Роберт Хайнеманн - Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

Шаг 4Заполнив окно DC Sweepпо образцу на рис. 7.3, вы тем самым зададите изменение напряжения источника U B2от 0 до 20 В. Масштабная единица (поле Increment) составит 1 мВ. Подтвердите свой выбор, щелкнув по кнопке OK. После этого вы вернетесь к окну Analysis Setup. Закройте его с помощью кнопки Closeи запустите анализ DC Sweep, щелкнув по кнопке желтого цвета.

После того как PSPICE закончит моделирование, на экране автоматически откроется окно PROBE, если, конечно, вы активизировали предварительно в окне Probe Setup Optionsопцию Automatically Run Probe After Simulation. В противном случае вам придется запустить PROBE «собственноручно», выбрав в меню Analysisкоманду Run Probe.

Шаг 5 Откройте в PROBE окно Add Tracesи выведите на экран диаграмму тока -I(R4). (Помните о правилах установки знака перед величинами в программе PSPICE: все токи считаются в прямом направлении, то есть от вывода 1 к выводу 2. Это значит, что в данном случае расчет тока производился снизу вверх. Вам же нужно вывести диаграмму тока, рассчитанного в обратном направлении, поэтому в строке Trace Expressionперед именем I(R4) вам надо будет поставить знак «минус»).

На диаграмме, выведенной на экран PROBE, вы прекрасно можете видеть, как изменяется ток, проходящий через резистор R 4, при изменении напряжения U B2. Теперь с помощью этой диаграммы вы легко ответите на вопрос задания 2.4, где спрашивалось, при каком напряжении U B2ток I 4будет равен нулю. Ответ: приблизительно при 17 В. Однако вам, как человеку требовательному, наверняка нужны более точные результаты.

Шаг 6Добавьте к своей диаграмме нулевую линию (как на рис. 7.4), введя в строку Trace Expressionзначение 0 и подтвердив ввод щелчком по кнопке OK.

Рис. 7.4. Диаграмма, отражающая изменение тока, с нулевой линией

Имея нулевую линию на диаграмме, намного легче определить искомое значение напряжения для нулевого тока I 4, но и такая точность все еще недостаточна.

Шаг 7Активизируйте курсор PROBE (рис. 7.5) и определите напряжение, обращающее ток I 4в ноль, как можно более точно.

Рис. 7.5. Диаграмма тока с активизированным курсором PROBE

Шаг 8Сравните конечный результат с тем, что вы получили, когда выполняли задание 2.4.

Выполните для схемы с параметрами, описанными в задании 2.7, анализ DC Sweep.

Согласно теории о построении электрических цепей, любой источник напряжения с заданным напряжением истока U qи заданным внутренним сопротивлением R можно заменить на соответствующий источник тока I qс параллельным сопротивлением R p, оказывая при этом то же действие на остальную часть электрической цепи. Для R pнужно задать значение, равное значению R i, а значение I qдолжно быть таким, чтобы оба источника имели одинаковый ток короткого замыкания. На рис. 7.6 показана цепь с источником напряжения R i=1 кОм и U=10 В и источником тока с R=1 кОм и I=10 мА. Оба этих источника за пределами зажимов не должны отличаться друг от друга по своим характеристикам.

Рис. 7.6. Цепь с источником напряжения и источник тока

Перед проведением первого теста оба источника будут нагружены одинаковым нагрузочным резистором R H=4.7 кОм. После этого мы выполним для полученных таким образом схем источников два анализа DC Sweep: для первого источника в качестве изменяемой переменной будет варьироваться напряжение истока в диапазоне значений от U q=0 В до U q=100 В, а для второго — ток истока в диапазоне значений от I q=0 мА до I q=100 мА. По завершении первого анализа мы вызовем на экран PROBE диаграмму напряжения на резисторе R H, а затем сравним ее с аналогичной диаграммой, которую получим после проведения второго анализа. Если верить теории, обе диаграммы напряжения на резисторе R Hдолжны полностью совпадать.

Шаг 9Начертите схему источника напряжения с напряжением истока U q=10 В и внутренним сопротивлением R i=1 кОм (рис. 7.7) и сохраните эту схему в папке Projects под именем U_I.sch.

Рис. 7.7. Источник напряжения с внутренним сопротивлением R i=1 кОм и напряжением истока U q=10 В; сопротивление нагрузки R H=4.7 кОм

Шаг 10Откройте окно Analysis Setup, установите флажок перед кнопкой DC Sweep…и затем откройте окно DC Sweep(рис. 7.8). В качестве изменяемой переменной будет варьироваться напряжение истока U qв диапазоне значений от 0 В до 100 В.

Рис. 7.8. Окно DC Sweep

Шаг 11Выполните в этом окне необходимые настройки по образцу на рис. 7.8 и запустите моделирование вашей схемы. По завершении выведите на экран диаграмму, изображенную на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Диаграмма изменения напряжения на нагрузочном резисторе R Hпри изменении напряжения истока от U q=0 В до U q=100 В

Шаг 12А теперь создайте в редакторе SCHEMATICS схему эквивалентного по значению источника тока с параллельным сопротивлением R p=1 кОм и током истока I=10 мА. Используйте при проектировании этой схемы источник тока типа IDC из библиотеки SOURCE.slb. Разверните источник тока на 180° (при позиционировании дважды нажмите комбинацию клавиш Ctrl+R), чтобы ток мог проходить через резистор нагрузки R pсверху вниз (рис. 7.10). Сохраните схему в папке Projects под именем I_U.sch. Согласно теории, данный источник тока и источник напряжения, изображенный на рис. 7.7, должны быть эквивалентны по значению.

Рис. 7.10. Источник тока с параллельным сопротивлением R p

Шаг 13Снова откройте окно DC Sweepи выполните, по образцу на рис. 7.11, все необходимые приготовления для проведения анализа DC Sweep. В качестве параметра взят источник тока I изменяющийся в диапазоне значений от 0 до 100 мА.

Рис. 7.11. Окно DC Sweepс настройками для проведения анализа