Иллюстрированный самоучитель по OrCAD

         

Зависимые источники сигналов


Зависимые источники напряжения и тока могут быть как линейными, так и нелинейными. Существует четыре их разновидности:

v =

e(v)

- источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН);

i

=

f(i)

- источник тока, управляемый током (ИТУТ);

i

=

g(v)

- источник тока, управляемый напряжением (ИТУН);



v =

h(i)

- источник напряжения, управляемый током (ИНУТ).

Линейные управляемые источники

описываются зависимостями v =

ev, i = fi, i = gv,

v =

hi,

где

е, f, g

и

h

- коэффициенты передачи.

В описании

нелинейных зависимых источников у

=

у(х

1

, х

2

,

...,

х

п

)

используется полиномиальная функция POLY вида

У = P

0

+ P

1

x

1

+ P

2

x

2

+...+

P

n

x

n

...

Здесь

х

1

, х

г

, ..., х

п

-

п

управляющих переменных. Они могут быть токами или разностью потенциалов; одновременное управление током и разностью потенциалов не допускается. Все коэффициенты полинома Я вводить не обязательно, но вводить их необходимо подряд без пропусков. При одномерном управлении

(п =

1) допускается следующая форма полинома

у(х):

При п = 2 полином приобретает вид

y = Р

0

+

P

1

x

1

+

Р

2

х

2

+ P

3

x

2

1

+ Р

4

х

1

х

2

+ Р

5

х

2

Рассмотрим подробно все четыре типа зависимых источников.

Источник напряжения, управляемый напряжением

(ИНУН), задается предложениями:

1)

линейный источник:

Еххх <+узел> <-узел> <+управляющий узел> <-управляющий узел> + <коэффициент передачи>

2)

нелинейный источник:

Еххх <+узел> <-узел>

POLY(<n>)<< +

управляющий узел> + <-управляющий узел>>* + <коэффициент полинома>*

Например, линейный источник

ELIN=2,5V

10.11

описывается предложением

ELIN121011 2.5

Нелинейный источник

ENONLIN

= 0 + 13,6V

3,0

+ 0,2V

4,6

+ 0,0051V

3,0

(рис. 4.16, a)- предложением

ENONLIN 50 51 POLY(2) (3,0) (4,6) 0.0 13.6 0.2 0.005

Источник тока, управляемый током

(ИТУТ), задается следующим образом:





1)


линейный источник:

Fxxx <+узел> <-узел> <имя управляющего источника напряжения> + <коэффициент передачи>



2)


нелинейный источник:

Fxxx <+узел> <-узел>

POLY(<n>)

+

<имя управляющего источника напряжения>*

+ <коэффициент полинома>*

Управляющим током служит ток независимого источника напряжения. Например, линейный источник тока

F1=7,5I

V4

(рис. 4.16,

б)

описывается предложением .

F1 2 1 V4 7.5

Нелинейный источник тока -

FNONLIN

= 0,01 + 13,6I

VС1

+ 0,2I

VС2

+ 0,0054, + 0,001I

VC1

I

VС2

предложением

FNONLIN1011 POLY(2)VC1 VC2 0.01 13.60.20.0050.001



а)



б)

Рис. 4.16. Нелинейный (а) источник напряжения, управляемые напряжением, и линейный источник тока, управляемый током (б)



Источник тока, управляемый напряжением


(ИТУН), задается предложениями:



1)


линейный источник:

Gxxx <+узел> <-узел> <+управляющий узел> <-управляющий узел> + <коэффициент передачи>



2)


нелинейный источник:

Gxxx <+узел> <-узел>

POLY(<n>)

«+управляющий узел> + <-управляющий узел>>* <коэффициент полинома>*



Источник напряжения, управляемый током


(ИНУТ), задается следующим образом:



1)


линейный источник:

Нххх <+узел> <-узел> <имя управляющего источника напряжения> + <коэффициент передачи>



2)


нелинейный источник:

Нххх <+узел> <-узел>

POLY(<m>)

+

<имя управляющего источника напряжения>*

+ <коэффициент полинома>*



Замечание.


В связи с тем, что в описаниях линейных управляемых источников не допускается использование параметров и функций, в этих целях можно воспользоваться зависимыми источниками с нелинейными передаточными функциями (см. п. 4.2.5).

Одно из применений нелинейных зависимых источников - генерация

ампли-тудно-модулированных сигналов.

В качестве примера на рис. 4.17, а показана схема создания источника радиоимпульсов, а на рис. 4.17,



б

- эпюры напряжений, полученные в результате выполнения следующего задания на моделирование:

RADIOSIGNAL

VSIN 1 OSIN(0 1 100)

VPULSE 2 О PULSE(0 1 0 0.25 0.25 0.5 1)

GSIGNAL 0 3 POLY(2)(1,0)(2,0) 00001

R1101MEG

R2201MEG

R3301MEG

.IRAN 0.01 1.6

.PROBE V(1)V(2)V(3)

.END

Здесь VSIN - источник гармонического сигнала с частотой 100 Гц; VPULSE - источник импульсного напряжения с периодом повторения 1 с. Перемножение этих сигналов с помощью нелинейного источника тока GSIGNAL создает последовательность радиоимпульсов.

Наличие зависимых источников позволяет моделировать не только электрические принципиальные схемы, но и

функциональные схемы

динамических систем с обратными связями, а также решать

системы дифференциальных уравнений.



а)



б)

Рис. 4.17. Формирование последовательности радиоимпульсов: а - формирователь сигнала; б - эпюры напряжений

Рассмотрим в качестве примера

усилитель постоянного тока с квадратором в цепи обратной связи,


функциональная схема которого показана на рис. 4.18,

а.

При бесконечно большом коэффициенте передачи усилителя

К

->бесконечности выходное напряжение

V

out

= (V

in

)

1/2

Составим схему замещения этого усилителя, используя компоненты, разрешенные в программе PSpice (рис. 4.18,

б).

С помощью нелинейного источника Е1 осуществляется вычитание напряжений

V

in

, V

0

и усиление разностного сигнала в

К

раз. Выходное напряжение

V

ou

,

возводится в квадрат с помощью нелинейного источника

Е2.

Каждый источник напряжения замкнут на большое сопротивление, чтобы в схеме замещения не было разомкнутых контуров. На входном языке программы PSpice схема замещения описывается следующим образом:

Rin 1 О 1MEG

Е1 2 О POLY(2) (1,0) (3,0) О 1Е6 -1Е6; усилитель-сумматор

R1201MEG

Е2 3 О POLY(2) (2,0) (2,0) 00001; квадратор

R2301MEG



а)



б)

Рис. 4.18. Моделирование функциональных схем: а - устройство вычисления квадратного корня; б - эквивалентная принципиальная схема для PSpice





Замечание.


Отметим, что наличие в схемном редакторе PSpice Schematics библиотеки символов функциональных блоков amb.slb позволяет не составлять электрические схемы замещения функциональных схем типа рис. 4.18, б, а сразу составлять функциональные схемы из имеющихся стандартных функциональных блоков (см. Приложение 1 [7]).

Продемонстрируем методику решения

дифференциальных уравнений


на примере системы уравнений

dx

1

/dt=-0,3

x

l

+x

2

+x

1

2

-3х

1

х

2

-x

1

dx

2

/dt= 0,24 - 0,6x

2

+ 4x

1

x

2

- 6x

1

2

x

2

at

с

начальными условиями х

1

(0) = 0, х

2

(0) = 0,4. Используя уравнение конденсатора i =

Cdu/dt,

смоделируем систему дифференциальных уравнений с помощью зависимых источников тока

GX1, GX2,

подключенных к конденсаторам

C1, C2,

как показано на рис. 4.19. На входном языке программы PSpice задание на моделирование составляется следующим образом:

DIFFERENTIAL EQUATIONS

GX1 0 1 POLY(3) (1,0) (2,0) (0,0) 0 -0.3 101-300001

GX2 0 2 POLY(3) (1,0) (2,0) (0,0) 0.6 0 -0.6 00400000-6

С1 1 01

С2201

.ICV(1)=OV(2)=0.4

.IRAN 0.1s 40s SKIPBP

Переменные

x

1

= V(l), x

2

= V(2).



Рис. 4.19. Моделирование системы двух дифференциальных уравнений

<


Содержание раздела







Forekc.ru
Рефераты, дипломы, курсовые, выпускные и квалификационные работы, диссертации, учебники, учебные пособия, лекции, методические пособия и рекомендации, программы и курсы обучения, публикации из профильных изданий