Анализ цепей постоянного тока

Анализ цепей постоянного тока

На рис. 0.1 представлена цепь постоянного тока с источником напряжения и тремя резисторами. Нетрудно получить значения различных токов и напряжений в схеме с помощью PSpice. Если вы прочли главу «Начальные шаги» в разделе «Введение», то сможете создать входной файл на PSpice. Откройте программу pspice.exe и выберите позиции меню File, New, Text File. Наберите следующий текст:

Resistive Circuit with Voltage Source

Vs 1 0 dc 12V

R1 1 2 50ohms

R2 2 0 100ohms

R3 2 0 200ohms

.END

Рис. 0.1. Схема на постоянном токе для анализа на PSpice

Как было указано ранее, не следует нажимать Enter после набора последней строки текста.

Теперь сохраните файл, присвоив ему имя preview.cir. Не забывайте сохранять входные файлы в папке Spice. После сохранения файла вы можете закрыть его и снова открыть для моделирования. Просто наберите комбинацию клавиш Alt+F+C, а затем Alt+F+O и выберите Simulation, Run preview. После успешного запуска вы сможете увидеть результаты в выходном файле, выбрав View, Output File. Автор рекомендует не использовать команду File, Print на этом этапе, поскольку в выходном файле содержатся лишние строки, и он будет выведен в альбомном формате.

Анализ проводится в так называемом малосигнальном режиме. Чтобы получить распечатку, закройте выходной файл и используйте такой редактор, как Microsoft Word, или, при его отсутствии, редактор WordPad (который входит комплект Windows), открыв в нем файл preview.out. После некоторой практики вы легко определите, какую лишнюю информацию следует удалить из этого файла. Прежде всего, вам не нужны лишние колонтитулы и пропуски страниц. Когда вы приведете файл к виду, показанному на рис. 0.2, распечатайте его, чтобы иметь возможность возвращаться к нему в дальнейшем и сравнивать с выходными файлами, полученными при последующей работе.

**** 09/13/05 22:01:10 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

Resistive Circuit with Voltage Source

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

Vs 1 0 dc 12V

R1 1 2 50ohms

R2 2 0 100ohms

R3 2 0 200ohms

.END

**** 09/13/05 22:01:10 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

Resistive Circuit with Voltage Source

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

******************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 12.0000 ( 2) 6.8571

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

Vs   -1.029E-01

TOTAL POWER DISSIPATION 1.23E+00 WATTS

 JOB CONCLUDED

 TOTAL JOB TIME .28

Рис. 0.2. Выходной файл для схемы на рис. 0.1 

Три величины представляют интерес в выходном файле: потенциал узла 2; ток источника питания; рассеиваемая мощность. Проверьте каждое из этих значений с помощью расчетов на бумаге.

Возможно, вам понадобится больше информации об исследуемой цепи. Могут быть выведены различные токи, если включить во входной файл две дополнительные строки: установки dc voltage и установки PRINT dc. Колонтитулы легко могут быть удалены, если включить во входной файл опцию (.ОРТ). Скорректированный входной файл примет вид:

Resistive Circuit with Voltage Source

Vs 1 0 dc 12V

R1 1 2 50ohms

R2 2 0 100ohms

R3 2 0 200ohms

.OPT nopage

.ds Vs 12V 12V 12V

.PRINT dc I(R1) I(R2) I(R3)

.END

Поскольку значения и узлы подсоединения V_s, R₁, R₂, R₃ остались теми же, первые четыре строки не менялись. Команда печати в PSpice не может быть выполнена до тех пор, пока не проведен анализ вариаций при изменении входного напряжения (sweep). Поскольку его результаты нам в данном случае не нужны, он проводится при самых примитивных установках: при начальном напряжении 12 В, конечном напряжении 12 В и шаге 12 В, то есть для одной точки.

Запустите программу анализа и получите выходной файл. В нем имеется раздел DC TRANSFER CURVES, в котором приведены токи через каждый резистор. Заметим, однако, что узловые потенциалы в этом разделе отсутствуют. Их можно получить в выходном файле, используя команду ОР. При этом выводится информация о потенциалах узлов и токе источника питания.

Чтобы получить еще больше информации, при анализе во входной файл включается команда .TF. Окончательная версия входного файла имеет вид:

Resistive Circuit with Voltage Source

Vs 1 0 dc 12V

R1 1 2 50ohms

R2 2 0 l00ohms

R3 2 0 200ohms

.OPT nopage

.OP

.PRINT dc I(R1) I(R2) I(R3)

.ds Vs 12V 12V 12V

.TF V(2) Vs

.END

Выходной файл при этом показан на рис. 0.3. Исследование в малосигнальном режиме устанавливается командой .ОР. Команда .TF дает отношение V(2)/Vs потенциала узла 2 к потенциалу источника Vs, а также входное сопротивление относительно V_s и выходное относительно V(2). Проверьте результат с помощью самостоятельного расчета на бумаге. Каково должно быть входное сопротивление? Отметим, что выходное сопротивление рассчитывается при короткозамкнутом источнике питания, при этом три резистора оказываются соединенными параллельно. 

**** 09/13/05 22:09:05 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

Resistive Circuit with Voltage Source

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************

Vs 1 0 dc 12V

R1 1 2 50ohms

R2 2 0 100ohms

R3 2 0 200ohms

.OPT nopage

.OP

.PRINT dc I(Rl) I(R2) I(R3)

.dc Vs 12V 12V 12V

.TF V(2) Vs

.END

**** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG С

Vs        I(R1)     I(R2)     I(R3)

1.200E+01 1.029E-01 6.857E-02 3.429E-02

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

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 12.0000 ( 2) 6.8571

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

Vs   -1.029E-01

TOTAL POWER DISSIPATION 1.23E+00 WATTS

**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS

V(2)/Vs = 5.714E-01

INPUT RESISTANCE AT Vs = 1.167E+02

OUTPUT RESISTANCE AT V(2) = 2.857E+01

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .03

Рис. 0.3. Выходной файл для схемы на рис. 0.1, включающий дополнительную информацию