1) O documento descreve simulações de circuitos elétricos e eletrônicos usando o software PSpice. 2) Inclui circuitos com fontes CC e CA, diodos, filtros, circuitos trifásicos, comparador de tensão e contador digital. 3) Demonstra como analisar formas de onda, calcular potências e fatores de potência.

1. www.dee.feis.unesp.br/qualienergi
ORCAD – O USO DO PSPICE EM
CIRCUITOS ELÉTRICOS E
ELETRÔNICOS
Ministrante: Prof. Falcondes José Mendes Seixas
Monitores: Eng. Thiago Naufal Santelo
Eng. Vinícius Assad Gonçalves
Ilha Solteira
2003

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ORCAD – O uso do PSpice em circuitos elétricos e eletrônicos
1) Circuito linear ativo (fontes CC):
R2
R1 R5
100
100
R3 Print step = 100µ
10
Final time = 100m
V1 220
I1 No Print Delay =
100V R4 1A
Step cealing = 100µ
10
a) Verifique as formas de onda das correntes em R1, R2 e R3;
b) Verifique as formas de onda das tensões sobre R4 e R5;
c) Calcule a potência ativa (média) fornecida por V1 (AVG(V1*I(V1)).
2) Circuito com diodo (ceifador):
R1
Vo
1k
Vi = 110. 2. senϖ t
D1 Voff =0
Vi VAMPL = 155
D1N4002
110Vrms FREQ = 60Hz
Phase = 0o
Simular 50ms
100V
0
a) Verifique a forma de onda da corrente em D1. Problemas na corrente? Troque o diodo por
um modelo de maior tensão reversa - D1N4007;
b) Verifique as formas de onda de Vi (linha fina) e de Vo (linha grossa) no mesmo gráfico;
c) Inverta a posição do diodo e repita a simulação.

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ORCAD – O uso do PSpice em circuitos elétricos e eletrônicos
3) Circuito linear ativo (fontes CA):
R1 R4
R2 R5
V1 V2
100Vpico
60Hz 50Vpico
60Hz
R3 R6
0
• Escolha os valores das resistências.
a) Verifique as formas de onda da tensão, da corrente e da potência instantânea sobre R1;
b) Calcule as potências ativas sobre V1 e V2;
c) Mostre que i(R1) = i(R2) + i(R4).
4) Circuito RC série (capacitivo):
R1
10
Simular 5 períodos
V1
C1
Gravar 4 períodos
100Vpico 1uF
1KHz
0
a) Verifique as formas de onda das tensões sobre V1 e C1;
b) Verifique as formas de onda de tensão e corrente sobre V1 juntas, meça o ângulo de
deslocamento (f) e calcule o cosf;
c) Mostre que C1* dVc dt = ic [1e-6*D(Vc)] = I(C1).

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ORCAD – O uso do PSpice em circuitos elétricos e eletrônicos
5) Circuito RL série (indutivo):
R1
10
1 Simular 5 períodos
V1 Gravar 4 períodos
L1
100Vpico
60Hz 100mH
2
0
a) Calcule o fator de potência (fator de deslocamento = cosf ) da fonte;
di L
b) Mostre que v L = L * ; [100e-3*D(I(L1))] = V(L1)
dt
1
L ∫
c) Mostre que i L = * v L .dt [(1/(100e-3))*S(VL)] = I(L1)
6) Simulação no domínio da freqüência (circuito ressonante):
R1
Vo
100
Fonte V1à VSRC
C1 AC = 100V
V1 25.33u Analysis è setupè
+-
AC Sweep
1
100V Selecione: Decade
L1 Pts/Decade = 1000
Start Freq = 0.1
1mH End Freq = 10meg
2
0
a) Verifique a forma de onda da corrente no indutor em [A] e depois em [dB];
b) Meça a freqüência e a corrente de ressonância;
c) Verifique a forma de onda da tensão em Vo em [V] e depois em [dB].

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ORCAD – O uso do PSpice em circuitos elétricos e eletrônicos
7) Filtros PB e PA (fonte CA com ruído de alta freqüência):
V1
10V C1 P.B.
15nF Simular 5 períodos
50KHZ
R1
V2 1k
100V P.A.
500Hz
0
a) Verifique a forma de onda da tensão na entrada (V1+V2) e na saída PA;
b) Verifique a forma de onda da tensão na entrada (V1+V2) e na saída PB.
8)Circuito trifásico (fonte em Y e carga em Y):
R1 L1
1 2
4.7 50mH
R2 L2
1 2
4.7 50mH Simular 200ms
R3 L3
1 2 0 Fontes simétricas
4.7
50mH e equilibradas
V1 V2 V3
100Vpico
0
a) Verifique as formas de onda das tensões de fase;
b) Verifique as formas de onda das tenões de linha;
c) Calcule as potências P, Q e S e o fator de potência FP da fonte V1;
P = avg(V1*I1);
S = rms(V1)*rms(I1);
Q = (S2-P2 )1/2 ;
FP = P/S
d) Inclua um banco de capacitores de 1.000µF, em Y e repita o item c)

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ORCAD – O uso do PSpice em circuitos elétricos e eletrônicos
9) Circuito Integrado - Comparador de tensão LM311:
Vcc
15V Fonte VtriàVpulse (pulso genérico)
V1 =0V (tensão inicial)
0 R1
8
V2 =15V ( tensão final )
U1 5
2 V+ B/S TD =1ns ( tempo de retardo )
+ B 6
Vo
TR =8.33ms (tempo de subida )
OUT
3
7 TF = 1ns ( tempo de queda )
-
V- G 1 PW =1ns ( largura do pulso )
Vtri 4
PER=8.3333ms ( período )
Vc
5V
0
0 Obs.: PER > TD+TR+TF+PW
0
0
a) Verifique as formas de onda das entradas (Vtri e Vc) e da saída (Vo).
b) Faça Vc = 13.senωt e f=5Hz ( simule 100ms ).
10) Simulação analógica e digital juntas (PWM - Pulse Width Modulation):
15V 5V U2A
2
1 V1
3
0 0 100 R1
1k
8
5
U1 7402
2 6
V+
B
+ B/S 0
7
Vtri OUT U3A
3 1 U4A
V-
- G 2
100KHz 1 V2
15V
4
1 2 3
Vc R2
5V 50KHz
0 5V V1 7402 1k
0 7404
0
0
0
0
• Vtri = onda dente de serra: 15Vpico e 100kHz.
• V1 = onda quadrada positiva (Clock): 5Vpico e 50kHz.
• Faça simulações para dois valores de tensão de controle:
a) Vc = 5V (CC);
b) Vc = 7.5 + 5senωt - (f= 5kHz, com amplitude de 5V e off-set de 7,5V).

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ORCAD – O uso do PSpice em circuitos elétricos e eletrônicos
11) Simulação digital – circuito contador de década:
DSTM1 S0 S1 S2 S3
CL
K digcloc
k
U2A U3A U4A U5A
14 12 14 12 14 12 14 12
J Q J Q J Q J Q
3 13 3 13 3 13 3 13
K Q K Q K Q K Q
1 1 1 1
CLK CLK CLK CLK
2 2 2 2
CLR CLR CLR CLR
7473 7473 7473 7473
V1 U6A
5V 2
3
1 contador de década ( reset em 1010 )
7400
a) Ajuste o DigClock de forma a obter 1MHz de freqüência de clock e visualiza o sinal de
clock e as saídas (S0, S1, S2 e S3 ).
b) Obtenha a contagem digital de 0000 a 1001 e verifique o reset em 1010.
12) Transformador / indutores acoplados (retificador com ponto médio):
D1 Lp = 81mH
Ls1 = 9mH
Ls1
D1N4004
Carga
Ls2 = 9mH
100 ohm Inclua o núcleo:
V2
K_linear (L1, L2, L3)
Lp
220 Vrms
Ls2
D2
D1N4004
a) Verifique as formas de onda das tensões de entrada e de saída;
b) Verifique as formas de onda das tensões sobre os enrolamentos e obtenha a relação de
espiras.