利用OrCAD/PSpiceA/D仿真技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2007/4/23 0:00:00 訪(fǎng)問(wèn)次數(shù):1205
---- 圖1是三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電路圖,分析它的結(jié)構(gòu):首先由555脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號(hào)out,信號(hào)的周期和脈沖寬度由R5、C3、C4的值的大小來(lái)調(diào)整;脈沖信號(hào)out作為D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào),由3個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成三相信號(hào)發(fā)生器,產(chǎn)生三個(gè)相位相差120度的脈沖信號(hào)A、B、C;A、B、C信號(hào)分別經(jīng)過(guò)三態(tài)門(mén),對(duì)電機(jī)電路進(jìn)行控制。三態(tài)門(mén)可作為A、B、C信號(hào)的開(kāi)關(guān),控制A、B、C驅(qū)動(dòng)信號(hào)的通斷。其中L1、L2、L3為電機(jī)的三個(gè)繞組。R2、C1的值控制三相信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)發(fā)生延遲時(shí)間,來(lái)配合555脈沖發(fā)生器的穩(wěn)定時(shí)間。
---- 下面,我們利用OrCAD/PSpice A/D仿真功能對(duì)其電路參數(shù)R5、C3、C4、C1、R2的值進(jìn)行驗(yàn)正。
---- 一、 繪制原理圖
圖1
---- 新建一個(gè)Project(file/new/project),選中Analog or Mixed-Signal Circuit選項(xiàng),然后從OrCAD/Capture/Library/Pspice子目錄中的元件庫(kù)調(diào)用元器件,繪制電路圖。
---- 二、 開(kāi)始仿真
---- 仿真之前,必須先建立仿真參數(shù)設(shè)置文件,點(diǎn)擊PSpice/New Simulation Profile,新建仿真參數(shù)設(shè)置文件。
---- 打開(kāi)仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框,設(shè)置仿真參數(shù)。因?yàn)殡娐返闹饕δ荏w現(xiàn)在瞬態(tài)分析中,所以電路仿真類(lèi)型設(shè)置為T(mén)ime Domain (Transient);考慮R2 、C1的延遲作用以及555時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的穩(wěn)定時(shí)間,仿真結(jié)束時(shí)間定為1S;起始時(shí)間從0S開(kāi)始,以便觀(guān)察系統(tǒng)的穩(wěn)定時(shí)間;仿真步長(zhǎng)使用系統(tǒng)默認(rèn)值。如圖2所示。
圖2
---- 點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框,放置觀(guān)測(cè)探頭:首先觀(guān)察555時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器的時(shí)鐘輸出、三相信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的三相信號(hào)A、B、C及電容C1的充電情況。點(diǎn)擊PSpice/Run開(kāi)始運(yùn)行PSpice,仿真完成后,在波形顯示窗口出現(xiàn)out點(diǎn)、A、B、C以及D點(diǎn)的波形,如圖3所示。
圖3
---- 三、 分析仿真結(jié)果
---- 本次仿真的參數(shù)值如下:R2=10K,C1=47U,R5=10K,C3=0.47U,C4=0.1U。由out點(diǎn)的波形得知,555時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)周期大約為10ms,在10ms以后,時(shí)鐘信號(hào)基本穩(wěn)定。
---- 由A、B、C三點(diǎn)波形可知,在40ms以后,三相信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)產(chǎn)生混亂,再觀(guān)察D點(diǎn)波形,可知,在40MS時(shí),D點(diǎn)電壓大于0.7V,進(jìn)入數(shù)字電路中的不定狀態(tài),導(dǎo)致D觸發(fā)器輸出進(jìn)入不定狀態(tài),在這以后,雖然D點(diǎn)電壓升高為高電平,但是因?yàn)镈觸發(fā)器的輸入信號(hào)永遠(yuǎn)為不定狀態(tài),所以三相信號(hào)發(fā)生器的三相輸出信號(hào)保持在不定狀態(tài)。
---- 四、 解決問(wèn)題
---- 為了解決改善這種狀況,分析D觸發(fā)器,必須保證D觸發(fā)器的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)作用時(shí),D觸發(fā)器的各個(gè)作用信號(hào)都處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此,必須保證D點(diǎn)處于不定狀態(tài)的時(shí)間小于D觸發(fā)器的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)周期。在此,修改R2、C1的值:減小R2的值,增大電容C1的充電電流,或減小C1的值以減小充電時(shí)間(當(dāng)然也可以修改R5、C3、C4的值,但這將會(huì)改變?nèi)嘈盘?hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)的周期),F(xiàn)在把R2的值改為100歐、C1的值改為4.7U,重新運(yùn)行仿真,得到的波形如圖4所示。
圖4
---- 由圖4可得,在D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)(上升沿)作用的一個(gè)周期內(nèi),D點(diǎn)電壓度過(guò)了不定狀態(tài)
---- 圖1是三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電路圖,分析它的結(jié)構(gòu):首先由555脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號(hào)out,信號(hào)的周期和脈沖寬度由R5、C3、C4的值的大小來(lái)調(diào)整;脈沖信號(hào)out作為D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào),由3個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成三相信號(hào)發(fā)生器,產(chǎn)生三個(gè)相位相差120度的脈沖信號(hào)A、B、C;A、B、C信號(hào)分別經(jīng)過(guò)三態(tài)門(mén),對(duì)電機(jī)電路進(jìn)行控制。三態(tài)門(mén)可作為A、B、C信號(hào)的開(kāi)關(guān),控制A、B、C驅(qū)動(dòng)信號(hào)的通斷。其中L1、L2、L3為電機(jī)的三個(gè)繞組。R2、C1的值控制三相信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)發(fā)生延遲時(shí)間,來(lái)配合555脈沖發(fā)生器的穩(wěn)定時(shí)間。
---- 下面,我們利用OrCAD/PSpice A/D仿真功能對(duì)其電路參數(shù)R5、C3、C4、C1、R2的值進(jìn)行驗(yàn)正。
---- 一、 繪制原理圖
圖1
---- 新建一個(gè)Project(file/new/project),選中Analog or Mixed-Signal Circuit選項(xiàng),然后從OrCAD/Capture/Library/Pspice子目錄中的元件庫(kù)調(diào)用元器件,繪制電路圖。
---- 二、 開(kāi)始仿真
---- 仿真之前,必須先建立仿真參數(shù)設(shè)置文件,點(diǎn)擊PSpice/New Simulation Profile,新建仿真參數(shù)設(shè)置文件。
---- 打開(kāi)仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框,設(shè)置仿真參數(shù)。因?yàn)殡娐返闹饕δ荏w現(xiàn)在瞬態(tài)分析中,所以電路仿真類(lèi)型設(shè)置為T(mén)ime Domain (Transient);考慮R2 、C1的延遲作用以及555時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的穩(wěn)定時(shí)間,仿真結(jié)束時(shí)間定為1S;起始時(shí)間從0S開(kāi)始,以便觀(guān)察系統(tǒng)的穩(wěn)定時(shí)間;仿真步長(zhǎng)使用系統(tǒng)默認(rèn)值。如圖2所示。
圖2
---- 點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框,放置觀(guān)測(cè)探頭:首先觀(guān)察555時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器的時(shí)鐘輸出、三相信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的三相信號(hào)A、B、C及電容C1的充電情況。點(diǎn)擊PSpice/Run開(kāi)始運(yùn)行PSpice,仿真完成后,在波形顯示窗口出現(xiàn)out點(diǎn)、A、B、C以及D點(diǎn)的波形,如圖3所示。
圖3
---- 三、 分析仿真結(jié)果
---- 本次仿真的參數(shù)值如下:R2=10K,C1=47U,R5=10K,C3=0.47U,C4=0.1U。由out點(diǎn)的波形得知,555時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)周期大約為10ms,在10ms以后,時(shí)鐘信號(hào)基本穩(wěn)定。
---- 由A、B、C三點(diǎn)波形可知,在40ms以后,三相信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)產(chǎn)生混亂,再觀(guān)察D點(diǎn)波形,可知,在40MS時(shí),D點(diǎn)電壓大于0.7V,進(jìn)入數(shù)字電路中的不定狀態(tài),導(dǎo)致D觸發(fā)器輸出進(jìn)入不定狀態(tài),在這以后,雖然D點(diǎn)電壓升高為高電平,但是因?yàn)镈觸發(fā)器的輸入信號(hào)永遠(yuǎn)為不定狀態(tài),所以三相信號(hào)發(fā)生器的三相輸出信號(hào)保持在不定狀態(tài)。
---- 四、 解決問(wèn)題
---- 為了解決改善這種狀況,分析D觸發(fā)器,必須保證D觸發(fā)器的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)作用時(shí),D觸發(fā)器的各個(gè)作用信號(hào)都處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此,必須保證D點(diǎn)處于不定狀態(tài)的時(shí)間小于D觸發(fā)器的觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)周期。在此,修改R2、C1的值:減小R2的值,增大電容C1的充電電流,或減小C1的值以減小充電時(shí)間(當(dāng)然也可以修改R5、C3、C4的值,但這將會(huì)改變?nèi)嘈盘?hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)的周期),F(xiàn)在把R2的值改為100歐、C1的值改為4.7U,重新運(yùn)行仿真,得到的波形如圖4所示。
圖4
---- 由圖4可得,在D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)(上升沿)作用的一個(gè)周期內(nèi),D點(diǎn)電壓度過(guò)了不定狀態(tài)
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