Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

• Название: OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей
• Автор: Дж. Кеоун
• Жанр: Программы
• Год: 2008
• ISBN: 978-5-9706-0009-2

Это руководство по работе в программе OrCAD Pspice предназначено для всех, кто знаком с основными разделами электротехники. При постепенном усложнении задач объясняются все необходимые аспекты работы в OrCAD Pspice, что позволяет творчески применять их при дальнейшем анализе электрических и электронных схем и устройств. Рассмотрение материала начинается с анализа цепей постоянного тока, продолжается анализом цепей переменного тока, затем переходит к различным разделам полупроводниковой электроники. Информация изложена таким образом, чтобы каждый, кто изучал или изучает определенный раздел электротехники, мог сразу же использовать OrCAD Pspice на практике. Больше внимания, чем в других книгах по этой теме, уделяется созданию собственных моделей и использованию встроенных моделей схем в OrCAD Pspice.

На прилагаемом к книге DVD вы найдете демонстрационную версию программы OrCAD PSpice Student Edition 9, которой можно пользоваться свободно. Кроме того, на диске размещена версия OrCAD 10.5 Demo Release, с которой можно работать в течение 30 дней после установки на компьютер.

---

Обзор команд PSpice, применяемых в данной главе

В квадратные скобки […] заключаются необязательные компоненты, в угловые скобки <…> — компоненты, которые необходимо ввести обязательно.

Е[имя] <+узел> <-узел> <[+управляющий узел> <-управляющий узел]> коэффициент усиления>

Например, запись

Е 2 3 1 0 5

обозначает источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН), включенный между узлами 2 и 3 (2 — плюсовой узел), зависящий от напряжения между узлами 1 и 0. Напряжение Е равно 5V10.

F[имя] <+узел> <-узел> <Имя управляющего прибора V> <коэффициент усиления>

Например, запись

F 4 2 VA 50

обозначает источник тока, управляемый током (ИТУТ), включенный между узлами 4 и 2, с током, протекающим внутри источника от узла 4 к узлу 2. Ток зависит от тока через источник VA с коэффициентом усиления 50. Если необходимо, напряжение VA может быть выбрано нулевым.

G[имя] <+узел> <-узел> <+управляющий узел> <-управляющий узел> <коэффициент усиления>

Например, запись

G 5 1 2 0 0.05

обозначает источник тока, управляемый напряжением (ИТУН), включенный между узлами 5 и 1, зависящий от напряжения между узлами 2 и 0. Значение коэффициента усиления gm=0,05 С (коэффициент имеет размерность проводимости 1/Ом)

Н[имя] <+узел > <-узел> <Имя управляющего прибора V> <переходное сопротивление>

Например, запись

Н 6 4 VB 20

обозначает источник напряжения, управляемый током (ИНУТ), включенный между узлами 6 и 4 (6 — плюсовой узел), зависящий от тока, протекающего через источник напряжения VB, напряжение которого может быть выбрано при необходимости нулевым. Значение переходного сопротивления равно 20 Ом.

I[имя] <+узел> <-узел> [DC] <значение>

Например, запись

I 0 1 DC 2А

обозначает независимый источник постоянного тока, направленного внутри источника от узла 0 к узлу 1. Значение тока равно 2 А. 

R[имя] <+узел> <-узел> <значение>

Например, запись

R1 1 2 100

обозначает резистор, включенный между узлами 1 и 2 с сопротивлением 100 Ом. Поскольку резистор двунаправленный, любой его узел можно назвать положительным или отрицательным. Если необходимо найти ток через резистор, обозначение узлов становится немаловажным. В данном примере условное направление тока через резистор принимается от узла 1 к узлу 2. При таком направлении реального тока он считается положительным, при противоположном — отрицательным. В выходном файле значение тока будет иметь соответствующий знак.

V[имя] <+узел> <-узел> [DC] <значение>

Например, запись

V 1 0 50V

обозначает независимый источник напряжения с положительным полюсом у узла 1 и отрицательным — у узла 0. Это — идеальный источник напряжения с напряжением 50 В. Обозначение DC не является обязательным. Обозначение единиц V, следующее за числом, обозначающим выходное напряжение, также необязательно, по умолчанию оно выражается в вольтах. Другие формы команд, вводящих V, приведены в главах 2, 3, 4 и др. Одни из них вводят источники переменного напряжения, другие — источники с заданными временными зависимостями.

Команды, начинающиеся с точки, используемые в данной главе

.DC [LIN] [OCT] [DEC]<переменная вариации> <начало> <конец> <шаг>

Например,

.DC LIN VS 0V, 10V 0.1V

означает, что напряжение источника напряжения VS будет варьировать от 0 до 10 В с шагом 0,1 В. Вариация напряжения линейная.

.END

Эта команда должна стоять в конце входного файла и информировать программу PSpice об отсутствии дальнейших команд в данном файле.

.ОР

Эта команда используется для вывода детальной информации о точках смещения.

.OPTION

Например,

.OPTION nopage

означает выбор опции, при которой отсутствуют колонтитулы страниц и пробелы при печати каждого раздела выходного файла. Другие возможные опции:

АССТ — для вывода информации расчета

LIST — дает информацию об использованных в схеме приборах

NODE — выводит таблицу узлов

NOECHO — подавляет вывод входного файла

NOMOD — подавляет вывод параметров моделей

OPTS — показывает использованные опции

WIDTH — показывает число столбцов вывода 

.PRINT DC <переменные вывода>

Например,

.PRINT DC V(5) I(RL)

показывает, что должны быть выведены напряжение узла 5 V(5) и ток I(RL) через резистор RL.

.PROBE

показывает, что при анализе должна быть использована программа построения графиков Probe. В этой программе могут быть построены все зависимости для токов и напряжений. Границы могут быть заданы для входных напряжений, либо, в случае анализа на переменном токе, для частоты.

При выводе графиков могут быть использованы выражения для выходных переменных. Чаще всего используются простые операторы: +, -, /, * (сложение, вычитание, деление и умножение). Могут быть также использованы функции ABS(x), SGN(x), DB(x), ЕХР(х), LOG(x), LOG10(x), PWR(x), SQRT(x), SIN(x), COS(x), TAN(x), ARCTAN(x), d(x), s(x), AVG(x) и RMS(x).

.TF <переменные вывода> <входной источник>

Например,

.Т F V (5) VS

означает, что будет выведена переходная функция V(5)/VS. Она является переходной функцией для малых сигналов. Применяется также для вывода входных и выходных сопротивлений схемы.

POLY (полиномиальные источники)

Например,

Е1 5 2 3 POLY (1) 3 1 1 2 3

означает, что ИНУН Е1 связан с напряжением между узлами 3 и 1 нелинейной зависимостью, описываемой полиномом. (1) здесь означает, что имеется только одно управляющее напряжение V31. Три следующих значения задают коэффициенты полинома k0, k1 и k2 в формуле

k0 + k1v1+ k2v1².

Если задано больше значений k, то это означает, что полином будет более высокой степени. 

Если строка во входном файле начинается со звездочки (*), то она является строкой комментария, а не исполняемой команды. Комментарий может быть помещен также в конце командной строки после точки с запятой (;). При описании команд PSpice в квадратные скобки […] заключаются необязательные компоненты, в угловые скобки <…> — компоненты, которые необходимо ввести обязательно. Если в конце командной строки помещена звездочка, это означает, что компонент может повторяться.

Задачи

1.1. Для схемы на рис. 1.38 найдите ток I. Ваш входной файл на PSpice должен включать команды для непосредственного вывода тока. Проверьте результат, найдя ток из выражений V12/R1 и V23/R2.

Рис. 1.38

1.2. Для схемы на рис. 1.39 найдите мощность, потребляемую от каждого источника питания V1 и V2. Ваш входной файл на PSpice должен включать команды для вывода тока через каждый источник. Проверьте результат, найдя мощность, выделяемую во всех резисторах. Мощность для каждого резистора определите из выражений I²R и V²/R.Рис. 1.39

1.3. Для схемы на рис. 1.40 найдите Vab (напряжение Тевенина) и Rab (сопротивление Тевенина). В вашем входном файле должен быть отражен метод, предложенный в данной книге для определения этих значений.

Рис. 1.40

1.4. Для лестничной схемы на рис. 1.41 найдите входное сопротивление RIN (сопротивление со стороны источника питания). Включите во входной файл команды, которые позволяют непосредственно вывести входное сопротивление.

Рис. 1.41

1.5. Для схемы на рис. 1.42 найдите напряжение V12. Оно может быть определено просто как V(1)–V(2). Проверьте результат, включив во входной файл команды для непосредственного определения тока через R2.

Рис. 1.42

1.6. Для схемы на рис. 1.43 найдите ток через резистор в 6 Ом и напряжение v.

Рис. 1.43

1.7. Для схемы на рис. 1.44 найдите напряжение v23 и ток i.

Рис. 1.44