Шаг 35 Откройте окно Parametric и задайте изменение коэффициента k как глобального параметра. При этом варьируйте k от k=0.4 до k=2 с интервалами в 0.2.
Шаг 36 Установите в окне Analysis Setup флажки рядом с кнопками AC Sweep… и Parametric….
Шаг 37 Запустите процесс моделирования и выведите на экран PROBE диаграмму, показанную на рис. 8.28.
Рис. 8.28. Диаграмма с результатами моделирования схемы фильтра нижних частот при различных уровнях импеданса
Результат просто ошеломляющий. Выясняется, что при изменении уровня импеданса частотного фильтра, то есть если активные и реактивные сопротивления частотного фильтра изменяются на один и тот же коэффициент, частотная характеристика фильтра остается неизменной.
Выполнив задание 1, вы сможете установить, что и переходная характеристика частотного фильтра также не претерпевает никаких изменений, если изменять уровень полного сопротивления.
8.5.1. Задание на закрепление материала
Задание 8.1. Проведите для схемы фильтра нижних частот с крутизной фронта 12 дБ, изображенной на рис. 8.22, анализ Transient Analysis + Parametric Sweep, чтобы исследовать ее переходную характеристику при различных уровнях импеданса.
Для этого выполните в окне Transient… такую же предварительную установку основного анализа, как на рис. 8.21. В качестве дополнительной переменной выберите параметр k, задав его в соответствии с образцом на рис. 8.27, чтобы уровень полного сопротивления фильтра оставался одинаковым при любых значениях k.
1. Выведите на экран PROBE диаграмму, изображенную на рис. 8.29.
Рис. 8.29. Переходная характеристика фильтра нижних частот с крутизной фронта 12 дБ при различных уровнях импеданса
2. Варьируя значение R, оптимизируйте фильтр таким образом, чтобы добиться оптимальной переходной характеристики для всех уровней импеданса.
8.6. Руководство к действию
Рецепт 1. Провести параметрический анализ
1. Проведите предварительную установку основного анализа. Выберите в качестве изменяемой переменной одну из следующих величин:
• для анализа DC Sweep:
- источник напряжения;
- источник тока;
- модельный параметр;
- глобальный параметр;
- температуру;
(см. рецепты 1-5 в главе 7)
• для анализа AC Sweep:
- частоту;
(см. рецепт 1 в главе 5)
• для анализа переходных процессов:
- время.
(см. рецепт 1 в главе 4).
2. Определите значение, предусмотренное в качестве дополнительной переменной, как параметр в двух местах на чертеже своей схемы:
• дважды щелкните по текущему значению выбранной величины, чтобы открыть окно Set Attribute Value. Присвойте этому параметру имя и заключите его в фигурные скобки (например, замените значение сопротивления 100 Ом именем {R_Tiefpass} — см. рис. 8.8);
• достаньте из библиотеки SPECIAL.slb компонент PARAM и установите его на своем рабочем листе. Дважды щелкните по элементу, чтобы открыть окно его атрибутов. Введите для атрибута Name 1 присвоенное параметру имя, например R_Tiefpass (на этот раз без фигурных скобок). Для атрибута Value 1 укажите определенное значение, например 100, которое будет использоваться программой в том случае, если при моделировании данный параметр (Name 1, Value 1) не будет выбран вами в качестве изменяемой переменной, так как вы решите изменять другой параметр (Name 2, Value 2) — см. рис. 8.8.
3. Выведите на экран окно Analysis Setup. Щелкните по кнопке Parametric…, чтобы открыть окно Parametric (см. рис. 8.11).
4. Выполните в этом окне необходимые настройки (см. рис. 8.11), затем щелкните по кнопке OK.
5. В появившемся окне Analysis Setup установите флажок как рядом с кнопкой основного анализа (например, DC Sweep…), так и рядом с кнопкой дополнительного анализа (кнопка Parametric…), чтобы выполнялись оба этих анализа.
6. Закройте окно Analysis Setup, щелкнув по кнопке Close.
7. Запустите процесс моделирования.
8. После завершения моделирования выберите в окне Available Sections (см рис. 8.5) необходимые кривые (как правило, для отображения требуются все имеющиеся в наличии кривые, в таком случае можно, ничего не меняя в содержании этого окна, просто щелкнуть по кнопке OK).
9. Откройте список диаграмм (команда Trace→Add), выберите необходимы для отображения величины и выведите их на экран PROBE.
(См. раздел 8.2.)
Урок 9
Специальные виды анализа
Этот урок посвящен специальным видам анализов, выполняемых с помощью программы PSPICE. Освоив предлагаемый материал, вы сможете самостоятельно исследовать частотные спектры компонентов схемы, определять, насколько эффективно моделирование, каковы возможные допуски устанавливаемых значений и многое другое.
9.1. Анализ Фурье
Программа PSPICE может также проводить анализы Фурье (спектральные анализы) и определять с их помощью частотные спектры заданных сигналов. В следующем разделе мы рассмотрим это на примере двух сигналов: сначала с прямоугольным симметричным переменным напряжением частотой f=1 кГц и затем с выходным напряжением транзисторного усилителя.
9.1.1. Частотный спектр прямоугольного напряжения
Шаг 1 Начертите, используя источник напряжения типа VPULSE, схему для выработки прямоугольного напряжения, изображенную на рис. 9.1. Сохраните эту схему в папке Projects под именем FOURIER1.sch и запустите процесс ее моделирования, задав такие же параметры анализа переходных процессов, как показано на рис. 9.2.
Рис. 9.1. Электросхема для выработки прямоугольного переменного напряжения
Рис. 9.2. Окно Transient с предварительными установками для анализа
Шаг 2 По окончании моделирования выведите на экран PROBE диаграмму, изображенную на рис. 9.3.
Рис. 9.3. Пятнадцать периодов прямоугольного переменного напряжения с частотой f=1 кГц
Вы можете прямо из программы PROBE запустить анализ Фурье для любой изображенной на ее экране временной функции. При выполнении анализа Фурье программа PSPICE исходит из того, что рассчитываемая при моделировании функция периодически повторяется независимо от того, какую ее часть вы в данный момент отобразили на экране PROBE. То есть вы обязательно должны следить за тем, чтобы для исследуемой функции был смоделирован или только один период, или целочисленное кратное количество периодов.[32] В нашем случае с помощью анализа переходных процессов (см. рис. 9.3) было проведено моделирование ровно пятнадцати периодов колебания, следовательно, полученные данные без всяких ограничений подходят для корректного анализа Фурье.
32
В случае, если вы по каким-то причинам не хотите моделировать целочисленное кратное количество периодов, то тогда перед проведением анализа Фурье ограничьте область данных, которые будут использованы для спектрального анализа. Чтобы это сделать, нужно открыть из меню PROBE Plot окно X Axis Settings и, активизировав опцию Restricted (Ограниченный), указать диапазон данных, сокращенный до целого числа периодов.