OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей - [10]

Рис. 1.2. Экран PSpice после завершения моделирования 

Вы можете увидеть результаты моделирования с помощью команд View, Output File. При этом экран покажет не только результаты моделирования, но и отметит некорректные команды во входном файле при их наличии. Мы рекомендуем вам не распечатывать выходной файл в той форме, в какой он представлен в PSpice, поскольку он содержит лишние пустые строки. Вместо этого, используя команды File и Close, закройте выходной файл, сверните окно PSpice и воспользуйтесь такими редакторами, как Microsoft Word или WordPad. Если, пользуясь этими редакторами, вы устраните пустые строки и ненужные разрывы страниц, возможно, результат можно будет распечатать на одной странице.

Просмотр выходного файла

Наиболее важные части выходного файла содержат информацию о напряжениях различных узлов:

Node Voltage Node Voltage Node Voltage
(1)  50.0000 (2)  33.3330 (3)  25.0000

Потенциал узла 1 — это напряжение V₁₀, напряжение источника питания. Потенциал узла 2 — напряжение V₂₀, суммарное падение напряжения на R₂ и R₃. Напряжение узла 3 — напряжение V₃₀ является падением напряжения на резисторе R₃.

Как мы рассчитали ранее, напряжение V_R3 (равное V30) составляет 25 В, следовательно, анализ на PSpice оказался верным. Как можно теперь определить напряжение на R₂? Оно равно V₂–V₃, и его можно вычислить как V₂₀–V₃₀.

V₂ – V₃ = 33,333 – 25,000 = 8,333 В.

Анализ на PSpice учитывает также напряжение и ток источника питания; напряжение на источнике питания V задано в исходных данных, ток через него, согласно выходному файлу, равен -1.667Е-01. Ток имеет правильное числовое значение, но почему его знак отрицателен? SPICE показывает ток, который течет от плюса к минусу внутри источника питания, а поскольку реально ток внутри источника питания течет от минуса к плюсу, то знак тока отрицателен. Проще говоря, когда ток отрицателен, он течет от плюса к минусу во внешней цепи источника питания.

Отметим, что полная рассеиваемая мощность также определяется при моделировании на PSpice и составляет 8,33 Вт. Это просто произведение тока I на напряжение V: 50×0,1667=8,33 Вт. Для схемы (рис. 1.1), которая содержит всего одну ветвь, мы получили практически исчерпывающую информацию. Для получения других величин рассмотрим следующую, несколько более сложную, схему. 

Другой пример для анализа

Рассмотрим теперь Т-образную схему с источником постоянного напряжения в 50 В и нагрузочным резистором R4=150 Ом (рис. 1.3). Сопротивление нагрузочного резистора может изменяться в произвольных пределах. Можно представить себе нагрузочный резистор как выходной (то есть подключенный на выход схемы).

Рис. 1.3. Т-образная схема

Как можно найти напряжение и ток на этом резисторе или, согласно обозначениям на рис. 1.3, напряжение V₃ и ток I (ток, подходящий от узла 3 к узлу 0)?

Входное сопротивление схемы находится путем сложения R₂ и R₄ (получим 200 Ом), включения этой цепочки параллельно R₃ (200||200=100 Ом) и добавления R₁ (сумма будет равна 200 Ом). Таким образом, R_BX=200 Ом. Ток источника (входной ток) равен V/R_BX=50/200=0,25 А (ток направлен от плюсового полюса источника V).

Падение напряжения на R₁ равно IR₁=0,25·100=25 В на R₃ равно V–V_R1=50–25=25 В.

Падение напряжения на R₄ определим из выражения для делителя напряжения:

Ток I находится как V_R4/R₄=18,75/150=0,125 А.

На рис. 1.3 напряжение на R₄ обозначим как V₃, точнее было бы обозначить это напряжение как V₃₀. Можно выполнить анализ и другими методами, что мы и советуем вам проделать.

После того как у вас будут результаты ручного расчета, рассмотрим, как это делается на PSpice. Создайте файл с именем probe 2.cir со следующими командами:

Spice Analysis of a Tee Circuit
Vs 1 0 50V
R1 1 2 100
R2 2 3 50
R3 2 0 200
R4 3 0 150
.OP
.OPTION NOPAGE
.TF V(3) V
.END

Как обычно, такой файл начинается с заголовка и оканчивается командой .END. В этом файле появилась новая команда: .TF. Она выводит в выходном файле передаточную функцию (transfer function), которая представляет собой отношение выходного напряжения ко входному. В нашем случае выходное напряжение V(3) представляет собой падение напряжения на R₄, а входное напряжение есть просто напряжение V источника питания. Вы сами выбираете, какое из напряжений сделать выходным, это может быть напряжение и на каком-либо другом резисторе. Для того чтобы определить передаточную функцию, можно просто взять отношение V(3)/V. В нашем случае оно равно 18,75/50 = 0,375.

Команда .OPTION с опцией NOPAGE предотвращает вывод ненужных заголовков и колонтитулов. В нашем примере применение этой команды не приводит к существенному изменению выходного файла, и в ней нет особой необходимости. Но лучше автоматически включать эту команду во все входные файлы. Она освободит вас от необходимости ручного исключения некоторых лишних строк при редактировании выходного файла.

Запустите моделирование на PSpice с помощью команды RUN и выберите prob2.out. Вспомните, что необходимо избавиться от лишних строк в выходном файле, и распечатайте его копию для дальнейшего изучения. Проверим падение напряжения на