9.1.2. Частотный спектр выходного напряжения
9.1.2. Частотный спектр выходного напряжения
Частотный спектр прямоугольного напряжения прекрасно известен в электротехнике, и, чтобы его определить, вовсе не требуется прибегать к помощи PSPICE. Использовать удивительные возможности опции Fourier Analysis имеет смысл только тогда, когда требуется установить частотный спектр напряжения, характеристика которого не описывается одним законченным математическим выражением, например спектр (искаженного) выходного напряжения усилительного каскада.
Мерой искажений напряжения является коэффициент гармоник. Он определяется как соотношение действующего значения высших гармоник напряжения к действующему значению собственно напряжения. Анализ Фурье позволяет рассчитать коэффициент гармоник усилителя. В следующем разделе мы выявим коэффициент гармоник усилительного каскада.
Шаг 6 Начертите в редакторе SCHEMATICS усилительный каскад, изображенный на рис. 9.7, используя в нем источник напряжения типа VSIN. Сохраните свой чертеж в папке Projects под именем FOURIER2.sch. Проведите моделирование этой схемы во временном интервале при f=1 кГц, чтобы рассмотреть пятнадцать периодов повторения синусоиды, и выведите на экран PROBE диаграмму, представленную на рис. 9.8.
Рис. 9.7. Транзисторный усилитель в схеме с общим эмиттером
Рис. 9.8. Выходное напряжение транзисторного усилителя
После пяти периодов процесс установления импульса завершается. Однако даже невооруженным глазом видно, что верхняя полуволна шире, чем нижняя. Выходное напряжение искажено: усилитель «дребезжит».
Шаг 7 Ограничьте область используемых данных до стационарного состояния, то есть до временного интервала от 5 до 15 мс (последовательность команд Plot?X Axis Settings?Restricted?5ms–15ms) и создайте диаграмму частотного спектра, изображенную на рис. 9.9.
Рис. 9.9. Частотный спектр выходного напряжения схемы с общим эмиттером
На диаграмме вы видите, что только первая верхняя гармоника приводит к искажению выходного напряжения. С помощью курсора PROBE вы можете измерить амплитуду основной гармоники и первой верхней гармоники и вычислить таким образом их действующие значения. Все это можно сделать гораздо проще, если перед моделированием в ходе предварительной установки анализа переходных процессов потребовать, чтобы программа PSPICE дополнительно провела анализ Фурье. И тогда вы без всякого труда сможете получить необходимые значения амплитуды из выходного файла:
DC COMPONENT = -2.698580Е-05
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)
1 1.000Е+03 1.048E+00 1.000E+00 -1.646E+02 0.000E+00
2 2.000E+03 7.991E-02 7.621E-02 1.179E+02 2.825E+02
3 3.000E+03 3.187E-03 3.040E-03 5.325E+01 1.179E+02
4 4.000E+03 8.811E-05 8.404E-05 4.517E+01 2.098E+02
5 5.000E+03 5.822E-06 5.552E-06 4.206E+01 2.067E+02
6 6.000Е+03 1.132Е-06 1.080Е-06 -1.719Е+02 -7.339Е+00
7 7.000Е+03 7.756Е-07 7.398Е-07 3.489Е+01 1.995Е+02
8 8.000Е+03 4.743Е-07 4.524Е-07 -7.568Е+01 8.893Е+01
9 9.000Е+03 2.368Е-06 2.259Е-06 -1.450Е+02 1.959Е+01
10 1.000Е+04 1.725Е-06 1.645Е-06 1.691Е+02 3.337Е+02
TOTAL HARMONIC DISTORTION = 7.627497Е+00 PERCENT
В выходном файле вы найдете уже рассчитанное значение общего гармонического искажения (Total Harmonic Distortion). Общее гармоническое искажение — мало употребительная в Европе величина для измерения искажения. Она определяется как отношение действующего значения всех высших гармоник к действующему значению основной гармоники. Пока гармоническое искажение, как во всех хоть сколько-нибудь пригодных усилительных схемах, меньше 10%, коэффициент гармоник и «общее гармоническое искажение» численно почти равны.
Итак, схема с общим эмиттером, изображенная на рис. 9.7, имеет коэффициент гармоник приблизительно 7.6%. Такое сильное искажение звука не пожелаешь даже уху своего злейшего врага. Средство борьбы против искажений, которое электронщики применяют в подобных случаях, называется отрицательная обратная связь (ООС). Если в схеме с общим эмиттером для отрицательной обратной связи (по переменному току) установить эмиттерный резистор (рис. 9.10), то искажения значительно уменьшатся (рис. 9.11, 9.12), хотя при этом уменьшится и коэффициент усиления.
Рис. 9.10. Схема с общим эмиттером, в которой для уменьшения искажений установлена отрицательная обратная связь
Рис. 9.11. Выходное напряжение схемы с общим эмиттером с отрицательной обратной связью
Рис. 9.12. Частотный спектр схемы с общим эмиттером с отрицательной обратной связью
Благодаря установлению отрицательной обратной связи коэффициент искажения уменьшается до 1%, что подтверждается данными выходного файла:
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V($N_0004)
DC COMPONENT = -3.520974E-05
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)
1 1.000E+03 1.482E-00 1.000E+00 -1.702E+02 0.000E+00
2 2.000E+03 1.534E-03 1.035E-02 1.032E+02 2.735E+02
3 3.000E+03 3.412E-05 2.302E-04 -1.634E+02 6.824E+00
4 4.000E+03 1.288E-06 8.691E-06 -1.536E+02 1.665E+01
5 5.000E+03 1.371E-06 9.254E-06 1.649E+02 3.352E+02
6 6.000E+03 8.473E-07 5.718E-06 -1.710E+02 -7.219E-01
7 7.000E+03 5.626E-07 3.797E-06 1.748E+02 3.450E+02
8 8.000E+03 5.465E-07 3.688E-06 -1.613E+02 8.972E+00
9 9.000E+03 8.091E-07 5.460E-06 -1.717E+02 -1.479E+00
10 1.000E+04 5.062E-07 3.416E-06 -1.701E+02 1.594E-01
TOTAL HARMONIC DISTORTION = 1.035459E+00 PERCENT
Более 800 000 книг и аудиокниг! 📚
Получи 2 месяца Литрес Подписки в подарок и наслаждайся неограниченным чтением
ПОЛУЧИТЬ ПОДАРОКЧитайте также
Просмотр выходного файла
Просмотр выходного файла Выберите View, Output File, чтобы увидеть результаты моделирования на экране. Они должны соответствовать рис. В.7. Рис. В.7. Выходной файл PSpice с результатами моделированияЧтобы были видны важные элементы выходного файла, на экране были удалены пустые
Просмотр выходного файла
Просмотр выходного файла Наиболее важные части выходного файла содержат информацию о напряжениях различных узлов:Node Voltage Node Voltage Node Voltage(1) 50.0000 (2) 33.3330 (3) 25.0000Потенциал узла 1 — это напряжение V10, напряжение источника питания. Потенциал узла 2 — напряжение V20, суммарное
Что еще можно извлечь из выходного файла
Что еще можно извлечь из выходного файла Приведенный входной файл не позволяет нам получить из выходного файла исчерпывающую информацию. Неясно, например, каковы будут токи в отдельных ветвях. Изменим входной файл, включив в него дополнительно следующие команды:.PRINT DC I(R1)
Частотный анализ в последовательно-параллельных цепях переменного тока
Частотный анализ в последовательно-параллельных цепях переменного тока На рис. 2.13 приведена еще одна цепь на переменном токе. Значения параметров: V=100?0° В; R1=10 Ом; R2=10 Ом, L=100 мГн и С=10 мкФ. Предположим, что резонансная частота неизвестна, и ее необходимо предварительно
Фильтрация выходного напряжения в однополупериодных выпрямителях
Фильтрация выходного напряжения в однополупериодных выпрямителях Сгладить выходное напряжение можно, включив конденсатор параллельно сопротивлению нагрузки, как показано на рис. 9.5. Чтобы не допустить существенного снижения выходного напряжения на интервале, когда
Исследование выходного файла
Исследование выходного файла Рассматривая выходной файл, обратите внимание, что он намного объемнее файла, приведенного для подобного примера в главе 1.Проверьте ошибки в выходном файле, но не распечатывайте его непосредственно из OrCAD PSpice. Вместо этого закройте выходной
Гармонический состав выходного напряжения
Гармонический состав выходного напряжения Продолжая изучение усилителя в проекте selfbs, сравним входное синусоидальное напряжение с синусоидальным выходным напряжением, чтобы увидеть, ограничивается ли выходное напряжение или проявляется какое-либо другое искажение
9.1.1. Частотный спектр прямоугольного напряжения
9.1.1. Частотный спектр прямоугольного напряжения Шаг 1 Начертите, используя источник напряжения типа VPULSE, схему для выработки прямоугольного напряжения, изображенную на рис. 9.1. Сохраните эту схему в папке Projects под именем FOURIER1.sch и запустите процесс ее моделирования, задав
9.4.3. Анализ чувствительности выходного напряжения цепи постоянного тока к разбросам параметров компонентов
9.4.3. Анализ чувствительности выходного напряжения цепи постоянного тока к разбросам параметров компонентов Анализ чувствительности позволяет установить, какое влияние оказывают изменения отдельных параметров схемы на выходное напряжение. Таким образом, вы можете
Формат выходного файла
Формат выходного файла Ранее было сказано, что Studio может создавать видеофайлы в нескольких форматах. Рассмотрим форматы, поддерживаемые Pinnacle Studio.• AVI – широко распространенный формат. Видео– и аудиоданные файла AVI обрабатываются разными программами (кодеками), которые
12.1.2. Сохранение выходного результата
12.1.2. Сохранение выходного результата Если нужно сохранить полученные результаты, следует переадресовать их в файл. В приведенном ниже примере выходной результат перенаправляется в файл с именем results.txt. В качестве входного используется файл oops.txt.$ tr -s "[a?z]" < oops.txt >
Андрей Плахов («Яндекс») о поисковой технологии «Спектр» Юрий Ильин
Андрей Плахов («Яндекс») о поисковой технологии «Спектр» Юрий Ильин Опубликовано 07 октября 2011 года - Расскажите, пожалуйста, как появилась технология «Спектр» и для чего предназначена? На кого в первую очередь она ориентирована? - Как
Spectral Frequency (частотный)
Spectral Frequency (частотный) Spectral Frequency измеряет изменение частот во времени. Ось Х (горизонтальная линейка) — время, ось Y (вертикальная линейка) — частота.Spectral Frequency позволяет анализировать аудио так, чтобы увидеть какие частоты являются наиболее распространенными. Чем ярче
Spectral Pan (панорама-частотный)
Spectral Pan (панорама-частотный) Дисплей Spectral Pan отображает панорамную позицию (в правом и левом канале) каждой частоты в звуковом файле. На оси Х (горизонтальная линейка) отложено время, на оси Y (вертикальная линейка) — измерение панорамной позиции. Верхняя часть дисплея (-100 %)
Spectral Phase (фаза-частотный)
Spectral Phase (фаза-частотный) Spectral Phase дисплей показывает разность фаз в градусах, между левым и правым каналами. Например, если на какой-либо частоте отклонение в 180° по фазе, Spectral Phase дисплей показывает яркое пятно в положении +/- 180° градусов. Чем ярче цвет, тем громче данная