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电子学辅助学习软件——TINA的仿真方法

电子学辅助学习软件——TINA的仿真方法

点击数:7747 次   录入时间:03-04 11:50:32   整理:http://www.55dianzi.com   实用软件

    下面我们用电路实例来说明TINA的仿真方法。这些例子都是在TINA Pro 5.5简体中文DEMO版中实现的。限于篇幅,本文所介绍的是TINA的一些最有特色的功能。

    1.直流节点电压计算

    计算电路中各节点的电位(电压)、各支路的电流、各元件的功耗、电路的阻抗等。如果在电路中还有信号源(电压发生器,电流发生器),则它们的直流电平参数也被计入。

    在图5电路中,我们放入了一个直流电压源VS1,电压为5V、3个电阻R1~R3、2个电压指针VP1和VP2.以及3个电流箭头AMl~AM3。画好该电路图后,先调用菜单命令“分析/ERC”检查电路是否有错。然后在主工具栏中按下DC交互式模式开关,在电压指针和电流箭头处即显示电压和电流的值和单位。需要注意的是,不同的参数分析要选用对应的交互式模式开关选项。如交流分析用AC、数字分析用数字、瞬态分析用瞬时或瞬时单触发。

    2.交流节点电压计算

    如果电源为交流电,应采用交流节点电压计算。TINA算出电路中各种交流量数据,如电压、相位、有功和无功功率等。

电压发生器

上图中电压发生器电压设为10V,频率设为1Hz。按下AC交互式模式开关,仪表将显示各电量的数值和相位。关闭交互式模式,执行菜单命令“分析/AC分析/计算节点电压”,出现“节点电压/仪表”对话框和探针样的光标。将光标移动至感兴趣的地方并按鼠标左键。这个节点的电压等参数会显示在“节点电压/仪表”信息框中。用探针点击各仪表,可得到更详细的电路信息。如在功率表上得到如下图所示的数据报告。

功率表

    3.符号分析

    符号分析是以表达式显示电路分析的结果。符号分析得到某一输出点的元件标签运算表达式;半符号分析得到输出点的一个电学量数值或数值表达式。

电路

    如上图电路中的VP2经符号分析得到的表达式为:  在交流电路中,符号分析的结果将是一个复数表达式。

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    4.直流传输分析

    用于计算和显示直流传输特性。程序按定义的采样数计算电路直流传输特性。默认值是20。如要获得较精细的曲线,则应增大采样数。程序平均地划分从起始值到终止值之间的数值。对于每一个输入点,程序计算输出值。通常输入值是按递增的顺序产生的。如果你喜欢按递减的顺序计算,可将输入范围的上限赋值到输入的起始值,下限赋值到输入的终止值。

闭合电路

    如上图所示的一闭合电路,其电源的内部阻抗已被设为2Ω。试验证当负载电阻Rl与电源内阻相等时,负载Rl获得最大功率。

    必须步进改变负载Rl的阻值才能得到直流传输曲线。所以要把电阻Rl定义为输入端。点击主工具栏上的输入端按钮,将输入端符号加到电阻Rl上。执行菜单命令“分析/DC分析/DC传输分析”,随后弹出DC传输特性对话框,将起始值设为0,终止值设为6,采样数设为1000。确定后,得到同时显示的电流、电压和功率的3条曲线如下图所示。作者已在图中加上了自动标签、标记和图例,对横轴和纵轴也做了修饰。

显示的电流、电压和功率的3条曲线

    5.最优化分析

    最优化分析的作用是:为使电路达到我们预定的一个输出目标(如输出电压)时,电路中的对象(如某一电阻)的值应如何变化。执行最优化分析后,程序计算工作点并连续改变所选对象值,直到达到曰标值为止。得到结果后,新的对象值以及与对象相关的目标数值灵敏度会显示在信息框中。我们以图5电路为例来说明最优化分析的过程:如果要使VP2的输出电压为4V,则Rl应怎样变化?

    (1)选定最优化目标。最优化的目标应为电路响应,如电压、电流、阻抗和功率等。必须先插入相应的仪表。点击主工具栏上的“选择最优化目标”按钮(或执行菜单命令“分析/最优化目标”),光标变为带一个电压表。点击拟最优化的目标仪表,在本例中为电压指针VP2。弹出如图10所示最优化目标设定对话框。输入最优化的目标数值4。

    (2)选择最优化控制对象。最优化控制对象是元件的某一个参数。在本例中为电阻器R1的电阻值。点击主工具栏上的“选择控制对象”按钮(或执行菜单命令“分析/控制对象”),光标变为带一个电阻器。点击控制对象元件,在本例中为电阻Rl。弹出电阻属性对话框,按框中“选择”按钮,然后在最优化范围栏中输入电阻的阻值范围,起始值为O,终了值为12。

    (3)执行“分析/DC分析/计算节点电压”命令。如程序分析得到解答,则弹出最优化信息框。如图ll所示。

    用TINA来对模拟电路进行瞬态分析、交流传输特性分析、温度分析和傅里叶分析等常规分析也很简便。在进行上述分析前一般先要设置分析模式。执行“分析/设置”命令,打开分析模式选择对话框,确定分析选项。TINA的另一个特色是对数字电路的仿真,既可以一步一步地观察电路各节点的电平变化情况;也可以进行数字汁时分析,以显示脉冲或时钟信号按时序历经的电路状态顺序。当数字电路按时钟运行时,在每一个节点都有一个小方块指示相应的逻辑值(红为高,蓝为低,绿为高阻,黑为未定义)。

 


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