Рис. 6.8. Диаграмма полного напряжения и напряжений на всех компонентах RLC-контура
6.3. Одновременное изображение диаграмм в отдельных системах координат
На рис. 6.8 в одной системе координат изображены четыре диаграммы. Этот метод подходит для двух или даже трех диаграмм, однако, если требуется большее количество, то ориентироваться в них становится довольно непросто. В таких случаях в электротехнике принято располагать отдельные диаграммы друг над другом, сохраняя их временную соотнесенность. Это можно сделать и в PROBE. Для того чтобы расположить четыре диаграммы, изображенные на рис. 6.8, друг над другом, каждую в своей системе координат, действуйте следующим образом.
Шаг 10 Прежде всего, удалите с открытого в данный момент экрана PROBE (см. рис. 6.8) все напряжения за исключением нулевой линии V(0) и полного напряжения V(U1:+). Чтобы удалить диаграмму, сначала нужно щелкнуть по ее имени (имена диаграмм располагаются внизу окна PROBE), которое будет выделено красным цветом. После этого вы можете удалить маркированную диаграмму, нажав на клавишу Delete.
Шаг 11 Выберите в меню Plot опцию Add Plot (Добавить систему координат), после чего на экране PROBE появится еще одна система координат.
Шаг 12 Откройте окно Add Traces, отправьте в строку Trace Expression напряжение резистора V(R1:2), а также постоянное напряжение величины 0 (V(0)) и щелкните по кнопке OK в подтверждение того, что выбранные вами величины должны быть отображены в новой, созданной вами системе координат (рис. 6.9).
Рис. 6.9. Полное напряжение и напряжение на резисторе R1 последовательной цепи, находящейся в электрическом резонансе
Теперь вам необходимо создать третью систему координат и отобразить в ней напряжение на катушке. Для этого выполните следующие шаги.
Шаг 13 Создайте третью систему координат, выбрав пункт меню Plot→Add Plot.
Шаг 14 Откройте окно Add Traces и отправьте в строку Trace Expression напряжение на катушке: V(L1:1)-V(L1:2).
Шаг 15 Добавьте также к содержимому строки Trace Expression нулевую линию V(0) и подтвердите все введенное щелчком по кнопке OK (рис. 6.10).
Рис. 6.10. Полное напряжение и напряжение на резисторе и катушке
Шаг 16 Повторите всю процедуру с самого начала для того, чтобы вызвать на экран диаграмму напряжения на конденсаторе (рис. 6.11).
Рис. 6.11. Полное напряжение и напряжения на всех компонентах; R1=1 кОм
Если общая картина кажется вам слишком мелкой, то воспользуйтесь опцией Page Setup (Параметры станицы) в меню File. Эта опция служит для установки параметров размещения диаграммы PROBE на странице перед тем, как вывести ее на печать. Проведя соответствующую настройку окна Page Setup, вы можете расположить свою диаграмму во весь лист формата А4. Книжная ориентация страницы задается опцией Portrait, а альбомная — опцией Landscape (рис. 6.12).
Рис. 6.12. Вид распечатанной диаграммы
Теперь предположим, что вас интересует, как изменяются напряжения на компонентах последовательной цепи при изменении активного сопротивления R1.
Такая постановка вопроса имеет большое значение в электронике. Но тогда вам пришлось бы заново провести моделирование вашей схемы, на этот раз с измененным значением R1, а затем создать новую диаграмму по образцу, изображенному на рис. 6.11. При мысли, что предстоит проделать еще раз всю работу по созданию диаграммы, вам наверняка стало не по себе. Программа PROBE поможет справиться и с этой задачей.
Для того чтобы после каждого моделирования не проводить одни и те же настройки окна PROBE, выполните описанные ниже шаги.
Шаг 17 Выберите в меню Analysis опцию Probe Setup… После этого откроется окно Probe Setup Options (Опции предварительной установки PROBE) с тремя вкладками (рис. 6.13).
Рис. 6.13. Окно Probe Setup Options с установками для автоматического запуска PROBE и повторения предыдущих настроек
Такая предварительная установка программы PROBE избавит вас от выполнения рутинной работы и сэкономит немало времени.
Шаг 18 Используйте предварительную установку PROBE при создании диаграммы исследуемой вами последовательной цепи, состоящей из резистора, катушки и конденсатора, с измененным значением сопротивления R1=100 Ом. Для этого:
• выберите на вкладке Probe Startup опцию Restore Last Probe Session (Восстановить последний сеанс работы PROBE);
• замените в схеме последовательной цепи резистор R1=1 кОм на R1=100 Ом;
• запустите процесс моделирования.
В результате вы должны получить схему, показанную на рис. 6.14.
Рис. 6.14. Электрическая цепь с полным напряжением и напряжением на всех компонентах; R1=100 Ом
6.4. Масштабирование координатной оси X
Во многих случаях исследование электрической цепи проводят, когда она находится в стационарном состоянии, то есть после завершения переходного процесса. Прочитав этот раздел, вы научитесь чертить диаграммы изменения напряжений в уменьшенном временном интервале между 0.4 и 0.6 мкс. Таким образом, на диаграмме будут представлены примерно два последних смоделированных периода.
Шаг 19 Для того чтобы переформатировать ось координат X, откройте в PROBE меню Plot и выберите в нем опцию X Axis Settings (рис. 6.15).
Рис. 6.15. Окно X Axis Settings
Шаг 20 Укажите в окне X Axis Settings, какой фрагмент диаграммы вас интересует, задав начальную и конечную координаты для масштабирования оси X, а затем закройте это окно с помощью кнопки OK. На рис. 6.16 показано, как при заданном временном интервале от 0.4 до 0.6 мкс программа PROBE отобразила соответствующий фрагмент диаграммы, изображенной на рис. 6.14.
Рис. 6.16. Фрагмент диаграммы, изображенной на рис. 6.14; временной интервал от 0.4 до 0.6 мкс
6.5. Увеличение фрагментов диаграмм
С одним из методов создания в PROBE увеличенных фрагментов диаграмм вы уже познакомились: с помощью окон X Axis Settings и Y Axis Settings вы можете увеличить любой интересующий вас фрагмент до размеров всей рабочей поверхности экрана. Помимо этого, в PROBE есть также специальные опции для увеличения, уменьшения и выделения фрагментов, которые в большинстве случаев позволяют гораздо быстрее добиться желаемого результата. С подобными опциями вы знакомы еще по редактору SCHEMATICS. И теперь вы наверняка уже догадались, что речь идет об опциях, находящихся в меню View и, соответственно, о четырех кнопках с изображенными на них увеличительными стеклами.
Для того чтобы увеличить какой-либо фрагмент вашей диаграммы, действуйте следующим образом.
Шаг 21 Активизируйте в меню View опцию Area или щелкните по третей слева кнопке с увеличительным стеклом и символом фрагмента. После этого курсор превратится в крест.
Шаг 22 Подведите курсор-крест к левому верхнему углу увеличиваемого фрагмента вашей диаграммы[28] и не отпускайте клавишу мыши.
Шаг 23 Удерживая клавишу мыши, переместите курсор в правый нижний угол выделяемого фрагмента.
Шаг 24 Отпустите клавишу мыши. Интересующий вас фрагмент диаграммы будет теперь изображен во весь форматный лист экрана PROBE.
В любой момент вы можете вернуться к исходному изображению, выбрав команду View→Fit либо щелкнув по соответствующей этой команде кнопке, действие которой вам известно еще по редактору SCHEMATICS.
6.5.1. Упражнение на масштабирование диаграмм
Шаг 25 Потренируйтесь увеличивать фрагменты диаграммы с помощью опций View→Area и View→Fit. Заодно поэкспериментируйте и с опциями увеличения и уменьшения View→In и View→Out, а также с соответствующими этим командам кнопками.
6.5.2. Задания на построение диаграмм
Задание 6.1. Проведите анализ переходных процессов для изображенной на рис. 6.17 схемы параллельного соединения, состоящего из резистора, катушки и конденсатора, при частоте f=6 кГц. Здесь катушка индуктивности с ее активным и реактивным сопротивлением заменена последовательным соединением резистора и индуктивности. По завершении переходного процесса выведите на экран диаграммы полного напряжения и токов на каждом компоненте для одного периода повторения импульсов, представив каждую величину в отдельной системе координат. На всех диаграммах должен быть изображен один и тот же временной интервал.
