构建和运行一个模拟电路设计
如果你曾经花时间看一个复杂设备的电气原理图,它可能不明显时电路的行为如何提供不同的信号。同样,你可能会设计一个新的电路和有一个好主意的反应,但对某些类型的输出输入信号可能不是那么明显。
在过去的日子,当我第一次与有源滤波器电路设计,我希望我有使用模拟包在设计阶段,因为它会帮助我确定正确范围内电位计我需要包括在我的设备。的模拟电路设计可以帮助您做出明智的设计决策,充分优化电路。
模拟电路设计是什么?
简而言之,一个模拟电路设计会告诉你系统的电气行为对各种输入信号。目标是确定电压和电流在电路中不同的位置。您当然可以手工运行仿真,这意味着你可以计算整个电路的电压和电流使用基尔霍夫定律和手工欧姆定律。然而,随着电路设计变得更加复杂,手工写出计算可以成为最棘手的技术工程师。在这一点上,你可以节省大量的时间通过一个模拟方案。
当你的设计开始包括活跃或非线性设备,如二极管,进一步系统变得复杂,仿真成为必要,而不是一个选项。尽管模拟包为您节省大量的计算时间和加快分析,很难收集真实的见解从模拟没有正确的分析策略。
有些电路设计与多个功能块,每一块需要输入并生成输出的其他部分整体电路。新设备的电路可以模拟整个系统或电路可以模拟在单独的块。如果你设计的电路,将它划分为功能块,您可以运行模拟单独为每个块。这给了相当大的了解不同部分电路的功能和每个部分如何转换的输入信号。
选择正确的类型的仿真(模拟和数字、时间域和频率扫描)取决于电路的功能。什么类型的输入信号电路接收吗?模拟输入和数字之间的转换数据吗?目的是输出频率的依赖?有反馈参与任何部分的电路?这些问题的答案,更将帮助您确定是否应该工作在时间和频率域。
测量
目标在一个模拟电路设计的检查整个电路的电流和电压,您将需要电路中“探针”在不同的地方。这些探针占位符测量仪器,如示波器、万用表。这集的快速测量电路中的电压和电流在不同的点。一个例子是如下图所示:
L2探头用于测量电流和输出电压L2
你使用的仿真包应该显示电压或电流(或两者)模拟图一旦你完成。一些仿真软件包需要你自己把电路模型进行了探讨,而其他人只会让你从列表选择电路元素或节点。
当你包括香料模型作为模拟的一部分,你无法检查模型内的电压和电流,但是您可以很容易地检测信号输入到模型及其输出行为。比较这些信号可以有利于选择合适的模型或组件包括在你的整体电路。
当使用时域仿真
SPICE-based模拟器,工作的标准方法是在时域检测输出信号的行为对于一个给定的输入信号。这有很多原因。首先,在时间域允许工作电流和电压在整个电路数值计算在每个时间点,这可以很容易地实现迭代Gauss-Jordan或高斯-赛德尔方法。
如果你需要检查瞬态行为一个脉冲(即在一个电路。δ函数输入信号)或阶跃响应(即。的输入电压开关),然后你要使用时域仿真。大多数SPICE-based包预构建的模拟,结合一个脉冲输入信号,使它很容易检查瞬态响应,这种类型的输入。
如果你想检查一个任意输入信号的响应信号,时域模拟也是理想。本质上,您可以定义任何你喜欢的输入信号,这些信号可以是一个重复的波形(例如,锯齿波,三角波或数字脉冲)。然后您可以覆盖输入和输出电压检测电路如何操纵输入信号。当你改变输入信号,你可以得到一个更好地了解电路是如何工作的。
将一个反相RC charging-type波形转换为一个数字切换波形
当使用频域仿真
SPICE-based模拟器,工作的标准方法是在时域检测电路与一个任意的输入波形的行为或在一个驱动电路时交流电的频率。然而,你的电路可能需要操作的频率范围,你需要确定如何在每个频率电路响应。这需要一个频域仿真。
因为SPICE-based模拟器是数值模型,他们没有基本的结果分析传递函数对于一个电路。非常复杂的电路模型,传递函数可能不太明显,特别是当活跃或非线性组件包括在模型中。
为了分析你的电路不同的驾驶行为的频率,你要使用一个AC扫描。在这种模拟,您实际上是扫频正弦驱动程序在一个范围的值。模拟器会比较输出信号的振幅和相位和显示这些图形。这给你你需要的所有信息构造一个电路的传递函数。
应该注意的是,不同类型的波形之间的电路转换(例如,一个施密特触发器)不应使用频率扫描分析(见上图时域仿真一个例子)。这是一个很好的理由。模拟的目标应该是分析在时域波形的质量,因此应该使用时域仿真。
但是请注意,最好的香料包将允许您在任意频谱进行频率扫描,也就是说,你可以选择输入驱动信号的振幅和频率。这是一个很好的方式来检查一个电脉冲信号的行为,扭曲的数字脉冲,或任何其他任意重复波形。注意,在这种情况下,你必须知道的傅里叶谱所需的输入运行仿真前。这需要一些额外的计算你之前运行模拟电路设计。
的模拟电路设计可以帮助你检查它的行为在时间和频率域,和分析都是容易当你工作OrCAD PSpice软件模拟器从节奏。这种独特的包是建立电路设计和分析复杂PCB设计对于任何应用程序。
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