Введение в SPICE3 для изучающих электротехнику

Читать фрагмент

книга

Введение в SPICE3 для изучающих электротехнику

Наметившаяся в последнее время тенденция цифровизации образования связана с более глубоким внедрением компьютерного моделирования в учебный процесс. Изучение электрических и электронных цепей охватывает широкий класс моделей и связано с большим объемом вычислений. В данной книге рассматриваются основы языка SPICE, являющегося основой многих современных систем схемотехнического моделирования. Рассмотрение проводится применительно к линейным цепям.Основной методический принцип книги состоит во введении конструкций языка SPICE по мере необходимости, диктуемой логической последовательностью изложения теории цепей. Таким образом, достигается постепенность усвоения новой информации при минимальном отвлечении внимания от содержательной стороны предмета. Данный подход, называемый иногда «неформальным введением», эффективен на начальной стадии, когда обучающийся еще не владеет основными понятиями осваиваемой дисциплины. Поэтому весьма желательно работать с этой книгой в процессе изучения теории линейных цепей. Для этого в книге рассмотрено более 100 примеров анализа электрических цепей, которые необходимо проделать самостоятельно с помощью свободно распространяемой программы WinSpiсe3. Схемные файлы примеров можно загрузить по ссылке https://yadi.sk/d/-H8MW2qYpzsnpw. Предполагается, что читатель имеет элементарный опыт работы с Windows XP/7/8/10/11.Книга не является учебником по теории цепей. В краткой форме приводятся только те теоретические сведения, которые нашли отражение в языке SPICE и могут служить «мостиком» между теорией цепей и SPICE.Книга будет полезна студентам технических вузов, изучающим следующие дисциплины: «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ), «Теория линейных электрических цепей» (ТЛЭЦ), «Основы теории цепей» (ОТЦ), «Основы теории цепей и электроники» (ОТЦиЭ). Возможно, данная работа заинтересует преподавателей соответствующих дисциплин, желающих включить компьютерное моделирование цепей в учебный процесс.

Форматы: PDF

Издательство: Директ-Медиа

Год: 2022

Место издания: Москва

ISBN: 978-5-4499-2972-3

Страниц: 409

Артикул: 93622

Возрастная маркировка: 16+

Электронная книга

532 ₽

Купить и скачать

Содержание

Содержание книги "Введение в SPICE3 для изучающих электротехнику : линейные цепи"

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Общие сведения о SPICE

Выбор SPICE-программы для обучения

Программа схемотехнического моделирования WinSpiсe3

Пример использования WinSpice3 для расчета цепи постоянного тока

Выводы

Глава 1. ИДЕАЛИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ (ЛЭЦ)

1.1. Простейшие пассивные идеализированные элементы ЛЭЦ

1.1.1. Резистивный элемент

1.1.2. Индуктивный элемент

1.1.3. Емкостной элемент

1.2. Простейшие активные идеализированные элементы ЛЭЦ

1.2.1. Идеализированный независимый источник напряжения

1.2.2. Идеализированный независимый источник тока

1.3. Выводы

Глава 2. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, ЗАКОНЫ КИРХГОФА

2.1. Схемы электрических цепей

2.2. Основные топологические понятия

2.3. Составление текстового SPICE-описания. Подсхемы

2.4. Законы Кирхгофа

2.5. Теорема Телледжена, баланс мощности

Выводы

Глава 3. ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.1. Цепи с одним источником электрической энергии, системные функции цепи

3.1.1. SPICE-модель эксперимента по определению системных функций цепи

3.1.2. Применение специализированного spice-анализа системных функций цепи (директива .TF)

Выводы

3.2. Основные принципы и теоремы

3.2.1. Принцип наложения и метод наложения

3.2.2. Принцип взаимности

3.2.3. Принцип компенсации

3.2.4. Линейные соотношения

3.2.5. Теорема об активном двухполюснике

3.2.6. Передача энергии от активного двухполюсника к приемнику

3.2.7. Теорема вариаций

Выводы

3.3. Цепи с несколькими источниками электрической энергии

3.3.1. Метод узловых потенциалов и SPICE-алгоритм

3.3.2. Сравнение различных SPICE-стилей текстового описания

3.3.3. Цепи с управляемыми источниками

Выводы

Глава 4. ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

4.1. Основные параметры синусоидальных величин

4.2. Изображение гармонических величин комплексными числами. Символический метод

4.3. SPICE-описание схем в установившемся гармоническом режиме

4.3.1. Описание элементов

4.3.2. Директивы в стиле SPICE2

4.3.3. Особенности стиля SPICE3

4.4. Примеры расчетов установившихся синусоидальных процессов на фиксированной частоте

4.4.1. Цепи с одним источником электрической энергии

4.4.2. Цепи несколькими источниками электрической энергии

4.4.3. Цепи с взаимной индукцией

4.5. Частотные характеристики

4.5.1. Частотные характеристики простейших цепей

4.5.2. Частотные характеристики фильтров

4.6. Периодические несинусоидальные токи и напряжения в линейных электрических цепях

Выводы

Глава 5. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

5.1. Трехфазный источник

5.2. Трехфазный приемник

5.3. Трехфазная линия

5.4. Обобщенное SPICE-описание трехфазной цепи

5.5. Четырехпроводная система

5.6. Трехпроводная система с источником, соединенным звездой

Выводы

Глава 6. ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ

6.1. Уравнения четырехполюсника

6.2. Определение а-параметров по опытам холостого хода и короткого замыкания на выходе

6.3. Обобщенное описание для определения частотных характеристик параметров взаимных четырехполюсников

6.4. Обобщенное описание для определения частотных характеристик параметров невзаимных четырехполюсников

6.5. SPICE-описание четырехполюсников, заданных параметрами

Выводы

Глава 7. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

7.1. Обзор методов анализа переходных процессов

7.2. Спецификация режима анализа переходных процессов в WinSpice3

7.3. Переходные процессы в цепях с источниками постоянного тока

7.4. Переходные процессы в цепях с изменяющимися во времени источниками

7.4.1. Источник импульсного сигнала PULSE()

7.4.2. Источник синусоидального сигнала SIN()

7.4.3. Источник экспоненциального сигнала EXP()

7.4.4. Источник кусочно-линейного сигнала PWL()

7.4.5. Источник частотно-модулированного сигнала SFFM()

7.5. Комбинирование расчета переходных процессов с другими видами анализа

7.6. Определение гармонического состава установившегося процесса при периодическом несинусоидальном воздействии

7.6.1. Фурье-анализ результатов расчета переходных процессов (директива .four)

7.6.2. Вычисление спектров сигналов c помощью команды SPEC

7.7. Использование моделей ключей для расчета переходных процессов в коммутируемых цепях

7.7.1. Описание ключей

7.7.2. Модели ключей

7.7.3. Примеры использования ключей

Выводы

Глава 8. ЦЕПИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

8.1. Телеграфные уравнения

8.2. Установившийся гармонический процесс в однородной линии

8.3. Описание длинных линий в WinSpice3

8.3.1. Линия без потерь

8.3.2. Линия c потерями

8.4. Примеры расчетов длинных линий

8.4.1. Установившийся гармонический режим длинной линии

8.4.2. Переходные процессы в длинной линии

Выводы

Приложение 1. Загрузка и установка программы WinSpice3

Приложение 2. Описания основных элементов и директив WinSpice3

Приложение 3. Использование программы WinSpice3 в качестве калькулятора комплексных чисел и выражений

Заключение

Список литературы

Отрывок из книги

10 месте описания и не влияют на результаты расчета. Далее следуют строки-описания элементов. Они задаются в следующем формате: <имя элемента> <+узел> <–узел> <числовое значение параметра элемента> Например, в строке R1 2 1 10 R1 — <имя элемента>; 2 — <+узел>; 1 — <–узел>; 10 — числовое значение со-противления резистивного элемента R1 в омах (10 Ом). Таким образом, эта строка описывает резистивный элемент R1, с сопротивлени-ем 10 Ом, включенный между узлами 2 и 1. Причем предполагается, что ток и падение напряжения направлены от узла 2 к узлу 1. Можно поменять местами узлы, т. е. запи-сать R1 1 2 10 и это не скажется на результатах расчета потенциалов узлов. Аналогично описываются источники напряжения. Так строка VE1 2 0 DC 20 задает идеальный источник постоянного напряжения VE1 с напряжением (или ЭДС), равным 20 В, включенный плюсом к узлу 2, а минусом к узлу 0. Аббревиатура DC обозначает постоянный ток (Direct Current)6. Следует отметить, что в отличие от резистивного элемента перемена местами узлов подключения источника недопусти-ма, поскольку смена полярности противоречит условию задачи. Итак, совокупность строк-описаний задает параметры элементов и способ их соединения в данной схеме. Две предпоследние строки начинаются со знака «точка». Это, так называемые, управляющие строки или директивы. Они задают определенные действия в програм-ме. Директива .ОР активизирует расчет режима по постоянному току или, пользуясь терминологией электроники, расчет рабочей точки (Operating Point). Директива .END обозначает конец текстового описания. Порядок следования строк текстового описания произвольный, за исключением строк заголовка и окончания. Данное описание нужно оформить в виде текстового файла (ASCII- файла) с по-мощью соответствующей программы-редактора. Лучше всего использовать текстовый редактор Блокнот, являющийся стандартным приложением Wind...

Внимание!
При обнаружении неточностей или ошибок в описании книги "Введение в SPICE3 для изучающих электротехнику : линейные цепи (автор Григорий Лустенберг)", просим Вас отправить сообщение на почту help@directmedia.ru. Благодарим!