Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

7        7.000Е+03 1.823Е-01  1.431Е-01 -6.238Е+00  -5.347Е+00

8        8.000Е+03 1.996Е-02  1.567Е-02 -9.713Е+01  -9.624Е+01

9        9.000Е+03 1.419Е-01  1.115Е-01 -8.020Е+00  -7.129Е+00

10       1.000Е+04 2.004Е-02  1.574Е-02 -9.891Е+01  -9.802Е+01

11       1.100Е+04 1.163Е-01  9.135Е-02 -9.802Е+00  -8.911Е+00

12       1.200Е+04 2.015Е-02  1.583Е-02 -1.007Е+02  -9.980Е+01

13       1.300Е+04 9.861Е-02  7.745Е-02 -1.158Е+01  -1.069Е+01

14       1.400Е+04 2.028Е-02  1.593Е-02 -1.025Е+02  -1.016Е+02

15       1.500Е+04 8.566Е-02  6.727Е-02 -1.337Е+01  -1.248Е+01

16       1.600Е+04 2.043Е-02  1.605Е-02 -1.043Е+02  -1.034Е+02

17       1.700Е+04 7.578Е-02  5.951Е-02 -1.515Е+01  -1.426Е+01

18       1.800Е+04 2.060Е-02  1.618Е-02 -1.060Е+02  -1.051Е+02

19       1.900Е+04 6.800Е-02  5.340Е-02 -1.693Е+01  -1.604Е+01

20       2.000Е+04 2.080Е-02  1.634Е-02 -1.078Е+02  -1.069Е+02

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 4.603781Е+01 PERCENT

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME 2.31

Если вы активизируете анализ Фурье в окне Transient, то программа PSPICE автоматически берет за основу для проведения спектрального анализа последний из смоделированных периодов. В этом случае вам уже не приходится самому выбирать для анализа переходных процессов целое число импульсов.

Согласно теории, преобразование Фурье прямоугольного напряжения с амплитудой 1 В вычисляется по формуле:

Сравнив результаты анализа Фурье, представленные выше, с полученными путем теоретических расчетов, вы сможете убедиться, что они практически одинаковы.

9.1.2. Частотный спектр выходного напряжения

Частотный спектр прямоугольного напряжения прекрасно известен в электротехнике, и, чтобы его определить, вовсе не требуется прибегать к помощи PSPICE. Использовать удивительные возможности опции Fourier Analysis имеет смысл только тогда, когда требуется установить частотный спектр напряжения, характеристика которого не описывается одним законченным математическим выражением, например спектр (искаженного) выходного напряжения усилительного каскада.

Мерой искажений напряжения является коэффициент гармоник. Он определяется как соотношение действующего значения высших гармоник напряжения к действующему значению собственно напряжения. Анализ Фурье позволяет рассчитать коэффициент гармоник усилителя. В следующем разделе мы выявим коэффициент гармоник усилительного каскада.

Шаг 6 Начертите в редакторе SCHEMATICS усилительный каскад, изображенный на рис. 9.7, используя в нем источник напряжения типа VSIN. Сохраните свой чертеж в папке Projects под именем FOURIER2.sch. Проведите моделирование этой схемы во временном интервале при f=1 кГц, чтобы рассмотреть пятнадцать периодов повторения синусоиды, и выведите на экран PROBE диаграмму, представленную на рис. 9.8.

Рис. 9.7. Транзисторный усилитель в схеме с общим эмиттером

Рис. 9.8. Выходное напряжение транзисторного усилителя

После пяти периодов процесс установления импульса завершается. Однако даже невооруженным глазом видно, что верхняя полуволна шире, чем нижняя. Выходное напряжение искажено: усилитель «дребезжит».

Шаг 7 Ограничьте область используемых данных до стационарного состояния, то есть до временного интервала от 5 до 15 мс (последовательность команд Plot→X Axis Settings→Restricted→5ms–15ms) и создайте диаграмму частотного спектра, изображенную на рис. 9.9.

Рис. 9.9. Частотный спектр выходного напряжения схемы с общим эмиттером