Чтение онлайн

Рис. 14.20. Выходной файл для идентификации всех узлов и полюсов

Номера в круглых скобках сообщают нам, что полюс 1 подключен к узлу 2, а полюс 2 - к узлу 0. Не забудьте, что направление полюсов зависит от того, сколько раз вращался компонент при создании рисунка.

Переменная V(R1:2) — это напряжение на полюсе 2 резистора R1, который идентифицирован как узел 2 в директиве псевдонима

В последнем примере этой записи напряжение V(V1:+) — напряжение «+» на полюсе V1, который идентифицирован как узел 1 в директиве псевдонима

Рассмотрим теперь некоторые из доступных переменных. В окне Add Trace выберем V(1) и V(2) и отобразим эти кривые. Они появляются в виде маленьких перевернутых «Т» на графиках, из которых видно, что V(1)=1,0 В и V(2)=0,8 В. Удалите эти графики и получите графики I(R1), IR(R1) и II(R1). Они имеют следующие значения: I(R1)=400 мА, IR(R1)=240 мА и II(R1)=-320 мА. Точные значения можно было бы найти, выбрав Trace, Cursor, Display, но мы получим сообщение: «нет никаких графиков для исследования». 

В этом случае выходной файл нужен в основном для идентификации узлов и полюсов схемы, так как напряжения смещения не имеют никакого значения при анализе переменных составляющих, а вставить директиву .PRINT АС, как в Pspice, нельзя.

Чтобы получить более точные значения, используем дисплей курсора следующим образом. Закройте окно Probe и возвратитесь к позиции PSpice из главного меню. Выберите Edit Simulation Settings и выполните моделирование от 50 до 70 Гц для трех частот. Когда моделирование будет выполнено и в Probe, после получения графиков I(R1), IR(R1) и II(R1) может быть активизирован курсор, чтобы получить точные значения при f=60 Гц. Графики для этого случая приведены на рис. 14.21.

Рис. 14.21. Вариация частоты вблизи 60 Гц 

В качестве дополнительного упражнения удалите графики с экрана Probe и получите график V(L1:1)=0,8 В, VR(L1:1)=0,64 В и VI(L1:1)=0,48 В при f=60 Гц. Теперь удалите эти графики и получите график VP(L1:1)=36,9. На рисунке, созданном в Capture, катушка индуктивности была три раза повернута из начальной горизонтальной позиции. Вспомните, что при каждом вращении происходит поворот на 90 против часовой стрелки. Так как полюс 1 был первоначально слева, то после трех поворотов полюс 1 находится сверху. Таким образом, полюс L1:1 соответствует узлу 2 в схеме. Когда мы имеем дело с узлами в любой электрической схеме, необходимо учитывать порядок их следования.

Таким образом, напряжение на катушке индуктивности может быть установлено как 0,8 В, но директива не завершена, если направление не показано также на сопровождающей схеме цепи и/или записью с двойным нижним индексом. В нашим примере запись V(L)1,2=0,8 В правильно указала бы, что полюс 1 катушки индуктивности смещен на 0,8 В относительно полюса 2. При использовании для ссылки узлов вместо полюсов напряжение на катушке индуктивности было бы обозначено как V(L)2,0=0,8 В.

При изучении схем переменного тока обычно используется векторное представление, при котором напряжение источника можно было бы записать как VS=1∠0° В. Это означает, что источник синусоидальный с действующим значением 1 В и начальным фазовым углом в 0°. Это напряжение имеет вид синусоиды с максимальным значением 1√2=1.414 В. Прежде чем мы начнем рассматривать синусоидальные временные диаграммы напряжение и токов в Probe, отметим, что удобнее заменить действующее значение максимальным. Таким образом, наша запись VS=1∠0° В будет означать напряжение с максимальным значением 1 В, поскольку с такой формой удобнее работать. Только не забудьте, что значение, которое вы считаете максимальным, — на самом деле действующее. Если вы считаете это неудобным, то можете при анализе преобразовывать действующие значения в максимальные, воспользовавшись калькулятором. Если иное не оговаривается, то наши значения будут заданы как действующие, а использоваться, как максимальные.

В Capture начните новый проект с именем ac1sine для источника переменного напряжения, включенного последовательно с резистором и катушкой индуктивности, как и в предыдущем примере. На сей раз вместо VAC источник будет показан как VSIN. Компоненты имеют одинаковое графическое обозначение, но различные надписи. Завершите рисунок, выведя на рабочее поле VSIN, R, L и GND). Задайте значения R1=1,5 Ом и L1=5,3 мГн. Трижды поверните L1 так, чтобы первый полюс оказался вверху. Это даст соответствующие углы для напряжения и тока катушки индуктивности, как объяснено в предыдущем примере. Дважды щелкните на компоненте V1 и в окне Property Editor установите VAMPL=«1 V», FREQ=«60Hz» и VOFF=«0». Вспомним из предыдущего параграфа, что амплитуда напряжения в 1 В — фактически максимальное значение, но для простоты мы будет считать его действующим. Это означает, что значения всех напряжений и токов также будут считаться действующими.

Задав значения и номера узлов для остальных компонентов, сохраните схему и выберите PSpice, New Simulation Profile, задав имя ac1sines. Для Analysis type выберите «Time Domain (Transient)» со временем выполнения 30 мс и максимальным размером шага 0,0167 мс, как показано на рис. 14.22. Выполните моделирование и в Probe получите графики V(V1:+) и V(L1:1), чтобы установить их амплитуды и фазовые углы. Они должны получиться такими, как на рис. 14.23. Как явствует из рисунка, временные диаграммы напряжений начинаются в одной точке, но поскольку напряжение V(L1:1) изменяется в переходном процессе (и не задано начальное значение IС), рассмотрим процесс вблизи третьего пересечения оси напряжением катушки индуктивности (при t=23,28 мс).

Рис. 14.22. Установки для моделирования во временной области 

Рис. 14.23. Фазовые соотношения в RL-цепи

Напряжение источника питания пересекает ось вблизи t=25 мс, опережая напряжение на катушке индуктивности приблизительно на 36,9°.

Отметим, что в отличие от второго максимума в 0,8 В, первый максимум напряжения на катушке индуктивности не дает верного значения (получающегося при установившемся режиме).

Мы можем получить временные диаграммы тока и напряжений, выбрав Plot, Add Y Axis. При этом создается вторая вертикальная ось, в то время как для первой сохраняется прежняя разметка. Если мы теперь получим график I(R1), то крайняя левая вертикальная ось сохранит диапазон ±1 В, в то время как правая ось (с меткой 2) будет размечена в диапазоне ±500 мА (рис. 14.24). Эта методика особенно полезна, когда числовые значения напряжений и токов значительно отличаются. Синусоидальная временная диаграмма тока в третий раз пересекает ось X вблизи t=27,449 мс. Это соответствует запаздыванию тока на 52,9° относительно приложенного напряжения, что близко к истинному значению (53,1°).

Рис. 14.24. Временные диаграммы тока и напряжений при анализе на переменном токе

Во втором примере главы 2 рассматривалась схема, содержащая источник переменного тока, включенный последовательно с резистором и конденсатором. Анализ выполнялся при частоте f=318 Гц. Используйте Capture, чтобы создать новый проект ac2. При создании схемы трижды поверните конденсатор (так, чтобы первый полюс оказался наверху). Используйте компоненты VAC, R, С и 0/SOURCE для земли.