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ANALISI DEI CIRCUITI IN REGIME STAZIONARIO CON PSPICE DIEE A.A. 2002-2003 Esercitazione N.3.

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1 ANALISI DEI CIRCUITI IN REGIME STAZIONARIO CON PSPICE DIEE A.A Esercitazione N.3

2 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

3 Analisi in regime stazionario Bias point detail (calcolo del punto di lavoro). DC sweep

4 Elementi circuitali Part name Attributi Resistenza

5 Generatori indipendenti Generatore indipendente di tensione continua Generatore indipendente di corrente continua

6 Voltmetri Amperometri Voltmetro Amperometro

7 Generatori Dipendenti Generatore di tensione controllato in tensione

8 Amplificatori Operazionali Part-name Operazionale tipo 741

9 Fattori di scala Per maggior comodità è possibile esprimere i valori numerici per mezzo di fattori di scala riportati in tabella

10 Esercizio 1 Usare Pspice per determinare le tensioni di nodo

11 Esercizio 2: Determinare lequivalente Thevenin del circuito vXvX 2v X a b

12 Circuito in Pspice V Th

13 Calcolo della R th :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 V 1 = 1V V 1 Valore arbitrario

14 Risolviamo col metodo delle maglie i0i0 vXvX 2v X

15 Calcolo della R th vXvX 2v X J1J1 J2J2 J3J3 i0i0

16 Applichiamo la legge di Kirchhoff delle tensioni Per le maglie 2 e 3 vale: 4 J 2 + 2( J 2 – J 1 ) + 6 ( J 1 – J 3 ) = 0 6 (J 3 - J 2 ) + 2J = 0 Risolvendo J 3 = - 1/ 6 A = - i 0 R Th = 1 V / i 0 = 6 R Th = 1 V / i 0 = 6 Per la maglia 1 vale -2Vx + 2( J1 –J2) = 0 Vx = J 1 – J 2 ma -4 J 2 = J 1 – J 2 J 1 = -3J 2

17 Calcolo della V Th vXvX 2v X + - V Th

18 Applichiamo le eq. alle maglie vXvX 2v X + - V Th J1J1 J2J2 J3J3

19 Svolgendo i calcoli: J 1 = 5 -2V x +2(J 3 – J 2 ) = 0 V x = J 3 – J 2 4(J 2 – J 1 ) + 2(J 2 – J 3 ) + 6 J 2 = 0 ossia 12 J J J 3 = 0 ma 4(J 1 – J 2 ) = V x Da cui J 2 = 10 / 3 V Th = 6 J 2 = 20 V

20 Circuito Equivalente Thevenin a b

21 Thevenin e Norton con PSpice Il Calcolo delle V Th e R Th si ottiene per via grafica attraverso il DC Sweep 1. Si disegna il circuito con Schematics 2. Si considera una coppia di nodi 3. Si inserisce un gen. di corrente o di tensione (sonda con part name ISRC) 4. Si effettua lanalisi Dc sweep, (es : corrente da 0 a 1 A con decrementi di 0.1 V) 5. Si effettua la simulazione del circuito con Simulate 6. Con Probe si visualizza il grafico della tensione su Ip sulla corrente Ip V th e lintercetta con lasse delle tensioni R th e la pendenza della retta

22 Esercizio 2 Disegno del circuito in PSpice

23 Costruzione circuito Piazzare i componenti con Draw/ Get New partPiazzare i componenti con Draw/ Get New part Definire Part Name e attributi per tutti i componentiDefinire Part Name e attributi per tutti i componenti Posizionare la massaPosizionare la massa

24 Es: Inseriamo il generatore ISRC per il DC Sweep Draw /Get newpartDraw /Get newpart Part browser advancedPart browser advanced Scegliere ISRCScegliere ISRC Determinare lattributoDeterminare lattributo

25 Dal menu Analysis/Setup apriamo il DC Sweep scegliamo una variazione lineare per il gen sonda di corrente Selezioniamo: Sweep type = Linear Sweep var. type = Current source Name = I2 Start value = 0 End Value = 1 Increment =.1 quindi Analysys / simulate Analisi del circuito

26 Analisys setup

27 Sweep type and Sweep var. type

28 Probe per visualizzare il grafico Inizialmente abbiamo solo i valori in ascissa lasse Y e vuoto In ascissa abbiamo la variabile del gen e il range del DC sweep. 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 VI2Selezioniamo Trace/ Add e aggiungiamo la tensione ai capi di I2 ossia la traccia VI2 Si possono visualizzare altre tracce con Windows/ NewSi possono visualizzare altre tracce con Windows/ New Cancellare le tracce con Edit /DeleteCancellare le tracce con Edit /Delete

29 Probe

30 Add Trace

31 Grafico Legame I2,VI2

32 Dal grafico si ricava: V Th = lintercetta = 20 V R Th = pendenza = (26 –20)/1 = 6 Dal grafico si ricava: V Th = lintercetta = 20 V R Th = pendenza = (26 –20)/1 = 6

33 Calcoliamo il circuito equivalente Norton Consideriamo lo stesso circuito. Calcoliamo il Norton del Thevenin Si ha che I N = V Th / R Th In Generale Z Th = 1 / Y No Nel caso stazionario R Th = R N

34 Circuito equivalente Norton I N = V Th / R Th = 20 / 6 = A I N = V Th / R Th = 20 / 6 = A R Th = R N = 6 R Th = R N = 6

35 Calcoliamo il Norton con PSpice Poniamo stavolta un generatore di tensione sonda

36 Dal menu Analysis/Setup apriamo il DC Sweep scegliamo una variazione lineare per il gen sonda di tensione Selezioniamo: Sweep type = Linear Sweep var. type = Voltage source Name = V1 Start value = 0 End Value = 1 Increment =.1 quindi Analysys / simulate

37 Risultato

38 Dal grafico si può ricavare I N = intercetta = A G N = Pendenza = (3.33–3.16) / 1 = 0.17 S = (1 / RTh)


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