Ac sweep analysis
اسلاید 1: AC SWEEP ANALYSIS1- در این آنالیز هدف بدست آوردن پاسخ فرکانسی یک مدار در حالت ماندگار میباشد. برای این منظور ابتدا نقطه کار (نقاط کار DC ) تمامی المانهای مدار بدست می اید سپس در حول نقطه کار تمامی المانهای غیر خطی ، خطی سازی میشوند و در آنالیز AC ، با استفاده از مدل های خطی بدست آمده پاسخ فرکانسی در فرکانس های خواسته شده محاسبه میشود.2- ورودی در این نوع آنالیز منابع ولتاژ وجریان AC مثل VAC و IAC میباشند.توجه شود که ورودی VSIN برای آنالیز گذرا استفاده میشود نه آنالیز AC.3- در این آنالیز پس از خطی سازی مدار تمامی منابع غیر AC بی اثر میشوند4- پاسخ خروجی در این آنالیز اندازه و فاز جریان و ولتاژهای مختلف مدار به ازای یک یا چند فرکانس ورودی میباشند.5- بهتر است قبل از آنالیز AC آنالیز DC انجام گیرد تا از وضعیت مدار از لحاظ نقطه کار و اشباع مطمئن شویم.آنالیز AC در صورتی پاسخ درست را به ما میدهد که مدار به درستی بایاسینگ DC شده باشد.6-آنالیز AC هیچگونه اطلاعاتی از حداکثر سوئینگ خروجی و اشباع و عملکرد غیر خطی تقویت کننده به ما نمیدهد.
اسلاید 2: مدل خطی شده مدار Vi(t)=Vim*SIN(2Πf*t + θ) Vi=Vim<θ Vo(ss)=Vom*SIN(2Πf*t + Ψ) Vo=Vom<Ψ Vo(t)=Vo(tr) + Vo(ss) if t → ∞ Vo(t)=Vo(ss)ورودی AC با دامنه 5v و فاز 120 درجه 5<120 نکته: در آنالیز AC فرکانس ورودی و خروجی مدار یکسان است.پاسخ گذراپاسخ حالت ماندگار
اسلاید 3: محدوده تغییرات فرکانس در آنالیز AC به صورت زیر قابل تنظیم است.اولین فرکانس که حتما باید بزرگتر از صفر باشد Fstart=10HZتعداد فرکانس های آنالیز را مشخص میکندتعداد فرکانسهای آنالیز 4*50=400 نقطهآخرین فرکانس که حتما باید بزرگتر یا مساوی اولین فرکانس باشد Fend=10kHZ
اسلاید 4: مثال1: مدار زیر را در نظر بگیرید:جریان و ولتاژ دو سر خازن را در فرکانس 10kHzبصورت اندازه(.mag) ، فاز(.phas) ،قسمت حقیقی (.real)قسمت موهومی (.imag)و اندازه بر حسب دسیبل(.DB)بدست آوریدبرای اندازه گیری جریان icon های خواسته شده را فعال میکنیمبرای اندازه گیری ولتاژ هم به همان صورتنکته نتایج خروجی در این آنالیز در فایل خروجی بصورت متنی ظاهر میشودنشان دهنده آنالیز .AC استحل: تحلیلی و شبیه سازینوع آنالیز ACدامنه خروجی بر حسب دسیبلقسمت موهومی خروجیاندازه خروجیفاز خروجیقسمت حقیقی خروجی
اسلاید 5: در بخش simulation setting محدوده تغییرات فرکانس را مشخص میکنیمفقط در یک فرکانس می خواهیم آنالیز کنیمدستور .AC همان DOT COMMAND مربوط به آنالیز SWEEP AC را مشخص میکند که در اینجا فقط یک فرکانس را برای آنالیز انتخاب کرده ایم.
اسلاید 6: پس از اجرای برنام داریم:چون از probe استفاده نکرده ایمچیزی نمایش داده نمیشود. لذ ابه فایلخروجی میرویم:در این آنالیز محور X در ابتدا همان فرکانس است
اسلاید 7: ابتدا آنالیز dc انجام میگیرد. و ولتاژهای گره ها و جریان های منابع تغذیه ازلحاظ dc محاسبه وثبت میشوند:توجه شود که به علت نداشتن هیچ منبع dc ای تمامی ولتاژهای گره ها و جریان های منابع تغذیهصفر میباشند.
اسلاید 8: سپس آنالیز AC انجام میگیرد. و ولتاژهای گره ها و جریان های مشخص شده توسط دستوراتPRINT در فایل خروجی ثبت میشوند:مقادیر مربوط به جریان خازن(دامنه – فاز – قسمت حقیقی – قسمت موهومی و دسیبل دامنه جریان) در فرکانس 10kHZ نشان داده میشود مقادیر مربوط به ولتاژ دو سر خازن(دامنه – فاز – قسمت حقیقی – قسمت موهومی و دسیبل دامنه جریان) در فرکانس 10kHZ نشان داده میشود
اسلاید 9: مثال2: مدار مثال قبلی را در نظر بگیرید:الف ) اندازه ولتاژ و فاز دو سر خازن را وقتی که فرکانس ورودی 1<f<100K بصورت لگاریتمی با 100 نقطه بر هر decade جاروب (sweep) میشود رسم کنید. در این مرحله منبع ولتاژ ورودی را بصورت VAC=1<0 انتخاب کنید.ب) فرکانس fh را بدست آورید در این حالت فاز و اندازه خروجی را مشخص کنید.ج) در چه فرکانسی فاز خروجی به -30 درجه میرسد، در این حالت دامنه خروجی را بدست آورید. رابطه زمانی ولتاژدو سر خازن را در حالت ماندگار در این حالت بنویسید.د) در فرکانس های 150Hzو 15kHz اندازه و فاز دو سر خازن را بدست آوریدو) اگر خازن C1 به صورت یک پارامتر با مقادیر 1u<C1<10u با step=1uf تغییر کند مقدار fh به چه صورت بر حسب تغییرات C1 تغییر میکند.دیاگرام bode مدار فوق را رسم کنید.
اسلاید 10: حل الف :با استفاده از off page connector ورودی و خروجی مدار را نام گذاری میکنیم این کار باعث میشود که Netlist این نقاط به نام های خواسته شده تغییر پیدا کندفرکانس ورودی 1<f<100K بصورت لگاریتمی با 100 نقطه بر هر decade جاروب (sweep) میشود
اسلاید 11: ادامه حل الف : پس از اجرای برنامه داریمدر این آنالیز محور X در ابتدا همان فرکانس است 1<f<100Kمحور Y در ابتدا همان سیگنال خواسته شده توسط probe است(Vo)
اسلاید 12: در این مرحله فقط V(Vo) رسم شده است و برای رسم فاز P(V(Vo)) میتوان به صورت زیر عمل کردمحور اولمحور دوماین علامت نشان میدهد کهمحور دوم انتخاب شده استو در صورت اضافه کردن یک trace در این محور قرار میگیرداین کلید را برای اضافه کردن فاز خروجی بر روی محور دوممیزنیمبرای اضافه کردن محور دوم به شکل فوق plot و Add Y Axisرا میزنیم
اسلاید 13: برای نمایش فاز در محور دوم1- این قسمت را click میکنیم2- این قسمت را click میکنیم4- کلید okرا click میکنیم3- با اجرای مراحل 1 و 2 فاز خروجی انتخاب میشود
اسلاید 14: رنگ سبز محور اول و مربوط به اندازه خروجی را نشان میدهدرنگ قرمز محور دوم و مربوط به فاز خروجی را نشان میدهدفاز خروجی بین -90<P(V(Vo))<0 تغییر میکند
اسلاید 15: برای نمایش فاز در یک پنجره مجزا به صورت زیر عمل میکنیمابتدا محور دوم را حذف میکنیمبرای اضافه کردن پنجره دوم
اسلاید 16: پنجره دوم به صورت خالی ظاهر میشوداین علامت نشان میدهد که این پنجره فعال استو در صورت اضافه کردن یک trace در این پنجرهقرار میگیرداین کلید را برای اضافه کردن فاز خروجی بر روی پنجره دوممیزنیماین پنجره همان مقدار ولتاژ خروجی را نشان
اسلاید 17: برای نمایش فاز در پنجره دوم1- این قسمت را click میکنیم2- این قسمت را click میکنیم4- کلید okرا click میکنیم3- با اجرای مراحل 1 و 2 فاز خروجی انتخاب میشود
اسلاید 18: نمایش فاز دراین پنجرهنمایش دامنه دراین پنجرهدر این آنالیز محور X برای هر دو پنجره همان فرکانس است 1<f<100K
اسلاید 19: حل ب) فرکانس fh را بدست آورید در این حالت فاز و اندازه خروجی را مشخص کنید.تعریف فرکانس قطع(cut off frequency) fc=fh فرکانسی است که در آن فرکانسدامنه خروجی به 1/√2=0.707 دامنه باند میانی خود میرسد، یا فرکانسی است که در آنفرکانس گین ما به 1/√2=0.707 باند میانی fc=fh فرکانسی است که در آن فرکانس گین مدار -3dBکمتر از گین باند میانی خود میرسد
اسلاید 20: فاز سیستم در فرکانس قطع<P(V(Vo)=-45 استفرکانس قطع fh=10HZ است چرا؟
اسلاید 21: برای نمایش دامنه بر حسب dBبر روی V(Vo) دو بار کلیک میکنیمتا پنجره Modify trace باز شوددر ابتدا V(Vo) ظاهر میشود و ما میتوانیمآن را به دلخواهتغییر دهیم
اسلاید 22: 1- این قسمت را click میکنیم2- این قسمت را click میکنیم3- با اجرای مراحل 1 و 2 dB ولتاژ خروجی انتخاب میشود4- کلید okرا click میکنیمادامه : برای نمایش دامنه بر حسب dB
اسلاید 23: دامنه بر حسب dB نمایش داده شده استفرکانس قطع fh=10HZ است چرا؟
اسلاید 24: حل : ج) در چه فرکانسی فاز خروجی به -30 درجه میرسد، در این حالت دامنه خروجی را بدست آورید. رابطه زمانی ولتاژدو سر خازن را در حالت ماندگار در این حالت بنویسید.
اسلاید 25: حل و) اگر خازن C1 به صورت یک پارامتر با مقادیر 1u<C1<10u با step=1uf تغییر کند مقدار fh به چه صورت بر حسب تغییرات C1 تغییر میکند.دیاگرام bode مدار فوق را رسم کنید1u<C1<10u با step=1ufپس از اجرای برنامه 10آنالیز مختلف داریم
اسلاید 26: پس از اجرای برنامه به ازای هر خازن یک شکل موج تغییرات برایVo داریم بدستآوردن fh از این شکل موجها برای هر خازن کار مشکلی است لذا از انالیز Performance Analyses استفادهمیکنیم
اسلاید 27: 1) برای آنالیز Performance Analyses ابتدا یک پنجره جدید باز میکنیم2) سپس Axis setting را فعال میکنیم3) برای آنالیز Performance Analyses این قسمت را تیک میزنیم4- کلید okرا click میکنیم
اسلاید 28: 5) پس از اجرای مراحل قبل پنجره خالی باز میشود که محور X آن پارامتر متغیر خازن C1 است6) گزینه Add Trace را کلیک میکنیم تا مقدار fh محاسبه شده به ازای هر خازن را در محور Y قرار دهیم
اسلاید 29: 2- این قسمت را click میکنیم3- با اجرای مراحل 1 و 2 fh بر حسب تغییرات C1 وبه ازای 3dB افت رسم میشود4- کلید okرا click میکنیمادامه : برای نمایش fh بر حسب تغییرات C11- این قسمت را click میکنیم
اسلاید 30: نمایش fh بر حسب تغییرات C1
اسلاید 31: توصیف دستورLPBW(1,db_level) 1- این قسمت را click میکنیم2- این قسمت را انتخاب میکنیم3- Editرا click میکنیمدستور Low Pass Cutoff.در جهت رو به جلو (محور فرکانس X) به دنبالفرکانسی میگردد که در جهت شیب کاهشی(n) از مقدار max دامنه بر حسب dB به میزان dB_level کمتر بشود.مسیر فایلPspice.prb که حاوی اطلاعات Goal functionاست
اسلاید 32: تمرین: با استفاده از فایل sloa049b.pdfفیلتری با مشخصات زیر طراحی کنید:
اسلاید 33:
اسلاید 34: مثال: فیلتر مرتبه پنجم باترورث پایین گذر با ساختار unity Gain Sallen Key و فرکانس قطع fc=fh=1khz طراحی کنید.حل: با مراجعه به جدول مربوط به فیلتر باترورث ضرایب مربوط به 3 طبقه فیلتر را بدست می آوریم، چون مرتبه فیلتر خواسته شده (مرتبه 5=2+2+1)فرد است لذا اولین طبقه حتما یک فیلتر مرتبه اول است و دو طبقه بعدی فیلترهای مرتبه دوم با قطبهای مزدوج موهومی میباشند.مرتبه فیلترضرایب فیلتر مرتبه 2ضرایب فیلتر مرتبه 2ضرایب فیلتر مرتبه 1
اسلاید 35: ترتیب قرار گرفتن فیلترهای با مرتبه زوج و فردفیلتر مرتبه 1 با FSFمشخصفیلترهای مرتبه 2 با Q, FSFمشخص
اسلاید 36: تحقق مدل فیلتر مرتبه دوم با ساختار unity Gain Sallen Key و قطب های مزدوج موهومی.ابتدا Q, FSF از روی جدول برای مرتبه خواسته شده(مثلا 5) مشخص میشوند و fc فرکانس قطع خواسته شده برای فیلتر است. 2 معادله و 4 مجهول داریم(c1 , c2 , R1 , R2)تحقق مدل فیلتر مرتبه اول و قطب حقیقی. ابتدا از روی جدول FSF را بدست می آوریم و سپس با استفاده از رابطه زیر(یک معادله 2 مجهول) مقادیر R , C را بدست مآوریم
اسلاید 37: طراحی طبقه اول: این طبقه یک فیلتر مرتبه اول با FSF=1 میباشدبا انتخاب R=10k مقدار C=15.92nf بدست می آید. همانطور که مشاهده می شود خازن C یک خازن استاندارد نیست، لذا از 2 خازن 15n و 1n به صورت موازی استفاده میکنیممیتوان تلورانس المانهایی مثل مقاومت وخازن ها را بصورت مستقیم در بخش edit property وارد کرد
اسلاید 38: طراحی طبقه دوم : این طبقه یک فیلتر مرتبه دوم با FSF=1 و Q=0.618میباشد؛ داریمابتدا m=1 انتخاب شود
اسلاید 39: طراحی طبقه سوم : این طبقه یک فیلتر مرتبه دوم با FSF=1 و Q=1.6181میباشد؛ داریمابتدا m=1 انتخاب شود
اسلاید 40: نمای کلی فیلتر و تنظیمات آن برای شبیه سازی
اسلاید 41: 12345استفاده از plot templates ها برای رسم دیاگرام بد
اسلاید 42: پس از اجرای برنامه داریم
اسلاید 43:
اسلاید 44:
اسلاید 45:
اسلاید 46: شبیه سازی : تقویت کننده زیر را در نظر بگیرید ؛ مقاومت Rb2 را به صورت یک پارامتر بین 500<Rb2<1000 تعریف کنیدالف )با آنالیز AC و Parametric sweep گین ولتاژ این تقویت کننده را بر حسب تغییرات Rb2 رسم کنیدب)شرایط تلورانس مقاومت را مدل کنید گین ولتاژ این تقویت کننده ترانزیستور را بر حسب تغییرات مقاومت Rb2 ترسیم نموده و نتیجه گیری کنید که آیا گین مدار نسبت به تغییرات Rb2 یکنواخت می باشد یا خیر؟ب) مدار را با آنالیز های مونت کارلو و بدترین شرایط تحلیل کرده و نتایج را با بند الف مقایسه کنید؟در چه مقاومتی گین ولتاژ این تقویت کننده حداکثر و حداقل می شود.
اسلاید 47: ابتدا آنالیز AC را در مقدار TYPECAL مقاومت Rb2=720 انجام میدهیم
اسلاید 48: مقاومت Rb2 را به صورت یک پارامتر بین 500<Rb2<1000 تعریف میکنیمحل الف )با آنالیز AC و Parametric sweep گین ولتاژ این تقویت کننده را بر حسب تغییرات Rb2 رسم کنید
اسلاید 49: گین ولتاژ این تقویت کننده را بر حسب تغییرات Rb2 رسم شده اما نتایج زیاد مفهوم نیست.آیا با افزایش یا کاهش Rb2 ؛ گین افزایش یا کاهش پیدا میکند
اسلاید 50:
اسلاید 51:
اسلاید 52: گین ولتاژ این تقویت کننده را بر حسب تغییرات Rb2 رسم شده نتایج فوق نشان میدهد که تغییرات گین بر حسب Rb2 یکنواخت نیست و به ازای Rb2=800OHM MAX گین را برابر 132.6 را داریم
اسلاید 53: حل ب)شرایط تلورانس مقاومت را مدل کنید گین ولتاژ این تقویت کننده ترانزیستور را بر حسب تغییرات مقاومت Rb2 ترسیم نموده و نتیجه گیری کنید که آیا گین مدار نسبت به تغییرات Rb2 یکنواخت می باشد یا خیر؟مدل تلورانس مقاومت Rb2
اسلاید 54:
اسلاید 55:
اسلاید 56:
اسلاید 57: ج) مدار را با آنالیز های مونت کارلو و بدترین شرایط تحلیل کرده و نتایج را با بند الف مقایسه کنید؟در چه مقاومتی گین ولتاژ این تقویت کننده حداکثر و حداقل می شود.
اسلاید 58: Rb2=720Avo=36.751Rb2=1000Avo=1.7718جواب بدترین شرایط اشتباه است چرا؟
اسلاید 59: تمرین: امپدانس ورودی و خروجی و پهنای باند مثال قبل را در Rb2=720 بدست آورید.منحنی تغییرات امپدانس ورودی و خروجی و پهنای باند را به ازای تغییراتRb2 بدست آورید.
اسلاید 60: Noise analysi
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.