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ANALISI DEI CIRCUITI IN REGIME STAZIONARIO CON PSPICE. DIEE A.A. 2002-2003 Esercitazione N.3. Utilità di Pspice. Pspice risulta utile per il calcolo di tensioni di nodo e correnti di ramo solo quando sono noti i valori numerici di tutti i componenti dei circuiti.
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ANALISI DEI CIRCUITI IN REGIME STAZIONARIO CON PSPICE DIEE A.A. 2002-2003 Esercitazione N.3
Utilità di Pspice • Pspice risulta utile per il calcolo di tensioni di nodo e correnti di ramo solo quando sono noti i valori numerici di tutti i componenti dei circuiti
Analisi in regime stazionario • Bias point detail (calcolo del punto di lavoro). • DC sweep
Elementi circuitali Part name Resistenza Attributi
Generatori indipendenti Generatore indipendente di tensione continua Generatore indipendente di corrente continua
Voltmetri Amperometri Voltmetro Amperometro
Generatori Dipendenti Generatore di tensione controllato in tensione
Amplificatori Operazionali Operazionale tipo 741 Part-name
Fattori di scala • Per maggior comodità è possibile esprimere i valori numerici per mezzo di fattori di scala riportati in tabella
Esercizio 1 • Usare Pspice per determinare le tensioni di nodo
2vX a vX b Esercizio 2: Determinare l’equivalente Thevenin del circuito
Calcolo della Rth :Verifichiamo il generatore pilotato: La grandezza pilotante e’ interna o esterna ? INTERNA Quindi non possiamo passivarlo!!! Passiviamo solo il generatore indipendente ed eccitiamo il circuito con un Gen V1 = 1V V1 Valore arbitrario
2vX i0 vX Risolviamo col metodo delle maglie
2vX J1 i0 vX J2 J3 Calcolo della Rth
Applichiamo la legge di Kirchhoff delle tensioni Per la maglia 1 vale -2Vx + 2( J1 –J2) = 0 Vx = J1 – J2 ma -4 J2 = J1 – J2 J1 = -3J2 Per le maglie 2 e 3 vale: 4 J2 + 2( J2 – J1) + 6 ( J1 – J3) = 0 6 (J3 - J2) + 2J3+ 1 = 0 Risolvendo J3 = - 1/ 6 A = - i 0 RTh = 1 V / i0 = 6
2vX + VTh vX - Calcolo della VTh
2vX J3 + VTh vX J2 J1 - Applichiamo le eq. alle maglie
Svolgendo i calcoli: • J1 = 5 • 2Vx +2(J3 – J2) = 0 Vx = J3 – J2 • 4(J2 – J1) + 2(J2 – J3) + 6 J2 = 0 ossia • 12 J2- 4 J1 - 2 J3 = 0 ma 4(J1 – J2) = Vx • Da cui J2 = 10 / 3 VTh = 6 J2 = 20 V
Thevenin e Norton con PSpice Il Calcolo delle VTh e RTh si ottiene per via grafica attraverso il DC Sweep • Si disegna il circuito con Schematics • Si considera una coppia di nodi • Si inserisce un gen. di corrente o di tensione (sonda con part name ISRC) • Si effettua l’analisi Dc sweep, (es : corrente da 0 a 1 A con decrementi di 0.1 V) • Si effettua la simulazione del circuito con Simulate • Con Probe si visualizza il grafico della tensione su Ip sulla corrente Ip Vth e’ l’intercetta con l’asse delle tensioni Rth e’ la pendenza della retta
Costruzione circuito • Piazzare i componenti con Draw/ Get New part • Definire Part Name e attributi per tutti i componenti • Posizionare la massa
Es: Inseriamo il generatore ISRC per il DC Sweep • Draw /Get newpart • Part browser advanced • Scegliere ISRC • Determinare l’attributo
Analisi del circuito Dal menu Analysis/Setup apriamo il DC Sweep scegliamo una variazione lineare per il gen sonda di correnteSelezioniamo: Sweep type = LinearSweep var. type = Current source Name = I2Start value = 0End Value = 1Increment = .1quindi Analysys / simulate
Probe per visualizzare il grafico • Inizialmente abbiamo solo i valori in ascissa l’asse Y e’ vuoto • In ascissa abbiamo la variabile del gen e il range del DC sweep. • Selezioniamo Trace/ Add e aggiungiamo la tensione ai capi di I2 ossia la traccia VI2 • Si possono visualizzare altre tracce con Windows/ New • Cancellare le tracce con Edit /Delete
Dal grafico si ricava:VTh = l’intercetta = 20 V RTh = pendenza = (26 –20)/1 = 6
Calcoliamo il circuito equivalente Norton Consideriamo lo stesso circuito. Calcoliamo il Norton del Thevenin Si ha che IN = VTh / RTh In Generale ZTh = 1 / YNo Nel caso stazionario RTh = RN
Circuito equivalente Norton IN = VTh / RTh = 20 / 6 = 3.333 A RTh = RN = 6
Calcoliamo il Norton con PSpice Poniamo stavolta un generatore di tensione sonda
Dal menu Analysis/Setup apriamo il DC Sweep scegliamo una variazione lineare per il gen sonda di tensioneSelezioniamo: Sweep type = LinearSweep var. type = Voltage source Name = V1Start value = 0End Value = 1Increment = .1quindi Analysys / simulate
Dal grafico si può ricavareIN = intercetta = 3.333 AGN = Pendenza = (3.33–3.16) / 1 = 0.17 S = (1 / RTh)