Роберт Хайнеманн - Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE
- Название:Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE
- Автор:
- Жанр:
- Издательство:ДМК Пресс
- Год:2008
- Город:Москва
- ISBN:978-5-94074-436-8
- Рейтинг:
- Избранное:Добавить в избранное
-
Отзывы:
-
Ваша оценка:
Роберт Хайнеманн - Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE краткое содержание
PSPICE определяет промышленный стандарт программ-имитаторов и является самым популярным пакетом моделирования для OS/Windows как у профессионалов, так и у любителей по всему миру. Эта книга — лучшее на сегодняшний день учебное пособие по PSPICE. Курс построен по принципу «от простого к сложному». Первая часть посвящена основам работы с программой. В ней говорится о том, как строить и редактировать чертежи электронных схем, находить нужную информацию в выходном файле, моделировать цепи постоянного и переменного тока, строить диаграммы любой сложности, исследовать частотные характеристики схем. Во второй части подробно рассказывается о различных видах анализов, выполняемых с помощью PSPICE (анализ переходных процессов, параметрический анализ и т.д.). Также в ней содержится руководство по цифровому моделированию и использованию программы-осциллографа PROBE. Третья и четвертая части включают сведения об использовании PSPICE для расчета электрических цепей и цепей регулирования. Описывается, как создать и модифицировать модели компонентов схем.
Книга адресована пользователям различного уровня подготовки: в первую очередь инженерам и конструкторам, профессиональным разработчикам промышленных изделий (электронных схем, технологического оборудования, автомобилей и т.д.), студентам радиотехнических специальностей, а также радиолюбителям.
Прилагаемый к книге компакт-диск содержит рабочие версии программы PSPICE, подробный справочник по PSPICE (на английском языке), библиотеки компонентов, необходимые для работы с книгой, и учебные упражнения.
Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE - читать онлайн бесплатно полную версию (весь текст целиком)
Интервал:
Закладка:
Отношение сигнал/шум рассчитывается по формуле:
A n= 20 * log[(U aeff/(U neff* vB)],
где В — интересующая нас полоса частот шума, то есть слышимая частотная область. При ширине полосы частот В — 20 кГц, плотности шума U neff=0.1 мкВ и действующем значении выходного напряжения U aeff=4 В/v2 (рис. 12.4) отношение сигнал/шум усилителя оказывается равным 106 дБ.
Рис. 12.4. Частотная характеристика и спектральная плотность шума выходного МОП-транзисторного каскада
12.4. Гармонические искажения
В результате моделирования в выходном файле были получены следующие данные о гармонических искажениях при R H=8 Ом, P=60 Вт (что соответствует амплитуде входного напряжения, равной 1.3 В) и f=1 кГц:
**** FOURIER ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG С
***********************************
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V($N_0001)
DC COMPONENT = -4.145819E-02
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)
1 1.000E+03 2.413E+01 1.000E+00 -5.025E-01 0.000E+00
2 2.000E+03 5.052E-04 2.094E-05 1.040E+02 1.045E+02
3 3.000E+03 4.226E-04 1.751E-05 -1.760E+02 -1.755E+02
4 4.000E+03 6.332E-05 2.624E-06 1.166E+02 1.171E+02
TOTAL HARMONIC DISTORTION = 2.742063E-03 PERCENT
В табл. 12.2, значения, полученные при измерении (см. табл. 12.1), сопоставлены с результатами моделирования оригинальной (см. рис. 11.1) и упрощенной схемы (см. рис. 11.2). Конечно, результаты анализа упрощенной схемы немного лучше, ведь в ней некоторые реальные компоненты были заменены идеальным источником напряжения U 2=68 В. В целом же результаты моделирования и измерения совпадают.
Табл. 12.2. Данные измерения и моделирования схемы
| Данные измерения | Данные моделирования | ||
|---|---|---|---|
| оригинальной схемы | упрощенной схемы | ||
| Эффективная полоса пропускания при 35 Вт/8 Ом (3-dB-падение мощности) | 1.5 Гц–125 кГц | 1.5 Гц–127 кГц | 1.5 Гц–130 кГц |
| Скорость нарастания фронта | 20 В/мкс | 20 В/мкс | 20 В/мкс |
| Отношение сигнал/шум (при 1 Вт/8 Ом) | >99 дБА [40] Очевидно, измерительные приборы, с помощью которых в 1993 году измерялись эти значения, еще не обладали достаточной степенью точности. Поэтому в журнале Elektor были опубликованы лишь приблизительные данные по гармоническим искажениям (<0.005%) и отношению сигнал/шум (>99 дБА). Это максимум, на что были способны тогдашние приборы. Сегодня существуют более чувствительные приборы. Поэтому гармонические искажения были измерены заново. |
106 дБ | 106 дБ |
| Гармонические искажения (60 Вт/1 кГц/8 Ом) | 0.003% [40] Очевидно, измерительные приборы, с помощью которых в 1993 году измерялись эти значения, еще не обладали достаточной степенью точности. Поэтому в журнале Elektor были опубликованы лишь приблизительные данные по гармоническим искажениям (<0.005%) и отношению сигнал/шум (>99 дБА). Это максимум, на что были способны тогдашние приборы. Сегодня существуют более чувствительные приборы. Поэтому гармонические искажения были измерены заново. |
0.0027% [41] К этому результату следует относится с осторожностью. Амплитуды высших гармоник настолько малы, что возникает вопрос, под какой границей эти амплитуды потонут в «шуме» неточных вычислении. |
0.001% [41] К этому результату следует относится с осторожностью. Амплитуды высших гармоник настолько малы, что возникает вопрос, под какой границей эти амплитуды потонут в «шуме» неточных вычислении. |
12.5. МОП-транзисторный усилитель как усилитель постоянного напряжения
Входной фильтр выходного МОП-транзисторного каскада, состоящий из R 3, R 4, С 2и С 3, образует полосовой фильтр. Он настроен таким образом, что подходит для любых источников низкочастотных сигналов (компакт-диск, виниловая пластинка, магнитофонная пленка), то есть он изначально настроен на наихудший случай. С 2и R 4образуют фильтр верхних частот с граничной частотой 1.52 Гц, R 3и С 3образуют фильтр нижних частот с граничной частотой 159 кГц. Еще несколько лет назад в наиболее качественных усилителях входной фильтр был сконструирован так, что нижняя граница находилась на частоте 0 Гц. Однако в те времена от такой конструкции фильтра пришлось отказаться, так как усилители передавали даже шум вращения винилового диска.
На рис. 12.5 сопоставлены частотная и фазовая характеристики двух вариантов усилителей: с оригинальным входным фильтром и с входным фильтром, в котором конденсатор С 2коротко замкнут, то есть закорочен фильтр верхних частот. Поясним читателям, зачем это сделано.
Рис. 12.5. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристика двух вариантов выходного МОП-транзисторного каскада
Сегодня, когда источники зашумленного низкочастотного сигнала практически уже не используются (проигрыватели вышли из моды, а магнитофонные ленты выпускаются с существенно улучшенными шумовыми характеристиками), наступило время снова задуматься над нижней граничной частотой усилителей. Хотя человеческое ухо и не воспринимает частоты ниже 17 Гц, нижняя граничная частота, тем не менее, создает заметные сдвиги фазы в слышимой частотной области. Как известно, именно фазовые вариации низкочастотного сигнала создают у слушателей ощущение объемного звука. МОП-транзисторный усилитель позволяет без проблем понизить граничную частоту до 0 Гц. Для этого всего лишь нужно, чтобы конденсатор С 2был коротко замкнут.
Глава 13
Возможности применения программы PSPICE
В этой главе описаны возможные варианты исследований некоторых типичных схем из областей силовой полупроводниковой техники, техники связи и автоматического регулирования.
В двух следующих главах будут проведены исследования некоторых типичных схем из областей силовой полупроводниковой техники, техники связи и автоматического регулирования. Каждое исследование будет проводиться для того, чтобы дать ответ на какой-либо сложный вопрос. Это позволит вам познакомиться со специальными возможностями программы PSPICE и откроет перспективу для проведения множества собственных интересных исследований. Однако практически сразу вы столкнетесь с проблемой, возникающей при профессиональной работе со PSPICE: чем специфичнее будут ваши вопросы, тем чаще будут нужны специальные модели (двигатели трехфазного тока, стабилизаторы, регуляторы, модуляторы, смесители, шаговые двигатели), которых нет ни в демонстрационной, ни в полной версиях программы. И тогда вам понадобится помощь специалистов-разработчиков моделей. Для примеров, рассматриваемых в книге, часть специальных моделей была взята из виртуальной лаборатории spicelab, которую я в настоящее время готовлю к публикации.
Читать дальшеИнтервал:
Закладка:
