Моделиране на стабилизатора в програмата EWB
Първо, ще съберем схема за изследване на CVC на ценеров диод, подобна на фиг. 42 с помощта на ценеров диод от раздела Диоди. Резултатът е показан на фиг. 63. Освен това, подобно на фиг. 62 и ще изготвим схема на стабилизатор (виж фиг. 64, а). За измервания тук се използват устройства за виртуална верига на програматаEWB:амперметър A и волтметър V. Чрез промяна на стойностите на EMF и включване на симулация е възможно да се изследват режимите на работа на стабилизатора. Както вече споменахме, програматаEWBпредоставя и възможност за многовариантен анализ. За да направите това, влезте в менюто Analysis и в падащото меню DC (Direct Current - постоянен ток) изберете позицията DC Sweep (вариация на параметъра) и в прозореца, който се отваря, направете необходимите настройки съгласно фиг. 64.6. Като щракнете върху бутона Simulate (симулация), намиращ се в същия прозорец,semi-Zogasisgashi ^ ”jzutetasB (yuschftf6ёai) iyaв програмите MC иEWB,виждаме, че те са идентични (лека разлика се дължи на факта, че са използвани различни методи за представяне и видове диоди).
Като ограничители на нивото на напрежението (амплитудни дискриминатори) могат да се използват диоди, ценерови диоди, както и нелинейни полупроводникови резистори - варистори. В зависимост от полярността и схемата на свързване (последователно или паралелно на товара), както и наличието на допълнително отклонение, могат да се получат различни опции за ограничаване на нивата на оригиналния сигнал. Нека симулираме някои от тях.
Ориз. 63. IV характеристика на ценеровия диод(EWB)
Фиг. 64. Параметричен стабилизатор на напрежението (EWB): a - превключваща верига; b - прозорец "DC Sweep"; c - графика
Схемите на серийните ограничители на отрицателната част на сигнала (ограничение отдолу) и положителната част на сигнала (ограничение отгоре) не се различават по никакъв начинот конвенционалното полувълново изправяне. За да ограничим не на нулево ниво, добавяме към веригата (MS) фиг. 53, източникE2(фиг. 65,a). Тук приемникът на сигнала е резисторътR2. Тъй като EMF E2 \u003d 10 V, тогава при дадена полярност сигналът е ограничен отдолу на ниво + 10 V (фиг. 65.6). Различни опции за ограничаване на сигнала могат лесно да бъдат наблюдавани чрез промяна на полярността на диода и батерията на свой ред в същата верига.
Нека симулираме работата на паралелен (шунт) диоден ограничител в програмата EWB. Сглобяваме веригата съгласно фиг. 66а и извършете симулации с настройки, подобни на тези на фиг. 52. Полученият резултат (фиг. 66; b) е подобен на предишния (фиг. 65, c). Цифровата маркировка на ординатната ос съответства на приетите стойности на напрежението и изкуственото изместване на лъчите A и B на екрана на осцилоскопа с виртуална верига. Чрез промяна на полярността на диода и батерията на свой ред в тази верига е възможно също да се изследват опции за ограничаване на сигнала.
Ориз. 65. -Сериен диоден ограничител (MS)
Ориз. 66. Паралелен диоден ограничител (EWB)
Чрез комбиниране на горно и долно подстригване могат да се получат необходимите двупосочни нива на подстригване. Например, използвайки два паралелни обратно разположени диода VD1 и VD2 (фиг. 67, а) със специално подбрани характеристики, можете да получите CVC (фиг. 67.6), подобен на CVC на нелинейни полупроводникови резистори - варистори.
Ориз. 67. I-V характеристика на двупосочен ограничител (MS)
С помощта на тази виртуална верига можете да симулирате работата на защита от пренапрежение, често използвана за захранване на компютри в мрежа. Нека сглобим веригата според описанието на комплекта мрежови филтри KIT № NK045 (вижте Фиг. 68, а). INв реално устройство между възли 1 и 2 няма диоди, а два специални варистора, свързани последователно. Замяната им с диоди в реално устройство, освен ако целта не е да се създаде късо съединение в мрежата, в никакъв случай не е възможна! Тук отново се сблъскваме с факта, че не трябва да се бърка виртуален модел и реален обект. На диаграмата (фиг. 68, а) източникът E1 моделира еднофазна променливотокова мрежа (50 Hz, 220 V), а E2 и E3 са източници на импулсен шум. Резистор R1 симулира натоварването, резисторите R3 и R4 са спомагателни.
Ориз. 68. Моделиране на мрежов филтър KIT NK045 (MS)
За да се елиминират къси съединения на идеални източници към земята, които при изчисленията водят до безкрайни стойности на токовете в съответните вериги, е необходимо да се свърже резистор последователно с всеки източник с достатъчно ниско съпротивление, което практически не влияе върху свойствата на модела. Тогава програмите ще работят нормално и няма да дават съобщение за грешка при всяка команда за провеждане на симулация.
Стойностите на индуктивностите в моделиращата верига (фиг. 68, а) се приемат условно. Останалите параметри на филтърните елементи съответстват на паспортните данни. След като извършихме симулацията в преходен режим, получаваме осцилограмите, показани на фиг. 68.6, който показва как филтърът се "справя" с тази намеса.
Нека завършим този раздел с поглед към работата на обикновено регулирано захранване с изходно напрежение 0,12 V от комплекта KIT NK10A. Източникът е регулируем регулатор на напрежението, комбиниран с токоизправител и филтър (фиг. 69, а и 70). За работата на този стабилизиран източник е необходим понижаващ мрежов трансформатор 220V / 15 V с ток на вторичната намотка най-малко 0,8A. В горните симулационни диаграми трансформаторътлипсва и източникът се захранва от генератор на идеално променливо напрежение E1 с честота 50 Hz и амплитуда A=V2*15 = 21V за програмата MS и ефективна стойност 15 V за програмата EWB. Останалите компоненти на схемите са избрани от програмите, налични в библиотеките. Изходното напрежение се регулира с помощта на потенциометър R2.
Резултатът от симулацията в програмата MS (фиг. 69.6) е показан под формата на осцилограма на входното напрежение и графики на изходното напрежение в режим Sweeping за параметъра R2 от 200 Ohm (долна линия) до 1000 Ohm (горна линия) със стъпка от 200 Ohm.
В програмата EWB можете да наблюдавате резултата от регулирането, като натиснете R или Shift + R на клавиатурата и наблюдавате показанията на волтметъра. Показано на фиг. 66, като се брои 12 V, съответства на позицията на плъзгача на виртуалния потенциометър 85%, т.е. напрежението се отстранява към основата на транзистора от съпротивление, равно на 850 ома. В същата програма можете да използвате многовариантен анализ, като влезете в режим Analysis и след това Parameter Sweep. В прозореца, който се отваря (фиг. 70.6), трябва да направите показаните настройки, за да промените R2. След това щракнете върху бутона Задаване на преходни опции
Ориз. 69. Симулация на работата на регулирано захранване KIT NK010A (MS)
Ориз. 70. Симулация на работата на регулирано захранване KIT NK010A (EWB)
(задаване на опции за преходен анализ) и в появилия се прозорец (фиг. 70, c) задайте времето за анализ. Избраното начално време от 0,1 s и крайно време от 0,15 s прекъсва дисплея на началото на зареждането на кондензатора C1, който има голям капацитет и, следователно, голяма времеконстанта на зареждане. След това трябва да щракнете върху бутона SIMULATE (симулация) в този прозорец. Ще се появи прозорецс графики (фиг. 70, d), но външният им вид ще бъде различен. За да редактирате графиките, трябва да натиснете бутона -2-i и в новопоявилия се прозорец (фиг. 70, д) изберете редактиране на лявата ос Left Axis , След това трябва да изберете Range (Диапазон) минимум 0 и максимум 15 (това е изходното напрежение във волта). С натискане на бутона OK получаваме необходимата графика. Сравнявайки поведението на изходните модели в две програми (фиг. 69, a и 70, d), виждаме тяхната идентичност.