在电路分析与设计中考虑正弦源

让我们回到19世纪80年代，当时尼古拉·特斯拉和托马斯·爱迪生正在发动“电流战争”。这两个长期不和的发明家之间的竞争最终让位于城市地区广泛的配电系统。特斯拉最终赢得了胜利，交流电力系统将成为长距离输电的主要方式，损耗最小。

交流电源构成了现代电力分配的基础，但许多其他设备使用或由交流信号供电。在电路分析中，设计人员和工程师需要能够考虑电路对正弦源响应的工具。正确的仿真工具可以帮助设计人员检查电路如何响应交流电压或电流源，并根据需要修改他们的设计。

电路分析中正弦源的考虑

有许多重要的电路分析任务涉及电路对交流信号的响应。你可以对涉及交流电源的电路进行几种分析。这些分析包括时域和频域的几个任务。有些任务在频域比在时域更容易完成，这意味着你需要检查电路如何响应不同频率的源。

在SPICE模拟中，您可以轻松地包含一个正弦源(AC源)在您的模拟中，可以作为电流源或电压源。除了单个正弦电流源，强大的电路模拟器允许您在单个电路中包含多个正弦电流源，允许您探索电路如何响应调制(即，跳动或振幅/频率调制)。这对于设计不需要转换为数字信号的简单解调电路很有用。

超越单个正弦信号，您可以检查电路如何响应更专业的输入，例如具有频率调制、相位调制、啁啾或色散的信号。如果你熟悉傅里叶分析，你会知道这些波形和脉冲可以在时域通过从频域计算傅里叶变换来定义，反之亦然。强大的SPICE包将为您提供相当大的自由度来计算电路中对任意波形的响应。

由SPICE模拟器产生的时域信号

理解和使用频率扫描

在电路分析中扫描正弦源的频率范围，可以让您检查电路如何响应不同频率的源。带有GUI的SPICE模拟器允许您在一定频率范围内分析电路的行为。您可以指定最小和最大频率值，以及这些值之间的步数。

一旦你在电路的不同位置放置探针，频率扫描将产生图形，显示这些位置的电压和电流作为频率的函数。你会收到一个显示振幅的图形，另一个显示电路中电压和电流的相位。然后，这允许您确定电路的这一部分的元件在哪些频率下表现出电容阻抗或电感阻抗。

一旦你进行了频率扫描，你就可以得到响应谱(振幅和相位)，并用它来构造波德图。这个标准化的图表很好地总结了电路对不同频率的响应，并且可以比线性图表揭示更多的信息，特别是在滤波器和放大器设计方面。

匹配网络的阻抗谱

分析交流电源驱动的电路的一个重要任务是确定电路的阻抗谱。电容器和电感具有复电抗而不是电阻，电路元件施加的电抗取决于驱动频率的值。在高速设计中，确定电路的阻抗谱有助于为电路的某个部分或互连设计阻抗匹配网络。

这对于抑制阻抗不连续处的信号反射很重要，阻抗不连续会导致高速电路中的信号完整性问题。阻抗谱可以让你确定电路在特定频率下的准确阻抗。这包括计算电路中一个或一组特定元件的电压和电流，然后可以用欧姆定律计算阻抗。

天线设计只是电路分析中对正弦源使用阻抗匹配的一个领域

一旦确定了感兴趣频率上的阻抗，就可以开始为该电路设计阻抗匹配网络。有几种类型的匹配网络。在设计匹配网络时，需要计算与所连接的匹配网络在相应频率处的新阻抗。然后，您可以将电路的电阻值调整到正确的值，以便电路与所需的阻抗匹配。

虽然涉及谐波源的简单电路中的一些时间和频域分析很容易在纸上进行，但使用SPICE包简化了更复杂电路的时间和频域分析。的OrCAD PSpice模拟器从节奏允许您在电路分析中包括正弦源，并为许多应用程序自动化许多重要的分析。这种独特的包装是适合的复杂PCB设计并直接与您的设计数据接口。

如果你想了解更多Cadence为你提供的解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧．