Чтение онлайн

Выполните анализ и получите в Probe графики i(R2) и i(L1)/20. Последний график масштабирован, чтобы облегчить сравнение двух кривых. Из рис. 13.8, где представлен результат моделирования, можно видеть, что обе кривые — почти синусоидальны. Однако вторичный ток по-прежнему несколько искажен.

Рис. 13.8. Искажения формы тока вторичной обмотки трансформатора при допустимом насыщении магнитопровода

Вы можете попробовать несколько других сочетаний сопротивления и числа витков, чтобы лучше понять, как работает основная модель. Вы обнаружите, что для некоторых сочетаний процесс моделирования в PSpice не сходится. 

Другой способ получения нелинейного резистора состоит в использовании ключа, управляемого напряжением или током. Такой ключ может размыкаться или замыкаться в зависимости от значения напряжения или тока в другой части схемы. 

На рис. 13.9 представлен ключ, управляемый напряжением, включенный последовательно с источником напряжения V=10 В и резисторами Ri=50 Ом и Rl=50 Ом. Если выбрать напряжение V в качестве управляющего, то ключ может замыкаться при достижении напряжением заданного значения.

Рис. 13.9. Модель нелинейного сопротивления с ключом, управляемым напряжением

Ключ в замкнутом состоянии имеет номинальное значение сопротивления RON=1 Ом, а в разомкнутом состоянии ROFF=1 МОм. Сопротивление в разомкнутом состоянии вводится, чтобы предотвратить появление узла с плавающим потенциалом. Модель вводится с помощью команды, включающей имя vswitch и описание режима переключения. Чтобы определить условия, при которых ключ находится в замкнутом и разомкнутом состояниях, выберите напряжение включения VON=3 В и используйте для напряжения выключения VOFF, значение, заданное по умолчанию VOFF=0. Входной файл:

Проведите анализ и получите график i(Ri). Обратите внимание, что кривая показывает почти нулевое значение тока, пока входное напряжение не приближается к значению 2 В. Затем к моменту, когда входное напряжение достигает VON=3 В, наклон кривой отражает сопротивление контура при замкнутом ключе. В состав этого сопротивления, равного 101 Ом, входит и сопротивление самого ключа. Этот график приведен на рис. 13.10.

Рис. 13.10. ВАХ модели нелинейного резистора, представленной на рис. 13.9

Измените значение VON на 8 В и снова проведите анализ. Вы должны получить график, подобный показанному на рис. 13.11. Наблюдайте изменения в начале вольт-амперной характеристики. Ток начинает повышаться вблизи 4 В. Не забудьте, что наклон кривой обратно пропорционален сопротивлению контура. Обратите внимание, что наклон кривой изменяется плавно; не наблюдается никакого резкого изменения при значении VON. Вы должны учитывать это при использовании такого ключа в схемах. Перед использованием управляемого напряжением ключа в сложной схеме желательно получить ВАХ, подобную приведенной здесь.

Рис. 13.11. ВАХ модели нелинейного резистора при напряжении переключения в 8 В

Как вариант, дуальный ключу, управляемому напряжением, может использоваться ключ, управляемый током. В этом случае включение ключа происходит при определенном значении тока в какой-либо ветви схемы. На рис. 13.12 приведена схема, в которой имеется источник тока, подключенный к двум ветвям, каждая из которых содержит резистор сопротивлением 100 Ом. Правая ветвь содержит, кроме того, ключ W. Пока ключ не замкнут, сопротивление этой ветви очень высоко ROFF=1 МОм. Когда ток в левой ветви достигает установленного значения (тока включения) ION=10 мА, ключ в правой ветви замыкается. Значение ION по умолчанию принимается равным нулю. После достижения током значения в 10 мА, сопротивление правой ветви становится равным 101 Ом, поскольку RON=1 Ом. Ключи, управляемые током, должны иметь имена, начинающиеся с W. В команде .MODEL должна использоваться запись ISWITCH. Входной файл:

Рис. 13.12. Модель нелинейного сопротивления с ключом, управляемым током

Выполните анализ и получите график зависимости i(RL) от тока i. Поскольку изменение сопротивления происходит в схеме плавно, график тока через RL не имеет постоянного наклона, пока ток существенно не превышает 15 мА. Для токов в этой ветви, больших чем 15 мА, сопротивление ветви равно 101 Ом. График приведен на рис. 13.13.

Рис. 13.13. Характеристика модели нелинейного сопротивления с ключом, управляемым током

S[имя] <+узел ключа> <-узел ключа> <+узел управления> <-узел управления> <имя модели>

Например, запись

показывает, что управляемый напряжением ключ s включен между узлами 2 и 3. По умолчанию ключ обычно разомкнут, но когда напряжение управления (между узлами 1 и 0) достигает некоторого значения, ключ замыкается. Команда S требует включения во входной файл директивы .MODEL, чтобы определить сопротивления во включенном и выключенном состояниях и значение управляющего напряжения. В нашем примере модель идентифицируется как S1. Запись идентификации всегда должна начинаться с символа S. Полное описание команды приведено в приложении D.

W[имя] <+узел> <-узел> <имя источника напряжения> <модель>

Например, запись

показывает, что ключ, управляемый током, включен между узлами 1 и 2. По умолчанию ключ обычно разомкнут, но когда ток управления, протекающий через ветвь, содержащую источник нулевого напряжения V0 достигает установленного значения, ключ замыкается. Команда W также требует включения во входной файл директивы .MODEL, чтобы определить сопротивления во включенном и выключенном состояниях и значение управляющего тока. В директиве .MODEL имя модели должно начинаться с символа W. Полное описание команды приведено в приложении D.

.MODEL <имя> <тип> ([<имя параметра> = <значение>]*)

Например, запись

вводит модель для связанных катушек индуктивности, имя должно начинаться с K. Если команда также содержит слово core, то используется нелинейная модель. Кривая В(Н) для этого нелинейного устройства будет подобна показанной на рис. 13.5.