Чтение онлайн

Шаг 4 Заполнив окно DC Sweep по образцу на рис. 7.3, вы тем самым зададите изменение напряжения источника UB2 от 0 до 20 В. Масштабная единица (поле Increment) составит 1 мВ. Подтвердите свой выбор, щелкнув по кнопке OK. После этого вы вернетесь к окну Analysis Setup. Закройте его с помощью кнопки Close и запустите анализ DC Sweep, щелкнув по кнопке желтого цвета.

После того как PSPICE закончит моделирование, на экране автоматически откроется окно PROBE, если, конечно, вы активизировали предварительно в окне Probe Setup Options опцию Automatically Run Probe After Simulation. В противном случае вам придется запустить PROBE «собственноручно», выбрав в меню Analysis команду Run Probe.

Шаг 5 Откройте в PROBE окно Add Traces и выведите на экран диаграмму тока -I(R4). (Помните о правилах установки знака перед величинами в программе PSPICE: все токи считаются в прямом направлении, то есть от вывода 1 к выводу 2. Это значит, что в данном случае расчет тока производился снизу вверх. Вам же нужно вывести диаграмму тока, рассчитанного в обратном направлении, поэтому в строке Trace Expression перед именем I(R4) вам надо будет поставить знак «минус»).

На диаграмме, выведенной на экран PROBE, вы прекрасно можете видеть, как изменяется ток, проходящий через резистор R4, при изменении напряжения UB2. Теперь с помощью этой диаграммы вы легко ответите на вопрос задания 2.4, где спрашивалось, при каком напряжении UB2 ток I4 будет равен нулю. Ответ: приблизительно при 17 В. Однако вам, как человеку требовательному, наверняка нужны более точные результаты.

Шаг 6 Добавьте к своей диаграмме нулевую линию (как на рис. 7.4), введя в строку Trace Expression значение 0 и подтвердив ввод щелчком по кнопке OK.

Рис. 7.4. Диаграмма, отражающая изменение тока, с нулевой линией

Имея нулевую линию на диаграмме, намного легче определить искомое значение напряжения для нулевого тока I4, но и такая точность все еще недостаточна.

Шаг 7 Активизируйте курсор PROBE (рис. 7.5) и определите напряжение, обращающее ток I4 в ноль, как можно более точно.

Рис. 7.5. Диаграмма тока с активизированным курсором PROBE

Шаг 8 Сравните конечный результат с тем, что вы получили, когда выполняли задание 2.4.

Выполните для схемы с параметрами, описанными в задании 2.7, анализ DC Sweep.

Согласно теории о построении электрических цепей, любой источник напряжения с заданным напряжением истока Uq и заданным внутренним сопротивлением R можно заменить на соответствующий источник тока Iq с параллельным сопротивлением Rp, оказывая при этом то же действие на остальную часть электрической цепи. Для Rp нужно задать значение, равное значению Ri, а значение Iq должно быть таким, чтобы оба источника имели одинаковый ток короткого замыкания. На рис. 7.6 показана цепь с источником напряжения Ri=1 кОм и U=10 В и источником тока с R=1 кОм и I=10 мА. Оба этих источника за пределами зажимов не должны отличаться друг от друга по своим характеристикам.

Рис. 7.6. Цепь с источником напряжения и источник тока

Перед проведением первого теста оба источника будут нагружены одинаковым нагрузочным резистором RH=4.7 кОм. После этого мы выполним для полученных таким образом схем источников два анализа DC Sweep: для первого источника в качестве изменяемой переменной будет варьироваться напряжение истока в диапазоне значений от Uq=0 В до Uq=100 В, а для второго — ток истока в диапазоне значений от Iq=0 мА до Iq=100 мА. По завершении первого анализа мы вызовем на экран PROBE диаграмму напряжения на резисторе RH, а затем сравним ее с аналогичной диаграммой, которую получим после проведения второго анализа. Если верить теории, обе диаграммы напряжения на резисторе RH должны полностью совпадать.

Шаг 9 Начертите схему источника напряжения с напряжением истока Uq=10 В и внутренним сопротивлением Ri=1 кОм (рис. 7.7) и сохраните эту схему в папке Projects под именем U_I.sch.

Рис. 7.7. Источник напряжения с внутренним сопротивлением Ri=1 кОм и напряжением истока Uq=10 В; сопротивление нагрузки RH=4.7 кОм

Шаг 10 Откройте окно Analysis Setup, установите флажок перед кнопкой DC Sweep… и затем откройте окно DC Sweep (рис. 7.8). В качестве изменяемой переменной будет варьироваться напряжение истока Uq в диапазоне значений от 0 В до 100 В.

Рис. 7.8. Окно DC Sweep

Шаг 11 Выполните в этом окне необходимые настройки по образцу на рис. 7.8 и запустите моделирование вашей схемы. По завершении выведите на экран диаграмму, изображенную на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Диаграмма изменения напряжения на нагрузочном резисторе RH при изменении напряжения истока от Uq=0 В до Uq=100 В

Шаг 12 А теперь создайте в редакторе SCHEMATICS схему эквивалентного по значению источника тока с параллельным сопротивлением Rp=1 кОм и током истока I=10 мА. Используйте при проектировании этой схемы источник тока типа IDC из библиотеки SOURCE.slb. Разверните источник тока на 180° (при позиционировании дважды нажмите комбинацию клавиш Ctrl+R), чтобы ток мог проходить через резистор нагрузки Rp сверху вниз (рис. 7.10). Сохраните схему в папке Projects под именем I_U.sch. Согласно теории, данный источник тока и источник напряжения, изображенный на рис. 7.7, должны быть эквивалентны по значению.

Рис. 7.10. Источник тока с параллельным сопротивлением Rp

Шаг 13 Снова откройте окно DC Sweep и выполните, по образцу на рис. 7.11, все необходимые приготовления для проведения анализа DC Sweep. В качестве параметра взят источник тока I изменяющийся в диапазоне значений от 0 до 100 мА.

Рис. 7.11. Окно DC Sweep с настройками для проведения анализа

Шаг 14 Запустите процесс моделирования и выведите на экран PROBE диаграмму напряжения на нагрузочном резисторе RH (рис. 7.12). Результат, представленный на этом рисунке, аналогичен показанному на рис. 7.9.

Рис. 7.12. Диаграмма изменения напряжения на нагрузочном резисторе RH при изменении тока истока Iq от 0 до 100 мА

Проведенный вами тест со всей наглядностью показал, что обе диаграммы напряжения на нагрузочном резисторе RH, полученные вами в ходе анализа источника тока и источника напряжения, абсолютно идентичны. Похоже, теория не ошибается. Однако окончательно удостовериться в истинности теоретических высказываний вы сможете только тогда, когда будет доказано, что оба этих источника имеют одинаковые характеристики даже при различных значениях сопротивления RH. Это вы сделаете, выполнив задание 7.1. Но прежде вам предстоит еще научиться тому, как моделировать и выводить на экран PROBE семейства кривых. Семейства кривых создаются с помощью анализа Nested Sweep, что дословно переводится как «вложенный анализ». С проведением такого анализа вы познакомитесь в разделах 7.4 и 7.5.