Praktikum: hubungkan konstanta waktu dengan frekuensi sudut AC

Satu rangkaian, dua pertanyaan

Gunakan low-pass 10 kΩ, 100 nF untuk menjawab pertanyaan domain waktu dan domain frekuensi. τ nominal 1 ms dan fc 159.154943 Hz. Keduanya terkait oleh fc = 1/(2πτ), sehingga nilai resistor atau kapasitor salah memengaruhi kedua analisis secara dapat diprediksi. Pemeriksaan silang ini mendeteksi kesalahan satuan yang mungkin dilewatkan satu plot.

Simpan rc-response.cir dengan deck berikut. Jalankan ngspice -b rc-response.cir menggunakan program mandiri yang tersedia. Fase .print AC dalam keluaran ngspice standar bersatuan radian; kalikan dengan 180/π saat membandingkan dengan nilai derajat dalam kursus.

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

Sumber berisi spesifikasi DC, AC, dan pulsa karena ketiganya merupakan analisis terpisah. AC 1 berarti eksitasi sinyal kecil ternormalisasi, bukan transien fisik 1 V yang ditambahkan ke pulsa. Titik kerja menggunakan DC 0, sehingga kapasitor mulai tanpa muatan. Pulsa naik setelah 1 μs; definisikan waktu pengisian yang berlalu relatif terhadap tepi itu.

Nilai penerimaan

Sekitar 1 ms setelah tepi, harapkan 2.085998 V; setelah 5 ms, harapkan 3.277765 V. Waktu naik berhingga 1 ns memperkenalkan perbedaan yang dapat diabaikan pada skala 1 ms. Interpolasikan keluaran transien tersampel dekat waktu yang diminta dan bandingkan dalam 2 mV. Untuk AC, gunakan eksekusi .ac lin 1 159.154943 159.154943 terpisah ketika diperlukan titik pemeriksaan frekuensi sudut tepat. Harapkan magnitudo 0.707107 dan fase −0.785398 rad, masing-masing dalam 0.001.

Diagnosis perbedaan

Ubah C menjadi 200 nF. τ mengganda menjadi 2 ms dan fc menjadi setengah, 79.577472 Hz. Prediksi ini sebelum menjalankan ulang. Jika hanya satu analisis berubah, periksa deck mana yang benar-benar dijalankan dan apakah node yang dibandingkan sama. Simpan masukan, versi simulator, dan keluaran agar dapat direproduksi. Latihan mandiri ini tidak membuktikan integrasi simulasi editor skematik mana pun. Lihat dokumentasi ngspice untuk sintaks analisis dan konvensi sumber.