. En esta opción de la barra de menús, usted puede controlar la simulación, analizar las salidas, configurar las opciones del análisis, utilizar algunas opciones propias de la simulación y presentar gráficas, a continuación describimos algunas opciones presentes en este menú. •

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Activar (Ctrl+G). Esta opción produce el mismo efecto que el interruptor de inicio de simulación. Detener (Ctrl+T). Esta opción detiene la simulación en curso. Pausa (F9). Para momentáneamente la simulación. Opciones de análisis….De manera global se configura aspectos relacionados a la corriente, la conductancia, las tolerancias, temperaturas, tiempos y límites de la simulación, además de la manera en que se manejan los instrumentos presentes en la simulación.

El resto de opciones presentes se usan para realizar el análisis del diseño del circuito, utilizando diferentes métodos, como la transformada de Fourier, Monte Carlo, y otras que permiten visualizar los datos obtenidos de la simulación y los gráficos relacionados a estos datos. También es posible visualizar todos los datos y figuras generados por la simulación utilizando los diferentes métodos presentes, de acuerdo al diseño del circuito, para ello se selecciona la opción Presentar Gráficas. Se debe recordar, que las opciones de análisis que tiene incorporado EWB dependen de los componentes y del diseño del circuito en el que se este trabajando, es decir, dependiendo de la situación, no todas las opciones pueden estar disponibles para realizar el análisis.


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Figura 6. Opciones del menú Análisis 2.1.5. Menú Ventana. Las opciones del menú Ventana permiten Organizar (Ctrl+W) la ventana del Circuito, donde se realiza el diseño del circuito con los componentes adecuados; o la ventana de la Descripción (Ctrl+D), donde se puede describir o explicar el diseño realizado. Se debe recordar también que no se puede tener abiertas varias ventanas de circuitos a la vez, si no que solo se abren de a una.

Figura 7. Opciones del menú Ventana 2.1.6. Menú Ayuda. Este menú tiene todas las opciones típicas de Windows para proporcionar Ayuda (F1) sobre los elementos de EWB, así como también se tiene un Índice de la Ayuda…, además se puede visualizar las novedades que presenta esta nueva versión con Abrir notas de la versión, y por último se visualiza los derechos de autor de EWB con Acerca de Electronics Workbench.


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Figura 8. Opciones del menú Ayuda

2.2.

Barra de Herramientas del Circuito.

La barra de herramientas del circuito muestra los iconos de algunas de las operaciones mas usadas en el diseño de circuitos, es decir, en esta se encuentran algunos atajos o s directos a opciones de la barra de menús que se usan usualmente.

Figura 9. Barra de herramientas del circuito A continuación se describe cada uno de estos iconos agrupados de acuerdo a la opción a la que pertenecen en la barra de menús 2.2.1. Archivo Nuevo Abrir Guardar Imprimir 2.2.2. Edición Cortar Copiar Pegar 2.2.3. Circuito Rotar Voltear horizontalmente


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Voltear verticalmente Crear un subcircuito Propiedades del componente Reducir Aumentar Factor de escala 2.2.4. Análisis Presentar gráficas 2.2.5. Ayuda Ayuda

2.3.

Barra de Herramientas de los Componentes.

La barra de herramientas de los componentes muestra todos los componentes eléctricos, electrónicos, digitales y otros de utilidad que tiene incorporados EWB.

Figura 10. Barra de herramientas de los componentes A continuación se muestran los grupos de componentes que tiene esta barra: Favoritos Fuentes Básico Diodos Transistores Circuitos Integrados Analógicos Circuitos Integrados Mixtos Circuitos Integrados Digitales Compuertas lógicas


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Digital Indicadores Controles Heterogéneas Instrumentos Se debe usar el botón derecho sobre cualquier componente para incluirlo en el componente de favoritos. A continuación se muestran los componentes propios de cada grupo. 2.3.1. Fuentes Al hacer clic sobre el grupo de Fuentes se visualiza la siguiente ventana.

Figura 11. Componentes del grupo Fuentes Los componentes de este grupo son los siguientes: Tierra Bateria Fuente de corriente de corriente directa Fuente de voltaje de corriente alterna Fuente de corriente de corriente alterna Fuente de voltaje controlado por voltaje Fuente de corriente controlada por voltaje Fuente de voltaje controlada por corriente Fuente de corriente controlada por corriente Fuente de voltaje +Vcc Fuente de voltaje +Vdd Reloj


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Fuente de AM Fuente de FM Oscilador de onda senoidal controlado por voltaje Oscilador de onda triangular controlado por voltaje Oscilador de onda cuadrada controlado por voltaje Un disparo controlado Fuente lineal Fuente lineal de voltaje controlado Fuente de la llave (o clave) del cambio de frecuencia Fuente polinomial Fuente dependiente no lineal 2.3.2. Básico Al hacer clic sobre el grupo Básico se visualiza la siguiente ventana.

Figura 12. Componentes del grupo Básico Los componentes de este grupo son los siguientes: Conector Resistencia Capacitor Inductor Transformador Relevador Interruptor Interruptor de retraso


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Interruptor controlado por voltaje Interruptor controlado por corriente Resistencia de elevación (pull – up) Potenciómetro Paquete de resistencia Interruptor analógico controlado por voltaje Capacitor polarizado Capacitor variable Inductor variable Bobina sin núcleo Núcleo magnético Transformador no lineal 2.3.3. Diodos Al hacer clic sobre el grupo Diodos se visualiza la siguiente ventana.

Figura 13. Componentes del grupo Diodos Los componentes de este grupo son los siguientes: Diodo Diodo Zener Diodo emisor de luz (LED) Rectificador puente de curva completa Diodo de Shockley Rectificador controlado por Silicio Diac Triac


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2.3.4. Transistores Al hacer clic sobre el grupo Transistores se visualiza la siguiente ventana.

Figura 14. Componentes del grupo Transistores Los componentes de este grupo son los siguientes: Transistor Negativo-Positivo-Negativo (NPN) Transistor Positivo-Negativo-Positivo (PNP) Transistor de efecto de campo de empalme (JFET) de canal-N Transistor de efecto de campo de empalme (JFET) de canal-P N-MOSFET de reducción de tres terminales P-MOSFET de reducción de tres terminales N-MOSFET de reducción de cuatro terminales P-MOSFET de reducción de cuatro terminales N-MOSFET de amplificación de tres terminales P-MOSFET de amplificación de tres terminales N-MOSFET de amplificación de cuatro terminales P-MOSFET de amplificación de cuatro terminales Canal negativo GaAsFET Canal positivo GaAsFET 2.3.5. Circuitos Integrados Analógicos Al hacer clic sobre el grupo Circuitos Integrados Analógicos se visualiza la siguiente ventana.

Figura 15. Componentes del grupo Circuitos Integrados Analógicos


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Los componentes de este grupo son los siguientes: Amplificador operativo (opamp) de tres terminales Amplificador operativo (opamp) de cinco terminales Amplificador operativo (opamp) de siete terminales Amplificador operativo (opamp) de nueve terminales Comparador Circuito de lazo cerrado en fase 2.3.6. Circuitos Integrados Mixtos Al hacer clic sobre el grupo Circuitos Integrados Mixtos se visualiza la siguiente ventana.

Figura 16. Componentes del grupo Circuitos Integrados Mixtos Los componentes de este grupo son los siguientes: Convertidor de analógico a digital Convertidor Analógico-Digital (I) Convertidor de digital a analógico Multivibrador monoestable Temporizador 555 2.3.7. Circuitos Integrados Digitales Al hacer clic sobre el grupo Circuitos Integrados Digitales se visualiza la siguiente ventana.

Figura 17. Componentes del grupo Circuitos Integrados Digitales Los componentes de este grupo son los siguientes:


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Plantilla 74xx Plantilla 74xx Plantilla 742xx Plantilla 743xx Plantilla 744xx Plantilla 4xxx 2.3.8. Compuertas Lógicas Al hacer clic sobre el grupo Compuertas Lógicas se visualiza la siguiente ventana.

Figura 18. Componentes del grupo Compuertas Lógicas Los componentes de este grupo son los siguientes: Compuerta AND de dos entradas Compuerta OR de dos entradas Compuerta NOT Compuerta NOR de dos entradas Compuerta NAND de dos entradas Compuerta XOR de dos entradas Compuerta XNOR de dos entradas Almacenador de tres estados Almacenador Inversor Schmitt-disparado Compuertas AND Compuertas OR Compuertas NAND


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Compuertas NOR Compuertas NOT Compuertas OR-exclusivo Compuertas NOR-exclusivo Almacenadores 2.3.9. Digital Al hacer clic sobre el grupo Digital se visualiza la siguiente ventana.

Figura 19. Componentes del grupo Digital Los componentes de este grupo son los siguientes: Medio-Sumador Sumador completo Flip-flop RS Flip-flop JK con entradas asincrónicas de alta actividad Flip-flop JK con entradas asincrónicas de baja actividad Flip-flop D Flip-flop D con entradas asincrónicas de baja actividad Multiplexores Demultiplexores Codificadores Aritmética Contadores Registros de desplazamiento Flip-flops


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2.3.10. Indicadores Al hacer clic sobre el grupo Indicadores se visualiza la siguiente ventana.

Figura 20. Componentes del grupo Indicadores Los componentes de este grupo son los siguientes: Voltímetro Amperímetro Bulbo Sonda roja Visualizador de siete segmentos Visualizador de siete segmentos codificado Zumbador Pantalla de gráfico de barras Pantalla de gráfico de barras decodificada 2.3.11. Controles Al hacer clic sobre el grupo Controles se visualiza la siguiente ventana.

Figura 21. Componentes del grupo Controles Los componentes de este grupo son los siguientes: Derivador o diferenciador de voltaje Integrador de voltaje Bloque de ganancia de voltaje


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Bloque de función de transferencia Multiplicador Divisor Sumador triple de voltaje Limitador de voltaje Delimitador controlado por voltaje Bloque delimitador de corriente Bloque de histéresis de voltaje Bloque de rapidez de respuesta de voltaje 2.3.12. Heterogéneas Al hacer clic sobre el grupo Heterogéneas se visualiza la siguiente ventana.

Figura 22. Componentes del grupo Heterogéneas Los componentes de este grupo son los siguientes: Fusible Escribir datos Componente de lista anidada Línea de transmisión con perdida Línea de transmisión sin perdida Cristal Motor de corriente directa Tubo de vacío triodo (triode) Convertidor (elevador) de impulso (boost) Convertidor (reductor) Buck Convertidor de impulso Buck (Buck-Boost)


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Caja de texto Bloque de titulo 2.3.13. Instrumentos Al hacer clic sobre el grupo Instrumentos se visualiza la siguiente ventana.

Figura 23. Componentes del grupo Instrumentos Los componentes de este grupo son los siguientes: Multímetro Generador de funciones Osciloscopio Trazador de Bode Generador de palabras Analizador lógico Convertidor lógico

2.4.

Área de Trabajo.

El área de trabajo o la ventana del circuito, es el espacio donde se diseña los circuitos, es decir se arrastra los componentes a esta área para realizar el diseño y/o la simulación

Figura 24. Área de trabajo


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2.5.

Botones de Simulación y Pausa.

Los botones de simulación y de pausa, permiten iniciar, detener o pausar la simulación en curso.

Figura 25. Botones de Simulación y de Pausa


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