Моделирование электронного расширителя стереобазы с помощью программного пакета OrCAD 9.2
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
стотной характеристики Ku(f) для двух выходных стереоканалов в диапазоне частот 1 Гц - 25 КГц, который изображен на рисунке 4.
Рисунок 2.2 - АЧХ выходных стереоканалов
2.3 Зависимость формы АЧХ и коэффициента ослабления сигнала середины диапазона от соотношения амплитуд сигналов во входных каналах
Для моделирования зависимости формы АЧХ и коэффициента ослабления сигнала середины диапазона от соотношения амплитуд нам необходимо провести параметрический анализ.
Чтобы изменять соотношение амплитуд, одну из них (V1) мы делаем переменной, для чего в графе Value изменяем значение 0.5В на {V_Var}. Фигурные скобки указывают, что значение - переменная. Затем из библиотеки элементов special добавляем на рабочее пространство элемент PARAM.
В окне настройки параметров элемента PARAM необходимо добавить новый параметр (команда New Column), присвоить ему имя V_Var и значение 0.5В.
Следующим шагом необходимо в окне Edit Simulation profile выбрать тип анализа Parametric sweep. Выбираем Sweep Variable > Global parameter, и задаем имя нашей переменной V_Var. Затем Sweep type > Value list задаем значения амплитуды на источнике V1 - 0.5В, 1В и 2В. Таким образом, получаем 3 соотношения амплитуд - 1:2, 1:1 и 2:1.
Теперь можно непосредственно приступить к моделированию.
.3.1 Зависимость формы АЧХ от соотношения амплитуд сигналов во входных каналах.
Сначала промоделируем зависимость формы АЧХ от соотношения амплитуд. Для этого построим такой же график, как на рисунке 4, но с применением параметрического анализа. Эта зависимость представлена на рисунке 5.
Рисунок 2.3 - Зависимость формы АЧХ от соотношения амплитуд входных сигналов
Как видно из полученного графика, изначально (при соотношении 1:2), АЧХ первого канала имеет значительно большую амплитуду, чем АЧХ второго (на рисунке - кривые 3 и 1 соответственно), затем кривые плавно начинают сближаться. В случае соотношения 1:1 входные сигналы совпадают, и АЧХ двух выходов идентичны (кривая 2). А в случае соотношения 2:1, амплитудно-частотные кривые получаются инвертированными к изначальным (кривые 1 и 3).
.3.2 Зависимость коэффициента ослабления сигнала середины диапазона от соотношения амплитуд сигналов во входных каналах.
Коэффициент ослабления середины диапазона - это отношение максимальной амплитуды напряжения к амплитуде в середине исследуемого диапазона частот (в нашем случае это 12,5 КГц).
(2.2)
Максимальные значения амплитуд можно найти добавлением на график прямых MAX(U1:OUT) MAX(U2:OUT). Далее находим значения в точках 12.5 КГц, и вычисляем коэффициент ослабления сигнала середины диапазона:
Таблица 2.1 - Зависимость коэффициента ослабления сигнала середины диапазон от соотношения амплитуд сигналов во входных каналах
Первый каналВторой каналПараметрV1=0.5 ВV1=1 ВV1=2 ВV1=0.5 ВV1=1 ВV1=2 ВUmax1.31.983.251.621.962.6U12.5KHz1.60.820.520.80.881.1Косл0.81250.410.160.490.440.42
Как видим, для первого канала разброс коэффициента ослабления середины диапазона значительно выше, чем для второго, и при соотношении амплитуд входных сигналов 2:1 он достигает наивысшего значения (среди исследованных).
.4 Зависимость частоты среза от емкости конденсатора С1
Для построения зависимости частоты среза от емкости конденсатора С1 необходимо снова воспользоваться параметрическим анализом. Делаем значение емкости С1 переменной величиной {var}, добавляем на рабочее пространство объект PARAM и задаем в нем текущее значение емкости. Затем в окне Simulation Settings > Parametric Sweep задаем имя параметра {var}, границы изменения 50нФ - 550нФ, шаг изменения 20нФ.
Выполняем команду PSpice > Run, после чего программа выдает нам график зависимости АЧХ. Теперь необходимо выполнить команду Trace > Delete All Traces, чтобы очистить экран от ненужных нам кривых. Затем выполняем команду Trace > Performance analysis.
После выполненных действий по оси YAxis у нас теперь не частота, а емкость конденсатора. Командой Trace > Add Trace добавляем на график кривые частот среза для обоих выходных стереоканалов и получаем требуемую зависимость.
Рисунок 2.4 - График зависимости частоты среза от емкости конденсатора С1
.5 Подбор такого значения конденсатора С1, чтобы частота среза была 2000Гц
Частота среза - это частота, выше или ниже которой мощность выходного сигнала электронной схемы уменьшается вполовину от мощности в полосе пропускания.
Первым шагом выясним текущую частоту среза. Это можно сделать следующим образом:
Частота среза означает уменьшение мощности на 3 дБ. Значит в окне PSpice строим кривые выходных сигналов, и далее выполняем функцию Trace > Eval Goal > Center Freq, где задаем её входными параметрами наши кривые и 3 дБ.
В итоге получаем частоты среза:
для первого канала Fc = 2205.3 Гц.
для второго канала Fc = 2493.7 Гц.
Рисунок 2.5 - Определение частоты среза
Чтобы найти значение конденсатора С1, при котором частота среза будет 2 КГц, необходимо воспользоваться модулем PSpice Optimizer. Для этого сначала необходимо выполнить команду PSpice > Place optimizer parameters. Появившемуся элементу добавляем параметры c_var1 c_var2. Задаем начальное значение, текущее значение, диапазон изменения. Затем эти параметры присваиваем как переменные емкости конденсаторов С1 и С2.
Рисунок 2.6 - Окно Optimizer parameters
Запускаем PSpice > Run Optimizer. Вводим задание для оптимизации (команда Edit > Specifications).
Рисунок 2.7 - Задание оптимизации
Итак, теперь непосредственно можно приступить к оптимизации. Её запуск производит?/p>