Simulando un circuito VC en ltspice

Encontré esta pregunta en mi tarea:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Inicialmente, la pregunta parecía muy absurda, pero de todos modos apliqué la ley de voltaje de Kirchhoff y obtuve

V C = 10 V

Pero como todos sabemos que:

i C = C d V C d t
i C = 0

Parece bastante bien porque dado que la constante de tiempo del circuito es cero, se cargaría casi instantáneamente y, por lo tanto, se comportaría como un circuito abierto.

Sin embargo, cuando trazo el mismo circuito en Ltspice, el gráfico i vs t es bastante diferente:ingrese la descripción de la imagen aquí

No tengo idea de cómo surgió el gráfico anterior. ¿Alguien puede explicar por qué el simulador dio el gráfico anterior?

Gracias

El circuito que dibujaste a mano es un circuito sin sentido. No puede analizar una situación en la que conecta una carga de capacitor a un voltaje a una fuente de voltaje a un voltaje diferente. En el instante de la conexión, este circuito viola KVL y la corriente resultante será infinita. Esto da una tontería numérica.

Respuestas (4)

Además de lo que los demás ya han respondido, está simulando la carga aparente de un capacitor de 10uF en una escala de tiempo de un millón de segundos. Eso no parece ser una decisión reflexiva.

Además, debe saber que al usar la tarjeta de simulación que está usando, significa que LTspice primero intentará encontrar una solución para el circuito, de modo que cuando presione "ejecutar", parecerá que el circuito ha estado funcionando. desde el Big-Bang, y solo ahora está viendo los efectos de un circuito que ha tenido mucho tiempo para establecerse, resolver cualquier transitorio y se ve como está en su imagen.

Eso es a menos que use una fuente pulsada, o la startupbandera, o el uic:

  • con una fuente pulsada (por ejemplo, de 0 a 1 V), le está diciendo manualmente al solucionador que el circuito estaba en reposo y desea dictar el momento en que ocurre un cambio. El mismo razonamiento se aplica aquí también, como arriba, el circuito ha estado funcionando desde siempre, pero era cero.
  • con startup, LTspice decidirá aumentar las fuentes desde el principio, que es casi lo mismo que arriba pero manejado por LTspice. Aquí, también, el circuito ha estado funcionando desde el principio de los tiempos.
  • y uicle está diciendo al solucionador que olvide todo lo que podría haber sucedido antes, y considere que el Big-Bang ocurre cuando hace clic en "ejecutar", por lo que tendrá que calcular todos los transitorios posibles.

Como es un simulador que se ejecuta en una computadora, las tolerancias numéricas juegan un papel importante, lo que significa que la fuente de voltaje no puede tener una resistencia interna de 0.0, porque generaría una división por cero. Por lo tanto, tendría una cantidad finita de resistencia que, junto con el solucionador, intentaría calcular números lo más cercanos posible a la realidad. Esa 0.01 fAcorriente se traduce en el 1e-17rango, que está alrededor de la doubleprecisión, y es, muy probablemente, el residuo después de la iteración de Newton-Raphson (o sus alternativas).

Además, el gráfico parece torcido en ambos extremos debido al paso de tiempo relativamente grande y a la compresión de la forma de onda (predeterminado, activado). Puede eludir estos estableciendo una escala de tiempo más pequeña ( us...msparece más adecuada), un paso de tiempo opcional e incluso más opcional .opt plotwinsize=0, que deshabilita la compresión de forma de onda, dejando las formas de onda libres de artefactos. O use el solucionador alternativo, que es mucho más preciso, pero aproximadamente el doble de lento.

Me acabo de dar cuenta de que olvidé agregar la cuarta viñeta con individual ic=<...>, o por nodo .ic, pero se comportan de manera similar a startup, pero con más control, y luego habría tenido que mencionar también la fuente de comportamiento, pero que cae en la categoría de la primera viñeta , y... tal como es, transmite el mensaje.

Su simulación no tiene sentido: está tomando una fuente de voltaje ideal, que puede suministrar una cantidad infinita de corriente si es necesario, y conectándola a un capacitor ideal, que no tiene resistencia interna, solo capacitancia.

Entonces, en su simulación, la fuente de voltaje carga inmediatamente el capacitor a voltaje completo (eso sucede en un solo paso de tiempo de simulación) y luego tiene corriente cero.

¡Lo que diga esa simulación no tiene nada que ver con la realidad!

¿Observe cómo la unidad es 0.01 fA en el eje y? sí, eso es probablemente un error numérico en alguna parte.

Sí. Esta es la respuesta. Conectar un capacitor, cargado con un valor de voltaje, en paralelo con una fuente de voltaje de otro valor, es un circuito sin sentido.

Los resultados de su simulación (para su configuración) son correctos. Tu condensador ya está cargado y tienes una fluctuación de qué, 1 17 A ? Probablemente proviene de las tolerancias de simulación.

Vea, dado que no está simulando el comportamiento de conmutación de su interruptor (también es otra opción), debe indicar a LTSpice que considere todas las fuentes externas en 0, lo que significa que V C A PAG = 0 V @ t = 0 .

Circuito

Acabo de probar esa simulación con los mismos resultados. Hay dos problemas aquí.

1) El retraso de tiempo aparente con la corriente que parece aumentar de 0,01000000 fA a 0,01000018 fA se debe al paso de tiempo que se está utilizando. Para solucionar esto, agregue un paso de tiempo máximo, digamos (1 ms) a su simulación o simule durante un tiempo más corto.

2) 0.01fA ( 10 × 10 18 amperio ) es diminuto Suponiendo que los componentes ideales fluirían una corriente infinita en tiempo cero para cargar el condensador, entonces la corriente es cero, Spice es una aproximación numérica, por lo que la respuesta siempre tendrá algún error. En el mundo real, la corriente estaría limitada por la ESR del condensador y la impedancia de salida de la fuente de alimentación, por lo que se cargaría en un tiempo finito pero breve.