Praktikum: Zeitkonstante und AC-Grenzfrequenz verbinden

Eine Schaltung, zwei Fragen

Verwenden Sie den Tiefpass mit 10 kΩ und 100 nF für eine Zeitbereichs- und eine Frequenzbereichsfrage. Die nominale τ ist 1 ms und fc 159.154943 Hz. Beide sind über fc = 1/(2πτ) verknüpft; ein falscher Widerstands- oder Kapazitätswert beeinflusst deshalb beide Analysen vorhersagbar. Diese Gegenprüfung erkennt Einheitenfehler, die ein einzelnes Diagramm übersehen könnte.

Speichern Sie rc-response.cir mit der folgenden Netzliste. Führen Sie ngspice -b rc-response.cir mit einem verfügbaren eigenständigen Programm aus. Die .print-AC-Phase ist in Standard-ngspice-Ausgabe in Radiant; multiplizieren Sie beim Vergleich mit den Gradwerten des Kurses mit 180/π.

RC step and AC low-pass
V1 in 0 DC 0 AC 1 PULSE(0 3.3 1u 1n 1n 20m 40m)
R1 in out 10k
C1 out 0 100n
.tran 10u 8m 0 2u
.ac dec 40 1 100k
.print tran v(in) v(out)
.print ac vm(out) vp(out)
.save all
.end

Die Quelle enthält DC-, AC- und Pulsangaben, weil dies getrennte Analysen sind. AC 1 bezeichnet eine normierte Kleinsignalanregung und keinen physikalischen 1-V-Transienten zusätzlich zum Puls. Der Arbeitspunkt verwendet DC 0, daher beginnt der Kondensator entladen. Der Puls steigt nach 1 μs; definieren Sie die vergangene Ladezeit relativ zu dieser Flanke.

Abnahmewerte

Ungefähr 1 ms nach der Flanke erwarten Sie 2.085998 V, nach 5 ms 3.277765 V. Die endliche Anstiegszeit 1 ns verursacht auf der 1-ms-Skala einen vernachlässigbaren Unterschied. Interpolieren Sie abgetastete Transientenausgabe nahe den geforderten Zeiten und vergleichen Sie innerhalb 2 mV. Für AC verwenden Sie einen separaten Lauf .ac lin 1 159.154943 159.154943, wenn ein exakter Grenzfrequenzprüfpunkt gefordert ist. Erwarten Sie Betrag 0.707107 und Phase −0.785398 rad mit jeweils Toleranz 0.001.

Eine Abweichung diagnostizieren

Ändern Sie C auf 200 nF. τ verdoppelt sich auf 2 ms und fc halbiert sich auf 79.577472 Hz. Sagen Sie dies vor dem erneuten Lauf voraus. Verändert sich nur eine Analyse, prüfen Sie die tatsächlich ausgeführte Netzliste und ob derselbe Knoten verglichen wurde. Bewahren Sie Eingabe, Simulatorversion und Ausgabe für Reproduzierbarkeit auf. Diese eigenständige Übung belegt keine Simulationsintegration eines Schaltplaneditors. Analysesyntax und Quellenkonventionen stehen in der ngspice-Dokumentation.