Analiza asistata de calculator a circuitelor electrice elementare
1. OBIECTUL APLICATIEI
Aplicatia are ca scop familiarizarea cu programele cuprinse in pachetul de simulare PSpice, varianta Design Center Evaluation Version . Pe circuite electrice simple, sunt prezentate notiuni minimale pentru intelegerea fisierului de circuit si interpretarea rezultatelor din fisierul de iesire. Circuitele sunt calculate cu teoremele Kirchhoff, iar rezultatele sunt apoi comparate cu cele obtinute prin calcul numeric utilizand programul mathematic MatLab si cu cele obtinute prin simulare PSpice.
2. INTRODUCERE IN PSPICE
2.1. Tematica abordata de PSpice SPICE Simulation Program with Integrarated Circuit Emphasis este un program de simulare a circuitelor electrice creat in ani 60 la Universitatea Berklei din California. Dintre multiplele variante de SPICE, PSpice elaborat de firma MicroSim Corporation a devenit la ora actuala unul dintre cele mai folosite simulatoare de circuit. PSpice poate fi considerat masa de test a inginerului proiectant de dispozitive si circuite electrice si electronice deoarece permite:
a. Verificarea unei idei de circuit, fara a fi necesara realizarea fizica a circuitului;b. Realizarea de masuratori pe circuitul de test, care pe circuitul real sunt dificile (datorita zgomotului electric), incomode (lipseste echipamentul special de test) sau nerecomandabile (circuitul s-ar putea autodistruge si contine componente scumpe sau greu procurabile);
c. Simularea unui circuit de mai multe ori (variind valorile componentelor) cu scopul de a gasi optimul circuitului,gama de tolerante admisibile si pentru a identifica conbinatiile care dau cazul cel mai defavorabil. PSpice poate efectua urmatoarele tipuri de analiza de circuit: analiza de c.c., analiza de c.a., analiza regimului tranzitoriu, analiza spectrala si a distorsiunilor etc. 2.3. Etape necesare simularii si analizei unui circuit
Pentru realizarea simulari unui circuit este necesara parcurgerea urmatoarelor etape:
2.3.1. Crearea fisierului circuitului.
Fisierul de intrare (care trebuie salvat obligatoriu sub forma nume fisier.cir)cuprinde informatii referitoare la tipul componentelor,nodurile retelei intre care sunt conectate componentele, valorile componentelor precum si instructiunile care determina efectuarea unui anumit tip de analiza, includerea unei biblioteci de componente, specificarea unor conditii initiale etc. Este evident ca acest pas necesita urmatoarele etape preliminare, care trebuie sa tina seama de cateva recomandari:a) desenarea schemei complete a circuitului;
b) marcarea tututor nodurilor: nodul marcat prin cifra 0este considerat de PSpice nod de referinta care trebuie sa fie prezent in orice circuit, iar celelalte noduri trebuie numerotate cu numere sau litere. Potentialul nodulului de referinta este zero: V(0)=0;c) din fiecare nod trebuie sa existe o cale de curent continuu la nodul zero, iar daca o asemenea cale de current nu exista (cazul unui nod la care sunt conectate numai condensoare),atunci se completeaza schema cu o rezistenta de valoare foarte mare (1012 ) conectata intre nodul respectiv si nodul de referinta; d) fiecare nod se va conecta la cel putin doua componente de circuit;
e) nu se admit in schema bucle in scurtcircuit (buclele ce contin numai surse de tensiune si inductante).In astfel de situatii se introduce in bucla, in serie, o
rezistenta de valoare foarte mica. De mentionat ca daca se lucreaza cu programul Schematics, etapa de creare a circuitului nu mai este necesara, ea fiind realizata automat de program la comanda Create Netlist din meniul Analysis. Tipurile de analiza dorite de catre utilizator se specifica prin linii de instructiune ce vor fi prezentate treptat in cadrul laboratoarelor, pentru o mai buna intelegere.
Specificarea tipurilor de analiza tine seama, de regula, de urmatoarea structura de scriere a fisierului de intrare: linie de titlu;
optional, linii de comentariu introduce prin meniul *, ce apar oriunde in fisier;
specificarea bibliotecilor utilizate;
definirea parametrilor globali;
definirea metodelor utilizate;
lista de dispozitive si circuite (pot fi introduse in orice ordine);
lista de optiuni;
lista de tipuri de analiza ce se doresc a fi effectuate;
instructiunea .END, ce incheie fisierul de intrare;
3 Desfasurarea aplicatiei
In aceasta aplicatie sunt analizate divizorul rezistiv de tensiune, divizorul rezistiv de curent si puntea rezistiva.
3.1 Divizorul rezistiv de tensiune
In figura 2.1 este prezentata schema unui circuit format din doua rezistente R1 si R2 conectate in serie, alimentat de la sursa de tensiune constanta notata Vs de valoare 12 V. Acest circuit simplu este un divizor rezistiv de tensiune.Calculul marimilor electrice ale circuitului, folosind teoremele lui Kirchoff:
A determina un circuit electric inseamna a afla curentii prin toate ramurile si potentialele tuturor nodurilor. Cu ajutorul lor se pot calcula caderile de tensiune pe diferite componente de circuit, puterile disipate, etc.
Concret pentru schema din fig 2.1, scriind teorema II Kirchoff pe singurul ochi existent de circuit, rezulta:
1. curentul prin circuit:
2. potentialele la noduri (considerate caderi de tensiune fata de nodul de referinta 0 ales):
V(1)=12V, V(2)=R2I=8V3. caderile de tensiune pe cele doua rezistente:
V(R1)=V(1)-V(2)=12V-8V=4V
V(R2)=V(2)-V(0)=8V-0V=8V
4. putere disipata de sursa de tensiuneVs:
P=VSI=12V*0,04A=0,48W=P(R1R2)=(R1+R2)*I2=300*(0,04A)2=0,48WCalculul acelorasi marimi electrice, folosind pachetul DESIGN CENTER EVAL:
3.1.1. In programul de editare Notepad se deschide fisierul de intrare divtens.cir: Divizorul rezistiv de tensiune
; linie de titlu*
; linie de comentariu(despartitoare)
*Lista de componente a circuitului
; linie de comanteriu (explicativa)
VS 1 0 12V
; sursa VS de 12V intre nodurile 1 si 0
R1 1 2 100
; rezistenta R1 de 100 intre nodurile 1 si 2
R2 2 0 2E2
; rezistenta R2 de 200 intre nodurile 2 si 0
*
; linie de comentariu(despartitoare)
.END
; instructiunea de incheiere a fisierului
3.1.2. In programul Pspice se deschide acelasi fisier de intrare, ceea ce permite simultan intrarea lui in executie. El va crea fisierul de iesire divtens.out ce poate fi citit din Notepad.3.1.3. Se revine in programul Notepad unde se deschide fisierul de iesire divtens.out. Se copiaza rezultatele simularii din fisierul de iesire, urmarind structura acestuia. Se compara rezultatele analizei Pspice ce cele ale calcului manual.3.1.4. Se remarca semnul minus al curentului I, deoarece el intra prin sursa de tensiune pe la borna si iese pe la borna +, contrar conventiei de semn pozitiv. Rezultatele Simularii:NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 12.0000 ( 2) 8.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VS -4.000E-02
TOTAL POWER DISSIPATION 4.80E-01 WATTS
3.2 Divizorul rezistiv de curentIn fig. 2.2 este prezentata scchema unui circuit format din doua rezistente R1 si R2 conectate in paralel, alimentat de la sursa de curent constant denumit Is de valoare 3A. Acest circuit simplu este un divizor rezistiv de curent.
Caluculul unor marimi electrice ale circuitului, folosind teoremele Kirchoff:Scriind teorema I Kirchoff in singurul nod din circuit existent (nodul 1) si teorema II Kirchoff, rezulta:
1. curentii prin rezistente:
;
2. caderea de tensiune pe sursa de curent si rezistente:
V(IS) = V(R1) = V(R2) = V(I) = R1I1 = R2I2 = 1k 2A = 2Kv
3. puterea disipata de sursa de curent IS:
Analiza PSPICE ( ( (Divizorul rezistiv de curent
IS 0 1 3A
R1 1 0 1K
R2 1 0 2K
.OP
.DC IS 1A 3A 1A
.PRINT DC I(R1) I(R2)
;instructiune pentru afisarea curentilor pe ramuri
.END
Rezultatele Simularii:
IS I(R1) I(R2)
1.000E+00 6.667E-01 3.333E-01
2.000E+00 1.333E+00 6.667E-01
3.000E+00 2.000E+00 1.000E+00
NODE VOLTAGE
( 1) 2000.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS
3.3 Puntea rezistivaIn fig.2.3 este prezentata schema unui circuit format din sase rezistente, alimentate de la sursa de tensiune constanta VS. Acest circuit este o punte rezistiva.
A) Calculul unor marimi electrice ale circuitului, folosind teoremele Kirchoff:
Cele 6 necunoscute sunt curentii prin cele 6 rezistente. Pentru determinarea lor, se scriu teoremele I si II ale lui Kirchoff si se rezolva sistemul de ecuatii obtinut:
1) in nodul 2: I1 = I2 + I3 ;
2) in nodul 3: I4 = I2 + I6 ;
3) in nodul 4: I3 = I5 + I6 ;
4) pe ochiul 1: VS = R1I1 + R2I2 + R4I4 ;
5) pe ochiul 2: 0 = R3I3 R2I2 + R6I6 ;
6) pe ochiul 3: 0 = R5I5 R4I4 R6I6 .
Aceste rezultate se vor confrunta cu cele din fisierul de iesire punter.out rezultat in urma simularii Pspise a fisierului de intrare punter.cir.
B)Varianta didactica descriptiva de calcul a acelorasi marimi electrice ale circuitului, folosind pachetul Design Center Eval:In programul Notepad se deschide fisierul de intrare c:\electron\L2\punter.cir. Se citeste programul corespunzator circuitului din fig.2.3:Analiza PSPICE ( ( (Puntea rezistiva
VS 1 0 12V
R1 1 2 50
R2 2 3 1k
R3 2 4 2k
R4 3 0 3k
R5 4 0 4k
R6 4 3 500
.OP
.DC VS LIST 12V
.PRINT DC V(1,2) V(2,3) V(2,4) V(3) V(4) V(4,3)
.PRINT DC I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) I(R5) I(R6)
.ENDRezultatele simularii:
VS V(1,2) V(2,3) V(2,4) V(3) V(4)
1.200E+01 2.464E-01 3.223E+00 3.412E+00 8.531E+00 8.341E+00
VS V(4,3)
1.200E+01 -1.896E-01
VS I(R1) I(R2) I(R3) I(R4) I(R5)
1.200E+01 4.929E-03 3.223E-03 1.706E-03 2.844E-03 2.085E-03
VS I(R6)
1.200E+01 -3.791E-04
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 12.0000 ( 2) 11.7540 ( 3) 8.5308 ( 4) 8.3412
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VS -4.929E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 5.91E-02 WATTS
A3
Dioda semiconductoare
1.Obiectul aplicatiei
Se studiaza caracteristicile statice ala diodei semiconductoare 1N4148, ale diodei modelate PSpice ca intrerupator de tensiune si ale didei Zener1N4148. Se determina punctual static de functionare al unui circuit cu dioda modelata liniar folosind teoremele Kichhoff si prin simulare PSpice, comparand apoi rezultatele obtinute. Ca aplicatie a diodei Zener este analizat stabilizatorul parametric classic pe baza caracteristicilor de transfer de iesire.
2. Caracteristicile statice
2.1. Caracteristica statica a diodei semiconductoare
Prin caracteristica statica a diodei se intelege expresia matematica si graficul dependentei iD=iD(uD), unde iD este curetul prin dioda, iar uD este caderea de tensiune la bornele bobinei.
-ecuatia matematica a caracteristicii statice a diodei semiconductoare
M- coeficient de multiplicare in avalansa a purtatorilor de sarcina
Is- curentul invers de saturatie al diodei
q- sarcina electronului
m- coeficient tehnologic, m(1,2)
k- constanta boltzamnn
T- temperature absoluta medie a mediului in care functioneaza dioda
Graficul caracteristiciistatice a diodei se delimiteaza in trei zone:
-zona 1: e situate in cadranul I, dioda fiind polarizata direct(iD>0, uD>0);
-zona 2: e situate in cadranul III, dioda e polarizata invers(iDModelul intrerupatorului SDR este denumit ICT si este definit in instructiunea:
MODEL(=) in care VON este cadere de tensiune a comutatorului inchis ( dioda conduce ), iar VOFF este caderea de tensiune a comutatorului deschis (dioda este blocata).
ANALIZA PSPICE ( ( (Caracteristica diodei
* modelata ca intrerupator comandat in tensiune *
VS 1 0 10V
SDR 2 3 2 3 ICT
VD 3 0 0.7V
R 1 2 1K
.MODEL ICT VSWITCH (RON=100.0 ROFF=20K VON=1mV VOFF=0mV)
.DC VS -10V 10V 0.2V
.PROBE
.ENDRezultatele simularii:
ICT
RON 100
ROFF 20.000000E+03
VON 1.000000E-03
VOFF 0
3.3. Caracteristica statica a unei diode Zener Pentru a trasa caracteristica statica a diodei Zener tip 1N750, se utilizeaza circuitul din fig.3.5, dioda fiind comandata in curent. Programul corespunzator este urmatorul (c:\electron\L3\dz_caract.cir):
ANALIZA PSPICE ( ( (Caracteristica diodei Zener 1N750
IS 0 1
DZ 1 0 D1N750
.LIB "DC3EVAL.LIB"
.DC IS -5mA 5mA 0.1mA
.PLOT DC V(1)
.PROBE
.ENDRezultatele simularii:D1N750
IS 880.500000E-18
ISR 1.859000E-09
BV 4.7
IBV .020245
NBV 1.6989
IBVL 1.955600E-03
NBVL 14.976
RS .25
CJO 175.000000E-12
VJ .75
M .5516
TBV1 -21.277000E-06
3.4. Determinarea PSF al diodei modelate
Punctul static de functionare (PFS) al diodei alimentata in curent continuu este un punct de coordonare PSF(UD, ID ) situate in planul iD = iD(uD )al caracteristicilor statice.
Ca de exemplu PSF, se propune schema din fig.3.6a. Inlocuind dioda polarizata direct cu modelul sau de curent continuu corespunzator fig.3.2.c in care comutatorul este inchis, rezistenta in canductie este notata rD = 10 si caderea de tensiune pe dioda in conductie este VD = 0.7 se obtine schema echivalenta din fig.3.6.b.
1) Calculul PSF si al altor marimi electrice ale crcuitului folosind teoremele KirchhoffSe scriu ecuatiile Kirchoff atasate circuitului:
Inlocuind valorile componentelor din figura rezulta valorile numerice.
Calculul PSF al unei diode modelate
VS 1 0 10
R 1 2 1k
rD 2 3 10
VD 3 0 0.7
.END 3.5 Stabilizator parametric cu dioda Zener
Stabilizatoarele parametrice realizate cu dioda Zener se bazeaza pe prosperitatea diodei Zener de a pastra tensiunea la bornele sale aproximativ constanta in zona 3 de strapungere inversa la variatiile tensiunii sursei de alimentare, rezistentei de sarcina, temeraturii, etc.
Schema stabilizatorului parametric are dioda Zener montata in parallel cu rezistenta de sarcina Rs pentru a mentine tensiunea V0 constanta.
Capacitatea stabilizatorului parametric de a mentine tensiunea V0 constanta la variatiile tensiunii de alimentare V1 si ale rezistentei de sarcina RS poate fi analizata pe graficele a doua caracteristici:
-caracteristica de transfer V0=V0(V1)|RS=const, care pune in evidenta stabilizarea tensiunii de iesire la variatiile tensiunii de intrare V1;
-caracteristica de iesire V0=V0(IS)|VI=const,care pune in evidenta stabilizarea tensiunii de iesire la variatiile rezistentei de sarcina RS
ANALIZA PSPICE ( ( (Calculul PSF al diodei modelate
VS 1 0 10
R 1 2 1k
rD 2 3 10
VD 3 0 0.7
.END
Rezultatele simularii:NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 10.0000 ( 2) .7921 ( 3) .7000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VS -9.208E-03
VD 9.208E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 8.56E-02 WATTS
Stabilizator parametric cu dioda Zener*caracteristica de transfer*
ANALIZA PSPICE ( ( (Stabilizator parametric cu dioda Zener
* caracteristica de transfer *
VI 1 0
R 1 2 470
DZ 0 2 DZ10V
RS 2 0 2K
.MODEL DZ10V D (BV=10V IBV=5mA)
.DC VI 0V 20V 0.5V
.PROBE
.ENDRezultatele simularii:
DZ10V
IS 10.000000E-15
BV 10
IBV 5.000000E-03
*caracteristica de iesire*
ANALIZA PSPICE ( ( (Stabilizator parametric cu dioda Zener
* caracteristica de iesire *
VI 1 0 20V
R 1 2 470
DZ 0 2 DZ10V
IS 2 0
.MODEL DZ10V D (BV=10V IBV=5mA)
.DC IS 0mA 40mA 0.5mA
.PROBE
.ENDRezultatele simularii:
DZ10V
IS 10.000000E-15
BV 10
IBV 5.000000E-03
VI 1 0
R 1 2 470
DZ 0 2 DZ10V
RS 2 0 2K
.MODEL DZ10V D (BV=10V IBV=5mA)
.DC VI 0V 20V 0.5V
.PROBE
.END
Stabilizator parametric cu dioda Zener
* caracteristica de iesire *
VI 1 0 20V
R 1 2 470
DZ 0 2 DZ10V
IS 2 0
.MODEL DZ10V D (BV=10V IBV=5mA)
.DC IS 0mA 40mA 0.5mA
.PROBE
.END
A4
Tranzistorul bipolar cu jonctiuni
1.Obiectul aplicatiei Se studiaza tranzistorul bipolar cu jonctiuni (TBJ) lafunctionarea ca amplificatory in regiunea activa normala (RAN) si la functionarea in regim de comutatie.
2.Caracteristicile statice ale TBJ
Un TBJ poate fi considerat un diport avand doua perechi de borne numite porturi, unul de intrare si unul de iesire.
Caracteristicile statice reprezinta graficele dependentelor unui curent in functie de o tensiune, atunci cand celalalt curent si cealalta tensiune sunt constante , la alimentarea circuitului cu TBJ in cureent continuu.
Tipuri de caracteristici statice:
-caracteristici statice de intrare, care reprezinta dependenta intre curentul si tensiunea de intrare iB=iB(uBE)|iC,uCE=constant-caracteristici statice de transfer, care reprezinta dependenta intre curentul de iesire si tensiunea de intrare iC=iC(uBE)|iB, uCE=constant
-caracteristici statice de iesire , care reprezinta dependenta intre curentul si tensiunea de iesire iC=iC(uCE)|iB, uBE=constant2.1.Caracteristica statica de intrare
ANALIZA PSPICE ( ( (
Caracteristica de intrare a tipului NPN de model intern PSpice
VCC 3 0 10V
IBB 0 1 100uA
RB 1 0 1000K
RC 2 3 0.01
QT 2 1 0 QINT
.MODEL QINT NPN(BF=200)
.DC IBB 0uA 100uA 0.5uA
.PROBE
.ENDRezultatele masurarii:
QINT
NPN
IS 100.000000E-18
BF 200
NF 1
BR 1
NR 1
Caracteristica statica de transfer
2.2 Caracteristica statica de iesire
ANALIZA PSPICE ( ( (Caracteristica de iesire a tipului NPN de model intern PSpice
VCC 4 0 10V
IB 0 1 25uA
RB 1 2 0.01
RC 4 3 0.01
QT 3 2 0 QINT
.MODEL QINT NPN(BF=200)
.DC VCC 0V 10V 0.05V IB 5uA 25uA 5uA
.PROBE
.END
Rezultatele simularii:
INT
NPN
IS 100.000000E-18
BF 200
NF 1
BR 1
NR 1
Vizualizarea familiei de caracteristici statice de iesire este asigurata de instructiunea .DC cu baleiere imbricate.Sintaxa instructiunii este:
.DC [LIN] [urmatoarea specificatie baleiaj]
Instructiunea .DC din fisierul de intrare desemneaza efectuarea unei analize de curent continuu.
3.Studiul TBJ in regiunea activa normala (RAN)
Orice analiza de curent alternative a etajelor de amplificare realizate cu TBJ real se inlocuieste cu modelul sau de curent continuu.
Analiza de c.c. se mai numeste si polarizarea TBJ-ului si are ca scop determinarea punctului static de functionare care este un punct in planul caracteristicilor statice de iesire de coordonate PSF(VCE,IC) b)
Nr.crt.U
11,6511
212
30,9511
ANALIZA PSPICE ( ( (Circuit de polarizare pentru un tranzistor bipolar
VCC 2 0 12V
VBE 1 3 0.7V
F 2a 3 VBE 100.0
RB1 2 1 47K
RB2 1 0 8.2K
RC 2 2a 2K
RE 3 0 500
.OP
.DC VCC 12V 12V 12V
.PRINT DC I(RC) I(RE)
.ENDRezultatele simularii:
VCC I(RC) I(RE)
1.200E+01 1.883E-03 1.902E-03NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 1.6511 ( 2) 12.0000 ( 3) .9511 ( 2a) 8.2332
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -2.104E-03
VBE 1.883E-05
TOTAL POWER DISSIPATION 2.52E-02 WATTS
Amplificatorul operational. Aplicatii elementare
1. Obiectul aplicatiei
Se defineste notiunea de amplificator operational (AO) si se desciu modelele echivalente de AO ideal si AO real. Se enumere parametrii specifici AO real. Se demonstreaza relatiile matematice ale amplificarii in tensiune si/sau ale tensiunii de iesire pentru configuratiile de baza si se traseaza caracteristica amplitudine-frecventa. Se simuleaza cu programul Pspice toate configuratiile de baza si se compara rezultatele obtinute prin simulare cu formulele de4 calcul demonstrate si cu rezultatele experimentale. 2. Introducere teoretica2.1. Definitie, modele echivalente si parametrii ai AOAmplificator operational este un amplificator de curent continuu cu performante deosebite: amplificare proprie in bucla deschisa a foarte mare, rezistenta de intrare Ri foarte mare si rezistenta de iesire RO foarte mica. Astfel, el se apropie de notiunea de amplificator ideal de tensiune, reprezentat de AO ideal care are a,Ri tinzand la infinit si Ro tinzand la 0.
AO real are o structura interna complexa, fiind alcatuit di mai multe etaje de amplificare cu reactie. AO este realizat industrial sub forma unui circuit integrat monolitic. In fig. 5.1. este reprezentat simbolul AO (fig 5.1.a ) model de AO ce tine cont de amplificarea in bucla deschisa a finita( fig. 5.1.b) si un model in care a, Ri si Ro sunt finite(fig 5.1.c). In figura 5.1.a. se folosesc urmatoarele notatii specifice AO: U+ - potentialul bornei pozitive(neinversoare) AO:U- - potentialul bornei negative(inversoare) U=U+ -U- - tensiunea de intrare diferentiala, Uo tensiunea de iesire, I+p curentul de intrare(polarizare) al bornei neinversoare, I- p curentul de intrare(polarizare) bornei inversoare, E+ si E- - cele doua tensiuni de alimentare diferentiale ale AO. Fig. 5.1.b permite scrierea relatiei de legatura intre tensiunea diferentiala de intrare si tensiunea de iesire: U0= a(U+ -U-)=aU.
Configuratia de AO neinversorIn fig 5.2. se propune o configuratie de AO ideal neinversor:
Fig. 5.2. Configuratia de Ao ideal neinversor
V+=V-V+=V(2)=ViV-=V(I)=RI*I
V0=(RR+RI)I
Eliminand curentul I din sistemul de ecuatii rezulta :
- tensiunea de iesire :
- amplificarea in tensiune:
Pe baza figurii 5.2 se poate justifica denumirea de neinversoare a acestei configuratii, anume tensiunea de intrare Vi se aplica pe borna neinversoare a AO, iar polaritatea (semnul) tensiunii de iesire Vo este aceeasi (neinversata) fata de polaritatea tensiunii de intrare Vi.
ANALIZA PSPICE( ( (
Configuratia de AO neinversor
VI 2 0 0.1V
E 3 0 2 1 2E5
;AO are ntre nodurile 3 si 0, ntre nodurile 2 si 1 si a=20000
RI 0 1 10K
RR 1 3 100K
RIN 1 2 1G
;AO are rezistenta interna RIN=1G plasata intre nodurile 1 si 2
.OP
;instructiune de calcul a punctului de functionare n c.c.
.TF V(3) VI
;instructiune de calcul a functiei de transfer (TF=Transfer Function)
.END
Rezultatele simularii:
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) .1000 ( 2) .1000 ( 3) 1.0999
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VI -5.500E-15 TOTAL POWER DISSIPATION 5.50E-16 WATTS
VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
NAME E
V-SOURCE 1.100E+00
I -SOURCE -9.999E-06
Configuratia de AO repetor de tensiuneIn fig 5.3. se propune o configuratie de AO ideal repetor de tensiune
Aceasta configuratie se obtine din configuratia de AO ideal neinversor (5.2) daca se renunta la rezistenta RI (teoretic, RI tinde la infinit)si la rezistenta RR (teoretic RR tinde la 0).
Se aplica relatii specifice AO ideal si teoremele Kirchhoff:
V+=V-
V+=V(2)=ViV- =V(1)=V(3)=V0
Din sistemul de ecuatii rezulta: tensiunea de iesire V0=Vi
- amplificarea in tensiune
Pe baza fig 5.3 putem justifica denumirea de repetoare de tensiune a acestei configuratii, anume tensiunea de iesire V0 este egala (repeta)tensiunea de intrare Vi.
ANALIZA PSPICE( ( (
Configuratia de AO repetor de tensiune
VI 2 0 1V
E 1 0 2 1 2E5
RIN 1 2 1G
.OP
.TF V(1) VI
.END
Rezultatele simularii:
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 1.0000 ( 2) 1.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VI -5.000E-15
TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E-15 WATTS
VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
NAME E
V-SOURCE 1.000E+00
I-SOURCE 5.000E-15
Configuratia de AO inversor
In figura 5.4 se propune o configuratie de AO inversor.
Se aplica relatiile specifice AO ideal si teoremele lui Kirchhoff:
V+=V-
V+=0
V- =V(2)=Vi-Ri*IV0=Vi-(RR+RI)I
Eliminand curentul I din sistemul ed ecuatii rezulta:
tensiunea de iesire :
amplificarea in tensiune:
Pe baza fig 5.4 si arelatiilor de mai sus putem justifica denumirea de inversoare a acestei configuratii, anume tensiunea de intrare Vise aplia pe borna inversoare a AO iar polaritatea (semnul) tensiunii de iesire V0 este opusa (inversata) fata de polaritatea tensiunii de intrare Vi.
ANALIZA PSPICE( ( (
Configuratia de AO inversor
VI 1 0 0.1V
E 3 0 0 2 2E5
RI 1 2 10K
RR 2 3 100K
RIN 2 3 1G
.OP
.TF V(3) VI
.END
Rezultatele simularii:NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) .1000 ( 2) 4.999E-06 ( 3) -.9998
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VI -1.000E-05
TOTAL POWER DISSIPATION 1.00E-06 WATTSVOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
NAME E
V-SOURCE -9.998E-01
I-SOURCE 1.000E-05
Configuratia de AO inversor de polaritate
Aceasta configuratie este un caz particular al configuratiei de AO inversor, anume cazul din fig. 5.4. in care se aleg cele doua rezistente egale, anume RI=RR. Atunci sistemul de ecuatii rezulta:
tensiunea de iesire :
amplificarea in tensiune :
Pe baza figurii particularizate (RI=RR) si a relatilor de mai sus putem justificca denumirea de inversoare de polaritate a acestei configuratii, anume tensiunea de intrare Vi se aplica pe borna inversoare a AO, iar tensiunea de iesire V0 are aceeasi valoare in modul cu tensiunea de intrare Vi , dar este de semn contrar acesteia(are polaritatea inversata).
ANALIZA PSPICE( ( (
Configuratia de AO inversor de polaritate
VI 1 0 0.1V
E 3 0 0 2 2E5
RI 1 2 10K
RR 2 3 10K
RIN 2 3 1G
.OP
.TF V(3) VI
.END
Rezultatele simularii:NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) .1000 ( 2) 500.0E-09 ( 3) -.1000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VI -1.000E-05
TOTAL POWER DISSIPATION 1.00E-06 WATTS
VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
NAME E
V-SOURCE -1.000E-01
I-SOURCE 1.000E-05
Configuratia de AO sumator
Fig 5.5 propune o configuratie de AO sumator de tensiune a carui tensiune de iesire V0 este suma ponderata cu semn schimbat a tensiunilor Vi, Vi2, Vi3
Se aplica relatiile specifice AO ideal si teoremele Kirchhoff:
V+=V-
V+=V(2)=0
V- =V(1)=Vi1-R1I1= Vi2-R2I2= Vi3-R3I3
I = I1+I2+I3
V0= -RR*I
Eliminand curentii din sistemul de ecuatii de mai sus rezulta expresia tensiunii de iesire:
ANALIZA PSPICE( ( (
Configuratia de AO sumator
VI1 1a 0 10V
R1 1a 1 1K
VI2 1b 0 20V
R2 1b 1 2K
VI3 1c 0 30V
R3 1c 1 3K
RR 1 3 10K
Rx 2 0 900
E 3 0 2 1 2E5
RIN 2 1 1G
.OP
.END
Rezultatele simularii:NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) .0015 ( 2) 1.350E-09 ( 3) -299.9700 ( 1a) 10.0000
( 1b) 20.0000 ( 1c) 30.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VI1 -9.999E-03
VI2 -9.999E-03
VI3 -1.000E-02
TOTAL POWER DISSIPATION 6.00E-01 WATTS
VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
NAME E
V-SOURCE -3.000E+02
I-SOURCE 3.000E-02
Configuratia de AO diferentialIn fig 5.6 se propune o configuratie de AO ideal diferential de tensiune a carui tensiune de iesire V0 este ponderea diferentei tensiunilor de intrare Vi1 si Vi2
Se aplica relatiile specifice AO ideal si teoremele lui Kirchhoff:
V+=V-
V+=V(3)= Vi2-RSI2
V- =V(2)=Vi1-R1I1
Vi=V0+(RR+RI)I1
Eliminand curentii din sistemul de ecuatii si alegand RI/RR=RS/RP, rezulta expresia tensiunii de iesire V0 a diferentei tensiunilor de intrare:
ANALIZA PSPICE( ( (
Configuratie de AO diferential
V1 4 0 0.5V
V2 1 0 0.2V
E 5 0 3 2 2E5
RI 1 2 10K
RR 2 5 100K
RIN 2 3 1G
RS 4 3 2.2k
RP 3 0 22k
.OP
.END
Rezultatele simularii:NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) .2000 ( 2) .4545 ( 3) .4545 ( 4) .5000 ( 5) 2.9998
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
V1 -2.066E-05
V2 2.545E-05
TOTAL POWER DISSIPATION 5.24E-06 WATTSVOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES
NAME E
V-SOURCE 3.000E+00
I-SOURCE -2.545E-05
Configuratia de AO derivator
In fig. 5.7. se propune o configuratie de AO ideal derivator de tensiune a carui tensiune de iesire vo(t) este derivata cu semn schimbat a tensiunii de intrare vi(t).
Se aplica relatiile specifice AO ideal si teoremele lui Kirchhoff:
v+ = v-
v+ =0
v- =V(2)= vi(t)- vC(t)
v0(t) = -RR*i(t)
Eliminand curentul Vi din sistemul de ecuatii de mai sus rezulta expresia tensiunii de iesire v0(t) ca derivata ponderata cu semn schimbat a tensiunii de intrare vi(t):
EMBED Equation.DSMT4 ANALIZA PSPICE( ( (
Configuratie de AO derivator
VI 1 0 PULSE(0V 1V 0 1us 1us 0.5ms 1ms)
CI 1 2 560pF
RIN 0 2 10M
RR 2 3 100k
E 3 0 0 2 1E5
.TRAN 0.1us 2ms 0us 0.1us
.PROBE
.END
Rezultatele simularii: NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 0.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VI 0.000E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS
Configuratia de AO integrator
In fig 5.8 se propune o configuratie de AO ideal integrator de tensiune a carui tensiune de iesire v0(t)este integrala ponderata si cu semn schimbat a tensiunii de intrare vi(t).
Se aplica relatiile specifice AO ideal si teoremele lui Kirchhoff:
v+ = v-
v+ =0
v- =V(2)= vi(t)- R1*i(t)
v0(t)= -vC(t)
Eliminand curentul i(t) din sistemul de ecuatii, rezulta expresia tensiunii de iesire v0(t) ca integrala ponderata cu semn schimbat a tensiunii de intrare vi(t):
ANALIZA PSPICE( ( (
Configuratie de AO integrator
VI 1 0 PULSE(0V 1V 0 1us 1us 0.5ms 1ms)
RI 1 2 10k
CR 2 3 33nF
RIN 0 2 10M
E 3 0 0 2 1E5
.TRAN 0.1us 2ms 0us 0.1us
.PROBE
.END
Rezultatele simularii:NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 0.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VI 0.000E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 0.00E+00 WATTS
A7Circuite logice combinationale elementare
1.Obiectul aplicatiei
Aplicatia are ca scop familiarizarea cu portile logice NU,SI,SAU,SI-NU, SAU-NU, si SAU-EXCLUSIV , care fac parte din clasa circuitelor logice combinationale.Se prezinta theoretic principiile si legile algebrei booleene, simbolurile portilor logice,functiile logice pe care acestea le realizeaza si tabelele de adevar corespunzatoare. Se verifica parctic cu voltemtru electronic pe machete de laborator tebelele de adevar ale portilor logice studiate si se ridica caracteristica de transfer a portii logice NU. Se analizeaza portile logice prin simularea PSpice pe baza formelor de unda ale semnalelor de iesire cand la intrare se aplica un semnal (semnale) logice avand o succesiune oarecare de valori logice.2. Introducere teoretica
Circuitele logice sunt circuite electronice care opereaza cu semnale logice (digitale) care nu pot lua decat doua valori (niveluri) logice:
nivelul logic 0:semnifica,de exemplu,lipsa semnalului 0V;
nivelul logic 1:semnifica,de exemplu,prezenta semnalului 5V.
De aceea, forma de unda a semnalelor logice este intotdeauna dreptunghiulara.In fig.7.1. succesiunea de valori logice ale tensiunii V(1)
este 10101.
fig.7.1 Exemplu de semnal logicDenumirea portii logiceSimbolul portii logiceFunctia booleana implementata de poartaTabela de adevar a functiei logice
NU
Functia negatie:
SI
Functia conjunctie:
SAU
Functia disjunctie:
SI-NU
Functia conjunctie negata:
SAU-NU
Functia disjunctie negata:
SAU-EXCLUSIV
Functia echivalenta logica negata:
Mentionam ca in definirea functiilor logice conjunctie negata si disjunctie negata sau folosit si legile lui Morgan:
Ele fac parte din legile si principiile calcululi propozitional din algebra booleana si anume:
1.Legea de idempotenta:
2.Legea de comutativitate:
3.Legile de asocoativitate:
4.Legile de absorbtie:
5.Legile de distributivitate:
6.Legile lui 1 si 0:
7.Principiul tertului exclus:
8.Principiul contradictiei:
9.Principiul dublei negatii:
10.Legile lui Morgan:
unde A si B sunt propozitii care pot lua valorile de adevar 1 (propozitie adevarata) sau 0 (propozitie falsa).
3.Analiza Spice
Poarta logica NU de tip 7404
Un circuit care cuprinde o singura poarta NU.Semanlul V(1) de la intrarea circuitului este un tren de impulsuri care utilizeaza optiunea PWL a sursei independente de tensiune.
fig.7.2. Circuit pentru simularea portii logice NU
ANALIZA PSPICE ( ( (Poarta NU 7404
VCC 3 0 5V
X 1 2 7404
.LIB DC3EVAL.LIB
V 1 0 PWL(0s 0V 1.5s 0V 1.5001s 5V 1.7s 5V 1.7001s
+ 0V 3.5s 0V 3.5001s 5V 4.5s 5V 4.5001s 0V 5s 0V)
R 3 2 100K
.TRAN 0.01ms 5s
.PROBE
.END
Rezultatele simulari:
Diode MODEL PARAMETERS
D74CLMP D74
IS 1.000000E-15 100.000000E-18
RS 2 25
CJO 2.000000E-12 2.000000E-12
BJT MODEL PARAMETERS
Q74
NPN
IS 100.000000E-18
BF 49
NF 1
ISE 100.000000E-18
BR .03
NR 1
ISC 400.000000E-18
RB 50
RBM 50
RC 20
CJE 1.000000E-12
VJE .9
MJE .5
CJC 500.000000E-15
VJC .8
CJS 3.000000E-12
VJS .7
MJS .33
TF 200.000000E-12
TR 10.000000E-09NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 0.0000 ( 2) 3.5028 ( 3) 5.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -1.497E-05
V 1.043E-03
X$DIGIFPWR.VDPWR -8.534E-03
X$DIGIFPWR.VDGND -1.033E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 4.27E-02 WATTS
Functia negatie:
V(1)f1
01
10
Poarta logica SI
fig.7.4 Circuit echivalent pentru simularea portii logice SIANALIZA PSPICE ( ( (Poarta SI
VCC 6 0 5V
X1 1 3 7404
X2 2 4 7404
X3 3 4 5 7402
.LIB DC3EVAL.LIB
V1 1 0 PWL(0s 0V 0.1ms 5v 1s 5V 1.0001s 0V 2s 0V
+ 2.0001s 5V 3s 5V 3.0001s 0V 4s 0V 4.0001 5V 5s 5V)
V2 2 0 PWL(0s 0V 1.5s 0V 1.5001s 5V 1.7s 5V 1.7001s
+ 0V 3.5s 0V 3.5001s 5V 4.5s 5V 4.5001s 0V 5s 0V)
R1 6 3 100K
R2 6 4 100K
R3 6 5 100K
.TRAN 0.01ms 5s
.PROBE
.END
Rezultatele simulari:
Diode MODEL PARAMETERS
D74CLMP D74
IS 1.000000E-15 100.000000E-18
RS 2 25
CJO 2.000000E-12 2.000000E-12
BJT MODEL PARAMETERS
Q74
NPN
IS 100.000000E-18
BF 49
NF 1
ISE 100.000000E-18
BR .03
NR 1
ISC 400.000000E-18
RB 50
RBM 50
RC 20
CJE 1.000000E-12
VJE .9
MJE .5
CJC 500.000000E-15
VJC .8
CJS 3.000000E-12
VJS .7
MJS .33
TF 200.000000E-12
TR 10.000000E-09NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 3.5000 ( 4) 3.5000
( 5) .0903 ( 6) 5.0000VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -7.910E-05
V1 1.043E-03
V2 1.043E-03
X$DIGIFPWR.VDPWR -3.107E-02
X$DIGIFPWR.VDGND -2.012E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 1.56E-01 WATTS
Poarta logica SAU
fig.7.4 Circuit echivalent pentru simularea portii logice SAU
ANALIZA PSPICE ( ( (Poarta SAU
VCC 5 0 5V
X1 1 2 3 7402
X2 3 4 7404
.LIB DC3EVAL.LIB
V1 1 0 PWL(0s 0V 0.1ms 5v 1s 5V 1.0001s 0V 2s 0V
+ 2.0001s 5V 3s 5V 3.0001s 0V 4s 0V 4.0001 5V 5s 5V)
V2 2 0 PWL(0s 0V 1.5s 0V 1.5001s 5V 1.7s 5V 1.7001s
+ 0V 3.5s 0V 3.5001s 5V 4.5s 5V 4.5001s 0V 5s 0V)
R1 5 3 100K
R2 5 4 100K
.TRAN 0.01ms 5s
.PROBE
.END
Rezultatele simulari:
Diode MODEL PARAMETERS
D74CLMP D74
IS 1.000000E-15 100.000000E-18
RS 2 25
CJO 2.000000E-12 2.000000E-12
BJT MODEL PARAMETERS
Q74
NPN
IS 100.000000E-18
BF 49
NF 1
ISE 100.000000E-18
BR .03
NR 1
ISC 400.000000E-18
RB 50
RBM 50
RC 20
CJE 1.000000E-12
VJE .9
MJE .5
CJC 500.000000E-15
VJC .8
CJS 3.000000E-12
VJS .7
MJS .33
TF 200.000000E-12
TR 10.000000E-09NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 3.5000 ( 4) .0903
( 5) 5.0000VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -6.410E-05
V1 1.043E-03
V2 1.043E-03
X$DIGIFPWR.VDPWR -2.289E-02
X$DIGIFPWR.VDGND -2.027E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 1.15E-01 WATTS
Poarta logica SI-NU
fig.7.5. Circuit echivalent pentru simularea portii logice SI-NU
ANALIZA PSPICE ( ( (Poarta SI-NU
VCC 7 0 5V
X1 1 3 7404
X2 2 4 7404
X3 3 4 5 7402
X4 5 6 7404
.LIB DC3EVAL.LIB
V1 1 0 PWL(0s 0V 0.1ms 5v 1s 5V 1.0001s 0V 2s 0V
+ 2.0001s 5V 3s 5V 3.0001s 0V 4s 0V 4.0001 5V 5s 5V)
V2 2 0 PWL(0s 0V 1.5s 0V 1.5001s 5V 1.7s 5V 1.7001s
+ 0V 3.5s 0V 3.5001s 5V 4.5s 5V 4.5001s 0V 5s 0V)
R 7 6 100K
.TRAN 0.01ms 5s
.PROBE
.END
Rezultatele simulari:
Diode MODEL PARAMETERS
D74CLMP D74
IS 1.000000E-15 100.000000E-18
RS 2 25
CJO 2.000000E-12 2.000000E-12
BJT MODEL PARAMETERS
Q74
NPN
IS 100.000000E-18
BF 49
NF 1
ISE 100.000000E-18
BR .03
NR 1
ISC 400.000000E-18
RB 50
RBM 50
RC 20
CJE 1.000000E-12
VJE .9
MJE .5
CJC 500.000000E-15
VJC .8
CJS 3.000000E-12
VJS .7
MJS .33
TF 200.000000E-12
TR 10.000000E-09NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 6) 3.5028 ( 7) 5.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -1.497E-05
V1 1.043E-03
V2 1.043E-03
X$DIGIFPWR.VDPWR -9.577E-03
X$DIGIFPWR.VDGND -2.076E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 4.80E-02 WATTS
Poarta logica SAU-NU
fig.7.6.Circuit pentru simularea portii logice SAU-NU
ANALIZA PSPICE ( ( (Poarta SAU-NU 7402
.LIB DC3EVAL.LIB
VCC 4 0 5V
R 4 3 100K
X 1 2 3 7402
V1 1 0 PWL(0s 0V 0.1ms 5v 1s 5V 1.0001s 0V 2s 0V
+ 2.0001s 5V 3s 5V 3.0001s 0V 4s 0V 4.0001 5V 5s 5V)
V2 2 0 PWL(0s 0V 1.5s 0V 1.5001s 5V 1.7s 5V 1.7001s
+ 0V 3.5s 0V 3.5001s 5V 4.5s 5V 4.5001s 0V 5s 0V)
.TRAN 0.01ms 5s
.PROBE
.END
Rezultatele simulari:
Diode MODEL PARAMETERS
D74CLMP D74
IS 1.000000E-15 100.000000E-18
RS 2 25
CJO 2.000000E-12 2.000000E-12
BJT MODEL PARAMETERS
Q74
NPN
IS 100.000000E-18
BF 49
NF 1
ISE 100.000000E-18
BR .03
NR 1
ISC 400.000000E-18
RB 50
RBM 50
RC 20
CJE 1.000000E-12
VJE .9
MJE .5
CJC 500.000000E-15
VJC .8
CJS 3.000000E-12
VJS .7
MJS .33
TF 200.000000E-12
TR 10.000000E-09NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) 3.5028 ( 4) 5.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VCC -1.497E-05
V1 1.043E-03
V2 1.043E-03
X$DIGIFPWR.VDPWR -9.577E-03
X$DIGIFPWR.VDGND -2.076E-03
TOTAL POWER DISSIPATION 4.80E-02 WATTS
A10
Redresoare
1.Obiectul aplicatiei
Aplicatia are ca scop studiul redresoarelor monofazate,bifazate si trifazate necomandate, semicomandate si comandate,cu sau fara filtru de netezire a tensiunii si/sau curentului redresat.Simularea PSpice are ca scop vizualizarea formelor de unda si analiza comparativa a valorilor medii ale tensiunilor redresate ale redresoarelor similare necomandate, semicomandate si comandate, precum si analiza redresorului trifazat necomandat.
2.Introducere teoretica
Redresoarele sunt convertoare energetice c.a.-c.c. care au rolul de a transforma o tensiune alternativa sinusoidala intr-o tensiune cu o componenta continua (valoare medie) semnificativa.
Prezentarea schemelor studiate
In fig.10.1 sunt prezentate diferite scheme de redresoare monofazate (alimentate de la o singura sursa de tensiune alternativa sinusoidala), monoalternanta (redreseaza doar alternanta pozitiva a tensiunii de alimentare sinusoidala), necomandate (realizate exclusiv cu diode), cu sarcina rezistiva R.
Filtrele de netezire sunt filtre de tip trece-jos,scopul lor fiind acela de a retine doar componenta continua.Astfel,bobina L montata in serie cu sarcina filtreaza curentul redresat ,iar condensatorul C montat in paralel cu sarcina filtreaza tensiunea redresata .Filtrele in si sunt filtre combinate LC, care filtreaza simultan marimile electrice .
In fig.10.2 sunt prezentate diferite scheme de redresoare bifazate (alimentate de la doua surse de tensiune alternativa sinusoidala, in antifaza) necomandate,cu sarcina rezistiva R,cu sau fara filtre L si/sau C.
In fig.10.3 sunt prezentate scheme de redresoare monofazate si bifazate, comandate (realizate exclusiv cu tiristoare) si semicomandate (realizate din diode si tiristoare, in numar egal,cu sarcina rezistiva R si fara filtre.
fig.10.1 Scheme de redresoare monofazate necomandate cu sarcina rezistiva R
a) fara filtre de netezire; b) cu filtru L; c) cu filtru C; d)cu filtru in ;
e) cu filtru in
fig.10.2 Scheme de redresare bifazate cu sarcina rezistiva R
a) fara filtre de netezire; b)cu filtru L; c) cu filtru C
fig.10.3 Scheme de redresoare monofazate si bifazate
a) monofazat comandat; b)bifazat comandat; c)bifazat semicomandat
fig.10.4. Scheme de redresoare trifazate cu punct median
a) varianta necomandata; b) varianta comandata;
4.2.1 Analiza redresorului monofazat necomandat cu sarcina rezistiva ANALIZA PSPICE ( ( (Redresor monofazat monoalternanta necomandat cu sarcina rezistiva R
VS 1 0 SIN(0V 10 V 50 Hz)
D 1 2 DINT
R 2 0 1k
.MODEL DINT D ;dioda modelata DINT se gaseste ub biblioteca PSpice
.TRAN 0.1ms 40ms 0ms ;analiza in timp in regim tranzitoriu
.FOUR 50Hz V(2) V(1)
.PROBE
.END
Rezultatele simularii:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(2)
DC COMPONENT = 2.843263E+00
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ)
COMP COMP
(DEG) PHASE (DEG)
1
5.000E+01 4.552E+00 1.000E+00 4.769E-04 0.000E+00
2
1.000E+02 2.094E+00 4.601E-01 -9.000E+01 -9.000E+01
3
1.500E+02 1.399E-01 3.074E-02 1.800E+02 1.800E+02
4.2.2 Analiza redresorului monofazat necomandat cu sarcina rezistiva si filtru C
ANALIZA PSPICE ( ( (Redresor monofazat monoalternanta necomandat cu sarcina R si filtru C
VS 1 0 SIN(0V 10V 50Hz)
D 1 2 DINT
R 2 0 1K
C 2 0 25uF
.MODEL DINT D
.TRAN 0.1ms 100ms 0ms 0.05ms
.FOUR 50Hz V(2)
.PROBE
.END
Rezultatele simularii:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(2)
DC COMPONENT = 6.974635E+00 HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMP
COM (DEG) PHASE (DEG)
1 5.000E+01 1.699E+00 1.000E+00 -4.878E+01 0.000E+00
2 1.000E+02 7.644E-01 4.500E-01 -1.078E+02 -1.022E+01
3 1.500E+02 4.215E-01 2.482E-01 -1.629E+02 -1.652E+01
4.2.3 Analiza redresorului bifazat necomandat cu sarcina rezistivaANALIZA PSPICE ( ( (Redresor bifazat bialternan necomandat cu sarcina R
V1 1 0 SIN(0V 10V 50Hz)
V2 0 3 SIN(0V 10V 50Hz)
D1 1 2 DINT
D2 3 2 DINT
R 2 0 1K
.MODEL DINT D
.FOUR 50Hz V(2)
.TRAN 0.1ms 40ms 0ms 0.05ms
.PROBE
.END
Rezultatele simularii:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(2)
DC COMPONENT = 5.686527E+00
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ)
COMP COMP (DEG) PHASE (DEG)
1 5.000E+01 3.337E-08 1.000E+00 -2.905E+01 0.000E+00
2 1.000E+02 4.189E+00 1.255E+08 -9.000E+01 -3.189E+01
3 1.500E+02 4.858E-08 1.456E+00 -2.252E+01 6.464E+01
4.2.4 Analiza redresorului necomandat cu sarcina rezistiva si filtru C
ANALIZA PSPICE ( ( (Redresor bifazat bialternanta cu sarcina R si filtru C
V1 1 0 SIN(0V 10V 50Hz)
V2 0 3 SIN(0V 10V 50Hz)
D1 1 2 DINT
D2 3 2 DINT
R 2 0 1K
C 2 0 25uF
.MODEL DINT D
.FOUR 50Hz V(2) I(R)
.TRAN 0.1ms 40ms 0ms 0.05ms
.PROBE
.ENDRezultatele simularii:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(2)
DC COMPONENT = 8.163781E+00
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ)
COMP
COMP (DEG) PHASE (DEG)
1 5.000E+01 2.341E-08 1.000E+00 -7.771E+01 0.000E+00
2 1.000E+02 9.543E-01 4.077E+07 -1.289E+02 2.650E+01
3 1.500E+02 5.553E-08 2.372E+00 -1.065E+02 1.266E+02
4.2.5 ANALIZA REDRESORULUI MONOFAZAT COMANDAT CU SARCINA REZISTIVA (T=20ms)
ANALIZA PSPICE ( ( (Redresor monofazat monoalternanta comandat cu sarcina R
.LIB DC3EVAL.LIB
VS 1 0 SIN(0V 20V 50HZ)
VC 4 2 PULSE(0V 5V 2.5ms 0.1ms 0.1ms 1ms 10ms)
RC 3 4 100
X 1 3 2 2N1595
R 2 0 100
.TRAN 0.1ms 40ms 0ms 0.05ms
.FOUR 50Hz V(2)
.PROBE
.END
Rezultatele simularii:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(2)
DC COMPONENT = 5.163000E+00
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO HZ
COMP COMP (DEG) PHASE (DEG)
1
5.000E+01 8.829E+00 1.000E+00 -9.810E+00 0.000E+00
2
1.000E+02 5.222E+00 5.915E-01 -1.064E+02 -8.677E+01
3
1.500E+02 1.649E+00 1.868E-01 1.767E+02 2.062E+02
4.2.6 Analiza redresorului bifazat comandat cu sarcina rezistiva
ANALIZA PSPICE ( ( (Redresor bifazat bialternan comandat cu sarcina R
.LIB DC3EVAL.LIB
V1 1 0 SIN(0V 20V 50Hz)
V2 0 3 SIN(0V 20V 50Hz)
X1 1 4 2 2N1595
X2 3 5 2 2N1595
R 2 0 100
R1 4 6 100
R2 5 6 100
VC 6 2 PULSE(0V 5V 2.5ms 0.1ms 0.1ms 1ms 10ms)
.TRAN 0.1ms 40ms 0ms 0.05ms
.FOUR 50Hz V(2)
.PROBE
.ENDRezultatele simularii:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(2)
DC COMPONENT = 1.032830E+01
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMP COMP (DEG) PHASE (DEG)
1
5.000E+01 6.769E-06 1.000E+00 4.607E+01 0.000E+00
2
1.000E+02 1.045E+01 1.543E+06 -1.064E+02 -1.985E+02
3
1.500E+02 3.490E-06 5.155E-01 -6.907E+01 -2.073E+02
4.2.7 Analiza redresorului bifazat semicomandat cu sarcina rezistiva ANALIZA PSPICE ( ( (Redresor bifazat bialternanta semicomandat cu sarcina R
.LIB DC3EVAL.LIB
V1 1 0 SIN(0V 20V 50Hz)
V2 0 3 SIN(0V 20V 50Hz)
X 1 4 2 2N1595
D 3 2 DINT
R 2 0 100
RC 4 5 100
VC 5 2 PULSE(0V 5V 2.5ms 0.1ms 0.1ms 1ms 20ms)
.MODEL DINT D
.TRAN 0.1ms 40ms 0ms 0.05ms
.FOUR 50Hz V(2)
.PROBE
Rezultatele simularii:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(2)
DC COMPONENT = 1.114844E+01
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMP COMP (DEG) PHASE (DEG)
1
5.000E+01 1.706E+00 1.000E+00 -1.181E+02 0.000E+00
2
1.000E+02 9.350E+00 5.481E+00 -9.907E+01 1.372E+02
3
1.500E+02 1.492E+00 8.745E-01 1.764E+02 5.308E+02
4.2.8 Analiza redresorului trifazat necomandat cu rascina rezistiva
ANALIZA PSPICE ( ( (Redresor trifazat necomandat cu punct median si sarcina R
V1 R 0 SIN(0V 10V 50Hz)
V2 S 0 SIN(0V 10V 50Hz 0s 0.0 120.0)
V3 T 0 SIN(0V 10V 50Hz 0s 0.0 -120.0)
D1 R 1 DINT
D2 S 1 DINT
D3 T 1 DINT
R 1 0 1K
.MODEL DINT D
.TRAN 0.1ms 40ms 0ms 0.05ms
.FOUR 50Hz V(1,0)
.PROBE
.END
Rezultatele simularii:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(1,0)
DC COMPONENT = 7.563121E+00
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ)
COMP COMP (DEG) PHASE (DEG)
1 5.000E+01 1.047E-04 1.000E+00 3.902E+01 0.000E+00
2 1.000E+02 1.140E-04 1.089E+00 5.758E+01 -2.047E+01
3 1.500E+02 2.059E+00 1.966E+04 1.800E+02 6.293E+01
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
_1166457152.dwg
_1166479496.unknown
_1166902970.unknown
_1166909113.unknown
_1166953638.unknown
_1166953805.unknown
_1166954519.unknown
_1167157891.unknown
_1166953760.unknown
_1166953404.unknown
_1166903782.unknown
_1166905343.unknown
_1166906479.unknown
_1166906632.unknown
_1166907116.unknown
_1166906497.unknown
_1166906058.unknown
_1166906065.unknown
_1166903860.unknown
_1166904883.unknown
_1166903256.unknown
_1166903307.unknown
_1166903214.unknown
_1166903165.unknown
_1166560655.unknown
_1166901240.unknown
_1166901457.unknown
_1166902740.unknown
_1166902761.unknown
_1166902250.unknown
_1166902353.unknown
_1166901462.unknown
_1166901442.unknown
_1166566025.dwg
_1166572921.dwg
_1166575075.dwg
_1166577494.dwg
_1166570344.dwg
_1166560714.unknown
_1166564094.dwg
_1166481933.dwg
_1166560530.unknown
_1166560443.unknown
_1166480417.unknown
_1166481325.dwg
_1166480309.dwg
_1166476857.unknown
_1166477167.unknown
_1166478227.unknown
_1166479357.dwg
_1166478119.dwg
_1166476980.unknown
_1166477058.unknown
_1166476900.unknown
_1166476522.unknown
_1166476668.unknown
_1166476780.unknown
_1166476586.unknown
_1166476282.unknown
_1166476437.unknown
_1166457437.dwg
_1166452112.unknown
_1166456970.dwg
_1166457117.dwg
_1166457134.dwg
_1166457099.dwg
_1166453329.unknown
_1166454658.unknown
_1166455936.unknown
_1166454645.unknown
_1166452245.unknown
_1165600482.unknown
_1166451651.dwg
_1166451679.dwg
_1166451712.dwg
_1166451293.dwg
_1166451342.dwg
_1166451468.dwg
_1166448692.dwg
_1165599963.unknown
_1165600142.unknown
_1164053587.unknown
_1164840824.unknown
Top Related