Использование ключа, управляемого напряжением, для моделирования нелинейного резистора

Использование ключа, управляемого напряжением, для моделирования нелинейного резистора

Другой способ получения нелинейного резистора состоит в использовании ключа, управляемого напряжением или током. Такой ключ может размыкаться или замыкаться в зависимости от значения напряжения или тока в другой части схемы. 

На рис. 13.9 представлен ключ, управляемый напряжением, включенный последовательно с источником напряжения V=10 В и резисторами R_i=50 Ом и R_l=50 Ом. Если выбрать напряжение V в качестве управляющего, то ключ может замыкаться при достижении напряжением заданного значения.

Рис. 13.9. Модель нелинейного сопротивления с ключом, управляемым напряжением

Ключ в замкнутом состоянии имеет номинальное значение сопротивления RON=1 Ом, а в разомкнутом состоянии ROFF=1 МОм. Сопротивление в разомкнутом состоянии вводится, чтобы предотвратить появление узла с плавающим потенциалом. Модель вводится с помощью команды, включающей имя vswitch и описание режима переключения. Чтобы определить условия, при которых ключ находится в замкнутом и разомкнутом состояниях, выберите напряжение включения VON=3 В и используйте для напряжения выключения VOFF, значение, заданное по умолчанию VOFF=0. Входной файл:

Voltage-Controlled Switch

v 1 0 10V

Ri 1 2 50

RL 3 0 5 0

S 2 3 1 0 S1; имя ключа, управляемого напряжением, должно начинаться с S

.model SI vswitch(RON=1 ROPF=1E6 VON=3V VOPF=0)

.dc v 0 10V 0.05V

.probe

.end

Проведите анализ и получите график i(R_i). Обратите внимание, что кривая показывает почти нулевое значение тока, пока входное напряжение не приближается к значению 2 В. Затем к моменту, когда входное напряжение достигает VON=3 В, наклон кривой отражает сопротивление контура при замкнутом ключе. В состав этого сопротивления, равного 101 Ом, входит и сопротивление самого ключа. Этот график приведен на рис. 13.10.

Рис. 13.10. ВАХ модели нелинейного резистора, представленной на рис. 13.9

Измените значение VON на 8 В и снова проведите анализ. Вы должны получить график, подобный показанному на рис. 13.11. Наблюдайте изменения в начале вольт-амперной характеристики. Ток начинает повышаться вблизи 4 В. Не забудьте, что наклон кривой обратно пропорционален сопротивлению контура. Обратите внимание, что наклон кривой изменяется плавно; не наблюдается никакого резкого изменения при значении VON. Вы должны учитывать это при использовании такого ключа в схемах. Перед использованием управляемого напряжением ключа в сложной схеме желательно получить ВАХ, подобную приведенной здесь.

Рис. 13.11. ВАХ модели нелинейного резистора при напряжении переключения в 8 В