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Neste livro, o autor mais vendido da Elektor, Prof. Dr. Dogan Ibrahim, visa ensinar o projeto e a análise de circuitos elétricos e eletrônicos e desenvolver placas PCB usando TINA e TINACloud. O livro é destinado a engenheiros elétricos/eletrônicos, estudantes de graduação em engenharia elétrica/eletrônica em faculdades técnicas e universidades, estudantes de pós-graduação e pesquisa, professores e amadores. Muitos exemplos de simulação testados e funcionais são fornecidos cobrindo a maioria dos campos da engenharia elétrica/eletrônica analógica e digital. Estes incluem circuitos AC e DC, diodos, diodos zener, circuitos de transistores, amplificadores operacionais, diagramas ladder, circuitos trifásicos, indutância mútua, circuitos retificadores, osciladores, circuitos de filtro ativo e passivo, lógica digital, VHDL, MCUs, switch-mode fontes de alimentação, design de PCB, série Fourier e espectro. Os leitores não precisam ter nenhuma experiência de programação, a menos que desejem simular circuitos MCU complexos.

Conteúdo

Prefácio 3
Capítulo 1 Introdução 13
Capítulo 2 TINA Versões 24
Capítulo 3 Procedimento de Instalação TINA 29
Capítulo 4 Introdução – Simulando Circuitos Simples 38
Capítulo 5 Projeto de Circuito de Diodo e Simulação 102
Capítulo 6 Projeto e Simulação de Circuito Transistor 118
Capítulo 7 Projeto e Simulação de Circuito Amplificador Operacional 161
Capítulo 8 Projeto de Circuito de Filtro e Simulação 199
Capítulo 9 Projeto e Simulação de Circuito Lógico Digital 212
Capítulo 10 Ferramenta de Projeto Lógico 238
Capítulo 11 Simulando Microcontroladores 246
Capítulo 12 Circuitos Lógicos Ladder 278
Capítulo 13 Circuitos de Fonte de Alimentação de Modo de Comutação (SMPS) 286
Capítulo 14 Projeto de Placa de Circuito Impresso (PCB) 293
Capítulo 15 Técnicas de Projeto de PCB 307
Capítulo 16 Fazendo Símbolos Esquemáticos e Pegadas 328
Capítulo 17 Usando TINACloud 348
Capítulo 18 Outras Ferramentas Úteis 359
Capítulo 19 O Gerenciador de Biblioteca 387
Capítulo 20 Matrizes de Portas Programáveis ​​em Campo (FPGA) 391
Capítulo 21 Informações Adicionais 431
Epílogo 436
Índice 437

Prefácio 3

Capítulo 1 Introdução 13
1.1 Por que simulação? 13
1.2 Simulação eletrônica 14
1.3 SPICE modelagem de circuitos eletrônicos 15
1.4 O programa TINA 16
1.4.1 Captura esquemática 17
1.4.2 Ferramenta de placa de ensaio 3D ao vivo 17
1.4.3 Projeto de PCB. 17
1.4.4 Verificação de Regras Elétricas (ERC) 17
1.4.5 Editor de Símbolos Esquemáticos 18
1.4.6 Gerenciador de Biblioteca 18
1.4.7 Suporte ao modelo IBIS 18
1.4.8 Extrator de Parâmetros 18
1.4.9 Editor de Texto e Equação 18
1.4.10 Análise DC 19
1.4.11 Análise transitória 19
1.4.12 Convergência automática 19
1.4.13 Análise de ruído transitório 19
1.4.14 Análise de Fourier 19
1.4.15 Simulação digital 20
1.4.16 Simulação HDL 20
1.4.17 Simulação de microcontrolador (MCU) 20
1.4.18 Editor de fluxograma e depurador 20
1.4.19 Análise AC 21
1.4.20 Análise de rede 21
1.4.21 Análise de ruído CA linear 21
1.4.22 Análise simbólica 21
1.4.23 Monte-Carlo e análise de pior caso 21
1.4.24 Ferramenta de Projeto 21
1.4.25 Otimização 22
1.4.26 Pós-processador 22
1.4.27 Apresentação 22
1.4.28 Modo interativo 22
1.4.29 Instrumentos virtuais 23
1.4.30 Teste e Medições em Tempo Real 23
1.4.31 Treinamento e Exame 23
1.4.32 Extensão Mecatrônica 23

Capítulo 2 TINA Versões 24
2.1 Visão geral 24
2.2 Recursos da versão 24
2.3 Opções 27
2.4 Hardware suplementar 27
2.4.1 LabXplorer: Instrumento multifuncional para educação e treinamento com recursos de medição local e remoto 27

Capítulo 3 Procedimento de Instalação TINA 29
3.1 Requisitos de hardware e software 29
3.2 Instalação 29
3.3 Instalando a versão da chave de hardware (dongle) do TINA 36
3.4 Autorização da versão protegida por software do TINA 37

Capítulo 4 Introdução – Simulando Circuitos Simples 38
4.1 O Editor Esquemático 38
4.2 Simulação 1 – Resistores em série e paralelo 39
4.3 Simulação 2 – Resistor – circuito capacitor 49
4.4 Simulação 3 – Resistor – circuito indutor-capacitor 61
4.5 Simulação 4 – Consumo de energia – usando um medidor de energia 67
4.6 Simulação 5 – Tensão entre componentes – usando voltímetros 69
4.7 Simulação 6 – Corrente através de componentes usando Amperímetros 70
4.8 Simulação 7 – Medição de impedância usando o medidor de impedância 71
4.9 Simulação 8 – Medição de resistência usando o Ohmímetro 73
4.10 Simulação 9 – Plotando a tensão entre os componentes usando um componente Osciloscópio 74
4.11 Simulação 10 - Medição de frequência usando um medidor de frequência 78
4.12 Simulação 11 – Análise do circuito AC I 79
4.13 Simulação 12 – Análise do circuito AC II 82
4.14 Simulação 13 – Análise do circuito AC III 84
4.15 Simulação 14 – Teorema de Thévenin – Análise de circuito AC 86
4.16 Simulação 15 – Teorema de Norton – Análise de circuito AC 89
4.17 Circuitos trifásicos 3
4.17.1 Simulação 16 – Análise de circuito trifásico conectado em estrela com carga resistiva 3
4.17.2 Simulação 17 – Análise de circuito trifásico conectado em estrela com carga resistiva e indutiva 3
4.18 Indutância mútua 98
4.18.1 Simulação 18 – Indutância mútua 99

Capítulo 5 Projeto de Circuito de Diodo e Simulação 102
5.1 Simulação 1 – Circuito de diodo simples 102
5.2 Simulação 2 - Circuito retificador de meia onda 103
5.3 Simulação 3 – Circuito retificador de meia onda com transformador 104
5.4 Simulação 4 – Circuito retificador de onda completa com transformador com derivação central 105
5.5 Simulação 5 – Circuito retificador em ponte de onda completa com transformador 107
5.6 Simulação 6 - Circuito de fixação de diodo 109
5.7 Simulação 7 – Características do diodo Zener 110
5.8 Simulação 8 – Regulador de tensão do diodo Zener 112
5.9 Simulação 9 – Limitador de tensão simétrico do diodo Zener 113
5.10 Simulação 10 – Circuito triplicador de tensão 114

Capítulo 6 Projeto e Simulação de Circuito Transistor 118
6.1 Simulação 1 – Características do transistor bipolar 118
6.2 Simulação 2 – Amplificador transistorizado emissor comum – Análise 119
6.3 Simulação 3 – Amplificador transistorizado emissor comum – Projeto 125
6.4 Simulação 4 – Amplificador transistorizado emissor comum multi-estágio – Usando subcircuitos em TINA 127
6.5 A Netlist 131
6.6 Simulação 5 – Transistor BJT Oscilador Colpitts 132
6.7 Transistor como uma rede de duas portas 136
6.7.1 Parâmetros do transistor h 139
6.8 Simulação 6 - Amplificador fonte comum de transistor JFET 142
6.9 Simulação 7 – Curvas características do transistor JFET 146
6.10 Simulação 8 - Chave do transistor BJT 147
6.11 Tiristores e triacs 149
6.11.1 Simulação 9 – Controle de fase do tiristor 149
6.11.2 Simulação 10 – Controle de fase Triac 151
6.12 Amplificadores de potência de áudio 153
6.12.1 Simulação 11 – Amplificador de potência de áudio Classe AB 154

Capítulo 7 Projeto e Simulação de Circuito Amplificador Operacional 161
7.1 Características principais 161
7.2 Circuitos amplificadores operacionais 162
7.2.1 Amplificador inversor 163
7.2.1 Amplificador inversor 163
7.2.2 Amplificador não inversor 163
7.2.3 Seguidor de tensão 164
7.2.4 Amplificador de somador de tensão 165
7.2.5 Subtrator de tensão 166
7.2.6 Integrador de tensão 167
7.2.7 Diferenciador de tensão 168
7.2.8 Conversor de corrente para tensão 169
7.3 Simulação 1 – Amplificador inversor 171
7.4 Simulação 2 - Amplificador Somador 174
7.5 Simulação 3 - Amplificador integrador de tensão 175
7.6 Simulação 4 - Circuito retificador de meia onda 176
7.7 A Ferramenta de Design 178
7.7.1 Simulação 5 - Exemplo de projeto 178
7.8 Otimização 180
7.8.1 Simulação 6 – Exemplo de projeto – Circuito CA 183
7.8.2 Simulação 7 – Exemplo de projeto – Circuito CC 185
7.9 Osciladores senoidais 187
7.9.1 Simulação 8 – Oscilador de mudança de fase 187
7.9.2 Simulação 9 – O oscilador Wien Bridge 189
7.9.3 Simulação 10 – O oscilador Colpitts 192
7.10 Geradores de ondas quadradas 194
7.10.1 Simulação 11 – Gerador de onda quadrada do amplificador operacional 194
7.10.2 Simulação 12 – 555 circuito integrado 196

Capítulo 8 Projeto de Circuito de Filtro e Simulação 199
8.1 Filtros TINA 199
8.2 Simulação 1 – Projetando um filtro ativo passa-baixa de 2ª ordem 201
8.3 Simulação 2 – Projetando um filtro ativo passa-baixa de ordem superior 206
8.4 Simulação 3 – Projetando um filtro ativo passa-alta 207
8.5 Simulação 4 – Projetando um filtro ativo passa-banda 209
8.6 Simulação 5 – Projetando um filtro passivo passa-baixa 210

Capítulo 9 Projeto e Simulação de Circuito Lógico Digital 212
9.1 Simulação lógica digital usando TINA 212
9.2 Simulação 1 – Porta AND simples 212
9.3 Simulação 2 – Meio somador usando portas 215
9.4 Simulação 3 – contador síncrono de 2 bits 216
9.5 Simulação 4 – Display LED de 7 segmentos 217
9.6 Simulação 5 – contador binário de 4 bits com indicadores lógicos 218
9.7 Simulação 6 – contador de décadas de 4 bits com display de 7 segmentos 219
9.8 Simulação 7 – Contador de décadas de 8 bits com dois displays de 7 segmentos 220
9.9 Simulação 8 – Contador de décadas de 4 bits e display de 7 segmentos – Usando um gerador de dados de 4 bits 221
9.10 Simulação 9 – Criando um somador completo – usando uma MACRO 223
9.11 Usando Linguagens de Descrição de Hardware (HDLs) 225
9.11.1 Usando simulação VHDL em TINA para analisar circuitos digitais 226
9.11.2 Simulação 10 – Circuito meio somador – VHDL 226
9.11.3 Simulação 11 – Circuito contador – VHDL 230
9.11.4 O Depurador VHDL 233
9.12 Usando simulação Verilog em TINA para analisar circuitos digitais 235

Capítulo 10 Ferramenta de Projeto Lógico 238

Capítulo 11 Simulando Microcontroladores 246
11.1 Visão geral 246
11.2 Usando o editor de fluxograma 246
11.2.1 Simulação 1 – 2 LEDs piscando alternadamente – Microcontrolador série PIC 246
11.2.2 Simulação 2 – Contador Up/Down de 4 bits com display hexadecimal – Microcontrolador série PIC 249
11.2.3 Depuração do fluxograma 252
11.3 Usando programação de montagem 253
11.3.1 Simulação 3 – Contador – Microcontrolador da série PIC 253
11.3.2 Modificando o código asm 255
11.3.3 Depurando o código ASM 256
11.4 Usando programação C 257
11.4.1 Simulação 4 – Contador – microcontrolador ATTINY13 258
11.4.2 Simulação 5 – Semáforos – microcontrolador ATTINY13 261
11.4.3 Simulação 6 – Contador LCD – Arduino Uno 263
11.4.4 Simulação 7 – Sequenciador de semáforos – Microcontrolador PIC 266
11.4.5 Simulação 8 – Luz intermitente – Microcontrolador STM32 268
11.5 Dispositivos de memória 272
11.5.1 Simulação 9 – multiplicador digital de 2 bits x 2 bits – memória ROM 272
11.5.2 Simulação 10 – contador binário de 4 bits com dois displays hexadecimais – memória ROM 275

Capítulo 12 Circuitos Lógicos Ladder 278
12.1 Visão geral 278
12.2 Simulação 1 – Lógica Ladder com luz e motor 278
12.3 Componentes lógicos ladder como componentes lógicos digitais 279
12.4 Circuito de travamento 281
12.4.1 Simulação 2 - Circuito do motor de travamento 281
12.4.2 Simulação 3 – Controle do motor para frente/para trás 283
12.4.3 Simulação 4 - Controlador de correia transportadora 284

Capítulo 13 Circuitos de Fonte de Alimentação de Modo de Comutação (SMPS) 286
13.1 Visão geral 286
13.2 Simulação 1 – TPS61031 circuito SMPS 286

Capítulo 14 Projeto de Placa de Circuito Impresso (PCB) 293
14.1 Visão geral 293
14.2 Projeto de circuito multivibrador de transistor bipolar 293
14.2.1 O projeto 294
14.2.2 Simulação 294
14.2.3 Verifique os nomes das pegadas 295
14.2.4 Análise de estresse 297
14.2.5 Salve seu esquema 297
14.2.6 Iniciar o programa TINA PCB. 298
14.2.7 Arquivo Gerber 302
14.2.8 Arquivo de perfuração GCode NC 302
14.2.9 Informações do PCB 303
14.2.10 Lista de componentes 303
14.2.11 Lista de rede 304

Capítulo 15 Técnicas de Projeto de PCB 307
15.1 Visão geral 307
15.2 Criando Barramentos no Editor Esquemático e no PCB Designer do TINA 307
15.3 Várias unidades no mesmo pacote 310
15.4 Fonte de alimentação de componentes lógicos 313
15.5 Blocos de circuito repetidos (usando a função Copiar Macro) 316
15.6 Criando uma Placa de Tecnologia de Montagem em Superfície de Duas Camadas, Dupla Face 320
15.7 Criando componentes PCB 325

Capítulo 16 Fazendo Símbolos Esquemáticos e Pegadas 328
16.1 Visão geral 328
16.2 Exemplo 328
16.3 Usando o assistente IC no editor de símbolos esquemáticos 332
16.4 Usando o editor Footprint 335
16.5 Assistente de IC no Editor de Pegada 339
16.5.1 Exemplo de projeto 340
16.6 Adicionando Pegadas de PCB Públicas ao TINA 343
16.7 Adicionando modelos públicos de Pegada 3D ao TINA 346

Capítulo 17 Usando TINACloud 348
17.1 Visão geral 348
17.2 Começando a usar o TINACloud 349
17.3 Exemplo de simulação 350
17.4 Exemplo de projeto de PCB 355
17.5 Compartilhando seu esquema TINA 357

Capítulo 18 Outras Ferramentas Úteis 359
18.1 Visão geral 359
18.2 Placa de ensaio 3D 359
18.3 Análise de Estresse (Fumaça) 360
18.4 Verificação de Regras Elétricas (ERC) 362
18.5 Monitor serial 362
18.6 Explorador de componentes 362
18.7 Localizar componente 363
18.8 Proteger o circuito 364
18.9 Exportar 365
18.10 Importar 365
18.11 Série de Fourier 365
18.12 Espectro de Fourier 367
18.13 Análise de ruído 367
18.14 Análise de dissipação de energia 369
18.15 Intérprete 370
18.15.1 Exemplo 1 - Circuito RLC 371
18.15.2 Exemplo 2 - Circuito CC 373
18.15.3 Exemplo 3 - Circuito CA 374
18.15.4 Avaliando Integrais . 375
18.15.5 Resolvendo o sistema linear de equações 375
18.15.6 Diagramas de desenho 376
18.15.7 Diagramas de Bode 377
18.15.8 Definição de sinal 379
18.15.9 Funções suportadas 381
18.16 Análise de temperatura DC 382
18.17 O extrator de parâmetros 382
18.18 Editor de Máquina de Estado Finito 384

Capítulo 19 O Gerenciador de Biblioteca 387

Capítulo 20 Matrizes de Portas Programáveis ​​em Campo (FPGA) 391
20.1 Visão geral 391
20.2 Programando Placas FPGA com Entrada de Projeto Esquemático usando TINA – Exemplo 1 391
20.3 Programando Placas FPGA com Entrada de Projeto Esquemático usando TINA – Exemplo 2 400
20.4 Programando Placas FPGA em VHDL com TINA 404
20.5 Programando placas FPGA em Verilog com TINACloud 407
20.6 Armazenando o programa na memória não volátil da placa Basys 3 411
Contador de 20.7 segundos na placa Basys 7 FPGA de 4 segmentos e 3 dígitos usando TINA com VHDL 415
20.8 Contador de botões na placa Basys 7 FPGA de 4 segmentos e 3 dígitos usando TINA com VHDL 428

Capítulo 21 Informações Adicionais 431
21.1 Site da TINA 431
21.2 TINA-TI 434
21.3 Outros links úteis 434
21.4 Arquivos de Ajuda TINA 435

Epílogo 436

Índice 437