Источник напряжения, управляемый напряжением
Источник напряжения, управляемый напряжением
Схема на рис. 1.21 содержит независимый источник напряжения V и зависимый источник напряжения Е c меткой 2Va. От чего же зависит этот зависимый источник? Его выходное напряжение является функцией напряжения на резисторе R1, которое обозначается как Va. Множитель 2 означает, что напряжение Е равно удвоенному значению Va. В общем виде множитель обозначается как k.
Рис. 1.21. Источник напряжения, управляемый напряжением
Токи и напряжения в схеме могут быть получены с помощью обычных уравнений. Для левого контура второй закон Кирхгофа дает
V = R1I12 + E = RII12 + 2Va,
где I12 — ток через резистор R1. Поскольку Va=R1I12, выражение можно преобразовать к виду:
V = R1I12 + 2R1I12 = 3R1I12;
10 В = 3·(250 Ом)·I12;
I12 = 13,33 мА;
V12 = Va = R1I12 = (250 Ом)·(13,33 мА) = 3,333 В;
Е = 2Va = 6,667 В.
Поскольку это напряжение приложено к R2, можно найти ток через R2, а также ток через ветвь, содержащую R3 и RL:
Ток через источник Е определяется из первого закона Кирхгофа:
IЕ = 13,33 мА – 66,67 мкА – 6,41 мА = 6,85 мА.
Как такие задачи решаются на PSpice? Входным файлом для схемы на рис. 1.21 будет:
Voltage-Controlled Voltage Sources
V 1 0 10V
Е 2 0 1 2 2
R1 1 2 250
R2 2 0 100k
R3 2 3 40
RL 3 0 1k
.OP
.OPT nopage
.TF V(3) V
.END
Новой командой во входном файле является команда описания зависимого источника напряжения Е. Узлы 2 и 0 являются его положительным и отрицательным полюсами, узлы 1 и 2 являются положительным и отрицательным полюсами напряжения, которое управляет выходным напряжением источника Е. Наконец, последнее число 2 является коэффициентом k. Выходной файл (рис. 1.22) дает значения V(2) = 6,6667 В и V(3) = 6,4103 В, как и было ранее рассчитано. Ток источника напряжения V также равен расчетному значению 13,333 мА. Ток источника питания E равен 6,856 мА и направлен от положительного полюса источника внутри него.
**** 07/27/05 12:27:16 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) ************
Voltage-Controlled Voltage Sources
**** CIRCUIT DESCRIPTION
V 1 0 10V
E 2 0 1 2 2
R1 1 2 250
R2 2 0 100k
R3 2 3 40
RL 3 0 1k
.OP
.OPT nopage
.TF V(3) V.END
**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 10.0000 ( 2) 6.6667 ( 3) 6.4103
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
V -1.333E-02
TOTAL POWER DISSIPATION 1.33E-01 WATTS
**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG С
**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
NAME E
V-SOURCE 6.667E+00
I-SOURCE 6.856E-03
**** SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS
V(3)/V = 6.410E-01
INPUT RESISTANCE AT V = 7.500E+02
OUTPUT RESISTANCE AT V(3) = 3.846E+01
Рис. 1.22. Выходной файл для схемы на рис. 1.21
Выходной файл дает значение входного сопротивления в 750 Ом. Это просто отношение V к I12. Для определения выходного сопротивления каждый из источников питания необходимо закоротить. При закорачивании узлов 2 и 0 параллельное соединение R3 и RL дает сопротивление 8,46 Ом.
На рис 1.23 показана модификация схемы, для которой входной файл имеет вид:
Another Voltage-Controlled Voltage Sources
V 1 0 10V
E 2 0 1 2 2
R1 1 2 250
R2 2 0 100k
R3 3 4 40
RL 4 0 1k
.OP
.OPT nopage
.TF V(4) V
.END
Рис. 1.23. К исследованию схемы с источником напряжения, управляемым напряжением
В этой упрощенной схеме легче рассчитать усилитель напряжения. Ток в левом контуре равен:
Падение напряжения на R2 равно:
V2 = Va = I12R2 =(99,75 мкА)(100 кОм) = 9,975 В;
и
Е = 2Va = (2) (9,75 В) = 19,95 В.
Из выходного файла находим V(2)=9,9751 В, V(3)=19,95 В и V(4)=19,183 В. Ток через источник питания V составляет 99,75 мкА, а ток через источник Е равен -19,18 мА. Знак минус показывает, что ток внутри источника течет от минуса к плюсу.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.