Лабораторная работа № 21 Тема: Моделирование источника постоянного напряжения и тока в качестве изменяемой переменной
Цель работы: изучить возможности САПР путем анализа цепей постоянного тока, осуществить моделирование источников постоянного тока и напряжения в качестве изменяемой переменной
Оборудование рабочего места: ПК, ПО
Краткие теоретические сведения
Вверху слева в окне DC Sweep в списке Swept Variable Туре (Тип изменяемой переменной) находится список возможных переменных. Чтобы выбрать нужную переменную, достаточно маркировать соответствующее окошко. В данном случае в качестве изменяемой переменной был выбран источник напряжения (Voltage Source). Вверху справа в поле Name вводится имя изменяемой переменной. В нижней части окна указывается интервал значений, в котором в ходе анализа будет изменяться выбранная переменная, и масштаб. Масштаб может быть линейным или логарифмическим. Активизировав опцию Value List (Список значений), вы можете ввести в поле Values отдельные значения для интересующих вас контрольных точек.
Согласно теории о построении электрических цепей, любой источник напряжения с заданным напряжением истока Uq и заданным внутренним сопротивлением R можно заменить на соответствующий источник тока Iq с параллельным сопротивлением Rp, оказывая при этом то же действие на остальную часть электрической цепи. Для Rp нужно задать значение, равное значению R, а значение Iq должно быть таким, чтобы оба источника имели одинаковый ток короткого замыкания. На рисунке 1 показана цепь с источником напряжения Ri=1 кОм и U=10 В и источником тока с R=1 кОм и I=10 мА. Оба этих источника за пределами зажимов не должны отличаться друг от друга по своим характеристикам.
Рисунок 1 - Цепь с источником напряжения и источник тока
Порядок проведения работы
1 Источник напряжения в качестве изменяемой переменной
Оценить возможности САПР, с помощью анализа цепи постоянного тока, где в качестве
изменяемой переменной будет служить источник напряжения.
1.1 Собрать смешанную резисторную схему с двумя источниками напряжения (рисунок 1.1)
Рисунок 1.1 - Смешанная резисторная электросхема с двумя источниками напряжения
1.2 Запустить анализ цепи постоянного тока DC Sweep…- Изменения на DC (рисунок 1.2)
Рисунок 1.2 - Окно Analysis Setup с активизированным анализом цепи постоянного тока DC Sweep и Окно DC Sweep с установками для проведения анализа цепи постоянного тока
Вверху слева в окне DC Sweep в списке Swept Variable Туре (Тип изменяемой переменной) находится список возможных переменных. Чтобы выбрать нужную переменную, достаточно маркировать соответствующее окошко. В данном случае в качестве изменяемой переменной был выбран источник напряжения (Voltage Source). Вверху справа в поле Name вводится имя изменяемой переменной. В нижней части окна указывается интервал значений, в котором в ходе анализа будет изменяться выбранная переменная, и масштаб. Масштаб может быть линейным или логарифмическим. Активизировав опцию Value List (Список значений), вы можете ввести в поле Values отдельные значения для интересующих вас контрольных точек.
1.3 Заполнив окно DC Sweep по образцу на рисунке 1.2, задать изменение напряжения источника UB2 от 0 до 20 В. Масштабная единица (поле Increment) составит 1 мВ, запустить анализ DC Sweep, щелкнув кнопку «моделирование».
1.4 Выведите на экран диаграмму тока -I(R4). На диаграмме можете видеть, как изменяется ток, проходящий через резистор R4, при изменении напряжения UB2. Теперь с помощью этой диаграммы вы ответите на вопрос, при каком напряжении UB2 ток I4 будет равен нулю.
1.5 Добавьте к своей диаграмме нулевую линию (как на рисунке 1.3), введя в строку Trace Expression значение 0 и подтвердив ввод щелчком по кнопке OK.
Рисунок 1.3 - Диаграмма, отражающая изменение тока, с нулевой линией
Имея нулевую линию на диаграмме, намного легче определить искомое значение напряжения для нулевого тока I4, но и такая точность все еще недостаточна.
1.6 Активизируйте курсор PROBE (рисунок 1.4) и определите напряжение, обращающее ток I4 в ноль, как можно более точно.
Рисунок 1.4 - Диаграмма тока с активизированным курсором PROBE