Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Band-Elimination Filter Using Passive Elements

Vs 1 0 ас 1V

L1 1 2 15.915mH

L2 2 4 15.915mH

C1 1 2 0.266uF

C2 2 4 0.266uF

L3 2 3 47.7mH

C3 3 0 88.4nF

RL 4 0 600

.ас DEC 50 100Hz 10kHz

.PROBE

.END

В Probe получите график отношения выходного напряжения к входному в децибелах (график Боде). Измените диапазоны по осям Х и Y , как показано на рис. 12.36. Убедитесь, что максимальное ослабление происходит в полосе подавления при f =2,4 кГц, где ослабление достигает 66,23 дБ.

Рис. 12.36. График Боде для заградительного фильтра

12.1. С помощью PSpice найдите y -параметры схемы, показанной на рис. 12.37. В этой и других задачах, спланируйте вашу работу так, чтобы проводить как можно меньше вычислений на бумаге.

Рис. 12.37.

12.2. На вход четырехполюсника (рис. 12.37) включен источник с внутренним сопротивлением R s =50 Ом, на выход — резистор нагрузки R L =200 Ом. Используйте y -параметры, найденные в задаче 12.1, чтобы найти функцию передачи V 2| V S .

12.3. С помощью PSpice найдите z -параметры схемы, показанной на рис. 12.37.

12.4. Для рис. 12.6 используйте R s= 50 Ом и R L =200 Ом и z -параметры из задачи 12.3, чтобы найти функцию передачи V 2| V s . Сравните результаты с ответом задачи 12.2.

12.5. С помощью PSpice найдите y-параметры схемы, показанной на рис. 12.38. Обратите внимание, что схема содержит источник с зависимым напряжением.

Рис. 12.38

12.6. П -образная схема на рис. 12.39 представляет собой модель линии передачи. С помощью PSpice найдите параметры ABCD при частоте f =60 Гц.

Рис. 12.39

12.7. Когда П -образная схема из задачи 12.6 нагружена на Z L =(20+ j 20) Ом, выходной ток I L =3,89∠–45° А. Используйте параметры ABCD, чтобы найти напряжение V 1и ток I 1на входе схемы.

12.8. При обсуждении длинных линий использовалась Т -образная схема замещения для определения сосредоточенных параметров линии. Альтернативная П -образная схема замещения показана на рис. 12.40. Воспользуйтесь значениями параметров, приведенных в тексте, создайте подсхему для длинной линии, состоящей из 20 П -образных звеньев. Измените входной файл и проведите анализ. Сравните результаты с полученными при Т -образной схеме замещения.

Рис. 12.40

12.9. Высокочастотный фильтр с постоянным коэффициентом к имеет частоту среза f 0=1 кГц и полное сопротивление Z 0=600 Ом (чисто активное сопротивление) при бесконечной частоте. Элементы фильтра показаны на рис. 12.41, С= 0,1326 мкФ и L =47,7 мГн. Проведите анализ, аналогичный приведенному в тексте при а) f =2 кГц и б) f =500 Гц.

Рис. 12.41

12.10. При обсуждении линии передачи без потерь использовалась Т -образная схема замещения. Альтернативная П -образная схема приведена на рис. 12.42. Чтобы найти характеристическое сопротивление этой схемы, можно использовать уравнение:

Рис. 12.42

Выполните пример, приведенный в тексте, используя П -образную схему замещения для линии передачи без потерь.

Во многих практических схемах элементы схемы ведут себя как нелинейные. Очевидна нелинейность диодов и транзисторов, которые уже использовались в многочисленных примерах этой книги. Существуют и нелинейные резисторы, например, нить лампы накаливания, нелинейные магнитные элементы типа трансформаторов на ферромагнитных магнитопроводах и им подобных. Можно ли проводить моделирование на PSpice в таких случаях? Как оказывается, это возможно.

Нелинейный резистор или другой пассивный элемент можно моделировать с помощью зависимых источников. Схема на рис. 13.1 состоит из источника напряжения и двух резисторов: R i и R L1. Ток через резистор R L1всегда является функцией приложенного к нему напряжения, но, если вы не считаете, что величина R L1постоянна, то эта функция не выражается законом Ома v 1= R L1 i. Если включить R L1в цепь обратной связи зависимого источника, то вольт-амперная характеристика полученного устройства может принимать различные формы. При использовании полиномиальной формы зависимого источника можно придать вольт-амперной характеристике любую форму, которая может быть выражена с помощью полинома. Вспомним, что выражение для полинома имеет вид

k 0 + k 1 х + k 2 х 2 + k 3 х 3+ …

Рис. 13.1. Моделирование нелинейного резистора

Задав значения коэффициентов k , мы можем получить необходимый вид характеристики. Сделать это не всегда просто, но для некоторых случаев связь устанавливается легко. Схема на рис. 13.1 содержит два типа зависимых источников. Один из них типа Е (ИНУН) позволяет задать выходное напряжение Е с помощью напряжения v 2на резисторе R L1. Другой источник типа F (ИТУТ) позволяет задать выходной ток помощью тока в определенной ветви схемы. Выберем в качестве управляющего ток через резистор R .

Все команды, используемые в этом примере нам уже знакомы, и входной файл будет иметь вид:

Variable-Resistor Simulator

VI 0 10V

Ri 1 2 5

RL1 2 0 10

E 3 0 POLY(1) 2,0 0 0.5 0.1

V0 CA 3 0V

R CA 0 10

F 0 4 POLY(1) V0 0 -0.5 0.5

RL 4 0 10

.DC V 0 14V 1V

.PROBE

.END

Выполните анализ и получите в Probe графики v(2), v(3a) и v(4). Поскольку резисторы линейны, форма токов через них будет повторять форму приложенных к ним напряжений. Обратите внимание, что только график v(2) линеен, в то время как два других имеют формы, задаваемые соответствующими полиномами. Эти графики приведены на рис. 13.2. Метод полиномиальных источников в равной степени применим и для создания таких нелинейных элементов, как конденсаторы и катушки индуктивности.