1.2.2. Временной анализ transient

Этот анализ строит зависимости напряжений и токов схемы от времени. Результаты, полученные при проведении временного анализа, аналогичны показаниям осциллографа. При анализе временных функций возможен Фурье-анализ временного отклика.

Требования к электрической схеме

Перед установкой этого анализа убедитесь что схема удовлетворяет одному из условий:

• Установлен независимый источник напряжения или тока и заданы его временные параметры (VSIN, VPULSE и т.д.);

• заданы начальные условия на реактивных элементах (как правило, при моделировании автогенераторов). Реактивные элементы – это емкости и индуктивности.

На емкости начальным условием является напряжение, на индуктивности – ток.

• Установлен управляемый источник напряжения, сигнал которого являющийся функцией времени

При задании временного анализа можно устанавливать одновременно как один, так и несколько источников переменного сигнала.

Установка задания на моделирование:

Для установки параметров моделирования временного анализа необходимо: в меню Analysis  Setup выбрать Transient. Перед Вами появится окно установки задания (рис.12).

Рис.12. Окно параметров временного анализа Transient

В появившемся окне, как правило, необходимо задать только 2 поля:

1) Final Time – конечное время анализа. При моделировании вычисляется временной отклик начиная с 0 с, до времени, указанном в Final Time.

П

!

о умолчанию в этом поле устанавливается значение 1000 нс (что в большинстве случаев не подходит для конкретных задач). Это время надо ставить в соответствии с входным сигналом схемы, как правило, не менее одного периода сигнала. Период связан с частотой T = 1/f. Частоту подставлять в герцах!!!

2

!

) Print step – задает шаг времени с которым записывается значения напряжения сигнала в текстовый выходной файл output в виде таблицы. По умолчанию шаг времени устанавливается на 20 нс. Обратите внимание, что это не тот шаг по времени с которым строится график временного отклика в программе Probe.

Как правило это поле изменять не надо. Нужно только проследить, чтобы Print Step был меньше Final Time (Print Step < Final Time).

Остальные поля можно не заполнять. Приведем их описание

Step Ceiling - Внутренний шаг при временном анализе

При построении графиков шаг по времени (растояние по оси Х между соседними точками графика) устанавливается автоматически и постоянно регулируется, чтобы достичь необходимой точности вычисления отклика, и чтобы этот шаг не был слишком мелким для экономии вычислительных ресурсов. Когда сигнал изменяется медленно внутренний шаг увеличивается. При быстром изменении сигнала – уменьшается. Максимальное значение этого шага можно ограничить при помощи поля Step Ceiling. PSpice никогда не превысит значение в Step Ceiling или значение 2% от конечного времени, если в Step Ceiling ничего не задано. Поэтому любой график временного анализа состоит не менее чем из 50 точек. Поле Step Ceiling следует использовать когда график получается слишком "угловатым", его можно "сгладить".

Рис.13 График синусоиды с автоматическим выбором шага по времени и с ограничением шага в Step Ceiling

Skip initial transient solution – пропустить начальные условия при временном анализе. Если были установлены начальные условия на реактивных элементах (напряжения на конденсаторах и токи на индуктивностях), при включении этого поля начальные условия не будут учтены.

No-Print Delay позволяет выводить график не с 0 сек, а с заданного времени. No-Print Delay должен быть меньше Final Time.

При временном анализе происходит свои собственные вычисления узловых потенциалов схемы, подобно тому, как при анализе по постоянному току DC sweep. Это необходимо так как постоянные составляющие источников сигнала при временном анализе могут отличаться от постоянных составляющих источников постоянного напряжения при анализе по постоянному току.

Для вывода в выходной файл узловых потенциалов нужно поставить галку в поле Detailed Bias Pt. В выходном файле эти значения будут выведены под заголовком INITIAL TRANSIENT SOLUTION.

Примеры временного анализа

Пример 1: для схемы, приведенной на рис.14 построить отклик на синусоидальный сигнал частотой 5кГц, амплитудой 1 В. В окне временного анализа установим Final Time равное 1 периоду входного сигнала T=1/5000 = 0.0002s = 0.2ms. Окно временного анализа показано на рис.15, результат моделирования на рис.16.

Р ис. 14. Схема для примера 1 временного анализа

Рис. 15. Окно временного анализа для примера 1

Р ис.16. Результаты моделирования для примера 1

Пример 2. Для импульсного сигнала ничего рассчитывать не надо, период PER уже указан среди его параметров, поэтому ставим его в поле Final Time = 2ms

Рис.17. Схема для примера 1 временного анализа

Рис. 18. Окно временного анализа для примера 1

Фурье анализ

Нижняя часть окна временного анализа используется для фурье анализа, т.е. для получения спектра сигнала. Однако получать спектр при помощи этого окна не удобно.

Предлагается более удобный и быстрый способ получения спектра:

Построить в программе Probe несколько десятков периодов временного сигнала (чем больше периодов, тем точнее спектр). Далее в Probe нажимаем кнопку FFT – получаем спектр.