OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Поскольку входное напряжение равно 1 В, эти токи численно равны соответствующим проводимостям, поэтому

y₁₁ = 125 мС и у₂₁ = 125 мС. 

Чтобы найти у₁₁ и у₂₂, на выход подключается источник напряжения V₂, а вход закорачивается источником V₀ с нулевым напряжением, как показано на рис. 12.10. Входной файл:

Output and Transfer Admittances with Dependent Source

V2 2 0 1V

F 2 1 V0 -3

V0 1a 0 1V

R1 1a 1 4

R2 1 0 2

R3 1 2 2

.DC V2 1V 1V 1V

.OPT nopage

.PRINT DC I(R1) I(V2); для определения токов I1 и I2

.END

Рис. 12.10. Схема с короткозамкнутым входом

Проведите анализ и убедитесь, что:

I(R₁) = -62,5 мА и I(V₂) = -187,5 мА, 

что дает для проводимостей значения

у₁₂ = –62,5 мС и у₂₂ = 187,5 мС.

Обратите внимание, что проводимость у₂₂ положительна, хотя ток I(V2) отрицателен. Рассмотрите схему, чтобы обнаружить причину этого.

Полные сопротивления в режиме холостого хода

Если в качестве независимых переменных выбрать токи четырехполюсника, можно записать следующие уравнения:

V₁ = z₁₁I₁ + z₁₂I₂;

V₂ = z₂₁V₁ + z₂₂I₂;

из которых следует, что

Чтобы показать, как в этом случае используется PSpice, рассмотрим простую П-образную цепь, приведенную на рис. 12.11. Для определения z₁₁ и z₁₂ при разомкнутом выходе (I₂=0) на вход схемы подключается источник тока I₁=1 А. Входной файл:

Finding Open-Circuit Impedance Parameters z11 and z21

I1 0 1 1A

R1 1 0 42

R2 1 2 21

R3 2 0 10.5

.TF V(2) I1

.END

Рис. 12.11. T-образная схема

Проведя анализ, вы получите следующую запись в выходном файле:

INPUT RESISTANCE AT I1 = 18 Ω[5],

из которой следует, что z₁₁ = 18 Ом. Выходной файл показывает также V(2)=6 В. Так как входной ток в 1 А численно равен передаточному сопротивлению, z₂₁=6 Ом. В выходном файле имеется также запись:

OUTPUT RESISTANCE AT V(2) = 9 Ω[6].

Поскольку входной источник является независимым источником тока, при вычислении выходного сопротивления на PSpice вход схемы считается разомкнутым. Следовательно, z₂₂=9 Ом.

Нам осталось найти последний z-параметр: z₁₂. Так как наш четырехполюсник симметричен, z₁₂=z₂₁=6 Ом. В качестве упражнения проверьте значения z₁₂ и z₂₂, подключив источник тока в 1 А к выходу четырехполюсника при разомкнутом входе.

Z-параметры не отражают физических свойств каких-либо элементов схемы замещения. Однако легко показать, что Т-образная схема на рис. 12.12 содержит компоненты, просто выражаемые через z-параметры, и, таким образом эквивалентна первоначальному четырехполюснику. Для рассмотренного нами примера

z_a = z₁₁ – z₁₂ =12 Ом;

z_b = z₂₂ – z₁₂ = 3 Ом;

z_c = z₁₂ = 6 Ом.

Рис. 12.12. Эквивалентная схема для z-параметров

Чтобы представить четырехполюсник в z-параметрах, может использоваться другая схема. Она содержит два источника напряжения, управляемых током (рис. 12.13).

Рис. 12.13. Схема замещения для z-параметров на базе зависимого источника

Z -параметры для цепей переменного тока

Z-параметры для схемы переменного тока, подобной показанной на рис. 12.14, могут быть найдены с использованием PSpice. Мы найдем параметры холостого хода для этой схемы при частоте f=500 Гц. Удобно использовать источник тока в 1 А с нулевым фазовым углом на входе схемы. Входной файл:

Find z parameters for ас circuit

I1 0 1 an 1А

R1 1 3 20

R2 4 2 10

R3 3 0 50

L1 1 4 6366mH

C1 3 2 12.73uF

C2 3 0 3.183uF

.ac lin 1 500Hz 500Hz

.OPT nopage

.PRINT

.ac v(1) vp(1)

.END

Рис. 12.14. Схема на переменном токе

Проведите анализ и убедитесь, что

V(1) = 5,199Е+01; VP(1) = -2,523Е+01; V(2) = -5,600Е+01;

VP(2) = -4,030Е+01,

откуда z₁₁=52∠-25,23° Ом и z₂₁=56∠-40,30° Ом.

Для нахождения других z-параметров подключим источник тока I₂ в 1 А к выходу четырехполюсника. Входной файл не показан, так как он подобен предыдущему, но вы должны выполнить анализ и убедиться, что в результате получается

V(1) = 5,600Е+01; VP(1) = -4,030Е+01;

V(2) = 7,325Е+01; VP(2) = -3,463Е+01,

откуда z₁₂=56∠-40,30° Ом и z₂₂=73,25∠-34,63° Ом.

Поскольку используются только линейные элементы, схема симметрична и z₁₂=z₂₁.

Использование z-параметров для расчета схем

Рис. 12.15. Схема с источником и нагрузкой