【仿真模型】06-受控源及三相电源 - 嘉立创EDA开源硬件平台

立创EDA仿真课堂--受控源与三相电源

一、受控源

      受控源的特点是其输出端为电压源或电流源的特性，而输出电压或电流受到输入端的电压或电流控制。在实际应用中双极性三极管的集电极电流受基级电流控制，运算放大器的输出电压受输入电压控制，根据控制支路的控制量不同，受控源分为四类：

      电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）

      电流控制电流源（CCCS）、电流控制电压源（CCVS）

（1）电压控制电压源（VCVS）

      电压控制电压源可以理解为单纯的电压放大或缩小，即Vout=Vin*μ，其中μ为电压增益，也称电压转移比。绘制仿真电路如下：

      输入电压U1由直流电源提供1V电压，经过电压控制电压源后输出负载两端电压使用万用表测得为2V，修改电压控制电压源的电压增益可以改变输出电压，电压增益可以设为整数，小数以及负数。

（2）电压控制电流源（VCCS）

      明白了电压控制电压源再来看电压控制电流源那就很清楚了，用法也是一样的，只不过这里控制的是电流的输出，输出公式为Iout=Vin*gm，其中gm为转移电导，也称跨导。仿真电路绘制如下：

      电压控制电流源的输入端由一个2V的直流电源提供，由于VCCS的跨导为2，经过受控源后流过负载电阻的电流为4A，这里需要注意电压控制电流源的电流方向，万用表可以通过选中后按键盘上的X键进行翻转正负方向。

（3）电流控制电压源（CCVS）

      电流控制电压源与欧姆定理的计算有些类似，电压等于电流乘以电阻。在这里输出电压就等于输入电路与转移电阻的乘积，计算公式为：Vout=Iin*rm，其中rm为转移电阻，也称互阻。仿真图如下：

      使用直流电流源作为输入，注意电流方向与受控源方向保持一致，输出电压用万用表直接测量，由于互阻为10，输入电流为1A，输出电压就为10V，与理论计算结果保持一致。

（4）电流控制电流源（CCCS）

      电流控制电流源同理，输出电流由输入电流与受控源进行控制输出，输出公式为Iout=Iin*β，其中β为电流增益，也称为转移电流比。仿真电路如下所示：

      输入直流电流源为1mA，经过电流增益为10的电流控制电流源后输出电流为0.01A，即10mA，满足理论计算值。

      关于四种受控源的介绍就先到这里了。在电路分析课程的学习过程中还会接触到用运放构成四种受控源模型以及对应的负载特性及转移特性，想深入了解的话可以找些相关书籍进行查看。

二、三相电源

      三相电源在实际生产应用过程中也是十分广泛的，比如在发电以及输送电的时候一般采用三相电源，在交流电动机中也经常用到三相电。既然是三相，那肯定需要有三个接口，在立创EDA仿真中提供了Y型连接和三角形连接两种不同的三相电接法。下面逐一进行讲解：

（1）Y型连接

      使用Y型连接时需要外接一个GND网络，输出V1、V2和V3三路电路为同幅度同频率相位相差120°的交流网络，以常见的380V交流三相网络为例，输出三路电压使用万用表读取的有效值应为220V，任意两路间的电压差为380V，这里涉及到相电压与线电压的概念，线电压指的是输出支路对地的电压，相电压指的是任意两支路间的电压，可以用一张图来具体描述三条支路之间的关系：

      根据三相电源输出三路电压关系可以画出以上示意图，加速每条线长220，将三个顶点连接起来，三线交叉中点往下做中垂线，那么V2到V3的距离可根据勾股定理计算可得为380，所以任意两支路的电压等于三相电源总电压。在立创EDA中建立仿真图如下所示：

      放置一个Y型三相电源，设置为380V，输出三路分别用电压探针测量，将电压探针分别命名为V1、V2和V3，并用两个万用表测试V1输出电压与V2与V3两支路电压，仿真波形结果如下所示：

      根据三相电输出三条支路波形分析，我们可以得出以下结论：

• • 三相对称正弦电压的瞬时值之和为0
  • 三相对称正弦电压的相量之和为0
  • 三相对称正弦电压的相位差为120°

（2）三角型连接

      三角型连接与Y型连接唯一的区别是三角型接法没有输入GND接口，但可以将输出三路电压的负载连接起来作为公共端，电路连接如下图所示：