Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Фазосдвигающее устройство может быть построено на базе uA741 при использовании резисторов и конденсатора, как показано в рис. 16.20. Создайте проект с именем phshiftr и постройте схему в Capture, воспользовавшись компонентом VSIN для V i , чтобы получить график переходного процесса в Probe. Фазовый угол задан формулой

θ = 2 arctan 2π fR 3 C 1.

Рис. 16.20. Фазосдвигающее устройство на базе ОУ uA741

Значение R3 связано другими элементами уравнением

Для этого примера, желателен сдвиг фазы на -90°, то есть выходное напряжение должно отставать от входного на 90°. При использовании С =0,01 мкФ и f =1 кГц зададим R 3=15,9 кОм. Значения для R 1и R 2должны быть одинаковы, выберем приемлемое значение в 100 кОм. После введения и сохранения схемы подготовьте моделирование на PSpice с именем Phshift1. Проведите анализ переходных процессов для двух полных периодов (2 мс) с максимальным шагом в 1 мкс.

Выполните моделирование и снимите в Probe графики V(Vi: +) и V(RL:1).

Результаты показаны на рис. 16.21. Чтобы измерить сдвиг фазы, используйте второй период и обратите внимание, что максимум входного напряжения приходится на время t =1,25 мс, в то время как максимум выходного — на время t =1,5 мс, что соответствует сдвигу в 90°. Поскольку выполнялся анализ переходных процессов, выходное напряжение слегка искажено. Обратите внимание на перерегулирование на первом положительном периоде. Распечатайте выходной файл и сравните ваши результаты с рис. 16.22.

Рис. 16.21. Временные диаграммы для фазосдвигающего устройства на базе ОУ uA741

**** 09/03/99 12:09:25 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) *************

** circuit file for profile: Phshift1

*Libraries:

* Local Libraries :

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:

.lib nom.lib

*Analysis directives:

.TRAN 0 2ms 0 2us

.PROBE

*Netlist File:

.INC "phshiftr-SCHEMATIC1.net"

*Alias File:

**** INCLUDING phshiftr-SCHEMATIC1.net ****

* source PHSHIFTR

X_U1 4 2 5 6 3 uA741

С_C1 4 0 0.01uF

R_RL 3 0 4.8k

R_R3 1 4 15.9k

R_R2 2 3 100k

R_R1 1 2 100k

V_Vi 1 0

+SIN 0 2V 1kHz 0 0 0

V_V- 0 6 12V

V_V+ 5 0 12V

**** RESUMING phshiftr-SCHEMATIC1-Phshift1.sim.cir ****

.INC "phshiftr-SCHEMATIC1.als"

**** INCLUDING phshiftr-SCHEMATIC1.als ****

.ALIASES

X_U1 U1(+=4 -=2 V+=5 V-=6 OUT=3 )

C_C1 C1(1=4 2=0 )

R_RL RL(1=3 2=0 )

R_R3 R3(1=1 2=4 )

R_R2 R2(1=2 2=3 )

R_R1 R1(1=1 2=2 )

V_Vi Vi(+=1 -=0 )

V_V- V-(+=0 -=6 )

V_V+ V+(+=5 -=0 )

_ _(1=1)

_ _(2=2)

_ _(3=3)

_ _(4=4)

_ _(5=5)

_ _(6=6)

.ENDALIASES

**** RESUMING phshiftr-SCHEMATIC1-Phshift1.sim.cir ****

.END

** circuit file for profile: Phshift1

**** Diode MODEL PARAMETERS

**** BJT MODEL PARAMETERS

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) -.0012 ( 3) .0055 ( 4) -.0013

( 5) 12.0000 ( 6) -12.0000 (X_U1.6) -535.1E-09 (X_U1.7) .0055

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_Vi -9.221E-08

V_V- -1.337E-03

V_V+ -1.337E-03

TOTAL POWER DISSIPATION 3.21E-02 WATTS

Рис. 16.22. Выходной файл для фазосдвигающего устройства на базе ОУ uA741

Простая схема фазосдвигающего устройства не требует использования компонента uA741 в Capture. Чтобы не усложнять анализ, предпочтительнее использовать схему на идеальном ОУ, представленную на рис. 5.3. Создайте проект с именем phshidel и используйте компонент VSIN для V i, как в предыдущем примере. Коэффициент усиления для Е 1равен 200 000. Введите и сохраните схему, затем выполните анализ, аналогичный предыдущему. Получите графики входного напряжения V(1) и выходного V(4) и сравните ваши результаты с полученными при использовании uA741. Результаты должны быть почти идентичны. Эти графики показаны на рис. 16.24, и схема выходной листинг с распечатанными компонентами и псевдонимами показан на рис. 16.25.

Рис. 16.23. Фазосдвигающее устройство на базе идеального ОУ

Рис. 16.24. Временные диаграммы для фазосдвигающего устройства на базе идеального ОУ

**** 09/03/99 15:47:13 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************

** circuit file for profile: Phshidel

*Libraries: * Local Libraries :

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:

.lib nom.lib

*Analysis directives:

.TRAN 0 2ms 0 1us

.PROBE

*Netlist File:

.INC "phshidel-SCHEMATIC1.net"

*Alias File:

**** INCLUDING phshide1-SCHEMATIC1.net ****

* source PHSHIDEL

R_RL 4 0 4.8k

R_R3 1 3 15.9k

R_R2 2 4 100k

R_R1 1 2 100k

V_Vi 1 0

+SIN 0 2V 1kHz 0 0 0 C_C1 3 0 0.01uF

R_Ri 3 2 1G

E_E1 4 0 3 2 200E3

**** RESUMING phshidel-SCHEMATIC1-Phshid1.sim.cir ****

.INC "phshidel-SCHEMATIC1.als"

**** INCLUDING phshide1-SCHEMATIC1.als ****

.aliases

R_RL RL(1=4 2=0 )

R_R3 R3(1=1 2=3 )

R_R2 R2(1=2 2=4 )

R_R1 R1(1=1 2=2 )

V_Vi Vi(+=1 -=0 )

C_C1 C1(1=3 2=0 )

R_Ri Ri(1=3 2=2 )

E_E1 E1(3=4 4=0 1=3 2=2 )

_ _(1=1)

_ _(3=3)

_ _(2=2)

_ _(4=4)

.ENDALIASES

**** RESUMING phshidel-SCHEMATIC1-Phshid1.sim.cir ****

.END

Рис. 16.25. Выходной файл для фазосдвигающего устройства на базе идеального ОУ

Пользователю PSpice и Capture могут быть интересны и другие темы. Некоторые из них, однако, чаще используются в коммерческой версии Capture, например, редактор Stimulus.

В PSpice используются различные формы (stimuli) напряжений или токов. Формы напряжения, представляемые синусоидой, экспонентой, прямоугольными импульсами, кусочно-линейной функцией ( PWL ), квазигармоникой с модулируемой частотой, рассматривались в последнем разделе главы 4. Для краткого знакомства с методикой применения редактора Stimulus в Capture, рассмотрим источник синусоидального напряжения, который имеет эту форму

sin(< vo >

где vo — напряжение смещения, va — амплитуда напряжения, f — частота, td — запаздывание, df — коэффициент затухания и phase — начальная фаза синусоидального сигнала. В PSpice команда ввода выглядит как

V 1 0 sin (0.3V 1V 500Hz 0 500 0)