Зависимые источники, управляемые двумя напряжениями
Рассмотрим теперь, как вводятся в командной строке, использующей зависимые источники (POLY), управляемые более чем одним напряжением. В примере, представленном на рис. 1.29, сделаем Е функцией сразу двух напряжений v1 и v2. Для этого в командной строке следует записать POLY(2) 2,0 4,0. Запятые приведены для ясности и могут быть опущены. В оставшейся части строки должны быть приведены коэффициенты. При двух управляющих напряжениях необходимо ввести шесть коэффициентов: k0, k1v1, k2v2, k3v1², k4v1v2 и k5v2². Эта последовательность более сложна и требует некоторого изучения. Коэффициенты k представляют собой множители для каждого возможного напряжения и для их комбинаций. Напряжения перечисляются в порядке возрастания степени, начиная с первого напряжения, обозначенного как v1. В нашем примере v1 является напряжением V20, a v2 представляет собой V40.
Приведем теперь командную строку, вводящую источник, управляемый двумя напряжениями:
Е 3 0 POLY(2) 2,0 4,0 0 2 3
Последние три значения (0 2 3) представляют собой значения коэффициентов k0, k1 и k2. Они устанавливают полином (0+2v1+3v2). Таким образом, напряжение зависимого источника Е представляет собой сумму удвоенного падения напряжения на R2 и утроенного падения напряжения на R4. Отметим снова, что запятые внесены для ясности и их можно опустить. Входной файл имеет вид:
Polynomial Form for Two Inputs
V 1 0 1V
E 3 0 POLY(2) 2,0 4,0 0 2 3
R1 1 2 1k
R2 2 0 1k
R3 3 4 2k
R4 4 0 2k
.DC V -4 4 1
.PRINT DC V(2) V(3) V(4)
.END
Запустим моделирование и убедимся, что Е задается выражением (2V20+3V40). Вы можете использовать такой зависимый источник в схемах, в которых появляются суммы, разности или произведения различных токов и напряжений. Использование зависимых источников типа Е, F, G и Н с обозначением POLY позволяет моделировать источники, получая выходные файлы, подобные приведенному на рис. 1.31.
**** 07/27/05 10:54:26 ******** Evaluation PSpice (Nov 1999) **********
Polynomial Form for Two Inputs
**** CIRCUIT DESCRIPTION
V 1 0 1V
E 3 0 POLY(2) 2,0 4,0 0 2 3
R1 1 2 1k
R2 2 0 1k
R3 3 4 2k
R4 4 0 2k
.DC V -4 4 1
.PRINT DC V(2) V(3) V(4)
.END
**** 07/27/05 10:54:26 ******* Evaluation PSpice (Nov 1999) ***********
Polynomial Form for Two Inputs
**** DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE = 27.000 DEG С
V V(2) V(3) V(4)
-4.000E+00 -2.000E+00 8.000E+00 4.000E+00
-3.000E+00 -1.500E+00 6.000E+00 3.000E+00
-2.000E+00 -1.000E+00 4.000E+00 2.000E+00
-1.000E+00 -5.000E-01 2.000E+00 1.000E+00
0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00
1.000E+00 5.000E-01 -2.000E+00 -1.000E+00
2.000E+00 1.000E+00 -4.000E+00 -2.000E+00
3.000E+00 1.500E+00 -6.000E+00 -3.000E+00
4.000E+00 2.000E+00 -8.000E+00 -4.000E+00
Рис. 1.31. Вид выходного файла при анализе схемы на рис. 1.29 с двумя управляющими напряжениями
Метод контурных токов и PSpice
Традиционные курсы электротехники обычно излагают метод контурных токов, использующий контуры и контурные токи для вычисления токов в ветвях схемы.
Стандартная форма уравнений для трех контурных токов имеет вид:
R11I1 + R12I2 + R13I3 = V1;
R21I1 + R22I2 + R21I3 = V2;
R31I1 + R32I2 + R31I3 = V3.
где R11 — собственное сопротивление контура 1; R12 — взаимное сопротивление контуров 1 и 2; R13 — взаимное сопротивление контуров 1 и 3, а V1 — контурная ЭДС контура 1; алгебраическая сумма всех ЭДС, действующих в контуре 1 (положительными считаются ЭДС, направление которых совпадает с направлением обхода контура). Аналогично составлены уравнения и для контуров 2 и 3. Ручной расчет системы трех уравнений с тремя неизвестными утомителен и часто приводит к ошибкам в вычислениях. Если же число уравнений больше трех, то вычислительная работа становится очень тяжелой. Для выполнения такой работы применяются многочисленные версии компьютерных программ.
А можно ли решить такую систему уравнений с помощью SPICE? Если рассматривать общий случай, то ответ будет отрицательным. Однако можно использовать некоторые приемы, чтобы выполнить такое моделирование, как в следующем примере (рис. 1.32). Здесь имеется три контура. Вы можете составить систему из трех уравнений в стандартном формате и вычислить затем I1, I2 и I3.
Рис. 1.32. Анализ методом контурных токов на PSpice
Вы можете сделать это и в качестве упражнения перед просмотром следующего входного файла:
Mesh Analysis with PSpice
V1 1 0 50V
V2 4 0 30V
R1 1 2 100
R2 2 0 200
R3 2 3 400
R4 3 0 200
R5 3 4 100
.OP
.OPT nopage
.DC V1 50 50 10
.PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3)
.END
Во входной файл включены две интересные команды. Первая из них — это команда .DC. Это команда вариации по напряжению V1, которая была введена при исследовании примера, касающегося теоремы Нортона. Она позволяет изменять напряжение V1. Следующие два значения (50 и 50) задают начальное и конечное значение при вариациях. Поскольку они одинаковы, это практически означает отказ от вариации. Если же вы действительно хотите изменять напряжение с шагом от 10 до 50 В, то команду необходимо заменить следующей: