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pSpice仿真—常用信號源及一些波形產(chǎn)生方法 作者：乞力馬扎羅的雪 摘自：http://bbs./topic/755299 要進(jìn)行仿真，那么就必須給電路提供電源與信號。這次我們就來說說常用的信號源有哪些。 首先說說可以應(yīng)用與時域掃描的信號源。在Orcad Capture的原理圖中可以放下這些模型，然后雙擊模型，就可以打開模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。參數(shù)被設(shè)置了以后，不一定會在原理圖上顯示出來的。如果想顯示出來，可以在某項參數(shù)上，點擊鼠標(biāo)右鍵，然后選擇display，就可以選擇讓此項以哪種方式顯示出來了。 1．Vsin:正弦波信號源 相關(guān)參數(shù)有： VOFF： 直流偏置電壓。這個正弦波信號，是可以帶直流分量的。 VAMPL：交流幅值。是正弦電壓的峰值。 FREQ： 正弦波的頻率。 PHASE： 正弦波的起始相位。 TD： 延遲時間。從時間0開始，過了TD的時間后，才有正弦波發(fā)生。 DF： 阻尼系數(shù)。數(shù)值越大，正弦波幅值隨時間衰減的越厲害。 2．Vexp：指數(shù)波信號源 相關(guān)參數(shù)有： V1： 起始電壓 V2： 峰值電壓 TC1： 電壓從V1向V2變化的時間常數(shù) TD1： 從時間0點開始到TC1階段的時間段 TC2： 電壓從V2向V1變化的時間常數(shù) TD2： 從時間0點開始到TC2階段的時間段 3．Vpwl：折線波信號源 這個信號源的參數(shù)很多，T1~T8，V1~V8其實就是各個時間點的電壓值。一種可以設(shè)置8個點的坐標(biāo)，用直線把這些坐標(biāo)連起來，就是這個波形的輸出了。 4．Vpwl_enh：周期性折線波信號源 參數(shù)設(shè)置： FIRST_NPAIRS： 第一轉(zhuǎn)折點坐標(biāo)，格式為（時間，電壓）。 SECOND_NPAIRS：第二轉(zhuǎn)折點坐標(biāo)。 THIRD_NPAIRS： 第三轉(zhuǎn)折點坐標(biāo)。 REPEAT_VALUE： 重復(fù)次數(shù)。 5．Vsffm：單頻調(diào)頻波信號源 參數(shù)如下： VOFF： 直流偏置電壓。 VAMPL：交流幅值。正弦電壓峰值。 FC： 載波信號頻率 MOD： 調(diào)制系數(shù) FM： 被調(diào)制信號頻率。 函數(shù)關(guān)系：Vo=VOFF+VAMPL×sin×（2πFC×t+MOD×sin（2πFM×t）） 6．Vpulse：脈波信號源 這大概是我最常用到的信號源了。用它可以實現(xiàn)很多種周期性的信號：方波、矩形波、三角波、鋸齒波等?？梢杂脕砟M和實現(xiàn)上電軟啟動、可以用來產(chǎn)生PWM驅(qū)動信號或功率信號等等。 參數(shù)如下： V1：起始電壓 V2：脈沖電壓 TD：即Time Delay，從時間零開始到V1開始跳變到V2的延遲時間。 TR：即Time Rise，從V1跳變到V2過程所需時間。 TF：即Time Fall，從V2跳回到V1過程所需時間。 PW：即Pulse with，脈沖寬度，就是電壓為V2的階段的時間長度。 PER：即Pulse Extend Revolution信號周期 在以上的幾種信號源中，還有兩個參數(shù)，AC與DC。說實話，我不是很清楚是做什么用的。一般這兩個參數(shù)都是空著不要設(shè)置的。 與以上電壓源信號對應(yīng)的還有一組電流源信號，只需要把模型名稱的第一個字母由V改成I就可以得到。其相關(guān)參數(shù)的意義是相同的。唯一的區(qū)別就是把電壓信號變成電流信號。大家可以自己去看看學(xué)習(xí)一下。 還有幾個比較重要的信號源： 1．VDC 不用多說了，這個是最基本的電壓源，可以作為直流信號源，或者電源給電路供電。唯一需要設(shè)置的參數(shù)就是電壓值。 2．VAC 這個信號源有兩個參數(shù)： DC： 直流偏置值。 ACMAG： 交流電壓幅值。 ACPHASE：交流起始相位，一般不設(shè)置這項。 這個交流信號源，是用來做頻率掃描用的，可以用來觀察一個電路的頻域特性。同樣的，也有與上面兩個信號源相對應(yīng)的電流信號源。 下面，我們來通過仿真，實際嘗試一下這些模型的應(yīng)用，先在Capture環(huán)境中建立新項目，在原理圖中放置如下的模型，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)：
然后設(shè)置10ms時間的時域掃描，步長100ns，待仿真完成后，入圖所示自最后一個開始，每放一個探頭，就在仿真結(jié)果的窗口中選擇一次菜單plot->add plot to window。然后在調(diào)整仿真結(jié)果的坐標(biāo)軸，把X\Y軸的坐標(biāo)表格細(xì)節(jié)換成點狀，便于觀察波形?？梢钥吹饺缦虏ㄐ危?/span> 其中，最下面的三個波形是用Vpulse這個模型通過設(shè)置不同的參數(shù)構(gòu)造的矩形波、三角波和鋸齒波。 接下來，讓我們看看VAC這個模型，是如何應(yīng)用與頻域掃描的。 首先建立一個如下圖的原理圖，并在輸入端放一個Vin的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，在RC的輸出放一個VRC的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，在LC的輸出放一個VLC的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識。 然后，設(shè)定如下圖的AC掃描：
掃描范圍不能從0開始，這里是從1Hz開始，掃描到30KHz，在這個范圍內(nèi)掃描10000個點。頻率坐標(biāo)采用以10的對數(shù)坐標(biāo)。 掃描結(jié)束后，先選擇plot->add plot to window，把掃描結(jié)果的屏幕分成上下兩個，上面的用來顯示幅頻特性，下面的用來顯示相頻特性。 這個工具欄按鈕，添加一個波形，在彈出的對話框里，從右邊選擇函數(shù)DB()，然后在出來的DB()函數(shù)括號內(nèi)先點擊左邊信號列表里的V(VRC)，再輸入一個除號“/”，再點擊V(Vin)。得到一個函數(shù)表達(dá)式DB(V(VRC)/V(Vin))。見下圖： 然后點擊OK，就可以得到RC那部分電路的幅頻特性。同樣的操作，繼續(xù)在波形圖上半部分添加LC部分的幅頻特性。在波形圖下半添加兩個電路的相頻特性。相頻特性是用的函數(shù)P()。最后，我們可以得到如下的結(jié)果：
由圖中可以看出，LC電路的最大相移為180度，而RC為90度。而過了極點之后，LC電路的幅值下降斜率是RC的2倍。這是與理論上的結(jié)果是一致的。這里就不細(xì)述了。 對于一些復(fù)雜的信號，我們可以通過一些模型之間進(jìn)行運算而得到。例如，中波調(diào)幅的無線電信號，就是用一個頻率作為載波，用另一個頻率去調(diào)制它，從而實現(xiàn)了在高頻載波中包含音頻信息的一種信號。這個怎么實現(xiàn)呢？ 我們可以通過乘法器來實現(xiàn)，看下圖： 圖中，V1信號為低頻音頻信號，V2為高頻載波信號。用一個乘法器實現(xiàn)了用V1去調(diào)制V2，設(shè)置一個2ms的時域掃描看看結(jié)果吧：
最近論壇里LLC電路比較流行。我們知道，LLC是變頻控制的。需要用反饋電路來控制電路的驅(qū)動頻率。那么如何實現(xiàn)可以調(diào)節(jié)頻率的信號源呢？我們上面介紹的幾個信號源，頻率一旦設(shè)定好，就不能更改了，怎么辦呢？ 我們可以用VCO系列的壓控信號源。例如下圖： 我在這里用了一個折線波信號源和一個壓控方波振蕩器。折現(xiàn)波信號源用來產(chǎn)生一個從5V到0V的負(fù)斜率的電壓，模擬電源的啟動的軟啟動過程。壓控振蕩器為了便于觀察，我把中心頻率設(shè)定在1K。另外，我發(fā)現(xiàn)，這個壓控振蕩器的最低頻率是在（VMAX+VMIN）/2的地方，那么為了實現(xiàn)0～5V范圍頻率的變化，我把VMAX設(shè)定在5V，VMIN設(shè)定在-5V，這樣當(dāng)輸入在5～0V之間變化的時候，輸出的信號的頻率在50KHz在1KHz之間變化。進(jìn)行一個長度為10ms的時域仿真，讓我們看看仿真的結(jié)果吧：
可以看到當(dāng)最后輸入電壓為0V的時候，VCO的輸出信號頻率也穩(wěn)定在了1KHz上。如此我們就得到了通過電壓調(diào)節(jié)頻率的一個電路。仿真LLC閉環(huán)就方便多了。 接下來，讓我們想想，如何實現(xiàn)PWM的脈寬，從低占空比到高占空比逐漸變化，從而實現(xiàn)PWM電源的軟啟動呢？可以用一個鋸齒波信號、一個折線波信號，一個理想運放作為比較器來實現(xiàn)?？丛韴D：
為了便于觀察，信號源的頻率取的比較低。下面是仿真結(jié)果，把結(jié)果輸出在上下兩個部分，便于觀察： 從仿真結(jié)果可以看到，PWM的脈寬從小的占空比逐漸增加到大占空比。從而可以用這個方法來實現(xiàn)電源的軟啟動過程。有了軟啟動的這個過程，就可以讓我們電路的仿真與實際工作的表現(xiàn)更加接近了。 以上是我的一些心得，在此與大家分享，希望關(guān)注的朋友多多參與討論，一起進(jìn)步！謝謝！ |
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