Материал: Радиотехнические цепи и сигналы для дистанционного обучения. Останков А.В

Команда «DC Operating Point» обеспечивает расчет режима имитируемой цепи по постоянному току (по постоянной составляющей); при этом методом обрыва из моделируемой цепи исключаются все конденсаторы и замыкаются накоротко все катушки индуктивности. После выполнения команды «DC Operating Point» в окне «Analysis Graph» выводятся расчётные значения электрических потенциалов контрольных точек – нод, а также постоянных токов, протекающих через индуктивности и источники напряжения.

Перед выполнением остальных команд меню «Analysis» пользователю предлагается указать в диалоговом окне конкретные параметры, необходимые для выполнения команды.

Команда «DC Sweep ...» позволяет выявить конкретные зависимости постоянной составляющей электрических потенциалов нод (токов в ветви с индуктивностью или источником напряжения) от величины параметров используемых в схеме источников постоянного тока или напряжения. В диалоговом окне команды (рис. П.1.1, а) пользователем задаются: Source – идентификатор источника; Start Value, Stop Value, Increment – начальное, конечное значение и шаг изменения варьируемой величины (постоянного напряжения или тока источника); Output node – номер точки (ноды) схемы, в которой анализируется постоянное напряжение как функция варьируемой величины. Из результатов моделирования (рис. П.1.1, б) можно однозначно сделать вывод, как, например, зависит напряжение в ноде 8 (относительно «земли») от величины напряжения источника, идентифицируемого системой как V1.

Команда «AC Frequency ...» обеспечивает расчет частотных характеристик цепи. Выполнение команды начинается с задания в диалоговом окне (рис. П.1.2, а) следующих параметров: Start frequency, End frequency – границ частотного диапазона (минимального и максимального значений частоты); Sweep type – масштаба по оси частот: декадного (Decade), линейного (Linear) или октавного (Octave); Number of point – числа рассчитываемых точек; Vertical scale – мас-

195

штаба АЧХ по вертикали: линейного (Linear), логарифмического (Log) или в децибелах (Decibel); Nodes in circuit – списка всех нод цепи; Nodes for analysis – перечень всех нод, для которых необходим расчет характеристик; конкретный список нод устанавливается нажатием кнопок «Add-› » (добавить) и « ‹- Remove» (удалить); Simulate – кнопка запуска команды частотного анализа.

Результаты выполнения команды «AC Frequency ...» приводятся в окне «Analysis Graphs» в виде ненормированной амплитудно-частотной (верхняя кривая) и фазочастотной (нижняя) характеристик (рис. П.1.2, б). Заметим, что ненормированная АЧХ есть зависимость от частоты амплитуды (!) выходного гармонического колебания в установившемся режиме; ее значения прямо пропорциональны амплитуде входного напряжения (при анализе необходимо, чтобы на входе цепи присутствовал источник переменного напряжения).

Для получения точных отсчетов АЧХ и ФЧХ по кривым в окне «Analysis Graphs» можно задействовать перемещаемые мышкой визиры, вызов которых производится нажатием кнопки (на рис. П.1.2,б не показана).

Команда «Transient ...» позволяет осуществить расчет переходных процессов в цепи. Диалоговое окно команды содержит следующие позиции (рис. П.1.3, а): Initial conditions – установка начальных условий моделирования (Set to Zero

– нулевых, User-defined – в соответствии с установками пользователя, Calculate DC operating point – с выполнением предварительного расчета режима по постоянной составляющей); Start time, End time – время начала и окончания анализа переходных процессов; Minimum number of time point – минимальное количество отображаемых точек за интервал наблюдения. Порядок использования параметров «Nodes in circuit» описан при рассмотрении частотного анализа цепей «AC Frequency ...». При указанных в окне на рис. П.1.3, а параметрах результаты временного анализа могут выглядеть так, как это представлено на рис. П.1.3, б.

196

Отображение меняющихся во времени сигналов (напряжений) в контрольных точках цепи может быть оперативно произведено с помощью осциллографа (Oscilloscope).

Команда «Fourier ...» обеспечивает проведение спектрального (Фурье-) анализа сигналов в моделируемой цепи. Параметры команды задаются также в диалоговом окне, показанном на рис. П.1.4, а, в котором опции имеют следующий смысл: Output node – номер ноды, в которой анализируется спектр напряжения; Fundamental frequency – основная частота колебания (частота первой гармоники); Number of harmonics – число анализируемых гармоник; Vertical scale – масштаб по оси ординат (линейный Linear, логарифмический Log, в децибелах Decibel); Display phase – вывод на экран частотного распределения фаз гармоник (в виде непрерывной функции).

197

Команда «Fourier ...» рассчитана, прежде всего, на расчёт спектров периодических колебаний (одним из основных параметров команды является основная частота, обратная периоду сигнала или его огибающей), однако, при корректно заданных параметрах может быть использована и для спектрального анализа одиночных импульсов. Применительно к периодическим напряжениям результаты выполнения команды изображаются дискретным спектром амплитуд (рис. П.1.4, б) с указанием в его нижней части коэффициента гармоник в процентах.

Наличие опций поля «Advanced» (рис. П.1.5,а) позволяет учитывать конечную длительность сигнала и эффективно оценивать амплитудные спектры непериодических колебаний. Для этого следует основную частоту сигнала (Fundamental frequency) установить порядка (0.1...0.2)/TS, где TS – длительность сигнала. Число гармоник (Number of harmonics) должно быть таким, чтобы его произведение на предыдущую величину дало удобный для наблюдения спектра интервал частот (в пределах которого сосредоточена преобладающая доля энергии сигнала). Величина Number of harmonics не должна быть слишком мала во избежание потери точности расчётов. Итак, после активации поля «Advanced» (установкой «галочки» в позиции «Set advanced parameters») необходимо указать значение Number of points per harmonic, например, 100...300. Частоту Sampling frequency установить не менее (100…500)/TS. Нажав кнопку «Set transient options», указать временные параметры сигнала: Start time = 0, End time = TS (моменты начала и окончания сигнала). Дезактивировать опцию «Generate time Steps automatically» и установить число учитываемых значений сигнала (Minimum number of ...) около 1000...5000. В поле «Results» активировать опцию «Output as line graph», нажать местную кнопку «Simulate» и дождаться окончания анализа, производимого симулятором в течение нескольких секунд. На рис. П.1.5, б показаны результаты Фурье-анализа видеоимпульса сложной формы, обладающего длительностью 3 мс.

198

Команда «Parameter Sweep ...» позволяет провести многократный расчёт характеристик цепи при разных значениях задаваемого параметра компонента. Исходные данные для выполнения команды задаются следующим образом (рис. П.1.6, а): Component – системный идентификатор компонента схемы, один из параметров которого будет меняться в процессе моделирования; Parameter – название параметра компонента, выбранное из списка; Start value, End value – числа, определяющие диапазон варьируемой величины (минимум/максимум); Sweep type – способ изменения параметра; Increment step size – шаг изменения варьируемой величины; Output node – номер выходной контрольной ноды. В нижней части окна перечислены уже знакомые нам команды моделирования, в рамках которых может быть проведен многовариантный анализ: «DC Operating Point», «Transient Analysis», «AC Frequency Analysis». В правом нижнем углу находятся кнопки для установки параметров этих команд, диалоговые окна которых практически не отличаются от рассмотренных выше.

В качестве примера на рис. П.1.6, б приведено подобное окно для ввода параметров частотного анализа; результатом выполнения команды при этом является семейство амплитудно- и фазочастотных характеристик цепи (рис. П.1.6, в), соответствующих разным значениям изменяемого параметра элемента. Для выяснения соответствия графика величине варьируемого параметра необходимо

199