Анализ для цепей с источниками тока с помощью Spice

Анализ для цепей с источниками тока с помощью Spice

Решения для цепей, содержащих источники тока, могут быть получены методом узловых потенциалов проще, чем методом контурных токов. Моделирование с помощью Spice основано на методе узловых потенциалов. Вспомните, что каждый узел в Spice должен быть обозначен, а каждый элемент цепи должен быть включен между определенными узлами. Для источников напряжения положительный узел должен быть указан в строке описания первым. Для источников тока первым должен быть указан узел, от которого направлена стрелка внутри обозначения источника. Простейший пример приведен на рис. 1.16. Рассчитаем токи и напряжения в схеме.

Рис. 1.16. Простая цепь с источником тока

Поскольку сопротивление каждой из двух параллельных резистивных ветвей составляет 200 Ом, ток источника в 500 мА делится поровну между ветвями: I₁=I₂=250 мА. Напряжение на R_i равно V₁₀=R_iI₁=200·0,250=50 В. Напряжение на выходе V₂₀=R_LI₂=100·0,250=25 В.

Создадим входной файл и получим решение на PSpice:

Simple Circuit with Current Source

I 0 1 500mA

RI 1 0 200

R1 1 2 100

RL 2 0 100

.OP

.OPT nopage

.TF V(2) I

.END

Отметим, что в качестве обозначения для единицы силы тока с префиксом применяется mA (миллиампер). Иногда вместо этого применяется обозначение М или МА. Будьте осторожны! Символ для мега — это MEG. Ток источника направлен от узла 0 к узлу 1 по стрелке внутри источника. Переходная функция показана для случая, когда выходной величиной является V(2), а входной — ток I. Команда при этом имеет такой же формат, как и в случае определения входного или выходного сопротивления.

Запустите анализ и получите результаты: V(1) = 50 В, V(2) = 25 В. Отметим, что V(2)/I = 50. Эта переходная функция представляет собой отношение выходного напряжения к входному току и имеет размерность сопротивления (Ом). Для данного анализа она не представляет интереса. Входное сопротивление в

100 Ом проверяется просто. Выходное сопротивление составляет 75 Ом и представляет собой сопротивление, которое «видит» нагрузка при неактивном источнике тока. Это означает, что источник тока разомкнут или удален из схемы. Проверьте значение 75 Ом для выходного сопротивления. Выходной файл показан на рис. 1.17

**** 07/27/05 12:15:15 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

Simple Circuit with Current Source

**** CIRCUIT DESCRIPTION

I 0 1 500mA

RI 1 0 200

R1 1 2 100

RL 2 0 100

.OP

.OPT nopage

.TF V (2) I

.END

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

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 50.0000 ( 2) 25.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS

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

**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS

V(2)/I = 5.000E+01

INPUT RESISTANCE AT I = 1.000E+02

OUTPUT RESISTANCE AT V(2) = 7.500E+01

Рис. 1.17. Выходной файл при моделировании схемы на рис. 1.16

Рассеиваемая мощность равна 0, что, конечно, неверно. Дело в том, что команда .OР дает рассеиваемую мощность только для источников напряжения. А как же определить общую рассеиваемую мощность в нашем случае? Можно вычислить сумму I?R для всех трех резисторов и проверить, что это и есть суммарная потребляемая мощность, составляющая 25 Вт. Еще проще вычислить произведение тока источника I и напряжения V(1) на его выходе. Проверьте, что и в этом случае расчет дает 25 Вт.