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

Esercizio 2: Determinare l’equivalente Thevenin del circuito vX 2vX a b

Circuito in Pspice VTh

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

Risolviamo col metodo delle maglie vX 2vX i0

Calcolo della Rth vX 2vX J1 J2 J3 i0

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 

Calcolo della VTh vX 2vX + - VTh

Applichiamo le eq. alle maglie vX 2vX + - VTh J1 J2 J3

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

Circuito Equivalente Thevenin b

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

Esercizio 2 Disegno del circuito in PSpice

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 corrente Selezioniamo: Sweep type = Linear Sweep var. type = Current source Name = I2 Start value = 0 End Value = 1 Increment = .1 quindi Analysys / simulate

Analisys setup

Sweep type and Sweep var. type

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

Probe

Add Trace

Grafico Legame I2 ,VI2

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 tensione Selezioniamo: Sweep type = Linear Sweep var. type = Voltage source Name = V1 Start value = 0 End Value = 1 Increment = .1 quindi Analysys / simulate

Risultato

Dal grafico si può ricavare IN = intercetta = 3. 333 A GN = Pendenza = Dal grafico si può ricavare IN = intercetta = 3.333 A GN = Pendenza = (3.33–3.16) / 1 = 0.17 S = (1 / RTh)