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

Рис. 4.13. Результат FFT для V(V1) и V(OUT), логарифмический масштаб по оси X и линей-

ный по оси Y

Как видно из графиков на рис. 4.13 для входного сигнала V(V1) хорошо просматривают-

ся:

•постоянная составляющая сигнала;

•основная гармоника, соответствующая периоду повторения импульсов;

•ряд гармоник (до 5-9) в ВЧ-области.

Для выходного сигнала V(VOUT) просматриваются и поддаются изучению только постоянная составляющая сигнала, основная и вторая гармоника.

Общее заключение может быть следующим: для выходного сигнала существенно снижается вклад ВЧ-составляющих сигнала, изначально в нем присутствующих на входе в ФНЧ. Фактически никаких численных оценок с приемлемой точностью проводить нельзя.

Более подробное изучение результатов FFT возможно при использовании логарифмического масштаба по осям X и Y, как показано на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Результат FFT для V(V1) и V(OUT), логарифмический масштаб по осям X и Y

Дополнительно к значениям, полученным для полулогарифмического масштаба предыдущего рисунка, из характеристик, представленных на рис. 4.14 можно определить, что для выходных сигналов существует хорошо прослеживаемая отличительная зависимость вариации четных и нечетных гармоник в ВЧ-области. Хорошо просматриваются гармоники до 9-й включительно и далее в ВЧ-область.

Задача 4

Для схемы проекта A_Filt (см. рис. 4.7), требуется увеличить в два раза частоту повторения импульсов, оставив неизменным соотношение плоской вершины и нулевой амплитуды (близкие к меандру). Проведите анализ работы схемы во временной области и получите ин-

96

формативные результаты спектрального анализа. Изучите и проанализируйте полученные результаты и поведение схемы.

Задача 5

Для схемы проекта RC, используемого для решения задач 2 и 3 получите информативные графики поведения схемы во временной области и результаты спектрального анализа. Изучите и проанализируйте полученные результаты и поведение схемы при подаче на вход трапецеидального сигнала.

Поиск экстремума (Задача 6 )

Рассмотрим схему резонансного контура, как представлено на рис. 4.15.

0

Рис. 4.15. Схема резонансного контура проекта RLC_Goal

Получите АЧХ для схемы проекта RLC_Goal. Этот проект соответствует схеме проекта Z0, с этим проектом мы работали при изучении темы 3 в части 1 пособия. С помощью курсора Probe Cursor и кнопок поиска абсолютных значений осуществите поиск экстремума (максимальной точки графика АЧХ). Для поиска постарайтесь, выбрав кривую, отметить двумя точками (щелкнув мышью) направление движения (поиска) по кривой, далее нажмите кнопку поиска максимального значения. Получите результат. Оцените точность значения и удобство поиска. Получите также расчетные значения для шумов схемы.

Краткие итоги.

Итогами изучения материалов учебного задания 1 и решения поставленных задач являются приобретение навыков и освоение методов обработки наиболее характерных результатов расчетов для изучения работы электронных схем. Обработка результатов проводилась в постпроцессоре PROBE.

Подготовьте материалы по выполнению задания 1 для файла отчета.

Выполните задание 2

Перед выполнением практического задания необходимо еще раз детально изучить сведения, содержащиеся в технической документации, а также желательно познакомиться с материалами книг [4] и [5].

Создание и использование макроса

В качестве примера работы по преобразованию результатов, проводимой средствами постпроцессора PROBE воспользуемся схемой проекта RLC_Goal. Получите АЧХ, выведите

значение V(ONOISE). Рассчитайте среднеквадратичное отклонение выходного напряжения шума по формуле SQRT(S(V(ONOISE)* V(ONOISE))) с помощью функции интегрирования.

В данном случае мы имеем дело с несколько более удобной для расчетов и интерпретации

97

результатов формой кривой, которая достаточно монотонно после пика резонансных частот подходит к оси X. Среднеквадратичное отклонение шума равно значению функции интегрирования на верхней границе диапазона частот. В нашем случае величина функции интегрирования на верхней границе диапазона частот устанавливается относительно легко. Найдите это значение.

Далее, В соответствии с рекомендациями в технической документации и в книге [5] воспользуйтесь созданием макроса для задания формулы расчетов функции интегрирования.

Макрос создается по команде Trace>Macros.. По этой команде открывается окно Macros, в котором осуществляется редактирование существующих и создание новых макросов. Введем формулу расчета функции SNoise, которую в дальнейшем будем использовать как

макрос при обработке результатов расчетов в PROBE. Обратите внимание на то, что макрос может быть сохранен в файл, например по умолчанию в стандартный файл настроек PROBE, для нашего проекта это rlc_goal-SCHEMATIC1-Profile1.prb. В конце этого текстового файла

добавляются строки:

[MACROS]

SNoise=SQRT(S(V(ONOISE)*V(ONOISE)))

Вид окна Macros редактирования макросов представлено на рис. 4.16.

Рис. 4.16 Окно редактирования макросов

Результаты расчетов анализа AC Sweep схемы резонансного контура проекта RLC_Goal с вычислением функции и использованием макроса SNoise представлено на рис. 4.17.

Рис. 4.17. Результаты расчетов анализа AC Sweep схемы проекта RLC_Goal.

98

Как видно из результатов расчетов и последующей обработке результатов расчетов средствами PROBE использование макроса SNoise, подготовленного нами, позволило получить

полностью идентичные результаты для графиков прямого расчета функции интегрирования

SQRT(S(V(ONOISE)* V(ONOISE))) и ее задания в виде макроса SNoise.

Использование целевых функций

Воспользуемся целевой функцией для обработки результатов расчетов. Предположим, нам требуется найти положением пика АЧХ (поиск экстремума или максимальной точки графика АЧХ). Начнем с определения положения пика по оси X, то есть определим частоту резонанса. Перечень готовых целевых функций можно получить в окне PROBE по команде Trace>Goal Function.. По этой команде открывается окно целевых функций Goal Functions (см. рис. 4.18) со стандартным набором целевых функций.

Рис. 4.18. Окно стандартных целевых функций

В этом окне (см. рис. 4.18) можно редактировать и создавать новые целевые функции.

Для поиска нужных значений частот воспользуемся, например, целевой функцией CenterFreq. Выберем эту функцию для редактирования, щелкнув по ней мышью и нажав

кнопку “Edit”. Мы переходим в окно редактирования целевых функций Edit Goal Function, как показано на рис. 4.19.

В окне редактирования целевых функций (со стандартным набором целевых функций и их настроек) можно получить справочный материал о формате и назначении целевой функ-

ции, а также, при необходимости внести изменения. Результат может быть сохранен в файл pspice.prb, где хранится вся информация о стандартных целевых функциях. Редактирование,

тем не менее, не желательно (по крайней мере, на данном этапе).

В окне редактирования целевых функций для функции CenterFreq содержится информация, как представлено на рисунке 4.19.

99

Рис. 4.19. Окно редактирования целевых функций для функции CenterFreq

Вернувшись в окно стандартных целевых функций (см. рис. 4.18) можно начать работу

по использованию целевых функций. Для этого надо для выбранной целевой функции нажать кнопку Eval. В частности для функции CenterFreq появится окно ввода (задания) аргу-

ментов Arguments for Goal Function Evaluation, как показано на рис. 4.20.

Рис. 4.20. Окно ввода аргументов целевой функции CenterFreq

После ввода значений по нажатию кнопки OK график АЧХ преобразуется следующим образом, как показано на рис 4.21.

100