OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

На рис. 4.28 показано выходное напряжение v(t), полученное в программе Probe. Обратите внимание, что в команде PWL сначала задаются моменты времени, которые затем сопровождаются соответствующими им напряжениями. Моменты времени задаются с нарастающими значениями; напряжения могут иметь положительные или отрицательные значения.

Рис. 4.28. Форма напряжения для источника с кусочно-линейным напряжением (PWL)

Источники с частотной модуляцией

Форма выходного напряжения описывается в виде:

SFFM( ),

где vo — напряжение смещения;

va — амплитуда напряжения;

fс — несущая частота;

m — коэффициент модуляции;

fs — частота сигнала.

Рассмотрим, например, такой файл введения:

Single-Frequency FM Source

V 1 0 sffmf(0V 5V 10kHz 3 1kHz)

R 1 0 1

.trail 0.005ms 1ms

.probe

.end

На рис. 4.29 показано выходное напряжение v(1), полученное в программе Probe. Поскольку несущая частота f_c=10 кГц, на оси X отложено время, соответствующее 10 периодам несущей частоты (1 мс). Несущая частота модулируется по закону, определяемому частотой сигнала и коэффициентом модуляции. Обратите внимание на увеличение периода в центре графика. Когда используется малое значение т, смещение несущей частоты менее заметно. При большем m смещение становится больше.

Рис. 4.29. Форма напряжения для источника с частотной модуляцией (SFFM)

Надпись «FM source» на оси Y создана путем выбора последовательности команд Plot, Axis Settings и набора с клавиатуры на появившемся табло Y-axis в поле Axis Title этой надписи. В качестве упражнения выполните анализ для источника с модулируемой частотой (SFFM) при m=6 и сравните результаты с приведенными на рис. 4.29.

Синусоидальные источники

Форма выходного напряжения описывается в виде:

sin( ),

где vo — напряжение смещения;

va — амплитуда напряжения;

f — частота;

td — запаздывание;

df — коэффициент затухания;

phase — фаза синусоидального напряжения.

Поясним эту запись на примере:

The Sine-Wave Source V 1 0 sin(0.3V 1V 500Hz 0 500 0) R 1 0 1

.tran 0.06ms 6ms .probe .end

Результат приведен на рис. 4.30. Временная зависимость для v(t) получена на интервале в 6 мс и представляет собой три периода затухающей синусоиды. Затухание происходит по экспоненциальному закону

е^-at,

где а — коэффициент затухания, который в нашем примере равен 500. Обратите внимание, что при t=2 мс выражение приобретает вид

е^-1.

Очевидно, при меньших значениях а меньше будет и затухание, а при а=0 мы получим незатухающее колебание.

Рис. 4.30. Форма напряжения для источника с синусоидальным затухающим напряжением (sin) 

Подводя итог, отметим, что выходной сигнал независимых источников напряжения или тока может быть задан различными способами. Такие способы описания применяются для расчетов переходных процессов, требующих использования команды .tran во входном файле.

Задачи

4.1. В качестве модификации фильтра нижних частот (показанного на рис. 4.1) на рис. 4.31 приведена схема с двумя резисторами и двумя конденсаторами. При использовании PSpice анализа получите график, показывающий частотные зависимости амплитуды и фазы выходного напряжения. Идентифицируйте частоту, соответствующую амплитуде в 3 дБ.

Рис. 4.31

4.2. Проведите анализ усилителя ОЭ, приведенного на рис. 4.5, пользуясь упрощенной моделью в h-параметрах. Сравните результаты с полученными при использовании полной модели в h-параметрах.

Рис. 4.32 

4.3. Воспользуйтесь упрощенной моделью в h-параметрах при h_ie=1,1 кОм и h_fe=80 для каждого из двух каскадов усилителя, показанного на рис. 4.32. 

Обратите внимание, что первый каскад представлен усилителем ОЭ, а второй — усилителем с общим коллектором ОК. Параметры элементов: R_s=100 Ом; R_c=4 Ом; R_e=2 кОм; V_s=2 мВ. Найдите выходное напряжение на средних частотах.

4.4. Каскадный усилитель часто используется для высокочастотных устройств. Для схемы на рис. 4.33, примите, что оба полевых транзистора имеют g_m=5 мС; r_d=50 кОм; C_gs=5 пФ; C_gd=4 пФ; C_ds=0,5 пФ; С₁=C₂=С₃=С₄=50 мкФ; R₁=470 кОм; R₂=100 кОм; R₃=180 кОм; R_s=800 Ом и R_d=4 кОм. Найдите коэффициент усиления на средних частотах и большее из значений частоты, соответствующей 3 дБ, проведя анализ на PSpice.

Рис. 4.33

4.5. Используйте высокочастотную модель полевого транзистора при C_gs=5 пФ; C_gd=3 пФ; C_ds=0,4 пФ; g_m=6 мС и r_d=500 кОм. Исходный повторитель показан на рис. 4.34. При использовании V_s=1 мВ, получите график частоты, показывающий верхнюю отметку снижения на 3 дБ при: a) R_s=2 кОм и б) R_s=10 кОм.

Рис. 4.34.