Форум » Моделирование аналоговых устройств » Расчет гармоник и интермодуляционных искажений » Ответить

Расчет гармоник и интермодуляционных искажений

Aml: Достаточно типичная задача при анализе усилителей - расчет гармоник и интермодуляционных искажений. Начиная с 8-й версии в MicroCap существенно расширены возможности таких расчетов и деже выделен отдельный тип анализа - Distortion Расчет нелинейных искажений в режиме Distortion Начиная с 8-й вервии появился отдельный режим анализа - Distortion, который, собственно, и позволяет анализировать искажения. Пример использования этого режима - файл dist1.cir (из каталого DATA) Установки анализа Результаты моделирования Кратко про этот вид анализа: Анализ нелинейных искажений Запускается командой Analysis>Distortion или Alt+8. Анализ искажений (Distortion) представляет собой разновидность анализа переходных процессов. При этом виде анализа ко входам схемы подключается источник синусоидального напряжения (тока), а на выходе измеряются его искажения путем использования функций спектрального анализа, например IHD (Individual Harmonic Distortion). Когда сигнал идеальной синусоидальной формы прикладывается к входу линейной схемы, сигнал на выходе тоже будет представлять идеальную синусоиду с той же частотой. Спектральные составы сигналов на входе и на выходе в этом случае одинаковы, за исключением, возможно, значений амплитуд и фаз. Случай прохождения гармонического сигнала и сигнала сложной формы через линейную схему соответствует отсутствию нелинейных искажений. Если схема не является абсолютно линейной, на выходе появятся сигналы с частотами, кратными частоте входного синусоидального сигнала. В результате выходной сигнал обогатится высшими гармониками. Это и есть про-явление нелинейных искажений, вносимых схемой в передаваемый сигнал. Функция спектрального анализа IHD (Individual Harmonic Distortion) рассчитывает отношение в процентах амплитуды указанной высшей гармоники к амплитуде первой гармоники, т.е. определяет вклад каждой гармоники в общий коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник). Для проведения анализа искажений ко входу схемы обязательно должен быть подключен источник синусоидального сигнала (Sine Source или SPICE-источники): Voltage Source, Current Source). Все параметры источника входного сигнала устанавливать необязательно, поскольку амплитуда и частота выбираются в диалоговом окне Distortion Analysis Limits Задание параметров моделирования Distortion Analysis Limits Для демонстрации и объяснения установок данного вида анализа можно рассмотреть пример disr1.cir из каталога DATA. Диалоговое окно Distortion Analysis Limits имеет следующие поля для ввода исходных данных. Fundamental Frequency. Это частота гармонического сигнала, используемая при анализе искажений. По этому значению устанавливается частота входного синусоидального источника при выполнении анализа. Input Source Name: имя источника входного сигнала (в качестве которого может выступать независимый источник Pulse, Sine, или Voltage Source и Current Source синусоидальной формы). Его присутствие в схеме на входе схемы обязательно для данного вида анализа; Input Source Amplitude — диапазон или список значений амплитуд сиг-нала входного источника, при которых будет производиться анализ искажений. List. Список значений амплитуд, в котором перечисление ведется через запя-тую, например 100mv,10mv, 1mv. Linear. Задание линейного диапазона изменения амплитуды с определенным шагом End, Start, Step. Пример: 1.0, 0.5, 0.1. Log. Задание логарифмического диапазона изменения амплитуды с шагом: End, Start, Multiplier. Пример: 1.0, 0.01, 10 Как видно, для всех перечисленных способов ввода значений амплитуды, соблюдается общий формат задания варьирования параметров. Если необходимо в дополнение варьировать другой параметр, можно сделать соответствующие установки в диалоговом окне Stepping. Output expression: выходная функция, анализируемая на искажения. Обычно это простое выражение типа V(out). Однако в принципе оно может иметь любой вид. Так, например, можно анализировать на искажения активную мощность, выделяемую на нагрузке PD(RLOAD) и пр.; Temperature: Задает значения температуры, при которых производится анализ согласно принятому в программе формату варьирования параметров. Simulation Cycles — число периодов входного гармонического сигнала основной частоты, в течение которых выполняется расчет переходных процессов. Этого времени должно быть достаточно для выхода схемы на установившийся режим. Для большинства случаев достаточно 3–5 периодов сигнала основной гармоники. Следует отметить, что хотя расчет переходных процессов выполняется в течение заданного количества периодов гармонического воздействия, спектральный анализ производится для последнего периода сигнала. Например, если задана фундаментальная частота 10кГц и 5 периодов, MC8 выполнит моделирование переходных процессов до момента времени Tmax=5/F0=5/10K=5*100мкс=500мкс. Затем для проведения спек-трального анализа нелинейных искажений будет использован последний пе-риод симуляции, т.е. промежуток времени от конца 4-го периода 400мкс до конца 5-го периода 500мкс. Эта усеченная синусоида и будет выведена на соответствующем графике для выходного сигнала. Maximum Time Step: Максимальная величина шага по времени при рас-чете переходных процессов. Обычно устанавливается в пределах от .001 до .01 от полного времени анализа для достаточной точности расчета отклика на выходе. Ряд функций спектрального анализа для характеристики искажений огра-ничен 3-мя функциями, которые уже имеются в окне графиков: HARM(u) — расчет гармоник сигнала u; THD(S[,F]) — коэффициент нелинейных искажений спектра S, в процентах относительно уровня составляющей на частоте F; IHD(S[,F]) — коэффициент нелинейных искажений отдельных состав-ляющих спектра S, в процентах относительно уровня составляющей на частоте F. В рассмотренном примере на вход схемы подается синусоида частотой 10кГц и амплитудой 50мВ от источника V709, в качестве которого используется синусоидальный источник напряжения формата SPICE. Анализ произво-дится в течение 5 периодов (500мкс), выходное напряжение V(23) подверга-ется спектральному анализу на интервале от 400мкс до 500мкс. На график выводятся амплитуды гармоник выходного напряжения (функция HARM), коэффициент нелинейных искажений отдельных составляющих спектра (IHD), суммарный коэффициент гармоник (THD). Графики показывают, что основной вклад в нелинейные искажения вносят вторая (0,7%) и третья гармоники (1,75%). Полный коэффициент гармоник со-ставляет величину 1,85%. Особенности моделирования Искажения имеют сильную зависимость от начальных условий анализа. Данная зависимость особенно сильно проявляется при недостаточно большом количестве периодов основной частоты. Убедиться в этом можно, запустив анализ искажений при установленном и сброшенном флажке Operating Point. Для рассмотренного примера сильное расхождение результатов наблюдаются при числе периодов (Simulation Cycles) равном 3. Кроме того, искажения сильно зависят от уровня входного сигнала из-за нелинейности передаточных характеристик схем. Например, для усилителей класса А, при возрастании амплитуды входного сигнала, они увеличиваются. Для усилителей класса B при возрастании входного сигнала искажения сначала уменьшаются, затем увеличиваются.

Ответов - 57, стр: 1 2 3 All

Никита: Здравствуйте очень полезный сайт , наткнулся перебирая инфу , про параметры интермодуляции усилителей ВЧ я новичек в микрокапе , если можно выложить еще раз Файлы для расчетов... Вычисление интермодуляционных искажений

Ник76320: Здраствуйте я студент , готовлю диплом , на тему Лаб.работа Исследования параметров интермодуляции усилителя , можете дать совет как можно показать этот эффект, смоделировав так чтобы студенты могли наглядно видеть , как интермодуляционные искажения влияют на работу , и еще если можно залейте файлы расчетов.. За ранее спасибо

Ник76320: помогите пожалуйста , как посмотреть и расчитать интермодуляционные искажения в этой модели, можно ли построить комбинационные составляющие, ? http://jpe.ru/1/big/040610/0stsl4rjms.gif http://jpe.ru/1/big/040610/07fb14s9z8.jpg Расчет нелинейных искажений в режиме Distortion , получаются графики но они не особо информативы , как сделать чтобы вид был как спектр http://jpe.ru/1/max/040610/08xxc5rfk9.jpg я в Микрокапе только осваиваю, и очень нужна помощь ...

6AT9: Скажите пожалуйста, как быть в том случае, если источников не один, а два, например в кольцевом модуляторе. Как в этом случае проанализировать спектр?

Гость: Подскажите, как можно получить в МС9 спектр такого вот вида: <img src="http://pics.qip.ru/30018PS.jpg" />

qwer1: Для исследования нелинейных свойств усилителя понадобился функциональный генератор с последовательностью воздействий по 10 периодов: первое воздействие - синус 1 кГц, 1 В, десять периодов. второе воздействие - меандр 10 кГц, 1 В, десять периодов. третье воздействие - смесь синус 1 кГц, 0,5 В плюс меандр 10 кГц, 0,5 В. Задача разделить воздействия по времени, как это правильно сделать?

qwer1: Проверил гармонические искажения синуса NF генератора, искажения около 0,1%. В чем секрет? Может последовательности воздействий можно организовать через обычные генераторы напряжений? Буду благодарен за Ваш ответ и помощь.

Aml: третье воздействие - смесь синус 1 кГц, 0,5 В плюс меандр 10 кГц, 0,5 В. Что значит "смесь"? Сумма? Можно сделать простую и наглядную реализацию на функциональных блоках. Схема https://cloud.mail.ru/public/L1se/SLMsWLhWf

Aml: Проверил гармонические искажения синуса NF генератора, искажения около 0,1%. В чем секрет? Погрешность численных методов. Нужно принудительно уменьшить максимально возможный шаг расчета.

qwer1: Спасибо большое! Долго крутил функциональный генератор, формулы писал, а тут все проще можно. Благодарю и успехов Вам. При использовании данной схемы в новых файлах требует библиотечный файлик "клЮч" для управляемого ключа. В атрибутике сумматора также стоит файлик "сумматор" В библиотеке таких нет, может быть есть замена или есть возможность такие библиотечные файлики прикрепить?

qwer1: Добрый день. Дописал вопрос в старое сообщение, выношу как новое. При использовании предложенной схемы в новых файлах программа требует библиотечные файлы "клЮч" и "сумматор". Можно эти файлики выложить для пользования. Заранее большое спасибо.

Aml: Архив с набором функциональных блоков (в том числе ключ и сумматор) - https://cloud.mail.ru/public/FRiB/iZtMcDTxw

qwer1: Спасибо огромное. Исключительно полезный сайт и модераторы настоящие профи, мастера. Творческих Вам успехов.

qwer1: Добрый день. При исследовании входных CR цепей УНЧ возникают ошибки расчета группового времени задержки GD. Например, при частоте среза входной CR цепи равной 20 Гц (сдвиг фазы на частоте среза 45 град), для сигнала частотой 20 Гц должно возникнуть отклонение по времени равное 1/8 периода, т.е. 50 мсек/8 = 6,25 мсек. График GD показывает 4 мсек. Картинка тут http://shot.qip.ru/00Lehc-5ymgURjld/ В чем причина таких расхождений? Благодарю за ответ. (Файлик МС не прикрепляется, просит регистрации пароли)

qwer1: Добрый день, Aml! Часто при исследовании четырехполюсников необходимо найти разницу между входным и выходным напряжением через нормирующий коэффициент, равный коэффициенту передачи. Для усилителей низкой частоты при изменении параметров усилителя, как правило меняется и Ку. Приходится каждый раз после внесенных изменений в УНЧ подбирать нормирующий коэффициент. Существует ли возможность в МС автоматизировать процесс подбора нормирующего коэффициента? Благодарю за ответ.

qwer1: Добрый день, Aml! С наступившим Новым Годом! Всех благ Вам и Марине, здоровья и творческих успехов. При работе с МС возник практический вопрос. Есть спектр, полученный при помощи harm(V(OUT)). Уровни частот от 1 кГц до 10 кГц составляют от 1 В до 5 В. Существует ли возможность отразить уровень несущей любой частоты спектра числом, которым можно было бы воспользоваться для дальнейших расчетов? Например, частота 2 кГц имеет уровень первой гармоники 2,5 В, нужно получить число 2,5, либо отразить уровень 2,5 во всем спектре прямой горизонтальной линией. Благодарю за ответ. С уважением, Сергей Рубальский

qwer1: удалил содержимое, два раза сообщение прикрепилось



полная версия страницы