Circuite neliniare de curent continuu

CIRCUITE NELINIARE DE CURENT CONTINUU

1. PROBLEME

1.1.) Sa se simuleze cu PSPICE urmatorul circuit :

E1= 1 .. 10 V, r1= 1 kW, r2= 2 kW

Sa se reprezinte grafic caracteristica de transfer v(2) = f(V(1)) si sa se indice utilitatea acestui circuit.

1.2.) Sa se simuleze cu PSPICE urmatorul circuit:

r1= 3.0 W, E1=10.0 V

a) Sa se aprecieze numarul de solutii al circuitului prin metoda dreptei de sarcina.

b) Sa se rezolve circuitul plecand de la urmatoarele valori pentr V(2)

(se foloseste comanda .NODESET) : 0.0V ; 3.0V ; 7.0V ;

2. INTERPRETAREA REZULTATELOR

La problema 1.1. se obtine cu SPICE urmatoarea caracteristica de transfer: Se constata ca pentru valori mai mari sau egale cu 6V ale tensiunii de intrare V(1), tensiunea de iesire V(2) este egala cu 4V. Rezulta ca circuitul este un stabilizator de tensiune.

La punctul a) al problemei 1.2 se traseaza dreapta de sarcina cu ecuatia

respectiv: .

Dreapta se intersecteaza cu axele in punctele A de coordonate (0, 3,33) si B de coordonate (10, 0).

Se constata ca dreapta de sarcina se intersecteaza cu caracteristica rezistorului neliniar in punctele corespunzatoare valorilor si .

Rezulta ca circuitul are trei solutii, deci un numar impar de solutii in conformitate cu teorema de existenta de la paragraful 2.4.1.2. din curs.

Programul SPICE rezolva circuitul utilizand metoda Newton-Raphson. In cazul in care circuitul are mai multe solutii, prin aceasta metoda se determina numai una dintre ele si anume aceea care este “mai apropiata” de aproximatia initiala.

In problema, aproximatia initiala se introduce cu instructiunea NODESET. Atribuind acestuia valorile 0V, 3V si 7V se obtin succesiv cele trei solutii.

Totodata se verifica faptul ca daca aproximatia initiala nu este specificata, programul SPICE ii atribuie acesteia valoarea nula si in acest caz se determina prima solutie.

3. INSTRUCTIUNI SPICE

Se utilizeaza urmatoarele linii pentru descrierea circuitului:

1) Descrierea unei diode

D<name> <+node> <-node> <model>[<area>]

<+node> ,<-node> = nodurile pozitiv si negativ

<model> = numele modelului

<area> = numarul de diode montate in paralel (daca acest parametru nu este precizat se considera area =1);

2) Descrierea unui model

.MODEL <name> <type> [<param>=<value> ]

<name>= numele modelului ( de exemplu cel declarat in linia de descriere a diodei);

<type>= tipul modelului (pentru dioda este D);

<param> = <value> - reprezinta setarea unor parametrii ai modelului.

Principalii parametri ai diodei sunt:

3) Descrierea surselor comandate neliniar:

comanda de tip polinom:

E<name> <+node> <-node> POLY(<value>) < <+control> <-control> >*

+ < <coeff> >*

F<name> <+node> <-node> POLY(<value>) < <vname> >* < <coeff> >*

G<name> <+node> <-node> POLY(<value>) < <+control> <-control> >*

+ < <coeff> >*

H<name> <+node> <-node> POLY(<value>)< <vname> >* < <coeff> >*

<value> = dimensiunea polinomului (1;2;3)

< coeff> = coeficientii polinomului

Exemplu:

- polinom de dimensiune 1

e = a₀ + a₁u_c + a₂u_c² +

- comanda de tip o expresie analitica:

E<name> <+node> <-node> VALUE=[<exp>]

G<name> <+node> <-node> VALUE=[<exp>]

<exp> - o expresie analitica;

comanda de tip tabel (intre puncte se considera extrapolarea liniara):

E<name> <+node> <-node> TABLE [<exp>] < (inval), (outval) >*

G<name> <+node> <-node> TABLE [<exp>]= < (inval), (outval) >*

Cu acest ultim tip de surse comandate se modeleaza rezistoarele

neliniare cu caracteristici liniare pe portiuni (PWL)