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Creando un Componente Personalizado en NI Multisim Fecha de Publicación: ene 27, 2010 Visión General

NI Multisim y NI Ultiboard integran una plataforma para diseña, similar y crear un Circuito Impreso completo (Printed Circuit Board o PCB). La base de datos altamente flexible permite agregar un nuevo modelo de SPICE fácilmente a un símbolo esquemático definido que posteriormente puede transferirse en un footprint. Creando un Componente Personalizado en NI Multisim y Creando un Componente Personalizado en NI Ultiboard son dos recursos que le permiten aprender rápida e intuitivamente como crear componentes personalizados. Contenido

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Introducción Paso 1: Ingresar la Información Inicial del Componente Paso 2: Ingresar la Información del Paquete y el Footprint Paso 3: Ingresar la Información del Símbolo Paso 4: Establecer los Parámetros de los Pines Paso 5: Estableciendo la Información del Mapeo entre el Símbolo y el Footprint Paso 6: Seleccione el Modelo de Simulación Paso 7: Mapeo de los Pines del Símbolo a los Nodos del Modelo Paso 8: Guardar el Componente en la Base de Datos Paso 9: Probando el Nuevo Componente en Multisim

1. Introducción

Este tutorial es el primero de una serie de artículos enfocados a la creación de componentes personalizados en NI Multisim y NI Ultiboard. El propósito de este tutorial es explicar cómo puede usted crear sus propios componentes para utilizarlos ya sea en simulación o en circuitos impresos (PCB) dentro de Multisim. A lo largo del tutorial usted creará un componente y verificará que funcione correctamente. El Component Wizard es la herramienta primaria utilizada para crear componentes personalizados y lo guiará a través de todos los pasos requeridos para crear un nuevo componente. Los detalles de cada componente incluyen el símbolo y opcionalmente el pin, modelo y el footprint. Los pasos en la creación del componente son los siguientes: Ingresar la Información Inicial del Componente Seleccionando un footprint y la configuración del componente Seleccionando y/o editando el símbolo del componente Estableciendo los parámetros de los pines Mapeando los pines del símbolo con los pines del footprint Seleccionando el modelo de simulación Mapeando los pines del símbolo a los pines del modelo Guardando el componente en la base de datos El tutorial lo guiará en la creación de un componente para simulación y PCB. Aprenderá como crear un componente avanzado con dos secciones. Creará una parte con dos símbolos esquemáticos, dos modelos pero un solo footprint. Muchos componentes son más fáciles de crear y no requieren que todos los pasos incluidos en este tutorial sean completados. La parte 2 de los artículos para creación de componentes, titulada Creando un Componente Personalizado en NI Ultiboard explica cómo crear un componente personalizado en Ultiboard. Este componente es creado manualmente por lo que está definido con mucha precisión en forma, tamaño y las dimensiones de la Superficie de Montura para el Dispositivo (SMD, por sus siglas en inglés). Este footprint puede ser agregado a la base de datos de Multisim para ser asignado a un componente personalizado. Componentes de una sección contra componentes Multi-sección Un componente de una sola sección es cualquier componente que contiene solo un dispositivo por chip. Un componente multi-sección es cualquier componente que tiene múltiples compuertas o dispositivos por chip. Ejemplos de dispositivos multi-sección incluyen compuertas lógicas o amplificadores operacionales. Las secciones de cada componente multi-sección son descritas por letras de la A a la Z. Un ejemplo práctico de un componente multi-sección es: Texas Instruments® THS7001. El THS7001 es un amplificador de ganancia programable (PGA) con un estado de pre amplificación presentado en un solo empaquetado. En este empaquetado, ambas secciones comparten las conexiones de referencia de voltaje y de potencia. Usted aprenderá como crear este componente dentro de este tutorial. Creando un Componente Texas Instruments® THS7001 en NI Multisim El Texas Instruments® THS7001 es un amplificador de ganancia programable con una etapa de pre amplificación. La ganancia programable está controlada digitalmente a través de 3 entradas TTL compatibles. La hoja de datos del THS7001 está incluida como referencia. 1/9

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2. Paso 1: Ingresar la Información Inicial del Componente

Inicie el Component Wizard seleccionando Tools » Component Wizard desde el menú principal de Multisim. En esta ventana, ingrese la información inicial del componente (Figura 1). Seleccione el Tipo de Componente (Component Type) y el caso de uso (simulación, layout o ambos). Seleccione Next > cuando termine.

Figura 1 – Información del Componente THS7001 3. Paso 2: Ingresar la Información del Paquete y el Footprint

a) De clic en Select a Footprint para escoger un footprint para el componente. (El footprint es la representación grafica del empaquetado, que servirá como referencia para el PCB). Nota: Cuando cree un componente únicamente para simulación, el campo de información para el footprint aparece en gris.

Figura 2 – Seleccione un Footprint (1 de 2) b.) Seleccione el footprint listado en la hoja de datos del fabricante. Para el THS7001, seleccione el TSSOP20 de la Base de Datos Maestra. Escoja Select cuando termine. Nota: Si usted conoce el nombre del footprint, puede teclearlo directamente en el campo Footprint Type.

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Figura 3 – Seleccione un Footprint (2 de 2) c.) Defina los nombres para las secciones y el número de pines que tundra cada sección. En este caso, hay dos secciones: A es la sección del per-amplificador y B es la sección del amplificador de ganancia programable (PGA por sus siglas en inglés). Nota 1: Cuando cree un componente multi-sección, el número de pines debe ser igual al número de pines que se utilizará en el símbolo correspondiente a esa sección y no al número de pines del footprint. Nota 2: En el caso del THS7001, usted agregará los pines de tierra (ground) y el de power-saving shut-down al símbolo de ambas secciones. Seleccione Next cuando termine.

Figura 4 – Definiendo una Parte Multi-sección (1 de 2)

Figura 5 – Definiendo una Parte Multi-sección (2 de 2) Nota: Para aprender cómo crear un footprint personalizado en NI Ultiboard consulte el documento Creando un Componente Personalizado en NI Ultiboard. 4. Paso 3: Ingresar la Información del Símbolo

Posterior a la definición de las secciones y la selección del footprint, asigne la información del símbolo a cada sección. Usted puede asignar símbolos al editarlos en el Editor de Símbolos (Symbol Editor, seleccione Edit) o copie las existentes desde la base de datos (seleccione Copy from DB). Para ahorrar tiempo al crear componentes personalizados, es recomendado copiar los símbolos existentes desde la base de datos cuando sea posible. También puede cargar símbolos desde un archive. Los símbolos para el THS7001 están incluidos como anexos en este tutorial. a.) Cargue el símbolo para el pre-amp: Seleccione Edit para abrir el editor de símbolos.

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Seleccione Edit para abrir el editor de símbolos. Una vez que el editor haya cargado, seleccione File » Open y navegue a donde haya guardado los archivos anexos de este tutorial. Seleccione preamp.sym. El símbolo cargado se muestra en la Figura 6. Nota 1: Con la excepción de los pines common shut-down y ground, los nombres de los pines contienen el prefijo “PA”. Esto es para diferenciar los nombres de los pines del pre-amp de los nombres de los pines en el PGA. Nota 2: Para que los pines compartidos funcionen correctamente en el entorno de captura, es necesario que tengan el mismo nombre en ambas secciones. Adicionalmente deben ser asignados a la sección COM en el paso 4.

Figura 6 – Símbolo del Preamplificador Cierre el editor de símbolos. Si se le pregunta si desea guardar los cambios, de clic en Yes. El símbolo del pre-amp se mostrará en la ventana de “preview”. Si planea compartir este componente, es una buena idea crear un símbolo ANSI y uno DIN para el dispositivo. En este caso simplemente seleccione Copy to… y posteriormente seleccione la única opción visible de la sección Section A (ANSI) o Section A (DIN). b.) Cargue el símbolo para el PGA. Seleccione Edit para abrir el editor de símbolos. Una vez que el editor haya cargado, seleccione File » Open y navegue a donde haya guardado los archivos anexos de este tutorial. Seleccione pga.sym. El símbolo cargado se muestra en la Figura 7.

Figura 7 – Símbolo del Amplificador de Ganancia Programable Cierre el editor de símbolos. Si se le pregunta si desea guardar los cambios, de clic en Yes. Nota: Si en ese momento la ventana de Multisim no reaparece, siga las notas del apéndice B en la ayuda en la sección de resolución de problemas. El símbolo del PGA se muestra en la caja de “Preview”. Si planea compartir este componente, es una buena idea crear un símbolo ANSI y uno DIN para el dispositivo. En este caso simplemente seleccione Copy to… y posteriormente seleccione la única opción visible de la sección Section A (ANSI) o Section A (DIN). 5. Paso 4: Establecer los Parámetros de los Pines

Todos los pines para este componente están listados en la Figura 8 a continuación. Multisim utiliza los parámetros de los pines para checar las reglas eléctricas. Los parámetros de los pines también se requieren para seleccionar correctamente los controladores adecuados para los componentes digitales. Así mismo puede agregar pines escondidos en este paso. Los pines 4/9

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controladores adecuados para los componentes digitales. Así mismo puede agregar pines escondidos en este paso. Los pines escondidos no aparecen en el símbolo pero pueden ser utilizados en el modelo o en el footprint.

Figura 8 – Parámetros de los Pines a.) Complete la tabla de los pines como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1 – Parámetros de los Pines para el THS7001 Seleccione Next cuando termine. 6. Paso 5: Estableciendo la Información del Mapeo entre el Símbolo y el Footprint

Este paso permite el mapeo de los pines del símbolo al footprint del PCB en el paso 5. Los componentes que solo se utilizarán en la simulación no requieren este paso.

Figura 9 – Mapeo de los Símbolos al Footprint a.) Utilice la hoja de datos como una referencia para completar la información de mapeo en la Tabla 2. Nota: El Pin 17 es compartido por SHDN y PA_SHDN y el pin 1 es compartido por DGND y PA_GND. 5/9

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Nota: El Pin 17 es compartido por SHDN y PA_SHDN y el pin 1 es compartido por DGND y PA_GND.

Tabla 2 – Mapeo del Símbolo al Footprint Seleccione Next cuando termine. 7. Paso 6: Seleccione el Modelo de Simulación

Cuando se crea un componente para simulación, usted debe proporcionar los modelos de simulación para cada sección. Puede crear u obtener nuevos modelos de las siguientes 4 formas: Descargue un modelo de SPICE desde el sitio web del fabricante Cree un subcircuito o modelo primitivo manualmente Utilice el Creador de Modelos (Model Maker) de Multisim Edite un modelo ya existente Multisim incluye el Creador de Modelos (Model Maker) que le permite crear modelos SPICE para muchas categorías de componentes basados en los valores de los datos descritos en libros. Estos modelos existen para amplificadores operacionales, transistores de unión bipolar, diodos y muchos componentes más. Para más información consulte el archive de ayuda de Multisim. Para el THS7001, usted utilizará un modelo SPICE proporcionado por el fabricante. Existen dos modelos separados, uno para el preamp y otro para el PGA. Nota: Si usted está creando una parte que será utilizada únicamente para PCB, no es necesario que complete los pasos 6 y 7. a.) En la etiqueta correspondiente a la sección A, seleccione Load from File. Navegue a la carpeta que contiene los archives anexos de este tutorial y seleccione sloj028.cir de clic en Open. El modelo de SPICE para el preamp se cargará y será desplegado en la etiqueta de la sección A como se muestra a continuación.

Figura 10 – Modelo SPICE para el THS7001 Preamp b.) Seleccione la etiqueta para la sección B, elija Load from File para cargar el modelo para el PGA. Navegue a la carpeta que contiene los archivos anexos de este tutorial y seleccione sloj029.cir y de clic en Open. El modelo SPICE se desplegará en la etiqueta B, correspondiente a la sección PGA del componente. 6/9

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Figura 11 – Modelo SPICE para el THS7001 PGA Seleccione Next cuando termine. 8. Paso 7: Mapeo de los Pines del Símbolo a los Nodos del Modelo

Usted debe mapear los pines del símbolo a los nodos del modelo de SPICE para que Multisim pueda simular correctamente el componente. Para todos los modelos de sub circuitos, los nodos están típicamente documentados en el archive de texto encabezado del modelo de SPICE. Existe una línea que declara que el modelo es un sub circuito y lista el nombre del modelo seguido de los nodos que contiene. Para el THS7001, los nodos del modelo para el preamp están listados en sloj028.cir y los nodos del modelo para el PGA están listados en sloj029.cir. Let us examine the header and .SUBCKT lines for the preamp:

Usted debe mapear los nombres de los pines del símbolo con los nodos del modelo. Ponga especial atención al orden de los nodos del modelo. a.) Complete el mapeo de los pines para la sección A del preamp como se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3 – Mapeo del Símbolo a los Nodos del Modelo para el Preamp b.) De clic en la sección B y complete el mapeo de los pines para el PGA en la sección B como se muestra en la Tabla 4.

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Tabla 4 – Mapeo del Símbolo a los Nodos del Modelo para el PGA Seleccione Next cuando termine. 9. Paso 8: Guardar el Componente en la Base de Datos

Cuando todos los pasos anteriores fueron completados exitosamente, guarde el componente en la base de datos Corporativa (Corporate) o de Usuario (User). a.) Seleccione la base de datos, el grupo y la familia a la cual le gustaría guardar el componente. Si no existe una familia en el grupo seleccionado, cree una nueva familia seleccionando Add Family. b.) Seleccione Finish para completar el componente. Nota: Usted puede personalizar el ícono para una nueva familia en el administrador de base de datos al seleccionar Tools » Database » Database Manager desde el menú principal en Multisim.

Figura 12 – Guardando el Componente en la Base de Datos 10. Paso 9: Probando el Nuevo Componente en Multisim

Después de crear y guarde el componente, ahora se encuentra disponible para su uso en Multisim. Para probar este componente, utilice el archivo THS7001 Tester.ms9 que se encuentra incluido en este tutorial. Reemplace el componente U2a con la sección A de su componente y la sección U2b con la sección B. Para reemplazar un componente de doble clic en el componente y seleccione Replace. Posteriormente navegue a la base de datos, busque su componente donde lo agrego y selecciónelo. Seleccione la sección adecuada. Las figures 13 a la 16, ilustran como debe ser la respuesta del circuito de prueba.

Figura 13 – Respuesta de Bode para el Circuito de prueba del Preamp

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Figura 14 – Respuesta de Bode del PGA con Ganancia Establecida en '111'

Figura 15 – Respuesta del Preamp en el Dominio del Tiempo

Figura 16 – Respuesta en el Dominio del Tiempo del PGA con Ganancia de ‘111’

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