Лабораторная работа № 10 Тема: «Анализ по переменному току (ac)» (1 час)
Цель работы: изучить возможности среды MICRO-CAP V для анализа устройств в частотной области и построения графиков АЧХ и ФЧХ.
Задание:
Загрузить схему JK-триггера
Открыть диалоговое окно Analysis Limit.
Изучить командные кнопки, числовые ограничения, опции сигнала, выражения и опции открытого диалогового окна.
Выполнить расчет АЧХ и ФЧХ для схемы избирательного усилителя.
Полученные данные оформить в виде отчета.
Методические рекомендации
Этот вид анализа предназначен для анализа устройств в частотной области и построения графиков АЧХ и ФЧХ. Диалоговое окно Analysis Limit разделено на пять областей (аналогично окну «Анализ переходных процессов»): командные кнопки, числовые ограничения, опции сигнала, выражения и опции.
Кнопки управления
Все кнопки имеют аналогичные функции, как и для окна Анализа переходных процессов.
Числовые ограничения
Диапазон частот (Frequency Range): Это поле определяет диапазон частот моделирования. Формат - fmax [, fmin]. Например, '100k, 10' определяет диапазон от 10 Гц до 100 кГц. Анализ начинается установкой частоты, равной fmin, затем выполняется до тех пор, пока частота не дойдет до fmax. Определение одиночного значения производит одиночное вычисление в значении частоты.
Число точек (Number of points): аналогично Анализу переходных процессов.
Температура (Temperature): аналогично Анализу переходных процессов.
Максимальное изменение (Maximum Change %): Это поле определяет предел скорости изменения первого графика сигнала. Это используется для создания гладких кривых. Введенное значение интерпретируется как процент. Максимальное изменение воздействует только на исследования, для которых выбрано автоматическое изменение шага частоты из меню Frequency Step.
Вход шума (Noise Input): Это поле используется, чтобы определить имя источника, где вычисляется входной шум. Это поле применяется только к вычислению Inoise.
Выход шума(Noise Output): Это поле используется, чтобы определить узел, в котором вычисляется выходной шум. Формат - Node1[, Node2]. Два узла, отделяемые запятой, определяют дифференциальное напряжение шума выхода. Это поле применяется только, если переменные Inoise и Onoise вычислены.
Опции сигнала
Все кнопки имеют аналогичные функции, как и для окна Анализа переходных процессов.
Выражения
Эти поля определяют горизонтальные и вертикальные оси. MC5 может оценивать и выводить большое число зависимостей для любой оси. Обычно они простые, одна переменная, например, F (частота) или V (1) (напряжение в узле 1). Однако они могут быть более сложными выражениями подобно V(2)*I(V1).
X выражение (X Expression): поля в этом столбце используются для определения выражения переменных оси X. Обычно этот столбец содержит простое выражение: F (частота), но могут также использоваться более сложные выражения подобно I(L1) (переменный ток, протекающий через L1).
Y выражение (Y Expression): поля в этом столбце используются для определения выражения переменных оси Y. Обычно, это поле содержит простые выражения для напряжения узла подобно V (12,11), или току источника подобно I (V1), фазы сигнала в узле 1 ph (V(1)), но могут использоваться более сложные выражения подобно V (VCC) *I (VCC) (мощность, затрачиваемая источником VCC).
X диапазон (X Range): поля в этом столбце устанавливают шкалу для оси X. Формат Высш [,Низш]. Например, чтобы определить диапазон от 2 кГц до 2 МГц, напечатайте "2Meg, 2k". Значение по умолчанию для Низш = 0. Ключевое слово “Auto” может использоваться, чтобы запросить автоматическое определение диапазона.
Y диапазон (X Range): поля в этом столбце устанавливают шкалу для оси Y.
Формат (Fmt): аналогично Анализу переходных процессов.
Опции
Список опций расположен справа от поля числовых ограничений. Эти опции управляются или через выпадающий список или флажком. Опции запуска (Run options) и переменные состояния (State variables) управляются раскрывающимся списком. Нажатие мыши на раскрывающейся кнопке стрелки выдаст список опций. Список может также быть активизирован, нажимая ALT + (подчеркнутый символ в заголовке списка), и список может затем быть пролистан клавишами курсора. Остальные опции имеют флажки переключения. Нажатие мыши в поле переключит опции “вкл.” или “выкл.”, что контролируется по наличию галочки.
Опции включают:
Опции запуска (Run options):
Normal: Эта опция выполняет моделирование без сохранения на диск.
Save: При выборе этого пункта, моделирование выполняется с сохранением данных на диск. Текстовый файл данных – CIRCUITNAME.ASA.
Восстановление (Retrieve): В этом пункте загружаются предварительно сохраненное моделирование и графики. Чтение файла данных – CIRCUITNAME.ASA.
Шаг частоты (Frequency Step):
Auto: Автоматический выбор шага. Этот метод обычно используется при первом запуске.
Fixed Linear: Этот метод в линейном масштабе распределяет число точек. Поле числа точек (Number of Points) определяет количество воспроизведенных точек.
Автоматическая установка диапазона шкалы (Auto Scale Ranges): Устанавливает диапазоны по осям X и Y в “Auto” для каждого нового выполнения анализа. Если флажок отсутствует, то используются существующие значения масштаба из описания полей диапазона.
На рис.2.2 приведены примеры расчета АЧХ и ФЧХ для схемы избирательного усилителя, изображенного на рис.1.3.
Рис.2.4. Пример расчета АЧХ и ФЧХ
Рис.2.4. Пример расчета АЧХ и ФЧХ
Контрольные вопросы:
Для чего предназначен анализ по переменному току?
Какое поле определяет диапазон частот моделирования?
Какая опция выполняет моделирование без сохранения на диск?