OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

FREQ      V(10)     I(RL)     VP(10)    IP(RL)

1.000E+04 1.000E+00 5.267E-03 1.769E+02 1.769E+02

FREQ      V(9)      I(R4)      VP(9)      IP(R4)

1.000E+04 1.000E+00 5.267E-03 -1.465E+02 -1.465E+02

FREQ      V(7)      I(R3)      VP(7)      IP(R3)

1.000E+04 1.000E+00 5.267E-03 -1.099E+02 -1.099E+02

FREQ      V(5)      I(R2)      VP(5)      IP(R2)

1.000E+04 1.000E+00 5.267E-03 -7.324E+01 -7.324E+01

FREQ      V(3)      I(R1)      VP(3)      IP(R1)

1.000E+04 1.000E+00 5.267E-03 -3.662E+01 -3.662E+01

Рис. 12.32. Выходной файл с результатами анализа схемы на рис. 12.30

Результаты ясно указывают на плоскую линию (без отражения), в которой не возникают стоячие волны. Это типично для линий, на выходе которых включено сопротивление, равное их характеристическому сопротивлению.

Полосовой фильтр

Рис. 12.33. Полосовой фильтр

Более сложный пассивный фильтр показан на рис. 12.33. И последовательные, и параллельные элементы содержат емкость и индуктивность. Формулы для элементов приведены в книге Ware and Reed, Communication Circuits на с. 166 и показаны здесь для справки:

Полоса пропускания лежит между частотами f'₀ и f''₀. Фильтр должен быть рассчитан на 600 Ом, чтобы полоса пропускания лежала в диапазоне от 1 до 2 кГц. Входной файл для этого случая:

Band-pass Filter Using Passive Elements

Vs 1 0 ас 1V

C1 1 2 0.1326uF

C2 4 5 0.1326uF

C3 3 0 0.536uF

L1 2 3 95.5mH

L2 3 4 95.5mH

L3 3 0 23.85mH

RL 5 0 600

.ac DEC 50 100Hz 10kHz

.PROBE

.END

Получите в Probe частотную характеристику, приведенную на рис. 12.34. Поскольку ослабление за границами области пропускания очень велико, измените границы по оси Y, установив их от -50 до 10. Отметим, что вблизи центра области пропускания почти не наблюдается снижения кривой и вследствие резонансного характера цепи характеристика резко снижается сразу за границами области пропускания. В качестве упражнения найдите усиление для каждого из максимумов. Убедитесь, что для первого максимума оно составляет 3,62 дБ, а для второго — 3,72 дБ. Найдите также ослабление при f=2,4 кГц.

Рис. 12.34. График Боде для полосового фильтра

Реальные элементы, в особенности катушки индуктивности, обладают некоторым активным сопротивлением. В задачах, приведенных в конце главы, это обстоятельство учитывается.

Заградительный фильтр

Рис. 12.35. Заградительный фильтр

Если в Т-образной секции, исследованной в предыдущем разделе, использовать параллельно соединенные катушку индуктивности и конденсатор (параллельный колебательный контур) в последовательных ветвях и последовательный колебательный контур в параллельной ветви (рис. 12.35), то мы получим заградительный фильтр. При расчете снова используются формулы из Ware and Reed, Communication Circuit для полосы заграждения от 2 до 3 кГц. Уравнения имеют вид:

Полоса подавления лежит между частотами f'₀ и f''₀. Параметры элементов приведены на рис. 12.35, входной файл:

Band-Elimination Filter Using Passive Elements

Vs 1 0 ас 1V

L1 1 2 15.915mH

L2 2 4 15.915mH

C1 1 2 0.266uF

C2 2 4 0.266uF

L3 2 3 47.7mH

C3 3 0 88.4nF

RL 4 0 600

.ас DEC 50 100Hz 10kHz

.PROBE

.END

В Probe получите график отношения выходного напряжения к входному в децибелах (график Боде). Измените диапазоны по осям Х и Y, как показано на рис. 12.36. Убедитесь, что максимальное ослабление происходит в полосе подавления при f=2,4 кГц, где ослабление достигает 66,23 дБ.

Рис. 12.36. График Боде для заградительного фильтра

Задачи

12.1. С помощью PSpice найдите y-параметры схемы, показанной на рис. 12.37. В этой и других задачах, спланируйте вашу работу так, чтобы проводить как можно меньше вычислений на бумаге.

Рис. 12.37. 

12.2. На вход четырехполюсника (рис. 12.37) включен источник с внутренним сопротивлением R_s=50 Ом, на выход — резистор нагрузки R_L=200 Ом. Используйте y-параметры, найденные в задаче 12.1, чтобы найти функцию передачи V₂|V_S.