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如何使用SPICE软件进行RLC电路的时域分析

假如您不是那种爱好解微分方程的人,或者您只是爱好写代码,那么,当您应用SPICE模拟器时,便会对时域中RLC收集的行径有所懂得。您也可以经由过程多频率迭代,或者直接在频域中阐发这种行径。我们先懂得下基础的 RLC 收集,以及若何在 SPICE 软件包软件包中重现这些电路的行径。

简单RLC电路的时域阐发

RLC电路是一种电阻电容电感组成的电路布局,平日称为RLC电路。因为电容和电阻具有一些频率相关的电抗,当用交流旌旗灯号驱动时,该系统的行径将孕育发生一些有趣的效果。当涉及谐波旌旗灯号、脉冲或啁啾旌旗灯号时,电压源对付电压调节至关紧张。在频域中,我们可以清楚地懂得到电压 / 电流源频率对RLC电路输出和RLC收集中不合部分电流的影响。

频域的结果可以经由过程傅里叶逆变换转换回时域(反之亦然)。然而,瞬态相应等一些效应在时域中更轻易谋略。因为矩阵表述相对简单,SPICE 仿真自然有助于时域阐发。

RL电路和RC电路也与RLC电路有关,而且也很有趣。假如我们应用的 RLC 收集不仅仅是简单的串联 RLC 电路,懂得这些电路的行径有助于解释时域仿真结果。当应用 RLC 电路的解析解时,经由过程在相关 RLC 电路的解平分手取 L=0 或 C=0,可以懂得 RC 电路或 RL 电路的行径。

请留意,当与 DC 电源一路应用时,电阻电感并联(RL 电路)必定形成短路。由于电感的阻抗是频率的线性函数,以是采纳 DC 电源时,电感阻抗为零。这类电路对付 DC 电路意义不大年夜,但可以用来隔离放大年夜器,避免高频容性负载效应。

RC 电路中,当电容和电阻串联时,我们可以采纳时域仿真来阐发 AC 电压若何耦合到电路中。或者,当电阻和电容并联时,可以阐发 AC 旌旗灯号若何绕过电阻。这对付电源完备性阐发尤为紧张,由于我们可能必要反省是否有任何 AC 噪声因素从 DC 电源中过滤出来。这两种阐发都应作为频率的函数进行,以便懂得 RC 电路若何充当滤波器

RLC 收集瞬态阐发

RLC 收集以及更大年夜的 RLC 收集中的 RC 或 RL 收集,将会有特定的光阴相应,这取决于驱动电路的是谐波源、随意率性波形、DC 电源,照样可以轻松界定为光阴函数的其他任何电源。这就是时域仿真在 RLC 收集中如斯有效的缘故原由,使我们能够阐发电路对脉冲或啁啾(或两者兼有)电压源的相应。

啁啾脉冲在雷达和光学利用中十分紧张

当应用 AC 电源时,大年夜多半 SPICE 软件包都具备图形用户界面且能够扫描 AC 频率范围并阐发系统行径。然则,我们也可以进行瞬态阐发,并阐发电路若何及时相应不合频率的 AC 电源。我们可以在时域中阐发不合频率下的电路输出,并对照旌旗灯号的不合质量。

瞬态阐发对付察看收集的 DC 输入或脉冲若何相应也十分有效。采纳 DC 输入时,我们可以察看因为 DC 电压源输出的变更,电路不合部分上电至不合电压和电流的速度。这些曲线为指数形式,称为瞬态曲线。它们对 PCB 有紧张影响,因其抉择了电源分配收集中噪声或数字切换旌旗灯号等引起驱动电压发生显着变更时,电路的相应速率。

RLC 电路的拓展常识

借助基于 SPICE 的模拟器,我们还可以阐发 RLC 收集的其他很多方面,在此仅先容异常有用的两点。首先,经由过程以菊花链形式连接多个 RLC 收集,我们可以轻松构建高阶滤波器。然后,我们可以模拟这些高阶滤波器的瞬态相应和电压输出。假如在电路阐发中我们还应用了频率扫描,则可以确定收集的通报函数。

PCB 上的光敏传感器

机能卓越的 SPICE 软件对象能够阐发事情温度变更若何影响 RLC 收集的输出。这对付 PCB 尤其紧张,由于除非我们设计的电路板具有周详的热治理能力,否则 PCB 运行温度可能跨越室温。

Cadence 的 PCB 设计对象可简化对简单 RLC 电路和更繁杂电路的时域阐发,我们可以经由过程构建模型,模拟和阐发道理图和 / 或 PCB 中电路的行径。

滥觞:互联网

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