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在电子电路中,须要对所制做电路的各类技术参数进行剖析,以判定电路的性能指标是否符合要求。14.0具有丰富的电路所须要的仿真与剖析功能。
灵敏度剖析
""(灵敏度)剖析指电路中某个器件的参数发生变化时,剖析它的变化对电路节点电流或大道电压的影响。
灵敏度剖析包括直流灵敏度剖析和交流灵敏度剖析。直流灵敏度剖析的仿真剖析结果以数值的方式显示,交流灵敏度的仿真剖析结果可以用曲线的方式显示。
在.0中构建电路如图10-19所示。执行""→"and"命令,弹出"and"窗口,在“”选项区中选择“”,打开“”对话框,共4个选项卡,除“”外,其余均与“DCPoint”相同。灵敏度剖析“”选项卡如图10-20所示,对其说明如下。
1)nodes/:输出节点,其中包括3个单选按键。“”单选按键用于选择进行电流灵敏度的剖析。选中该单选按键后,在“node”下拉列表中选择要剖析的节点,这儿选择V(2);在“”下拉列表中选择输出端的参考节点,这儿选择V(0);“”单选按键用于选择进行电压灵敏度的剖析,用法与“”单选按键类似,这儿不作选择;“”单选按键是为剖析结果降低一个表达式的显示方式,选择进行变量表达式灵敏度剖析,这儿不作选择。
2):用于选择输出灵敏度的格式,有(绝对灵敏度)和(相对灵敏度)两种,这儿选择“”。
3)Type:对直流灵敏度剖析或交流灵敏度剖析进行设置,这儿选择“DC”。
在灵敏度剖析“”选项卡中,将所有的变量rr1、rr2、vv1都设置为输出节点。设置完后单击“Run”按钮,灵敏度剖析结果如图10-21所示。
灵敏度与偏差的关系密切。假如设电路的理想输出为Y,X为电路中的某个参数,则电路输出讯号的误差ΔY/Y=ΔX/X×Z。这儿Z为X所对应的灵敏度,相当于图10-21中的数值。ΔX/X为元件偏离标称值的程度,即参数误差,可以用比率表示。在灵敏度剖析时,为了理解问题的便捷,通常视电源的偏差可以忽视,在图10-21中,vv1项的灵敏度为1,这是由于vv1就是电源电流。
零-极点剖析
电路系统传递函数的极点决定了系统是否稳定,零点和极点一起决定了系统的稳态性能指标,因而对系统传递函数的零极点剖析是很有必要的。对于高阶系统,直接求取其零极点比较有难度,14.0提供的“PoleZero(极点零点)”分析可快速求出系统的零极点。
在14.0中构建仿真电路如图10-22所示,读者可自行用讯号流图结合梅森公式求得系统传递函数。执行“”→“and”命令,弹出“and”窗口,在“”选项区中选择“PoleZero”,打开“PoleZero”对话框,其“”选项卡如图10-23所示,各参数涵义如下。
图10-22零极点剖析仿真电路
1)type:用于设置零极点剖析的剖析类型。该选项区共有4个选择模式:Gain(电流增益剖析),即输出电流/输入电流;(互阻抗剖析)如图所示电路中,即输出电流/输入电压;Input(电路输入阻抗)以及(电路输出阻抗)。
图10-23零极点剖析“”选项卡
2)Nodes:用于设置输入/输出的节点(正、负端点)。该选项区包括“Input(+)”下拉列表,即正的输入端点;“Input(-)”下拉列表,即负的输入端点(一般接地,即节点0);“(+)”下拉列表,即正的输出端点;“(-)”下拉列表,即负的输出端点(一般接地,即节点0)。
3):用于设置剖析的对象,有Pole(但求出极点)、Zero(但求出零点)和Polo-Zero(同时求出零点和极点)3种选项。
和的设置和其他剖析方式相同,默认设置即可如图所示电路中,设置参数如图10-23所示。
单击“Run”按钮,零极点剖析结果如图10-24所示,其中,“Real”表示实部,“”表示虚部。按照仿真结果可知该系统无零点,有3个极点(取近似值),分别为-1、-1+0.709j和-1-0.709j。即系统传递函数为:H(s)=0.5/(s+1)(s+1+0.709j)(s+1-0.709j)=1/(s3+2s2+2s+1),与理论剖析一致。
图10-24零极点剖析结果