Материал: Самосадный Автоматизированное проектирование устройств систем сбора-обработки Ч2 2015

Спад характеристики, также «затухание», ослабление на декаду или октаву. (Slope или gain slope).

Крутизна спада или ослабление ФНЧ определяется как величина ослабления в дБ по оси Y от ослабления 0 до ослабления, соответствующего частоте 10fC , то есть в 10 раз (на декаду) выше частоты среза. Для для ФНЧ 2-го порядка ослабление АЧХ или характеристики (крутизна ослабления характеристики) составляет -40 дБ/декада. В нашем случае 10fC≈83,2 кГц, при этом по оси Y находится значение -40 дБ.

В постпроцессоре PROBE имеются некоторые возможности для вычисления зависимостей и построения нужных кривых. В частности имеется возможность строить зависимости

величин, выраженных в дБ. Для этого в правой части окна Add Traces выбираем опцию “Analog Operators and Functions” и в окне выбора операторов и функций выбираем DB(). Выбор

осуществляется щелчком левой клавиши мыши по необходимой строке в списке. Результат выбора заключается в автоматическом введении в строку “Trace Expression:” выбранного

значения DB(). Далее необходимо ввести в скобки требуемую переменную, в итоге получается выражение DB(V(OUT)). Результат будет идентичен тому, что получен в первом случае

(см. рис. 4.3).

Помимо указанных выше способов требуемые характеристики можно получить с использованием математических выражений, в соответствии с формулой 4-1.

Для получения кривой АЧХ для сигнала V(OUT), с величинами по оси Y в децибелах, в постпроцессоре PROBE можно воспользоваться формулой:

20*LOG10(V(OUT))

Для получения кривой АЧХ для сигнала V(OUT), с величинами по оси Y в децибелах, в постпроцессоре PROBE можно воспользоваться формулой:

20*LOG10(V(OUT)*1E6)

Результат расчета АЧХ для схемы A_Filt с величиной амплитуды по оси Y в дБмкВ представлен на рис. 4.4.

Рис.4.4. АЧХ схемы A_Filt с величиной амплитуды по оси Y в дБмкВ

Как видно из рис. 4.3 и 4.4 кривые величин в дБ и дБмкВ смещены друг относительно друга на величину 120.

Задача 1

91

Получить АЧХ схемы A_Filt с величиной амплитуды по оси Y в дБ в двух вариантах по

формуле 20*LOG10(V(OUT)) и на основе стандартной функции DB() постпроцессора PROBE. Показать, что это одни и те же кривые.

Задача 2

Для схемы одного из проектов RC, выбранного и используемого Вами для проведения расчетов в темах 1 и 2 получите АЧХ схемы ФНЧ и определите значения (как было показано выше):

•частоты среза;

•полосы пропускания;

•крутизну спада характеристики.

Построение диаграммы Боде

В постпроцессоре PROBE имеется ряд шаблонов или «заготовок» для построения наиболее часто используемых зависимостей и кривых. В частности имеется возможность стро-

ить диаграммы Боде. Для этого в правой части окна Add Traces выбираем опцию “Plot Window Templates” и в окне выбора операторов и функций выбираем строки: Bode Plot – dual Y axes () или Bode Plot – separate (). Выбор осуществляется щелчком левой клавиши мыши по

необходимой строке в списке. Результат выбора заключается в автоматическом введении в

строку “Trace Expression:” выбранного значения. Далее необходимо ввести в скобки требуемую переменную. Результат для шаблона “Bode Plot – dual Y axes ()” представлен на рис. 4.5.

Рис.4.5. Диаграмма Боде схемы A_Filt для шаблона “Bode Plot – dual Y axes ()”

На рис. 4.5 представлены две кривые, и слева показаны две оси Y: одна (1) задает масштаб для фазового угла (ФЧХ), другая (2) обеспечивает масштаб амплитудных величин (АЧХ). Пользоваться этим рисунком затруднительно.

Более удобным представляется использование двух отдельных графиков этих величин, как задается шаблоном “Bode Plot – separate ()”. Результат для шаблона “Bode Plot – separate

()” представлен на рис. 4.6.

92

Рис. 4.8. Результаты расчета схемы во временной области

Для оптимального отображения формы сигналов может понадобиться настройка осей графиков. Такая настройка осуществляется по команде: Plot>Axis Settings... В результате открывается окно Axis Settings. В этом окне устанавливаются параметры, как показано на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Настройки вывода информации по оси Y

Результаты настроек, представленных в окне Axis Settings (см. рис. 4.9), показаны на рис. 4.8. Результат преобразование Фурье (FFT) для этих сигналов (см. рис. 4.8) показан на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Результат FFT для V(V1) и V(OUT), линейный масштаб по осям X и Y

94

Как видно из рис. 4.10, полученные графики отличаются неудовлетворительной информативностью. За счет введения логарифмической шкалы по оси Y можно добиться несколько лучшей информативности, как показано на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Результат FFT для V(V1) и V(OUT), линейный масштаб по оси X и логарифмиче-

ский по оси Y

Примечания.

1)Задание логарифмической шкалы или масштаба по осям X и Y может осуществляться в окне Axis Settings путем выбора строки Log в опции Scale (шкала, масштаб).

2)Задание логарифмической шкалы или масштаба по осям X и Y может осуществляться в основном окне PROBE путем щелчка левой кнопки мыши по пиктограммам: Log X Axis и Log Y Axis. Эти пиктограммы находятся слева и справа от пиктограммы FFT панели инструментов PROBE.

3)В спектральном анализе при работе с результатами FFT нельзя начинать шкалу по оси X с нулевого значения в логарифмическом масштабе.

Введение логарифмического масштаба по оси X и соответствующие настройки для оси X в окне Axis Settings представлены на рис. 4.12.

Рис. 4.12. Настройки вывода информации по оси X в логарифмическом масштабе

Результат FFT для сигналов V(V1) и V(OUT) при логарифмическом масштабе по оси X и линейном по оси Y показан на рис. 4.13.

95