OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Обратите внимание, что в команде, описывающей резистор R₂, узлы записаны в следующем порядке: 0, 2. Тем самым задается направление для тока I₂, показанное на рис. 12.3. Проведите анализ на PSpice, чтобы найти I₁ и I₂. В результате вы получите

I(R₁) = 71,43 мА и I(R₂) = -47,62 мА.

Рис. 12.3. Т-образная схема с короткозамкнутым выходом

Поскольку напряжение V₁ выбрано равным 1 В, значение I₁ численно равно проводимости у₁₁, а значение I₂ численно равно проводимости у₂₁. Следовательно,

y₁₁ = 71,43 мс и у₂₁ = -47,62 мс.

Остальные y-параметры могут быть найдены при подаче со стороны выхода напряжения V₂=1 В и при V₁=0. Последнее условие выполняется при коротком замыкании на входе. Входной файл:

Output and Transfer Admittances

V2 2 0 1V

R1 0 1 12

R2 2 1 3

R3 1 0 6

.DC V2 1V 1V 1V

.OPT nopage

.PRINT DC I(R1) I(R2); для y12 and y22 .END

Поскольку напряжение V₂ выбрано равным 1 В, значение I₁, численно равно проводимости у₁₂, а значение I₂ численно равно проводимости у₂₂. Проведите анализ и убедитесь, что

у₁₂ = -47,62 мс и у₂₂ = 142,9 мс.

Обратите внимание, что у₁₂ = у₂₁ и, следовательно, четырехполюсник является симметричным.

Отрицательные знаки для проводимостей у₁₂=у₂₁ не несут в себе какого-либо физического смысла, поскольку y-параметры не отражают свойств физических элементов. Однако легко показать, что П-образная схема на рис. 12.4 эквивалентна четырёхполюснику, описываемому y-параметрами, и поэтому она эквивалентна исходной схеме, заключенной в «черном ящике», какой бы она ни была. В нашем примере

y_а = y₂₁ + y₂₁ = 23,81 мс;

y_b = y₂₂ + y₁₂ = 95,28 мс;

y_с = -y₁₂ = 47,62 мс.

При этом реальные проводимости в схеме на рис. 12.4 положительны.

Рис. 12.4. Схема замещения для y-параметров

Если преобразовать y-параметры в z-параметры (для нашего случая в r-параметры), вычислив обратные величины, то получим z_a=42 Ом, z_b=10,5 Ом и z_c=21 Ом.

Другая схема замещения, содержащая y-параметры, показана на рис. 12.5. В ней используются два зависимых источника тока, управляемых напряжением (ИТУН/VDCS), и она следует непосредственно из исходных уравнений для y-параметров. Вспомним, что команда, предназначенная для введения во входной файл таких источников, должна начинаться с символа G.

Рис. 12.5. Схема замещения для y-параметров на базе зависимого источника

Использование y -параметров для расчета схем

Вызывает затруднения практическое использование y-параметров в типичной ситуации, когда к четырехполюснику, для которого были найдены y-параметры, подключаются неидеальный источник напряжения и резистор нагрузки (рис. 12.6). Уравнения, которые определяют y-параметры, можно непосредственно использовать, когда известны напряжения V₁, и V₂, но с их помощью трудно найти напряжение нагрузки V₂ и ток нагрузки I₂. Анализ показывает, что для рассматриваемого случая справедливо уравнение:

где G_s=1/R_s и G_L=1/R_L. Используйте y-параметры из предшествующего примера наряду с V_s=10 В, R_s=5 Ом и R₁=10 Ом, чтобы найти V₂/V_s. Убедитесь, что в результате получится V₂/V_s=0,1496. Проведя анализ на PSpice для схемы рис. 12.7, получите то же значение для отношения V(4)/Vs= 0,1496. Входной файл для этой схемы создайте самостоятельно.

Рис. 12.6. Практическая схема с источником и нагрузкой

Рис. 12.7. Т-образная схема с источником и нагрузкой

Y -параметры для цепей с независимыми источниками

Предыдущий пример достаточно просто решить, применяя обычные аналитические методы, но для более сложных схем явными становятся преимущества PSpice. В следующем примере (рис. 12.8) в состав схемы входит зависимый источник тока. Чтобы найти у₁₁ и у₂₁, выход необходимо замкнуть накоротко, но чтобы сделать возможным измерение I2, короткое замыкание осуществляется источником с нулевым напряжением (рис. 12.9). Входной файл:

Input and Transfer Admittances with Dependent Source

V1 1 0 1V

F 3 2 V1 -3

V0 0 3 0V

R1 1 2 4

R2 2 0 2

R3 2 3 2

.DC V1 1V 1V 1V

.OPT nopage

.PRINT DC I(R1) I(V0); чтобы найти I1 и I2

.END

Рис. 12.8. Схема с зависимым источником

Рис. 12.9. Схема с короткозамкнутым выходом

Входным током I₁ будет ток через R₁, а выходным током I₂ — ток через V₀. Проведите анализ и убедитесь, что 

I(R₁) = 125 мА и I(V₀) = 125 мА.