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使用 SPICE 推导出戴维南和诺顿等效电路的技术

2022-6-14 10:59| 发布者: 闪电| 查看: 4| 评论: 0

摘要: 在本设计理念中,我们探索了几种使用 SPICE 电路分析软件来确定线性有源网络的戴维南和诺顿等效电路参数的方法。戴维南开路电压和阻抗分别由两个复数交流电压的代数和和差值确定。诺顿短路电流和导纳由两个复数交流 ...

在本设计理念中,我们探索了几种使用 SPICE [1-3] 电路分析软件来确定线性有源网络的戴维南和诺顿等效电路参数的方法。戴维南开路电压和阻抗分别由两个复数交流电压的代数和和差值确定。诺顿短路电流和导纳由两个复数交流电流的代数和和差值确定。

图 1显示了一个通用线性有源网络 (LAN),其戴维宁等效值将在节点 R 和 S 之间确定。  

图 1一个通用的线性有源网络。

图 2显示了图 1 的线性有源网络 (LAN) 的等效戴维宁表示,连接到 1 安培交流电流源,电流从节点 R 流向 S(图 2a),图 1 中所示的 LAN 的戴维宁等效连接到 1 安培交流电流源,电流从 S 流向 R(图 2b)。

图 2图 1 的线性有源网络的等效戴维宁表示,连接到 1 A 交流电流源,电流从节点 R 流向 S(左)和从 S 流向 R(右)。

戴维南阻抗上产生的电压极性如图 2a 和 2b 所示。R 和 S 之间的电压差分别由图 2a 的 (E T – Z T ) 和图 2b 的 (E T + Z T ) 给出。通过添加这些电压(并使用 ½ 的比例因子),我们得到戴维南开路电压 E T并通过减去这些电压(使用适当的比例因子 ½),我们得到戴维南阻抗 Z T

可以通过 SPICE 多项式电压源或 PSPICE 的模拟行为建模电压源功能的 VALUE 选项执行加法和减法。图 3a显示了图 1 的线性有源网络 (LAN) 的等效诺顿表示,该网络连接到 1 V 交流电压源(极性如图所示)。图 3b显示了图 1 的线性有源网络 (LAN) 的等效 Norton 网络连接到相反极性的 1 V AC 电压源。  

图 3图 1 的线性有源网络的等效 Norton 表示连接到具有相反极性(左和右)的 1 V 交流电压源。  

现在,流过独立电压源的电流 (I SC – Y T ) 和 (I SC + Y T ) 可以通过多项式电流控制电流源相加和相减,从而得出诺顿短路电流和诺顿导纳值。PSPICE 的模拟行为建模中的电流源功能也可用于执行电流的代数复数加法/减法,适当的比例因子为 1/2。图 4显示了线性有源网络,其中 E T和 Z T的值将通过 R 和 S 确定。

图 4获得戴维南等效的线性有源网络。

图 5显示了另一个线性有源网络,其诺顿电路参数将被确定。

图 5要获得诺顿等效的线性有源网络。              

图 6、7、89显示图 4 网络的E T幅度和相位以及 Z T的幅度和相位。

图 6戴维南开路电压幅度与频率的关系。

图 7戴维南开路电压相位与频率的关系。

图 8戴维南阻抗幅度与频率的关系。

图 9戴维南阻抗相位与频率的关系。

表 I显示了端子 R 和 S 之间的图 5 的 Norton I SC和 Y T的幅度和相位。

表一诺顿等效电路参数与频率的关系。

表 II给出了用于获得 1GHz 至 5GHz 范围内戴维南等效电路参数(图 4)的 SPICE 文件。

表 II SPICE 电路文件,用于确定图 4 的戴维南电路参数。

最后,获得诺顿等效参数的 SPICE 文件(图 5)在表 III中给出。

表 III SPICE 电路文件,用于确定图 5 的诺顿电路参数。


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