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:
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:
Гостей: 8
Скрытых: 0
Видимых: 0
Всего:
а)
б)
