OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

На рис. 2.17 показана схема с резистивным датчиком тока и «неизвестным» полным сопротивлением в «черном ящике». Чтобы найти полное сопротивление, необходимо провести моделирование и использовать Probe.

Рис. 2.17. Схема с резистивным датчиком тока

Во входном файле предусмотрена вариация частоты входного напряжения:

Input Impedance Using a Small Current-Sensing Resistor

V 1 0 AC 1V

R 1 2 0.001; Это резистивный датчик тока (шунт)

RL 2 3 100

RA 1 1А 1

С 3 0 1.9894uF

.AC LIN 501 500Hz 1500Hz

.PROBE 

.END

Проведите моделирование, и получите в Probe графики частотных зависимостей для действительной и мнимой частей Z_in. Результаты показаны на рис. 2.18. Используя режим курсора, убедитесь, что при f=1 кГц получаются следующие значения сопротивления: R_in=100 Ом (действительная часть Z_in) и X_in=-80 Ом (мнимая часть Z_in).

Рис. 2.18. Частотные зависимости для активной и реактивной составляющих Z_in 

Полное входное сопротивление в цепях с двумя ветвями

В предыдущей схеме результаты достаточно просто можно было найти и без использования Probe. В более сложной схеме (рис. 2.19) найти полное входное сопротивление вручную достаточно трудно. При использовании же Probe результаты получаются так же просто, как и для предыдущей схемы. Входной файл для этого случая:

Input Impedance of Two-Branch Network

V 1 0 AC 12V

Rs 1 2 50; Это резистивный датчик тока (шунт)

R1 2 3 100

R2 3 5 80

R3 3 4 75

R4 5 6 60

L 4 0 15.92mH

C 6 0 3.183uF

.AC LIN 501 500Hz 1500Hz

.PROBE

.END

Рис. 2.19. Схема с двумя ветвями для расчета полного входного сопротивления 

Используя возможности Probe, найдите полное входное сопротивление (для части схемы справа от узла 2) при частоте f=1 кГц. Убедитесь, что Z_in=(178,9+j29,33) Ом. Если вы предпочитаете записывать действительную и мнимую составляющие просто в форме упорядоченной пары, то запись будет иметь вид Z_in=(178,9; 29,33) Ом. Сравните полученные вами графики с графиком на рис. 2.20.

Рис. 2.20. Частотные зависимости для активной и реактивной составляющих Z_in в схеме на рис. 2.19

Фазосдвигающие цепи

Простая фазосдвигающая цепь, использующая только конденсаторы и резисторы, показана на рис. 2.21. Это мостовая Т-образная схема со следующими параметрами элементов: С₁=С₂=10 нФ; R₁=200 Ом; R₂=250 Ом; R_L=100 Ом и R=1 Ом (резистивный датчик тока). С помощью PSpice-анализа можно определить фазосдвигающие свойства этой цепи. Определите, при какой частоте фазовый сдвиг тока относительно входного напряжения максимален и какова его величина в этой точке. Подберите эмпирически диапазон частот для такого анализа.

Рис. 2.21. Фазосдвигающая цепь

Входной файл имеет вид:

Phase-Shift Network

V 1 0 AC 12V

R 1 1А 1

R1 1A 3 200

R2 2 0 250

RL 3 0 100

C1 1A 2 10nF

C2 2 3 10nF

.AC LIN 501 5kHz 500kHz

.PROBE 

.END

Проведите анализ на PSpice, затем получите график IP(R), используя линейную шкалу частот в диапазоне от 5 до 500 кГц. Легко установить, что максимальный сдвиг фазы немного меньше 30° и приходится на частоту около 300 кГц. Воспользовавшись режимом курсора, получим более точные значения: максимальный сдвиг фазы 29,67° при f=281,4 кГц.

Не выходя из Probe, получите график IP(RL). Он непосредственно покажет сдвиг фазы в Т-образной схеме. Найдите частоту, при которой схема имеет нулевой сдвиг фазы. Обратите внимание, что это происходит при частоте менее 50 кГц.

С учетом этого измените входной файл, установив диапазон частот от 5 до 50 кГц. Выполните анализ снова и определите частоту для нулевого сдвига фазы с помощью графика IP(RL). Воспользовавшись курсором, убедитесь, что f=29,32 кГц. Ваш график должен быть похож на приведенный на рис. 2.22.

Рис. 2.22. Частотные характеристики фазосдвигающей цепи

Частотные зависимости полных проводимостей