Установка задания на моделирование

 

Для установки параметров моделирования анализа частотных характеристик необходимо: в меню Analysis выбрать Setup далее выбрать AC sweep. Перед Вами появится окно установки задания (рис.21).

 

Рис.21. Окно параметров анализа частотных характеристик АC Sweep

 

В появившемся окне необходимо указать:

1) тип шкалы по частоте ( т.е. тип шкалы оси  Х графика )

под заголовком AC sweep type можно выбрать:

linear – линейный

octave – логарифмический по основанию 2

decade – логарифмический по основанию 10.

Линейную шкалу удобней использовать для узкополосных цепей (например, АЧХ от 50 до 100 Гц), логарифмические – для широкополосных (например, АЧХ от 10Гц до 1ГГц).

В PSpice 8.0. ПРАВИЛЬНО РАБОТАЮТ ТОЛЬКО ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ МАСШТАБЫ, т.е. линейный масштаб выбирать не следует. (В других видах анализа линейный масштаб работает)

2) Задать количество точек на графике в поле Total Pts.

Если задан линейный масштаб по частоте, то поле Total Pts указывает на общее количество точек на графике от начальной до конечной частоты.

Если заданы логарифмические масштабы, то название этого поля автоматически меняется на  Pts/Octave или   Pts/Decade указывает на количество точек в октаве или декаде.

* Октава – это диапазон значений, в пределах которого величина изменяется в 2 раза.

Декада - это диапазон значений, в пределах которого величина изменяется в 10 раз.

Количество точек, заданное по умолчанию равно 101 и подходит почти всегда. Т.е. это поле можно не менять.

3) Задать начальную частоту АЧХ в поле Start Freq.

Начальная частота не должна равняться 0. По умолчанию начальная частота 10 Гц.

4) Задать конечную частоту АЧХ в поле End Freq.

Значение конечной частоты должно быть больше начальной частоты.

 

Например, частая ошибка: задают Start freq = 1; End freq = 1М. Возникает ошибка, т.к. конечная частота меньше начальной. Конечная частота здесь равна 1 миллигерц, а не 1 мегагерц. Правильно будет Start freq = 1; End freq = 1М eg.

По умолчанию конечная частота равна 1 кГц, в абсолютном большинстве случаев это значение для анализа схем не подходит, т.е. диапазон частот необходимо значительно расширять. Например, начальную частоту поставить равной 1 Гц, конечную частоту равной 1 ГГц.

Нижняя часть окна (Noise Analysis) задается только, если необходимо провести анализ шума. Эту часть окна можно не заполнять.

 

Пример установки анализа АЧХ будет дан позже вместе с анализом шума.

При проведении анализа АЧХ нелинейные элементы схемы (диоды, транзисторы и т.д.) линеаризуются около рабочей точки, т.е. заменяются на линейные эквиваленты. За счет этого анализ АЧХ самый быстрый вид анализа в PSpice.

В результате при анализе АЧХ для линейных схем графики получаются правильными. Нелинейные свойства (ограничение амплитуды сигнала, появление дополнительных гармоник в спектре сигнала) для этих схем не проявляются. Поэтому амплитуда сигнала на выходе может быть сколь угодно большой и пропорциональна только коэффициенту передачи.

Для нелинейных схем (умножители частоты, смесители и т.д.) результаты анализа АЧХ не корректны. Почему? – смотрите далее.

Каким образом производится линеаризация элементов?
При замене радиоэлектронных компонентов на линейные аналоги Pspice вычисляет:

1. постоянные напряжения в узлах схемы;

2. частные производные для нелинейных элементов в их рабочих точках. Далее проводится касательная линия к нелинейной характеристике элемента в ее рабочей точке. Эта линия и становится новой линейной характеристикой.  

Поясним на примере, к каким эффектам может привести линеаризация нелинейного элемента при частотном анализе в нелинейных схемах.

Предположим, Вы моделируете аналоговый умножитель, который умножает напряжение источников сигнала V1 и V2. Умножение – нелинейная операция. При вычислении частотных характеристик этот блок заменяется на линейный эквивалент.

 

Рис.22 Аналоговый умножитель

Случай1

Предположим, V1 – источник переменного напряжения, V2 – источник постоянного напряжения (см. рис.22)

Отклик цепи Pspice определяет вычисляя частные производные в рабочей точке постоянного напряжения:

(2)

Для схемы на рис.22 выражение превращается в

V(Out) = V(In1)∙ 2 + V(In2)∙ 0

Это означает, что умножитель работает как усилитель переменного тока с коэффициентом усиления, численно равным постоянному напряжению источника постоянного напряжения.

Случай 2

Перемножение переменных напряжений

Предположим, что вы поменяли источник постоянного напряжения V2 на источник переменного тока с амплитудой 1 В и постоянной составляющей = 0. Когда Pspice вычисляет напряжения в узлах, источников постоянного тока нет, поэтому потенциалы всех узлов = 0. Теперь линейный эквивалент умножителя согласно (2) является усилитель с коэффициентом усиления = 0. Это означает, что на выходе нет никакого сигнала.

Реально на выходе такой схемы должен быть сигнал постоянного напряжения и сигнал на удвоенной частоте, но при линейном малосигнальном анализе это нельзя увидеть.