8.4. Параметрический анализ как дополнительный к анализу переходных процессов
8.4. Параметрический анализ как дополнительный к анализу переходных процессов
Анализ переходных процессов (Transient Analysis) в сочетании с параметрическим анализом (Parametric Sweep) принадлежит к числу наиболее мощных инструментов, которые имеются в программе PSPICE. Однако вы будете удивлены тем, насколько легко его применять. Знаний, приобретенных вами к этому моменту, будет вполне достаточно, чтобы без особого труда освоить и анализ Transient Analysis + Parametric Sweep.
Напоминаем, что при проведении анализа Transient Analysis + Parametric Sweep вы не можете воспользоваться опциями Voltage Source и Current Source, находящимися в списке возможных переменных в окне Parametric. Эти изменяемые переменные предназначены только для параметрического анализа цепи постоянного тока DC Sweep + Parametric Sweep. Если вы намерены изменять в ходе анализа амплитуду, фазу, время задержки распространения сигнала, длительность фронта импульса или какую-либо другую характеристику источника тока или напряжения схемы, вы должны определить эти величины как Global Parameter и затем задать их изменение.
В качестве примера того, как проводится анализ Transient Analysis в сочетании с Parametric Sweep, исследуем переходную характеристику схемы LC_НЧ_фильтр, изображенной на рис. 8.18. Это задание вы уже выполняли в уроке 5. Но теперь, с использованием новых возможностей для анализа, решить задачу будет гораздо проще.
Шаг 26 Загрузите на экран SCHEMATICS схему RLC_MIX1.sch и замените установленный в ней источник напряжения типа VSIN на генератор импульсного напряжения типа VPULSE. Установите его атрибуты, руководствуясь образцом на рис. 8.20. Сохраните измененную схему в папке Projects под именем 12dB_IMP.sch.
![](https://storage.yandexcloud.net/wr4img/272463_69_image176.jpg)
Рис. 8.20. LC_НЧ_фильтр с генератором импульсного напряжения типа VPULSE
Подготовьте основной анализ, то есть анализ переходных процессов, в окне Transient, как это показано на рис. 8.21.
![](https://storage.yandexcloud.net/wr4img/272463_69_image177.jpg)
Рис. 8.21. Предварительная установка анализа переходных процессов для исследования переходной характеристики схемы LC_НЧ_фильтр
Шаг 27 Подготовьте чертеж своей схемы к параметрическому анализу сопротивления R1 в соответствии с образцом на рис. 8.22.
![](https://storage.yandexcloud.net/wr4img/272463_69_image178.jpg)
Рис. 8.22. Значение нагрузочного резистора как параметр для проведения анализа Transient
Шаг 28 Руководствуясь данными на рис. 8.23, проведите в окне Parametric предварительную установку параметрического анализа дополнительной переменной (сопротивление как глобальный параметр). Задайте изменение значения RH нагрузочного резистора R, от RH=4 Ом до RH=12 Ом с интервалами в 1 Ом.
![](https://storage.yandexcloud.net/wr4img/272463_69_image180.jpg)
Рис. 8.23. Заданное изменение значения RH
Шаг 29 Установите в окне Analysis Setup флажки рядом с кнопками Transient… и Parametric…, как показано на рис. 8.24.
![](https://storage.yandexcloud.net/wr4img/272463_69_image179.jpg)
Рис. 8.24. Окно Analysis Setup с выставленными флажками Transient… и Parametric…
Шаг 30 Запустите процесс моделирования и выведите на экран PROBE диаграмму, изображенную на рис. 8.25.
![](https://storage.yandexcloud.net/wr4img/272463_69_image181.jpg)
Рис. 8.25. Зависимость переходной характеристики схемы НЧ_фильтр от величины сопротивления
На диаграмме отчетливо видно, что фильтр оптимально, то есть наиболее быстро, работает только при одном единственном значении RH, и без выбросов достигает своего конечного состояния. Частотная характеристика фильтра также была оптимальной при одном единственном значении нагрузочного резистора (см. рис. 8.19), а именно для RH=8 Ом. Хочется надеяться, что значение сопротивления 8 Ом также окажется оптимальным и для переходной характеристики (импульсной характеристики).
Шаг 31 Увеличьте фрагмент диаграммы, изображённой на рис. 8.25, во фронтальной области импульса и определите значение сопротивления, при котором переходная характеристика фильтра является оптимальной (рис. 8.26).
![](https://storage.yandexcloud.net/wr4img/272463_69_image182.jpg)
Рис. 8.26. Увеличенный фрагмент диаграммы
Увеличенный фрагмент диаграммы ясно показывает, что переходная характеристика данного фильтра является наиболее оптимальной при подключении к динамику с сопротивлением около 6 Ом.
Шаг 32 Увеличьте аналогичным образом другой фрагмент той же диаграммы, на этот раз в области затухания импульса, и убедитесь, что процесс затухания импульса данного фильтра является оптимальным также при значении сопротивления около 6 Ом.
Как выяснилось, частотная характеристика и импульсная характеристика частотных фильтров не оптимизируются одним и тем же значением сопротивления. Таким образом, вы вплотную столкнулись с центральной проблемой, возникающей при проектировании частотных фильтров: как найти компромисс между оптимальным процессом установления и затухания импульса и оптимальным разделением частоты. Частотные фильтры, сконструированные так, что их частотная характеристика оптимизирована за счет характеристики установления и затухания импульса, называют фильтрами с характеристикой Баттерворта. Частотные фильтры, переходная характеристика которых оптимизирована за счет частотной характеристики, называют фильтрами с характеристикой Бесселя.