OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Проведите анализ и проверьте следующее: i_C(0)=–2,5 A, i_L(0)=3 А, i_R3(0)=0,5 A, v₁₂(0)=–2,5 В, v₂₃(0)=0 и v₁₃(0)=–2,5 В (здесь v₁₂(0) означает v(1, 2) при t=0). Графики токов показаны на рис. 6.31, а графики напряжений — на рис. 6.32.

Рис. 6.31. Графики токов в схеме на рис. 6.29

Рис. 6.32. Графики напряжений в схеме на рис. 6.29 

В качестве упражнения определите i_C при t=0, воспользовавшись вторым законом Кирхгофа для контура, содержащего R₁, R₂, R₃ и С. 

Звенящий контур

Определим реакцию на прямоугольное входное напряжение цепи, представленной на рис. 6.33. Входное напряжение резко изменяется от 0 до 1 В, затем в момент t=2 мс уменьшается на 2 В, достигая значения -1 В, затем в момент времени t=4 мс снова резко изменяется до 1 В. Задача состоит в том. чтобы определить, насколько точно напряжение на R_L воспроизводит входное прямоугольное напряжение. Входной файл:

Ringing Circuit

Vs 1 0 PWL(0s, 0V 0.01ms, 1V 2ms, 1V 2.01ms, -1V 4ms, -1V 4.01ms, 1V)

Rs 1 2 1

L 2 3 10mН

RL 3 0 333.3

N 3 0 0.1uF

.TRAM 0.0 5ms 6ms

.PROBE

.END

Рис. 6.33. Звенящий контур

График V(3), полученный в Probe, показан на рис. 6.34. Вы можете получить также график V_S, чтобы увидеть разницу в этих двух графиках. Прежде чем выйти из Probe, удалите графики напряжений и получите графики для каждою из токов. Если вам интересно, получите также I(C). Графики токов должны дать вам лучшее понимание процессов в схеме. Проведите анализ снова, уменьшив на порядок емкость С, и сравните результаты.

Рис. 6.34. Графики выходного напряжения в звенящем контуре

Задачи

6.1. Параметры элементов схемы, показанной на рис. 6.35: V=10 B, R₁=R=1 кОм и от С=200 мкФ. Получите график v_c(t) на интервале от момента размыкания ключа до момента достижения напряжением на конденсаторе нулевого значения. Проведите необходимый анализ на PSpice и получите в Probe график v_c.

Рис. 6.35

6.2. Параметры элементов для схемы на рис. 6.36: V=10 В, R₁=R=100 Ом и L=2 Гн. Получите график v_L(t) на интервала от момента размыкания ключа до момента снижения напряжения на катушке индуктивности до нуля. Проведите анализ на PSpice и получите в Probe график v_L.

Рис. 6.36

6.3. Параметры элементов для схемы с двумя различными накопителями энергии, показанной на рис. 6.37: V=20 В, R=100 Ом, L=20 мГн и С=2 мкФ. Получите временную зависимость тока после размыкания ключа. Поскольку значение R в этой схеме соответствует слабому затуханию, график должен содержать, по крайней море, один полный период колебаний.

Рис. 6.37 

6.4. а) Увеличьте значение R в задаче 6.3, чтобы создать критическое затухание, и получите графики токов и составляющих напряжений. Найдите максимальные положительные и отрицательные значения токов.

б) Задав значение R=250 Ом, повторите предыдущее задание а). Найдите максимальные положительные и отрицательные значения всех составляющих напряжений.

6.5. На высоких частотах необходимо учитывать емкость на выходе усилителя напряжения. На рис. 6.38 выходная емкость составляет С=1 нФ и R=10 кОм. При амплитуде приложенного напряжения в 1 В и t_p=100 мкс выходное напряжение должно быть достаточно близкой копией входного импульса.

а) Используйте метод, описанный в разделе «Отклик на единичное воздействие в усилителях», чтобы определить характер выходного напряжения. Используйте Probe, чтобы выяснить, является ли выходной импульс напряжения на конденсаторе С достаточно близкой копией входного импульса.

б) Если вы хотите получить более точную копию входного напряжения, попробуйте изменить значение t_p и выполнить анализ снова. Каковы значения t_H для пунктов а) и б) задания?

Рис. 6.38

6.6. При обсуждении низкочастотной реакции усилителя в этой главе мы установили, что обычно желательно, чтобы спад напряжения в конце импульса не превышал 10%. Приближенная формула для определения спада:

где t_L=1/(2πRC), а f — частота прямоугольного напряжения. Используйте методику, описанную в тексте, чтобы при воздействии прямоугольного напряжения с частотой 60 Гц найти следующее:

а) относительный спад выходного напряжения при R=1,59 Ом и С=10 мкФ;

б) значение С, которое требуется, чтобы создать относительный спад приблизительно в 10%?

Проверьте ваши ответы с помощью графика, полученного в Probe.

7. Ряды Фурье и гармонические составляющие