OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

В качестве дополнительного упражнения, используйте входное напряжение такой же формы, как в задаче, посвященной дифференциатору, и найдите вид выходного напряжения. Проверьте, что этот график имеет форму параболы с установившимся значением -1 В, приведенную на рис. 5.19.

Рис. 5.19. График входного и выходного напряжений в схеме на рис. 5.17 при треугольной форме входного воздействия

Отклик на единичную функцию

Единичная ступенчатая функция показана на рис. 5.20, б. По определению она остается нулевой до t=0, а начиная с этого момента становится равной 1 В. Параметры элементов для схемы, показанной на рис. 5.20, a: R=2 Ом, R₁=1 Ом и С=0,125 Ф. Анализ схемы показывает, что

v₀(t) = (3 – 2e^-4t)u(t).

(а)

(b)

Рис. 5.20. Исследование реакции схемы с одним накопителем на ступенчатое воздействие: а) схема; б) временная зависимость входного воздействия

Перед началом анализа на PSpice полезно нарисовать график этой временной зависимости, чтобы представлять себе форму искомого напряжения. Входной файл:

Response to Unit Step Function

vs i 0 PWL (0,0 1us ,1V 5s, 1V)

С 2 3 0.125

R 2 3 2

R1 2 0 1

X 2 1 3 iop

.subckt iop m p v0

ri m p 1meg

e v0 0 p m 2e5

.ends

.TRAN 0.05s 3s

.PROBE

.END

После запуска анализа в программе Probe используем курсор, чтобы убедиться, что при t=0,5 с, V₀=2,73 В. Это соответствует значению, вычисленному из приведенного выше уравнения. Результаты анализа приведены на рис. 5.21.

Рис. 5.21. Результат анализа схемы на рис. 5.20, а

Цепи c двумя однотипными операционными усилителями

Когда в схеме имеется несколько однотипных устройств, намного проще работать, представив их в виде подсхем. Предположим, что мы собираемся сравнить частотные характеристики для двух ОУ, схемы которых мы предварительно рассмотрели (в разделе «Амплитудно-частотные характеристики операционного усилителя»). Вспомним, что схемы были подобны за исключением того, что в первом случае R₂=240 Ом, а во втором случае R₂=15 Ом. Их частотные характеристики удобнее сравнивать на общем графике. 

Чтобы добиться этого, схему просто расширяют так, чтобы оба случая были исследованы одновременно. Мы определим ОУ подсхемой и используем рис. 5.22, чтобы обеспечить простую идентификацию узлов. Усилители Ор1 и Ор2 показаны просто в виде треугольников, поскольку вы уже знакомы с их моделью, нет необходимости повторять внутренние подробности. Теперь легко получить входной файл:

Double Op Amp Circuit for Gain-Bandwidth Analysis

VS1 2 0 AC 1raV

R1 1 0 10k

R2 3 1 240k

X1 1 2 3 opamp

VS2 5 0 AC 1mV

R3 4 0 10k

R4 6 4 15k

X2 4 5 6 OPAMP

.AC DEC 40 100 10MEG

.PROBE

.subckt opamp m p vo

eg a 0 p m 1e5

e с 0 b 0 1

rin m p 1meg

ri1 a b 1k

с b 0 15.92uf

ro1 с vo 50

.ends

.END

Рис. 5.22. Схема с двумя ОУ

Подсхема описывается так же, как и прежде. После создания подсхемы вы можете просто скопировать ее в любой входной файл, где она необходима. В данном случае она вызывается дважды — сначала командой X1, а затем командой X2. Список узлов, используемых в каждом случае, такой же, как на рис. 5.22.

Выполните анализ и затем получите графики

20·lg(V(3)/V(2)),

и

20·lg(V(6)/V(5)).

Используйте режим курсора, чтобы найти отметку 3 дБ для первого графика. Обратите внимание, что при включении режима курсора автоматически выбирается первый график. Убедитесь, что А_mid=27,96 дБ и f_3дБ=39,4 кГц.

Исследуйте теперь второй график. Нажмите Ctrl и → (стрелку вправо), чтобы перевести курсор на второй график. Затем двигайтесь по второму графику, пока не достигнете нужной точки. Обратите внимание, что второй график показывает А_mid=7,96 дБ, что на 20 дБ меньше, чем у первого. Искомая частота будет соответствовать коэффициенту усиления 4,96 дБ (7,96–3,00). Убедитесь, что это дает f_3дБ=394 кГц. Эти результаты соответствуют полученным в предыдущих примерах. Сравните полученный вами двойной график с рис. 5.23.

Рис. 5.23. Результат анализа схемы с двумя ОУ

Активные фильтры