Моделирование электрических цепей

Для исследования электрических цепей широко используются программы компьютерного схемотехнического моделирования, например, MicroCAP5 [5] и выше. С их помощью можно определять мгновенные значения токов и напряжений в цепи при различных входных воздействиях, частотные характеристики четырехполюсников, проводить анализ цепей постоянного тока, исследовать различные нелинейные аналоговые и цифровые электронные устройства.

Рассмотрим возможности моделирования цепи, показанной на рис. 2.2. Модель цепи с экрана монитора показана на рис. 5.1. На рис. 5.2 приведены полученные в результате моделирования временные диаграммы напряжений в точках 1, 2 и 3 относительно «земли» (отмечены на схеме рис. 5.1 в кружках).

.

Рис. 5.1

На протяжении нескольких периодов наблюдается переходной процесс, а затем устанавливается режим стационарных гармонических колебаний, и возникает возможность определения их параметров. По графикам, подобным рис. 5.2, можно определить амплитуды и начальные фазы (сдвиги фаз) всех рассматриваемых гармонических сигналов.

В пакете программ MicroCAP имеется возможность измерять параметры сигналов (амплитуды, временное положение), определять мощность и другие характеристики. В режиме Stepping можно автоматически изменять параметры цепи с

заданным шагом и получать соответствующие семейства кривых.

Рис.5.2

На рис. 5.3 показана модель цепи рис. 3.7, а на рис. 5.4 представлены ее АЧХ и ФЧХ (на оси частот выбран логарифмический масштаб).

Рис. 5.3

Как видно, результаты моделирования полностью совпадают с расчетными. Можно определить полосу пропускания и другие характеристики избирательности.

На рис. 5.5 приведена модель транзисторного усилителя с резистивно-емкостными связями. Результаты моделирования усилителя во временной области приведены на рис. 5.6, а на

рис. 5.7 - полученные частотные характеристики (АЧХ и ФЧХ).

Рис. 5.4

Рис. 5.5

Рис. 5.6

Рис. 5.7

Как видно из графика АЧХ, коэффициент усиления равен 55 и при подаче на вход усилителя гармонического сигнала с амплитудой 0,4 В выходной сигнал сильно искажается

(рис. 5.6). По графику АЧХ нетрудно определить полосу усиливаемых частот. Изменяя параметры элементов схемы усилителя, можно исследовать их влияние на форму частотных характеристик и выходного сигнала.

На рис. 5.8 показана модель автогенератора прямоугольных импульсов на базе триггера Шмидта (рис. 4.8б). В модели использован зарубежный аналог микросхемы КР561ТЛ1 типа CD4093B. На рис 5.9 представлены результаты моделирования – зависимости от времени напряжений в точке 1 (пилообразные импульсы) и в точке 2 (прямоугольные импульсы)

Рис. 5.8

Рис. 5.9

Дата добавления: 2015-11-03