PRÁCTICA 5: Circuitos de Primer Orden
Práctica 5: Análisis de primer orden.
En esta práctica analizaremos circuitos de primer orden. Para ello antes vamos a ver la carga y descarga del condesador.
Carga del condensador:
Primero montamos el siguiente circuito, selecionando en el condesador la carga incicial igual a cero (IC = 0), dando doble click sobre el condensador y en el esquemático en la columna IC escribimos 0V.
Circuito 1.
Una vez montado creamosun nuevo perfil de simulación y elegimos el tipo de simulación Time Domaint (Trascent), ponemos un intervalo de tiempo de 100ms o más y guardamos el perfil.
Una vez creado simulamos el circuito viendo primero la tensión y después la corriente que pasa por el condesador
Tensión en el condesandor.
Corriente que pasa por el condensador.
Podemos observar en la gráfica como aumentan la corriente y tensión en el condensador, es decir, vemos como se carga.
Descarga del condensador:
Lo siguiente es ver la descarga del condensador, para ello procedemos como antiormente montando primero el siguiente circuito.
Circuito 2.
Con el circuito ya montado lo simulamos igual que el circuito anterior, utilizando el mismo perfil de simulación creado.
Tensión en el condensador.
Corriente que pasa por el condensador.
A través de las gráficas observamos la descarga del condensador.
Estudio de la constante de tiempo de carga.
Lo siguiente que veremos será la constante de tiempo de carga del condensador, es decir, el tiempo que tarda en cargarse el condensador según sea el valor de la resistencia de nuestro circuito. Para ello utilizaremos el circuito anterior solo que en esta ocasión realizaremos un análisis paramétrico del circuito.
Para ello vamos a utilizar el componente denominado PARAM, vamos a la librería SPECIAL seleccionamos PARAM, y lo colocamos junto al circuito.
Seleccionamos el PARAM (dercha de la pantalla) y lo colocamos. Circuito 4.
Una vez puesto vamos a configurarlo. Pulsamos doble click sobre él y se abrirá el esquemático.
Esquemático de PARAM.
Ahora le damos a nueva columna (new colum), nos aparecerá una nueva ventana que nos pedirá un nombre (name) y un valor (value), ponemos Rval y 1k respectivamente.
Le damos a OK y ya estará creada la nueva columna. Ahora vamos a elegir el tipo de simulación que queremos, pero antes, en la resistencia de nuestro circuito debemos editar el valor y en su lugar poner {Rval}, para que tome los valores del componente PARAM.
Ahora editamos el perfil de simulación dándole al botón que hay a la izquierda del play (el botón que utilizamos para iniciar la simulación), lo primero será en General settings cambiar el intervalo de tiempo de 100ms a 500ms, para poder visualizar bien la simulación en la gráfica. Luego seleccionamos la simulación Parametic (sweep), en sweep variable elegimos Global parameter y ponemos el nombre del parametro, que en este caso es Rval. En sweep type seleccionamos linear, en valor inicial (start value) ponemos 1k, en final (end value) 20k, y en incremento (increment) 1k.
El nuevo perfiil de simulación.
Este perfil de simulación lo que hace es simular distintos valores de la resistecia desde 1k hasta 20k de uno en uno, es decir, con un incremento de 1k. Asi podremos ver en la grafica los distintos tiempos de cargar para cada valor de R.
Una vez hecho todo lo simulamos tanto para la tensión como para la corriente. Al simular saldrá la siguiente ventana, le damos a OK para ver todas la gráficas.
Tensión en el condensador.
Corriente en el condensador.
Gracias a las gráficas podemos observar como el tiempo de cargar del condensador aunmenta a medida que aumenta el valor de la resistencia ultilizada.
Circuito de carga y descarga de un condensador con interruptores
Ahora vamos a ver el proceso de carga y descarga de un condensador mediante un circuito con interruptores. Para ello vamos a utilizar el componente Sw_tOpen y Sw_tClose (librería EVAL) que son dos interruptores que inicialmente están abierto y cerrado respectivamente y pasado un intervalo de que establezcamos tiempo cambian, de abierto a cerrado, y de cerrado a abierto. Montamos el siguiente circuito.
Circuito 5.
Una vez montados simulamos el circuito con el mismo perfil de simulación que los dos primeros circuitos simulados, pero esta vez elegimos un tiempo de 15ms.
Tensión del condensador.
Corriente del condensador.
Como podemos observa en la gráficas desde t=0 el condensador se carga hasta que llega a 15ms y los interruptores cambian de estado, a partir de ahí el condensador comienza a descargarse.
Circuito de carga y descarga de un condensador mediante un generador de tensión.
Vamos a proceder ahora a observar los procesos de carga y descarga de un condensador mediante un circuito sin interruptores pero donde se producen los cambios de tensión utilizando un generador de trenes de pulsos de tensión VPULSE.
Montamos el siguiente circuito poniendo en el generador los valores que aparecen.
Circuito 6.
Una vez construido lo simulamos como los demás circuitos.
Tensión del condensador.
Corriente del condensador.
Como se puede observar en las gráficas el generador de pulsos lo que hace es generar en pequeños periodos de tiempo tensión, periodos que se observan en las graficas donde se aprecia la descarga y carga del condensador, cargando cuando hay un pulso y descargando hasta que se genera el siguiente.
Carga y descarga de una bobina.
Este circuito es exactamente igual que el circuito 5, pero en esta ocasión abservaremos las cargas y descargar de una bobina. Montamos el ciruito.
Circuito 7.
Una vez puesto todo simulamos y observamos las gráficas como en todas las simulaciones.
Tensión en la bobina.
Corriente en la bobina.
En las gráficas podemos observar como la tension presenta dos picos, un negativo y otro positivo, uno cuando se carga y otro cuando se descarga. La corriente no varía.
