OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

которое объясняет амплитуды 0,5 В для частот боковой полосы. Обратитесь к рис. 7.17, на котором изображен частотный спектр. (Маркеры были удалены для получения более ясной картинки.) Проведите анализ с различными относительными амплитудами для напряжения модуляции v₁, чтобы видеть, какое влияние это оказывает на глубину модуляции т. Например, когда v₁ имеет амплитуду 0,8, что является глубиной модуляции и что напоминает результирующее колебание?

Рис. 7.17. Частотный спектр амплитудно-модулированного колебания

Обзор новых команд PSpice, применяемых в данной главе

.FOUR<частота>*<выходные переменные>

Например, запись

.FOUR 1kHz V(1) V(2)

показывает, что выполняется разложение в ряд Фурье. Разложение может быть выполнено только после получения временной зависимости для установившегося режима, полученной при анализе переходного процесса. Такая команда должна присутствовать во входном файле: 

.TRAN <шаг><момент окончания>

Задачи

Гармонический анализ дает постоянную составляющую основную гармонику, и все гармоники до девятой включительно. Показаны их амплитуды и фазы с фактическими и относительными значениями. В предшествующем примере были проанализированы V(1) и V(2) и их компоненты. Обычно для осуществления гармонического анализа используют команду .PROBE: однако вместо нее могут использоваться также команды .PRINT или .PLOT.

7.1. На рис. 7.18 полином для Е имеет форму

f(x) = х + х².

Рис. 7.18

При использовании v_i,пик=1 В, f=1 кГц и V=1 В сравните v₀ с v_i. Предскажите приблизительный гармонический состав выходного напряжения; затем выполните анализ на PSpice, который покажет гармонический состав как входного, так и выходного напряжений. В команде .FOUR используйте напряжения V(2, 1) и V(3). Исследуйте выходной файл и определите гармонический состав V(3).

7.2. В задаче 7.1, используйте Trace, Fourier, чтобы получить гармонический состав V(3). Отображая V(2,1) и V(3), установите по оси X границы от 0 до 5 кГц.

7.3. Выполните анализ для задачи 7.1 при

f(x) = 2 + 0,1x².

Предскажите приблизительный гармонический состав выходного напряжения; затем получите графики V(2,1) и V(3), чтобы проверить точность ваших предсказаний.  

7.4. На рис. 7.4 показан полиномиальный источник Е. Он был задан как

f(х) = 1 + х + х².

Замените полином на

f(х) = х + х²,

и выполните синтез и разложение, изменяя i₁ и i₂ так, чтобы ток I(r) повторял по форме напряжение V(2).

7.5. В разделе «Искажение по второй гармонике в усилителях» настоящей главы замените полином на следующий:

f(х) = 0,05 + х + 0,1х²,

и проведите анализ на PSpice так, как предложено в тексте. Получите график V(1) и (V)2–0,05, чтобы сравнить переменные составляющие входного и выходного напряжений. Предскажите значения постоянной составляющей выходного напряжения, амплитуды и фазы второй гармоники и общего гармонического искажения. Проверьте ваши предсказания, пользуясь результатами Probe и выходного файла.

7.6. В разделе «Интермодуляционные искажения» мы объединили две синусоидальные волны различных частот. Выполните анализ при частотах f₁=2 кГц и f₂=2,5 кГц, оставив выражение для f(х) без изменения. Измените команду .TRAN соответственно задаче. Выполняйте операции в том же порядке, что и в текстовом примере, чтобы проверить ваши предсказания о гармоническом составе выходного напряжения.

7.7. В разделе «Сложение гармоник» на рис. 7.12 показаны параллельные ветви с тремя источниками напряжения. Сложение гармоник было скорее математическим, чем физическим. Измените схему так, чтобы все источники напряжения были включены последовательно, затем выполните анализ снова. Получили ли вы те же результаты?

7.8. Выполните анализ, чтобы сложить следующие гармонические напряжения одной частоты f=1 кГц:

v₁ = 0,5∠0°В, v₂=1∠45°В и v₂₃=1,5∠90° В.

При этом:

а) Найдите максимальное значение (v₁+v₂), а также момент времени и фазовый угол, при котором достигается максимум.

б) Повторите пункт а) для (v₁+v₃).

При использовании режима курсора и нескольких графиков на одном экране используйте клавишу [Ctrl] и стрелки ← и →, чтобы выбрать, по какому из графиков должен двигаться курсор.

7.9. Чтобы иллюстрировать эффект сложения гармоник с близкими частотами, выполните анализ, как в задаче 7.8, для следующего набора параметров: v₁=1∠0° В, f₁=1 кГц, v₁=1∠0° В, f₂=1,2 кГц, v₁=1∠0° В и f₃=1,4 кГц:

а) Получите графики v₁, v₂ и (v₁+v₂). Найдите максимальное значение (v₁+v₂).

б) Получите графики v₁, v₃ и (v₁+v₃). Найдите максимальное значение (v₁+v₃).

7.10. Решите задачу из раздела, касающегося амплитудной модуляции, положив v₁=1 В при 1 кГц, и изменив v₁ так, чтобы глубина модуляции равнялась 0,5. Выполните анализ на PSpice, чтобы показать полученные результаты.

8. Устойчивость и автоколебания