Создание моделей резисторов

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Создание моделей резисторов, конденсаторов, операционных усилителей, генератора *** 5V Pulse Source

.MODEL PULSE PUL (P1=1u P2=1u P3=11u P4=11u P5=20u VONE=1)

Модель генератора

P1 - время начала импульса или начала фронта = 1мкс

P2 - время завершения нарастания = 1мкс

P3 - время начала спада = 11мкс

P4 - время завершения спада = 11мкс

P5 - время до следующей точки отсчета = 20мкс

.MODEL RMOD1 RES (R=1 DEV=5%)

.MODEL CMOD1 CAP (C=1 DEV=5%)

Модели резисторов и конденсаторов учитывающие разброс их значений в пределах 5%,

.MODEL 1 OPA ()

Модель ОУ без параметров, создается усилитель со следующими храктеритсиками:

Коэффициент усиления (А) - 2Е5.

Выходное сопротивление по переменному току (ROUTAC) - 75 Ом.

Выходное сопротивление по постоянному току (ROUTВC) - 100 Ом.

Входное сопротивление - бесконечное.

2. Схема

Данная схема содержит интегрирующую и дифференцирующую RC-цепочки с масштабными операционными усилителями на выходе. Эти цепочки в совокупности с усилителями на выходе являются фильтрами верхних и нижних частот соответственно. На входе схемы расположен генератор прямоугольных импульсов.

3. Анализ по постоянному току

Диапазон входного сигнала от 0 до 1В. Строятся графики напряжения на входе операционных усилителей и графики напряжения на выходе. Для построения графиков используется следующая таблица:

В первой системе координат, построены 2 графика напряжения на входах ОУ. Во второй системе координат построены графики напряжения на выходах, после ОУ.

Анализ производился в 2-х режимах: одновариантном и многовариантном.

Одновариантный режим:

усилитель ток частотный

Для фильтра верхних частот сигнал на входе усилителя как и коэффициент передачи равен 0 из-за наличия конденсатора c2, который не пропускает постоянный ток. Для фильтра нижних частот коэффициент передачи следующий:

Многовариантный режим: В данном режиме нами было выбрано равномерное распределение и количество испытаний равное 5. Для фильтра верхних частот коэффициент передачи опять же равен 0 все по той же причине.

Для фильтра нижних частот коэффициенты передачи следующие:

Средний процент разброса составил 2%

4. Анализ переходных процессов

Время моделирование 49 мкс. Выводятся входной сигнал, сигналы на входах и выходах усилителей. Для построения графиков были выполнены следующие настройки:

В первой системе координат строятся графики переходных процессов:

входного сигнала (напряжение на входе v(Input) от времени T)

сигналы на входах операционных усилителей (напряжение на входе первого операционного усилителя v(2) от времени T и напряжение на входе второго операционного усилителя v(7) от времени T).

Во второй и третьей СК строятся графики на выходе ОУ соответственно.

Анализ производился в 2х режимах: одновариантный режим и многовариантный режим.

Сигнал на входе соответствует сигналу вырабатываемому генератором импульсов с установленными ранее характеристиками. Сигналы на входах ОУ соответствуют сигналам, которые должны появиться после прохождения интегрирующей (сигнал v(2)) и дифференцирующей (сигнал v(7)) цепочек.

Сигналы на выходе по форме соответствуют сигналам на входе ОУ, только увеличенные коэффициентом передачи равным 10 в 10 раз, что хорошо видно из графиков.

v(out1) сигнал после прохождения через интегрирующую цепь с усилителем.

v(out2) сигнал после прохождения через дифференцирующую цепь с усилителем.

Выводим быстрое преобразование Фурье (FFT). По оси X - F частота по Y - FFT(V(IN)), FFT(V(2)), FFT(V(7)).

5. Частотный анализ

Необходимо снять частотные характеристики на входах и выходах операционных усилителей: а именно АЧХ и ФЧХ в точках 3, 7, OUT1, OUT2. Диапазон частот от 10Гц до 10МГц. Определить частоты среза фильтров, наклоны АЧХ.

В первой системе координат строятся графики АЧХ на входе и на выходе ОУ. Во второй системе координат строятся графики ФЧХ, которые совпадают по входу и выходу. Интегрирующая цепочка выступает в роле фильтра высоких частот первого порядка, график ФЧХ для данной цепи изменяется от 90 градусов до 0. Дифференцирующая цепочка выступает в роли фильтра низких частот первого порядка, график ФЧХ для данной цепи изменяется от 0 градусов до -90.

По графикам АЧХ видно, что разница между напряжением на входе ОУ и напряжением на выходе ОУ равна 20дБ, в случае линейной шкалы в 10 раз, что соответствует коэффициенту передачи.

Также по АЧХ можно определить, что графики v(out1) и v(3) характеризуют фильтр нижних частот, а графики v(out2) и v(7) характеризуют фильтр верхних частот.

Определим частоту среза фильтров:

Для фильтра нижних частот:

Для фильтра верхних частот:

Из-за того, что фильтры построены на одинаковых по параметрам элементах, то и частота среза у них одинаковая.

По полученному порядку, определим скорость спада АЧХ при переходе от полосы пропускания к полосе подавления. Наклон АЧХ - скорость спада в полосе подавления и равна N*20дБ/декада, где N - порядок фильтра. Т.к. у нас оба фильтра 1-го порядка, то наклон АЧХ обоих фильтров равен 20дБ/декада.

Размещено на Allbest.ru