OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей
Шрифт:
Запустим моделирование и убедимся, что Е задается выражением (2V20+3V40). Вы можете использовать такой зависимый источник в схемах, в которых появляются суммы, разности или произведения различных токов и напряжений. Использование зависимых источников типа Е, F, G и Н с обозначением POLY позволяет моделировать источники, получая выходные файлы, подобные приведенному на рис. 1.31.
Рис. 1.31. Вид выходного файла при анализе схемы на рис. 1.29 с двумя управляющими напряжениями
Метод контурных токов и PSpice
Традиционные курсы электротехники обычно излагают метод контурных токов, использующий контуры и контурные токи для вычисления токов в ветвях схемы.
Стандартная форма уравнений для трех контурных токов имеет вид:
R11I1 + R12I2 + R13I3 = V1;
R21I1 + R22I2 + R21I3 = V2;
R31I1 + R32I2 + R31I3 = V3.
где R11 — собственное сопротивление контура 1; R12 — взаимное сопротивление контуров 1 и 2; R13 — взаимное сопротивление контуров 1 и 3, а V1 — контурная ЭДС контура 1; алгебраическая сумма всех ЭДС, действующих в контуре 1 (положительными считаются ЭДС, направление которых совпадает с направлением обхода контура). Аналогично составлены уравнения и для контуров 2 и 3. Ручной расчет системы трех уравнений с тремя неизвестными утомителен и часто приводит к ошибкам в вычислениях. Если же число уравнений больше трех, то вычислительная работа становится очень тяжелой. Для выполнения такой работы применяются многочисленные версии компьютерных программ.
А можно ли решить такую систему уравнений с помощью SPICE? Если рассматривать общий случай, то ответ будет отрицательным. Однако можно использовать некоторые приемы, чтобы выполнить такое моделирование, как в следующем примере (рис. 1.32). Здесь имеется три контура. Вы можете составить систему из трех уравнений в стандартном формате и вычислить затем I1, I2 и I3.
Рис. 1.32. Анализ методом контурных токов на PSpice
Вы можете сделать это и в качестве упражнения перед просмотром следующего входного файла:
Во входной файл включены две интересные команды. Первая из них — это команда .DC. Это команда вариации по напряжению V1, которая была введена при исследовании примера, касающегося теоремы Нортона. Она позволяет изменять напряжение V1. Следующие два значения (50 и 50) задают начальное и конечное значение при вариациях. Поскольку они одинаковы, это практически означает отказ от вариации. Если же вы действительно хотите изменять напряжение с шагом от 10 до 50 В, то команду необходимо заменить следующей:
Однако вариация нас пока не интересует, и мы оставим команду в прежнем виде, вычисляя токи только при одном значении напряжения V1. Определить диапазон вариации мы вынуждены для реализации последующей команды .PRINT, чтобы получить значения тока I(R1) и напряжения V(2,3). Если не включить команду .DC перед командой .PRINT, последняя будет выполнена некорректно. Запустим моделирование и проверим результат. В выходном файле получены значения I(R1)=0,1833 A; I(R3)=25 мА и I(R5)=-83,33 мА. Это и есть три контурных тока, которые мы должны получить, решая три уравнения, составленные по методу контурных токов. На самом деле анализ, применяемый в PSpice, более похож на метод узловых потенциалов, но используя дальнейшие расчеты, можно получить и контурные токи (так же, как и токи в ветвях).
Вариация параметров на постоянном токе
Поскольку в задачах на применение контурных токов мы столкнулись с проблемой вариации параметров на постоянном токе (dc sweep), рассмотрим пример, в котором такая вариация используется нормальным образом, в некотором диапазоне напряжений. Используем знакомую нам Т– образную схему на рис. 1.33.
Рис. 1.33. Т– образная схема, в которой проводится вариация напряжения