【doc】ABM功能—使PSPICE更强大

ABM功能—使PSPICE更强大
ABM功能一使PSPICE更强大
一
,引言
PSPICE是美国Micro—sim公司推出的通用电路
仿真软件.它源于美国加州大学柏克利分按在七十年
代中期开发的软件SPICE2.由于其算法具有通用性,
鲁棒性,同时功能十分强大.使用也很方便,尤其是可
窿荐娄微机上使用,这就使得它得到了.空前的普及=
目前国内最常见的是V4.02版.最近V5.0版也开始
在国内流传.
由:PSPICE是通用电路分析软件.日此,,们?
般认为在用它分析自动拄制系统,电力电子线路等时
不太方便.需要采用"电路等效"等手段变通使用.这主
要是基于以下理由:PSPICE只能描述一些简单函数
(如脉冲源,指数源,正弦源等),对较复杂的函数输入
或计算无能为力,固此无法描述分折自动控制系统所
需的传递函数.也无法表示电力电子线路仿真中所需
的许多PWM生成方法等等.
事实上,PSPICE(V4.02以上)提供丁一种ABM
功能(AnalogBehavioralModelingOption),它使
PSPICE能把函数计算与电路计算结合起来.不管是表
示较复杂的数学函数还是表示传递函数都不是难事,
从而使PSPICE在进行系统仿真时变得非常方便,好
用,必再用变通手段,是一种很重要的功能
二,ABM功能
斯谓ABM功能.是指PSPICE将电压控翩电压源
E和电压控制电流源G的定义加以扩展,即它们除了通常受某个(或几个)节点电压的控制外,还能通过几个关键字实现一些函数或表格表达的控制规律的控制这些函数可用标准数学表达式或拉普拉斯变换式来表达.这些关键字分别是"VALUE,TABLE", "LAPLACE"和"FREQ.下面我们以电压控制电压源
E为倒对上述四个关键字分别予以说明(PSPICE的
V5.0版还有一个"CHEBYSHEV",在此不作讨论)
l8?仿真软件?
而多采用
本文奎
"VAI.UE"的功能就是使E(或G)能够受用标准
数学表达式表示的控制函数控制.这些数学表达式的变量可以是时间变量TIME或电路中任一节点电压或支路电流;该表达式中既可包含PSPICE原有的函数(EXP,LOGLOG10,SQRT,SINCOS,TANA TAN ARCTAN和ABS)外.也可包含用户自己通过FUNC 语句定义的函数.
V ALVE的使用格式如下:
E{name,(+node—node)V ALUE—<expression,;(1)
式中"(expression)"即指前述数学表达式.这里我
们强调指出:在PSPICE中,只有当"(expression>是常量表达式f即表选式不含TIME和节点,电压,支路电流),才可用在任何描述"值"的地方,如电阻,电容的大小,电源的值(可参见PSPICE中的EXAMPLE1. CIR)等等.下面给出使用V ALUE的一个实例:
E110V ALUE一/SIN(314T1ME)(2)
2,TABLE
TABLE"引^一个表格袁示一个带箝位输出的
差动放大器.其使用格式如F:
EDame)f+node)(一sode)TABLEVcnI)一V(n2
一
(InL.OUTL)(InH.OUTH)(3】
式中,放大器的差动输入电压等于(v(n1)～V
(n2)J,InH.InL分别表示输入信号的高,低电平设定值,OUTH,OUTL分别表示放大器输出信号的高低箱位电平,而放大器本身的增益则为OUTH/InH(当InH 与InL绝对值相等,符号相反和OUTH与OUTL绝对值相等,符号相反时)也就是说,当(V(n1)一V(n2))
低于InL时,放大器输出OUTL"电平"j当(v(n1)～V (n2))高于InH时.放大器输出OUTH"电平"}当(v
(n1)一V(n2))在InL和InH之间时.放大器输出信号
为输出信号的OuTH/InH倍
一
般人们用"TABLE"来描述一个理想比较器,如
下面实例所示.注意式中系数200K表示理想运放的极高增益.
电气自动化》】996年第4期
Z
E】l0TABLE-2叭JKV(3.4)
PLACE
"LAPLACE则允许电压控制电压源E的控制函
数用拉普拉斯变换所描述的传递函数表示=其使用格式如下:
E㈣e—邶dE—nodeAPLACE
{~expression?}11sexFession'}(5J
式中(expressioP,)是传函的输入变量表达式t可
是任一节点电压,支路电流或它们的函数;(sexpres—
sion,回J用拉普拉斯变换表示的传递函数表述式.
"1APLACE"的实例如(6)式所示{
EI10LAPLACE{V(6){1,(S*(1～S¨(6)
式中E1就是传函的输出变量=由此可见,
X
囤1闭环系皖
解程们应用LAPLACE关键字,则系统的描述文
件如下
1SYSTEMRESPONSE
2VIK】0AC】
"LAPLACE的引入使应用蹙得十分简.'一'
单,直接了当,^们在用PSPICE分析自卜～～:
动控制系统时不必用'等效电路作变通o～～～—～～
一～:
手段了.\:
¨REQ【2j,\i
-FREQ,,通过弓1^一个表情.睫,\
PSPICE能通过频域(幅频和相频)上的
几个点确定频域响应特性曲线.井此一100『_———,—,～～
vP(2):
描述一个传递函数:其使用倍式如下:j\
￡㈣ef…Be:.FRE.:\,,
'\:
hression:,～
～～
一
～
式中(expression)是传递函数的输入一H3二0_Hl0H…e3HlH3ikH
变量表达式.f(Hz),mag(dB),phase(de-
greej)即是表倍,显然"表格"中数据的(a)开环频域响应个数必须为3的倍数,即刘频域上每一1,-一''
,
都必颈给出频率(Hz),幅值fdB)和相
位(degree)(8)式即是"FREQ"的一个实
倒=
El:0FREQ{Vt6)}0.8v
(000,1000—180,400一一3钟1(81
由此可见,FREQ允许体通过频域上的
几十已知点(一般至少要有三点,即—
o,一和一4)束"画幅频特性和
相频特性,并以此表示传递函数.
下面我们给出几十应用实例.
三,应用实例
例1.设有一闭环系统如图1所示,
试用PSPICE求其开环频域特性和闭环
阶跃响应.
《电气自动化》l996年第4期
¨
Dv…...
0s2Om目4om●6oms80mslOOms120
m
时H
(b)闭环价鞋响应
圈2隶皖特牲
仿真软件?】9
3R】lIE6
4El00LAPLACE:V(1)}11,(S*(1+o.0037*S)/351) 5R220】E6
6ACDECZo1IK
8.PROBE
9ED
上述序号是本文为便于说明而加.实际中井布需要.当需要研究统闭环特性时,只需将第4行改为4E120LAPLACE{V(I)一V(2)}{1/(S*(1+0.0037 S)/l35.1)r
和第2行改为:
2VlN10PWL(0.0.0.1M.】,1.1)
及第6行改为
6.TRAN1M0.ZS
即可0
圈3滤波器电路
11+【000,1.592E30—180.6.369E3—60—330
l2R7601
】3.ACDEC401】OK
l4PROBE
该系统的开环频率特性如图2(a)所-
示.图中VDB(2)是幅频特性,Vp(2)是.
相频特性;系统的闭环阶跃响应特性如!
图2(b)所示.从图中知,系统稳定.
例2.设有一滤波器网络,要求工作;
在内阻为lo.n的信号源和2o0n的负载
之间(如图3所示),另外它还必须满足下;
列技术指标:
(1)在一0和=i0'rsds之间衰减
为零.误差为±0.5dB.;
(2)在m=4及其以上频段至少有. t
6odB的衰减.
f3)在m—O盐相移为零.m一处相咎为180.
=4处,相移不小于300.
试利用PSPICE给出:04
a)满足上述技术指标的幅频和相频特性
b)该滤波器的幅频和相额特性解:电路描述文件编制如下:
1SY虾EMREsPONSE
2VINl0Acl
3R112i00
4L123168M
5L2j423,BM
6C1301.19U
7RZ130IE6
8C2400.84U
9R2402O0
10E16OFRE~C【V(1)}
20?仿真软件?
/
VDBf4
R2
200
10…HzHz一0k
1
(a)幅频特性
VPt6
/
l0.一…l_10函10'kH
(b)柑慵特性
匾4
《电气自动Y~}1996年革4期
B
B
仲/
,
I5.END
文件中第lo,u行即是利用FREQ来画出指定的
幅顿特性和相频特性.图4是对应的赣翠响应曲线由图可见,由于R1的负载救应,在低频端VDB(4)vt VDB(6)略低,另外,在高频端(>4)滤渡器的相频特性不再是线性的丁.
倒3.试利用PSPICE仿真三相双极性SPWM波
形发生器要求:
(1)正弦波幅值和顿率由外加电平指定
(2)三舟波频率为lk,幅值为1V
(3)SPwM渡的电平在～5V~5V之闻.
解t该发生器框图如图5(a)所示.其电路描述文件编制如下:
VS
l
3PWMb
矿#
0口
(a)5PWM点生孽框田THREEPHASEPWMGENERA TOR
VSA1O0.8
VSF00∞
E150OV ALUE—fV(1)?SIN(~.28?V(2)*TI~IE)?
E2∞0VAlUE一{V(1JSiN(~.28(2)Tm【E一2.99>1 E3700VALUE-{V(1)SIN(628*V(2)?TIME!.09)}
V4800PULSE(一1105E一45E一41E一91E3)
E550TABLE一200KV(50,80)}=(一1,一5)(1.5)
E660TABLE{g00K?V(Bo,80)}一(一】一一5)(1,5)
E779TABLE{2OOKV(79.盼)一'一1,一5)<1,53
R1101E6
R22OIE6
R55O10K
R66O1E6
R7791E6
R505O01E6
R606O01E6
R797001ES
R808001E6
丐RAH1M,2OM
.
PROBE
.END
图5(b)即是三相sPwM波形为清楚见,有关波
形作了相应平移
州
PHASEC一一～
四,结柬语
本文对PSPICE中的重要功能ABM
作了深入详细的说明,并给出了应用实
恻人们剥用ARM,在仿真自动控制系
毵时不必非得电路等效,简化了手段,
提高了效率}在处理一些复杂函数输入时也能得心应手,这些有助于激发人们
的兴趣t深入应用PSPICE去解决备种各删』一一研丌参考文献
05S.
in
—
sth.sI2$[1]贾新章等.
电子线路cAD拄术与应用
(b)SPWM蝮
囤5SPWM蛊生孽
《电气自动化》1996年第4期
软件.西安电子科技大学出版牡,1993 【2]:美]阵惠开着.镣守义等译无潺与有源滤披器一理论与应用.^匣邮电出版牡,1989
[3]王鸣荨.用PSPICE分析自动控制系统.电气自动化,199l(4)
仿真软件?21。