Definieren eines nichtlinearen Kondensators in Ngspice

Wie Sie sagen, kann die Verhaltensquelle in ngspice nur eine Spannung oder einen Strom als Funktion anderer Knotenspannungen oder Zweigströme in Ihrer Schaltung erzeugen. Nichtsdestotrotz können Sie dies mit einigen zusätzlichen Elementen verwenden, um einen nichtlinearen Kondensator herzustellen, wie Sie ihn zu benötigen scheinen:

Hier habe ich ein lineares CCCS und einen linearen Kondensator verwendet, um die Integration des eingehenden Stroms durchzuführen und die Ladevariable zu verfolgen. Dann liefert ein nichtlinearer VCVS das kapazitive Verhalten Ihres nichtlinearen Kondensators. Der Gigaohm-Widerstand ist da, weil SPICE erfordert, dass jeder Knoten einen Gleichstrompfad zur Erde hat, um eine Lösung zu erhalten; es wird die Schaltungslösung nicht wesentlich beeinflussen.

Es gibt ein ähnliches Beispiel unter Verwendung der ngSpice-Syntax auf Seite 89 im ngSpice-Handbuch hier .

Alternative Lösung

Beachten Sie auch, dass ngSpice ein Verhaltenskondensatormodell anbietet, das auf Seite 71 in dem von mir verlinkten Handbuch beschrieben wird. Die Syntax ist

CXXXXXXX n+ n C = ’expression’ <tc1 = value > < tc2 = value >

Hier sollten Sie verstehen, dass die definierte Kapazität die Differenzkapazität ist

$C \equiv \frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}V}$.

Um Ihre Gleichungen in eine geeignete Form zu bringen, müssen Sie sie ein wenig überarbeiten. Du hast

$V = K Q^2$.

Wenn Sie das umdrehen, haben Sie

$Q = \sqrt{\frac{V}{K}}$.

Von denen Sie bekommen können

$\frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}V} = \frac{1}{2\sqrt{KV}}$

Was Sie einfach in der ngSpice-Ausdruckssyntax implementieren können.

Vielen Dank für Ihre ausführliche Antwort. Gemäß der Skizze habe ich eine Netzliste wie folgt geschrieben, aber ich frage mich, warum der Strom als Ausgang einer nichtlinearen Schaltung durch eine sinusförmige Anregungsspannung immer noch sinusförmig ist. Ich weiß nicht, ob es irgendein logisches oder technisches Problem im Code gibt. Vielen Dank im Voraus!

Meine Netzliste:

V1 0 1 SIN(0 200 0.1k)
C0 2 1 1n
X1 3 2 nonlinDevice
L1 4 3 0.0125
R1 5 4 200
Vg 0 5 DC=30
************************************
.subckt nonlinDevice n1 n2
VDC n1 n0 DC=0
BVs n0 n2 V=v(ng)*v(ng)
BIs n1 n2 I=exp(-v(ng)*v(ng))
Bint 0 ng I=i(VDC)
Cint ng 0 1
Rint ng 0 100G
.ends
*************************************
.control
tran 0.01m 80m
plot i(l1)
.endc
.end