Роберт Хайнеманн - Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

FREQ IM(V_PRINT3) IP(V_PRINT3)

2.000Е+03 9.292Е-03 2.170Е+01

FREQ VM($N_0001) VP($N_0001)

2.000Е+03 3.697Е-01 -6.830Е+01

FREQ VM($N_0003,$N_0001) VP($N_0003,$N_0001)

2.000E+03 9.292E-01 2.170E+01

Задание 3.1.Подумайте, к чему относится угол фазы конденсатора -68.3°, установленный программой PSPICE: к общему напряжению или, как это часто бывает в электротехнике, к току в цепи последовательного включения конденсатора и сопротивления?

Задание 3.2.Выполнив собственные расчеты, проверьте результаты анализа схемы последовательного включения резистора и емкости, проведенного PSPICE для U R, U C, I и угла фазы между U общи I.

Рецепт 1. Провести анализ цепи переменного тока (для одной частоты)

1. Разместите в требуемых местах схемного чертежа символ(ы) VPRINT и/или IPRINT (см рис. 3.11).

2. Установите необходимые атрибуты для символов VPRINT и IPRINT (MAG, PHASE, АС и др.).

3. Запустите в окне Analysis Setupанализ AC Sweep, установив флажок рядом с кнопкой AC Sweep…, а затем щелкнув по ней. Откроется окно АС Sweep and Noise Analysis.

4. В окне AC Sweep and Noise Analysisукажите начальную (поле Start Freq.) и конечную (поле End Freq.) частоты. В поле Total Pointsвведите 1.

5. Запустите процесс моделирования.

6. Найдите результаты анализа в выходном файле.

Этот урок посвящен анализу переходных процессов. В нем рассказывается, как использовать программу PSPICE в качестве осциллографа, каковы правила построения диаграмм. В качестве практического примера предлагается проанализировать процесс зарядки и разрядки конденсаторов.

Для исследования временной зависимости электрических процессов программа PSPICE использует Transient-анализ. Графическое отображение результатов анализа переходных процессов осуществляется с помощью программы-осциллографа PROBE. Свой первый опыт в проведении компьютерного анализа переходных процессов вы приобретете на примере уже знакомой вам схемы, которую без особого труда могли бы просчитать и без моделирования: схемы последовательного включения с резистивно-емкостной связью.

Шаг 1Загрузите схему последовательного включения резистора и емкости, изображенную на рис. 3.1, которую вы сохранили в папке Projects под именем RC_AC.sch. Если на чертеже присутствуют символы VPRINT и IPRINT, удалите их.

Шаг 2 Двойным щелчком по символу источника напряжения VSIN откройте окно его атрибутов (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Окно атрибутов источника напряжения VSIN с установками для анализа переходных процессов

Шаг 3 Установите значения всех атрибутов как 0, за исключением VAMPL=1 В и FREQ=2 кГц; атрибуты SIMULATIONONLY, PKGREF, а также все атрибуты с пометкой «*» оставьте без изменения.

Шаг 4Вызовите на экран SCHEMATICS индикаторы атрибутов VAMPL=1В и FREQ=2 кГц (рис. 4.2) и сохраните свой чертеж со всеми внесенными изменениями в папке Projects под именем RC_TRANS.sch.

Рис. 4.2. Экран редактора SCHEMATICS с чертежом схемы с последовательным включением сопротивления и конденсатора

Шаг 5Для установки параметров моделирования откройте окно Analysis Setup, выбрав из меню Analysisопцию Setup…или щелкнув по кнопке .

Шаг 6 Установите флажок рядом с кнопкой Transient…(рис. 4.3) и затем щелкните по ней, чтобы открыть окно анализа переходных процессов.

Рис. 4.3. Окно Analysis Setupс заданным Transient-анализом

Шаг 7Настройте это окно по образцу на рис. 4.4. Оставьте значение в поле Print Step (Печатный шаг) как есть, так как этот атрибут не имеет для проводимых нами анализов никакого значения. В поле Step Ceiling(Ширина шага) [19] Подробнее о полях ввода в окне Transient вы сможете прочитать на следующих страницах. вы можете изменять ширину шага вычислений, если вас не устраивают значения, автоматически выбранные PSPICE. Доверимся на первый раз программе и не будем пока ничего вводить в этом поле. Теперь закройте окно Transientс помощью кнопки OK, а затем и окно Analysis Setup, щелкнув по кнопке Close.

Рис. 4.4. Окно Transient

В предварительных настройках (окно Transient) вы указали в поле Final Time(Конечное время) 4 мс — см. рис. 4.4. Это означает, что PSPICE будет исследовать схему во временном интервале от 0 до 4 мс, то есть проанализирует ровно восемь периодов входного напряжения.

Шаг 8 Теперь запустите моделирование, щелкнув по желтой кнопке. На экране появится окно PSPICE с индикаторами процесса моделирования [20] Подробнее об индикаторах времени в окне PSPICE рассказано на следующей странице. . По окончании анализа это окно должно выглядеть так, как на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Окно PSPICE после завершения анализа переходных процессов во временном интервале от 0 до 4 мс

Теперь поговорим о том, какие имеются поля ввода в окне предварительной установки анализа переходных процессов и какие значения в этих полях являются оптимальными (раздел Transient Analysis):

• Step Ceiling(Ширина шага) — PSPICE автоматически определяет временной интервал между пунктами (то есть между контрольными точками), для которых он проводит анализ схемы. Если токи и напряжения на определенных участках цепи изменяются слишком сильно, то PSPICE автоматически выбирает меньшие интервалы, при незначительных изменениях - наоборот, большие. Это сокращает время проведения расчетов, не нанося ущерба качеству анализа. Однако максимально возможный интервал между контрольными точками задается значением, которое вы вводите в поле Step Ceiling. Если вы оставляете поле пустым, PSPICE устанавливает максимальную ширину шага равную 2% от заданного значения в поле Final Time, то есть просчитывает как минимум 50 контрольных точек. Это значение по умолчанию использовалось еще во времена низкоскоростных компьютеров и зачастую слишком мало для того, чтобы получить высококачественное графическое изображение. Как правило, хороших результатов (за приемлемое время) вы сможете добиться при расчете 1000-2000 точек. Если волновые фронты на диаграмме получаются чересчур крутые, нужно увеличить количество контрольных точек;