Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

W[имя] <+узел> <-узел> <���имя источника напряжения> <���модель>

Например, запись

W 1 2 V0 W1

показывает, что ключ, управляемый током, включен между узлами 1 и 2. По умолчанию ключ обычно разомкнут, но когда ток управления, протекающий через ветвь, содержащую источник нулевого напряжения V0 достигает установленного значения, ключ замыкается. Команда W также требует включения во входной файл директивы .MODEL, чтобы определить сопротивления во включенном и выключенном состояниях и значение управляющего тока. В директиве .MODEL имя модели должно начинаться с символа W. Полное описание команды приведено в приложении D.

.MODEL <���имя> <���тип> ([<���имя параметра> = <���значение>]*)

Например, запись

.MODEL KT core

вводит модель для связанных катушек индуктивности, имя должно начинаться с K. Если команда также содержит слово core, то используется нелинейная модель. Кривая В(Н) для этого нелинейного устройства будет подобна показанной на рис. 13.5.

13.1. При обсуждении модели нелинейного резистора мы указали, что нелинейными являются фактически не резисторы, а зависимые источники. Измените схему, показанную на рис. 13.1, чтобы получить такое напряжение V(3), при котором мощность источника V увеличилась бы приблизительно в 1.5 раза.

13.2. Для схемы, показанной на рис. 13.14, L 1=25 мГн, С 1= C 2=50 нФ, R s =1 Ом, R L =1 кОм и M =1 мГн. Команда ввода для трансформатора имеет форму:

K1 L1 L2 value

где val u e — значение коэффициента связи. Создайте входной файл, позволяющий получить график напряжения на R L вблизи резонансной частоты. Получите из графика коэффициент связи и сравните его с критическим значением (установите, больше он, меньше или равен критическому значению). Проверьте ваш ответ.

Рис. 13.14

13.3. Каково значение критического коэффициента связи в задаче 13.2? Выполните анализ, чтобы показать, что при критическом значении коэффициента связи обеспечивается максимальная передача мощности в R L.

13.4. В схеме, показанной на рис. 13.15, используется трансформатор с ферромагнитным магнитопроводом (модель по умолчанию). Катушка индуктивности L 1содержит 150 витков, в то время как вторичная катушка имеет 300 витков. Выполните анализ при частоте f =4,5 кГц, чтобы определить напряжение и ток резистора нагрузки.

Рис. 13.15

13.5. Используйте рисунок к задаче 13.4, заменив в нем модель трансформатора двумя катушками индуктивности L 1и L 2. Чтобы получить приблизительно те же результаты, что и прежде, задайте L 1 = 5 мГн и L 2=10 мГн. Проведите анализ и распечатайте переменные составляющие напряжений V(2) и V(4). Вы должны получить V(2)=0,978 В и V(4)=1,367 В. Выберите другие значения для L 1и L 2чтобы получить результаты, близкие к полученным в задаче 13.4. Выполните анализ несколько раз, использовав выбранные значения.

13.6. Ключ, управляемый напряжением, показан на рис. 13.9. Выберите параметры так, чтобы ключ имел сопротивление 1 кОм в разомкнутом и 1 Ом в замкнутом состояниях. Задайте R i = 50 Ом и R L =100 Ом. Сначала ключ должен быть замкнут. Он должен разомкнуться, когда входное напряжение v достигнет 5 В. Создайте входной файл, проведите анализ и проверьте ваши результаты по графику, полученному в Probe.

13.7. Вернувшись к рис. 13.9, используйте значения сопротивлений, приведенные на рисунке. Ключ должен иметь сопротивление в 1 кОм в разомкнутом и 1 Ом в замкнутом состояниях. Сначала ключ должен быть замкнут. Он должен разомкнуться, когда напряжение на R i достигнет 0,25 В. Создайте входной файл, проведите анализ и проверьте ваши результаты по графику, полученному в Probe. Обратите внимание, что в команде ввода ключа порядок следования узлов должен обеспечить правильный анализ. Выполните анализ, чтобы определить соответствующий порядок этих узлов. Вы можете быть удивлены. По графикам, полученным в Probe, убедитесь, что ток через R i становится значительным, когда входное напряжение v превышает 0,55 В.

В предыдущих версиях PSpice от MicroSim Corporation для схемотехнического анализа применялся метод, при котором схема вводилась с чертежной доски или с экрана компьютера. Это давало возможность проектировщику схемы обойтись без создания схемного файла PSpice — программа создавала его автоматически, используя информацию о компонентах и их связях, извлекаемую из рисунка. Программа для создания и анализа схем называлась Schematics.

При разработке OrCAD PSpice исходный вариант программы PSpice не изменялся. Все схемные файлы, используемые в первых тринадцати главах этой книги, будут правильно работать в OrCAD PSpice без всякой доработки. Однако с введением программы OrCAD Capture предыдущая программа Schematics больше не может использоваться. К сожалению, между OrCAD Capture и Schematics имеются существенные различия.

Новая программа Capture не получила пока одобрения в академических кругах, так как передать информацию из предыдущей программы в новую достаточно сложно. Но поскольку демонстрационная версия нового программного обеспечения доступна всем желающим, переход на OrCAD Capture без сомнения будет одобрен.

Одним из основных преимуществ PSpice и Capture является большое разнообразие компонентов, доступных проектировщику. Имеется широкий выбор источников питания, пассивных и активных устройств и ряд специальных компонентов.

Каждый из компонентов, доступных пользователю PSpice, помещен в соответствующую библиотеку. В демонстрационной версии Capture и PSpice имеются такие библиотеки, как analog, breakout, eval, source и special. При выборе компонента в одной из библиотек его условное изображение может быть помещено в рабочую область экрана, повернуто при необходимости относительно своей оси и подсоединено затем к другим частям схемы, пока вся схема не будет выведена на экран. После этого создание схемного файла для схемотехнического моделирования выполняется уже не пользователем, а самой программой Capture.

Простая схема постоянного тока, состоящая из источника напряжения и трёх резисторов, могла бы быть описана в уже знакомом нам листинге:

Series Circuit with Source and Three Resistors

V1 1 0 2 4V

R1 1 2 50

R2 2 3 100