OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Строка описания источника тока, управляемого напряжением в Spice, начинается буквой G. На рис. 1.27 показан пример такой схемы. Эта цепь легко анализируется с помощью ручного расчета. Напряжение n₂ получается на выходе делителя напряжения и равно 9 В. Ток через зависимый источник равен, таким образом: 0,02·9=180 мА. Коэффициент к имеет размерность проводимости 1/Ом. Этот ток делится поровну между R₃ и R₄, обеспечивая ток 90 мА через каждый резистор. Это дает напряжение

V₃₀ = -0,09·200 = -18 В.

Рис. 1.27. Схема с источником тока, управляемым напряжением 

Входной файл для этого случая:

Voltage-Dependent Current Source

V 1 0 12V

G 3 0 2 0 0.02

R1 1 2 200

R2 2 0 900

R3 3 0 200

R4 3 0 200

.OP

.ОРТ nopage

.TF V(3) V

.END

В строке описания источника тока G приведены сначала два узла: 3 и 0. Они соответствуют началу и концу стрелки в обозначении источника. Следующие два узла (2 и 0) соответствуют плюсу и минусу управляющего напряжения n₂. 

Запустите моделирование на PSpice и проверьте полученные значения величин: V(2)=9 В, V(3)=-18 В, V(2)=25 В, R_IN=1200 Ом и R_OUT=100 Ом.

Отношение V(3)/V=-1,5 представляет собой коэффициент усиления схемы. В дальнейшем вы увидите, как эта величина может использоваться для анализа различных транзисторных и интегральных схем.

Другие источники напряжения, управляемые током

Вспомним, что источники напряжения, управляемые токами в какой-либо ветви, называются управляемыми током (ИНУТ) или зависимыми от тока (CCVS или CDVS). На рис. 1.28 приведена типовая схема такого источника, отличная от предшествующей. Управляющим током в этом примере является ток i₂, протекающий через резистор R₃ (к узлу 0). ИНУТ обозначается символом Н. Значение k в этом случае составляет 400. Рассчитаем ток источника V, получим I_S=15/(50 + 250) = 50 мА. Этот ток делится поровну между резисторами R₂ и R₃, обеспечивая протекание управляющего тока I₂=25 мА. Напряжение источника Н составляет при этом 400·25 мА=10 В. Ток в правом контуре схемы равен 10/200=50 мА.

Рис. 1.28. Схема с источником напряжения, управляемым током

Входной файл PSpice имеет вид:

Current-Controlled Voltage Source

V 1 0 15V

V0 2A 2 0V

H 3 0 V0 -400

R1 1 2 50

R2 2 0 500

R3 2A 0 500

R3 3 4 50

R4 4 0 150

.OP

.OPT nopage

.TF V(4) V

.END

Запустите моделирование на PSpice и убедитесь, что величины V(2)=2,5 В, V(3)=10 В и V(4)=7,5 В. Команда PSpice, вводящая H, дает узлы 3 и 0 в качестве плюса и минуса управляющего напряжения. На рисунке приведен также источник V₀ в цепи управляющего тока i₂. Полярность этого источника дает направление тока i₂, показанное на рис. 1.28. Последнее значение в командной строке, вводящей H, дает –400 для множителя k. Знак минус необходим, как и в предыдущем примере, чтобы обеспечить правильное направление тока через источник.

Отметим, что выходной файл дает для тока через источник -50 мА, что означает протекание тока от положительного полюса V, и -25 мА для управляющего тока, протекающего от положительного полюса V₀. Под строкой заголовка Current-Controlled Voltage Source в выходном файле приведено значение 10 В, показанное как источник напряжения V. Значение -50 мА, показанное как источник тока I представляет собой ток источника Н. И снова знак минус означает, что ток внутри H течет от минуса к плюсу.

Итак, мы рассмотрели зависимые источники четырех типов E (VCVS или ИНУН — источник напряжения, управляемый напряжением), F (CCCS или ИТУТ — источник тока, управляемый током), G (VCCS или ИТУН — источник тока, управляемый напряжением) и H (CCVS или ИНУТ — источник напряжения, управляемый током). Зависимые источники играют важную роль при анализе большинства схем с активными приборами, такими как транзисторы. Они дают возможность достаточно просто рассчитывать такие схемы, открывая путь к пониманию работы сложных устройств. При этом основные идеи лучше всего можно понять при исследовании цепей постоянного тока, которое проводится в данной главе.

Полиномиальные зависимые источники

Материал этой главы обычно не включается в общие программы обучения. Если полиномиальные источники не интересуют вас в настоящий момент, вы можете пропустить этот раздел, перейдя сразу к разделу, посвященному методу контурных токов.