《可变r-l-c元件的spice模拟行为建模》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可变r-l-c元件的spice模拟行为建模（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一些仿真器没有包含 LRC 元件的 ABM 方程,采用本文所述的简单子电路,可以根据复杂的分析表达式（包括逻辑表达式）创建无源元件,比如建立非线性电容、时变电阻等。 采用 SPICE 仿真电路时,通常需使用可变无源元件,如电阻、电容或电感。如果电源可以从外部控制上述器件的值,自然就可以从中推导出电容和电感的模拟行为建模表达式：非线性行为、随电流变化而变化的电感等。然而,很少有基于 SPICE 的仿真器可适用于无源元件的内嵌方程。为了解决这个问题,本文将介绍可以通过外部电压源进行器件值调节的若干无源元件。 最简单的情况：电阻最简单的情况：电阻 欧姆定律(Ohm Law)指出：电流 I 通过电阻
2、R 时产生电压 V。电阻 R 保持不变时,电流源 I 的值为（方程 1）,其中 1 和 2 为电阻终端,如图 1 所示。 图 1：电阻可表示成控制电流源 根据这个简单的方程,在 INTUSOFT 的 IsSpice 和 CADENCE 的 PSpice 下均可形成一个可变电阻子电路,方程1 中的 R 将通过 CTRL 节点由控制电流源直接施加： IsSpiceIsSpice .subckt VARIRES 1 2 CTRL R1 1 2 1E10 B1 1 2 I=V(1,2)/(V(CTRL)+1) .ENDS Pspice .subckt VARIRES 1 2 CTRL R1 1 2 1
3、E10 G1 1 2 Value = V(1,2)/(V(CTRL)+1) .ENDS 在电流源表达式中,如果控制电压值 V(CTRL)接近于零,1 值不为零,即(V(CTRL)+1)不为零,从而避免被除数被零除。如果 V(CTRL)为 100kV,则等效电阻为 100k。图 2 表示,在子电路上施加一个简单电阻分压器,相当于产生一个 1 电阻。现在,可以为 V3 建立一个复杂电压源,并轻松形成非线性关系。 图 2：简单电阻分压器施加在电流源上,产生 1 电阻 电容是一个电压源电容是一个电压源 与前面介绍的电阻相类似,电容可以用符合下列定律的电压源表示：（方程 2）。也就是说,如果我们对流入等
4、效子电路电容的电流进行积分,并且将它乘以控制电压 V 的倒数,即可得到电容的值 C = V! 然而,由于变数 t 不断变化,所以在 SPICE 中不存在积分原函数。因此,应该采用方程 2,并且使子电路电流流入 1F 电容。通过观察 1F 电容上得到的电压,可以对 Ic(t) 进行积分。图 3 显示了建立子电路的方法。 图 3：在 1F 电容上的积分将影响等效电容的建立 图 4：测试电路采用方波源对 10uF 电容间歇充电 空电压源 V 将电流引入 1F 电容,在“int”节点上产生积分电压,然后,乘以 CTRL 节点电压的倒数,就可以模拟可变电容。图 5 显示了用实际电容和可变电容得到的电压和
5、电流。两个图表之间没有区别。 图 5：可变电容模型和标准电容模型产生相似的波形 下面是 IsSpice 和 PSpice 中的模型： IsSpiceIsSpice .SUBCKT VARICAP 1 2 CTRL R1 1 3 1u VC 3 4 BC 4 2 V=(1/v(ctrl)*v(int) BINT 0 INT I=I(VC) CINT INT 0 1 .ENDS PSpicePSpice .SUBCKT VARICAP 1 2 CTRL R1131u VC34 EC42Value=(1/v(ctrl)*v(int) GINT 0 INT Value = I(VC) CINT INT
6、 0 1 RINT INT 0 1G .ENDS 对测试也进行了交流分析,证实模型在频域内可以正常工作。 电感是一个电流源电感是一个电流源 如果对电感施加电压,它将保持安培匝数恒定,相当于一个真正的电流源,这就是对可变电感建模的方法。 根据楞次定律(Lenz Law),可以得出： 图 6：等效 L 子电路 方程 6 表明,需要对等效电感上的电压积分,并将它除以控制电压,得出模拟 L。图 6 是等效子电路示意图： 将端子电压转换为电流,然后在等效电流中插入 1F 电容,可以得到电压积分。子电路网表如下所示。 IsSpiceIsSpice .SUBCKT VARICOIL 1 2 CTRL BC 1 2 I=V(INT)/V(CTRL) BINT 0 INT I=V(1,2) CINT INT 0 1 .ENDS PSpicePSpice .SUBCKT VARICOIL 1 2 CTRL GC12Value=V(INT)/V(CTRL) BGINT 0 INT Value= V(1,2) CINT INT 0 1 RINT INT 0 1G .ENDS 图 7：采用等效电感的测试电路 可以轻易地通过调整 LC 滤波器进行复杂的交流分析。如果我们仿真图 7,将会得到图 8 的波形,与图 5 中的波形类似。 图 8：模拟等效 L 子电路,得出电容结果的双重波形
