---- 圖1是三相步進電機驅(qū)動電路的電路圖，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out，信號的周期和脈沖寬度由R5、C3、C4的值的大小來調(diào)整；脈沖信號out作為D觸發(fā)器的時鐘信號，由3個D觸發(fā)器構(gòu)成三相信號發(fā)生器，產(chǎn)生三個相位相差120度的脈沖信號A、B、C；A、B、C信號分別經(jīng)過三態(tài)門，對電機電路進行控制。三態(tài)門可作為A、B、C信號的開關(guān)，控制A、B、C驅(qū)動信號的通斷。其中L1、L2、L3為電機的三個繞組。R2、C1的值控制三相信號發(fā)生器的信號發(fā)生延遲時間，來配合555脈沖發(fā)生器的穩(wěn)定時間。

---- 下面，我們利用OrCAD/PSpice A/D仿真功能對其電路參數(shù)R5、C3、C4、C1、R2的值進行驗正。

---- 一、 繪制原理圖

圖1

---- 新建一個Project（file/new/project），選中Analog or Mixed-Signal Circuit選項，然后從OrCAD/Capture/Library/Pspice子目錄中的元件庫調(diào)用元器件，繪制電路圖。

---- 二、 開始仿真

---- 仿真之前，必須先建立仿真參數(shù)設(shè)置文件，點擊PSpice/New Simulation Profile，新建仿真參數(shù)設(shè)置文件。

---- 打開仿真參數(shù)設(shè)置對話框，設(shè)置仿真參數(shù)。因為電路的主要功能體現(xiàn)在瞬態(tài)分析中，所以電路仿真類型設(shè)置為Time Domain (Transient)；考慮R2 、C1的延遲作用以及555時鐘脈沖發(fā)生器的穩(wěn)定時間，仿真結(jié)束時間定為1S；起始時間從0S開始，以便觀察系統(tǒng)的穩(wěn)定時間；仿真步長使用系統(tǒng)默認值。如圖2所示。

圖2

---- 點擊OK按鈕關(guān)閉仿真參數(shù)設(shè)置對話框，放置觀測探頭：首先觀察555時鐘信號發(fā)生器的時鐘輸出、三相信號發(fā)生器產(chǎn)生的三相信號A、B、C及電容C1的充電情況。點擊PSpice/Run開始運行PSpice，仿真完成后，在波形顯示窗口出現(xiàn)out點、A、B、C以及D點的波形，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點的波形得知，555時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘信號周期大約為10ms，在10ms以后，時鐘信號基本穩(wěn)定。

---- 由A、B、C三點波形可知，在40ms以后，三相信號發(fā)生器的輸出信號產(chǎn)生混亂，再觀察D點波形，可知，在40MS時，D點電壓大于0.7V，進入數(shù)字電路中的不定狀態(tài)，導(dǎo)致D觸發(fā)器輸出進入不定狀態(tài)，在這以后，雖然D點電壓升高為高電平，但是因為D觸發(fā)器的輸入信號永遠為不定狀態(tài)，所以三相信號發(fā)生器的三相輸出信號保持在不定狀態(tài)。

---- 四、 解決問題

---- 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)時鐘信號作用時，D觸發(fā)器的各個作用信號都處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，必須保證D點處于不定狀態(tài)的時間小于D觸發(fā)器的觸發(fā)時鐘信號周期。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的值以減小充電時間（當然也可以修改R5、C3、C4的值，但這將會改變?nèi)嘈盘柊l(fā)生器的輸出信號的周期）?，F(xiàn)在把R2的值改為100歐、C1的值改為4.7U，重新運行仿真，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（上升沿）作用的一個周期內(nèi)，D點電壓度過了不定狀態(tài)這一周期，即在D觸發(fā)器的每一個觸發(fā)信號（上升沿）作用的時刻，保證了D點的狀態(tài)穩(wěn)定在高電平或低電平，從而使三相信號發(fā)生器有穩(wěn)定的輸出信號（如圖5所示）。

圖5

---- 五、 總結(jié)

---- 利用PSpice對電路進行模擬仿真，其作用是對電路的功能進行驗證。但是，它的主要的用途是檢查電路設(shè)計存在的問題，并對其進行修改。對于以上的三相步進電機驅(qū)動電路，如果只利用示波器，將很難觀測0-100ms時間段各點的波形，即很難找出三相信號發(fā)生器不能產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出信號的原因；而利用PSpice仿真軟件，則很容易得到out點、A、B、C、D各點從0-1S時間段的波形，經(jīng)過各點波形的相互比較，加上對D觸發(fā)器的性能分析，不難找出問題所在——R2、C1的充電時間與D觸發(fā)器的觸發(fā)信號周期之間的關(guān)系對三相信號發(fā)生器的輸出信號狀態(tài)的影響。

---- 總之，利用PSpice仿真軟件，可以幫助我們快速查找電路存在的問題及不足，同時也節(jié)省了我們因做實驗損壞元器件而浪費的資金。

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