Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Чтобы анализировать цепи переменного тока, которые мы рассматривали в главе 2 (синусоидальный ток в установившемся режиме), нам необходим источник питания VAC из библиотеки источников и компоненты R , L и С из библиотеки аналоговых компонентов. Вернемся к схеме на рис. 2.1, на которой показан источник переменного напряжения с подключенной к нему цепочкой из последовательно соединенных резистора и катушки индуктивности. Создайте новый проект в Capture с именем ас1. Разместите компоненты на рабочем поле, задайте их параметры, дважды щелкнув мышью на каждом из них. Для нумерации узлов используйте команды Place, Netlist. Окончательный вид схемы представлен на рис. 14.17.

Рис. 14.17. Схема на переменном токе

Начните моделирование, выбрав PSpice, New Simulation Profile. Введите имя ac1s . Выберите тип анализа AC Sweep/Noise при линейной вариации частоты от 60 до 60 Гц (рис. 14.18). Затем нажмите OK. Вспомним, что в главе 2 значения переменного тока определялись следующими командами:

.AC LIN 1 60 60Hz 60Hz

.PRINT AC I(R) IR(R) II(R) IP(R)

Рис. 14.18. Моделирование с линейной вариацией по переменному току

Линейная вариация при одной частоте в 60 Гц представляет собой вырожденный случай, но она требуется, чтобы просто получить значения переменных составляющих токов и напряжений. В Capture результаты для переменных составляющих получаются аналогичным способом, но с помощью приведенных выше директив.

Выберем теперь PSpice, Run чтобы начать моделирование. После выполнения анализа на экране появляется график. Подобный вид экрана мы уже получали, когда пользовались командой .PROBE в схемном файле PSpice. Программа Capture вставляет эту команду в схемный файл всякий раз, когда мы используем вариацию по переменному току. Чтобы получить различные выходные переменные, выберите Trace, Add Trace… из главного меню. Появится окно Add Trace (рис. 14.19). Обратите внимание, что имеется выбор из большого числа переменных. Такие величины, как I ( R 1), V (1) и V (2), нам знакомы, но другие требуют некоторых пояснений. Выходной файл для этого моделирования будет полезен, чтобы идентифицировать все узлы и полюса (рис. 14.20). Переменная V(L1:1) — это напряжение на полюсе 1 катушки L 1, который идентифицирован как узел 2 (на рис. 14.20) в команде псевдонимов

L_L1 L1(1=2 2=0)

Рис. 14.19. Добавление новых кривых к графикам в Capture

09/24/99 20:05:26 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************

** circuit file for profile: ads

*Libraries:

* Local Libraries :

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

.lib nom.lib

*Analysis directives:

.AC LIN 1 60Hz 60Hz

.PROBE

*Netlist File:

.INC "acl-SCHEMATIC1.net"

*Alias File:

**** INCLUDING acl-SCHEMATIC1.net ****

* source AC1

L_L1 2 0 5.3mH

R_R1 1 2 1.5

V_V1 1 0 DC 0V AC 1V

**** RESUMING acl-schematic1-acls.sim.cir ****

.INC "acl-SCHEMATIС1.als"

**** INCLUDING acl-SCHEMATIC1.als **** .ALIASES

L_L1 L1(1=2 2=0 )

R_R1 R1(1=1 2=2 )

V_V1 V1(+=1 -=0 )

_ _(1=1)

_ _(2=2)

.ENDALIASES

**** RESUMING acl-schematic1-acls.sim.cir ****

.END

** circuit file for profile: acls

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_V1 0.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS

Рис. 14.20. Выходной файл для идентификации всех узлов и полюсов

Номера в круглых скобках сообщают нам, что полюс 1 подключен к узлу 2, а полюс 2 - к узлу 0. Не забудьте, что направление полюсов зависит от того, сколько раз вращался компонент при создании рисунка.

Переменная V(R1:2) — это напряжение на полюсе 2 резистора R 1, который идентифицирован как узел 2 в директиве псевдонима

R_R1 R1(1=1 2=2)

В последнем примере этой записи напряжение V(V1:+) — напряжение «+» на полюсе V 1, который идентифицирован как узел 1 в директиве псевдонима

V1 (+=1 -=0)

Рассмотрим теперь некоторые из доступных переменных. В окне Add Trace выберем V(1) и V(2) и отобразим эти кривые. Они появляются в виде маленьких перевернутых «Т» на графиках, из которых видно, что V(1)=1,0 В и V(2)=0,8 В. Удалите эти графики и получите графики I(R1), IR(R1) и II(R1). Они имеют следующие значения: I(R1)=400 мА, IR(R1)=240 мА и II(R1)=-320 мА. Точные значения можно было бы найти, выбрав Trace, Cursor, Display, но мы получим сообщение: «нет никаких графиков для исследования».

В этом случае выходной файл нужен в основном для идентификации узлов и полюсов схемы, так как напряжения смещения не имеют никакого значения при анализе переменных составляющих, а вставить директиву .PRINT АС, как в Pspice, нельзя.

Чтобы получить более точные значения, используем дисплей курсора следующим образом. Закройте окно Probe и возвратитесь к позиции PSpice из главного меню. Выберите Edit Simulation Settings и выполните моделирование от 50 до 70 Гц для трех частот. Когда моделирование будет выполнено и в Probe, после получения графиков I(R1), IR(R1) и II(R1) может быть активизирован курсор, чтобы получить точные значения при f =60 Гц. Графики для этого случая приведены на рис. 14.21.

Рис. 14.21. Вариация частоты вблизи 60 Гц

В качестве дополнительного упражнения удалите графики с экрана Probe и получите график V(L1:1)=0,8 В, VR(L1:1)=0,64 В и VI(L1:1)=0,48 В при f =60 Гц. Теперь удалите эти графики и получите график VP(L1:1)=36,9. На рисунке, созданном в Capture, катушка индуктивности была три раза повернута из начальной горизонтальной позиции. Вспомните, что при каждом вращении происходит поворот на 90 против часовой стрелки. Так как полюс 1 был первоначально слева, то после трех поворотов полюс 1 находится сверху. Таким образом, полюс L1:1 соответствует узлу 2 в схеме. Когда мы имеем дело с узлами в любой электрической схеме, необходимо учитывать порядок их следования.

Таким образом, напряжение на катушке индуктивности может быть установлено как 0,8 В, но директива не завершена, если направление не показано также на сопровождающей схеме цепи и/или записью с двойным нижним индексом. В нашим примере запись V(L)1,2=0,8 В правильно указала бы, что полюс 1 катушки индуктивности смещен на 0,8 В относительно полюса 2. При использовании для ссылки узлов вместо полюсов напряжение на катушке индуктивности было бы обозначено как V(L)2,0=0,8 В.