Объект: EVV

../../../../_images/logo_ru_no_text.png

Библиотека: Electronics

Имя на уровне решателя: Electronics.EVV

Аннотация: Управляемый источник ЭДС

Обозначение: Управляемый источник ЭДС

Порты (степени свободы) компонента:

№

Обозначение порта

Тип

Наименование порта

1

Port1

ELECTRIC

Электрический порт 1 положительного электрического напряжения

2

Port2

ELECTRIC

Электрический порт 2 отрицательного электрического напряжения

3

Port3

ISIGNAL

Сигнальный порт 1 управляющего сигнала ЭДС

Пользовательские параметры модели:

№

Параметр

Тип

Описание

Единица

Значение по умолч.

1

C

real

Коэффициент смещения сигнала

0.0

2

K

real

Коэффициент пропорциональности сигнала

1.0

3

R

real

Внутреннее сопротивление источника, Ом

ohm

1e-6

Расчетные и измеряемые величины:

№

Параметр

Описание

Единица

1

V_Voltage1

Электрический потенциал на порте ;

V

2

S_ElectricCurrent1

Электрический ток на порте ;

A

3

V_Voltage2

Электрический потенциал на порте ;

V

4

S_ElectricCurrent2

Электрический ток на порте ;

A

5

V_port3

Значение сигнала на порте (V)

6

X_port3

Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)

7

A_port3

Значение производной функции от сигнала на порте (A)

Результаты тестирования

Управляемый источник ЭДС (EVV). Проверка формирования выходного напряжения.
Описание устройства

Управляемый источник ЭДС (источник напряжения, управляемый напряжением) — это активный элемент электрической цепи, выходная ЭДС которого линейно зависит от управляющего сигнала (напряжения или тока), подаваемого на его вход.

Данный тип источников широко применяется в: * Моделировании электронных схем * Источниках питания с программным управлением * Преобразователях сигналов * Обратной связи в усилителях

Схема замещения

Реальный (неидеальный) управляемый источник ЭДС может быть представлен в виде схемы замещения, состоящей из:

  • Идеального источника ЭДС E — создает напряжение, пропорциональное управляющему сигналу

  • Внутреннего сопротивления r — включенного последовательно с идеальным источником

Эта схема замещения позволяет точно описать зависимость выходного напряжения от тока нагрузки (падение напряжения на внутреннем сопротивлении при протекании тока).

Математическое описание

Выходная ЭДС управляемого источника описывается выражением:

\[E_{out} = K \cdot U_{упр} + C\]

где:

  • K — коэффициент передачи (усиления) по напряжению

  • \(U_{упр}\) — управляющее напряжение

  • C — постоянная составляющая (смещение)

Напряжение на выходных зажимах источника (на нагрузке) с учетом внутреннего сопротивления:

\[U_{нагр} = E_{out} - I_{нагр} \cdot r\]

где:

  • \(I_{нагр}\) — ток нагрузки

  • r — внутреннее сопротивление источника

Анализ тестовой схемы

В данном тесте исследуется управляемый источник ЭДС в режиме холостого хода (без нагрузки).

Схема содержит:

  • Управляемый источник ЭДС EVV с параметрами K = 1.0, C = 0.0, r = 1×10⁻⁶ Ом

  • Источник управляющего сигнала const = 1

  • Вольтметр для измерения выходного напряжения

  • Нагрузка отсутствует (режим холостого хода)

Расчет выходной ЭДС

Выходная ЭДС источника определяется управляющим сигналом:

\[E_{out} = K \cdot U_{упр} + C = 1.0 \cdot 1 + 0.0 = 1\ \text{В}\]

Таким образом, идеальная ЭДС источника составляет 1 В.

Расчет выходного напряжения

В режиме холостого хода (нагрузка отсутствует) ток в цепи равен нулю:

\[I_{нагр} = 0\ \text{А}\]

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении:

\[\Delta U = I_{нагр} \cdot r = 0 \cdot (1\times10^{-6}) = 0\ \text{В}\]

Следовательно, напряжение на выходных зажимах источника (показание вольтметра) равно ЭДС источника:

\[U_{вых} = E_{out} - \Delta U = 1 - 0 = 1\ \text{В}\]

Таким образом, вольтметр должен показывать значение напряжения, равное управляющему сигналу const = 1 В (с учетом коэффициента K=1).

Влияние внутреннего сопротивления

Внутреннее сопротивление r = 1×10⁻⁶ Ом является очень малым (близким к нулю), что характерно для качественных источников напряжения.

Влияние внутреннего сопротивления проявляется только при наличии нагрузки:

  • При малых токах нагрузки падение напряжения незначительно

  • При больших токах нагрузки выходное напряжение может существенно снижаться

  • В режиме короткого замыкания ток ограничивается внутренним сопротивлением: \(I_{кз} = E_{out} / r\)

В данном тесте (холостой ход) внутреннее сопротивление не влияет на результат.

Проверка линейности преобразования

Важным свойством управляемого источника является линейная зависимость выходного напряжения от управляющего сигнала:

  • При const = 2 В (K=1, C=0) → Uвых = 2 В

  • При const = 0.5 В → Uвых = 0.5 В

  • При const = -1 В → Uвых = -1 В (если источник позволяет формировать напряжение обеих полярностей)

При наличии постоянной составляющей C ≠ 0, выходное напряжение будет смещено на величину C: \(U_{вых} = K \cdot U_{упр} + C\).

Начальные данные

Параметры элементов схемы:

  • K (коэффициент передачи по напряжению) = 1.0

  • C (постоянная составляющая) = 0.0

  • r (внутреннее сопротивление) = 1×10⁻⁶ Ом

  • const (управляющий сигнал) = 1

  • end (время интегрирования) = 5

Ожидаемый результат

  • Выходная ЭДС источника: 1 В

  • Выходное напряжение (показание вольтметра): 1 В

  • Равенство выходного напряжения управляющему сигналу (при K=1, C=0)

  • Отсутствие влияния внутреннего сопротивления в режиме холостого хода

Схема теста
Схема тестирования управляемого источника ЭДС

Рисунок 1 — Схема тестирования управляемого источника ЭДС (режим холостого хода)

График результата теста
../../../../_images/EVV.Check.png

Рисунок 2 - Electronics_model_EVV.Check