Laboratório: conecte uma constante de tempo a um corte CA

Um circuito, duas perguntas

Use o passa-baixas de 10 kΩ e 100 nF para responder a uma pergunta no domínio do tempo e outra no domínio da frequência. O τ nominal é 1 ms e fc é 159.154943 Hz. Eles se relacionam por fc = 1/(2πτ), portanto um valor incorreto de resistor ou capacitor afeta as duas análises de forma previsível. Essa verificação cruzada detecta erros de unidades que um único gráfico pode deixar passar.

Salve rc-response.cir com o arquivo a seguir. Execute ngspice -b rc-response.cir usando um executável independente disponível. A fase de .print AC está em radianos na saída padrão de ngspice; multiplique por 180/π ao comparar com os valores em graus do curso.

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

A fonte contém especificações CC, CA e de pulso porque essas são análises separadas. AC 1 significa uma excitação normalizada de pequenos sinais, não um transitório físico de 1 V somado ao pulso. O ponto de operação usa DC 0, portanto o capacitor começa descarregado. O pulso sobe após 1 μs; defina o tempo de carga decorrido em relação a essa borda.

Valores de aceitação

Aproximadamente 1 ms após a borda, espere 2.085998 V; após 5 ms, espere 3.277765 V. A subida finita de 1 ns introduz diferença desprezível na escala de 1 ms. Interpole a saída transitória amostrada perto dos tempos solicitados e compare dentro de 2 mV. Para CA, use uma execução separada de .ac lin 1 159.154943 159.154943 quando for necessário um ponto exato de verificação do corte. Espere módulo 0.707107 e fase −0.785398 rad, dentro de 0.001 em cada grandeza.

Diagnostique uma divergência

Mude C para 200 nF. τ dobra para 2 ms e fc cai pela metade para 79.577472 Hz. Preveja isso antes de executar novamente. Se apenas uma análise mudar, inspecione qual arquivo realmente foi executado e se você comparou o mesmo nó. Preserve a entrada, a versão do simulador e a saída para reprodução. Este exercício independente não estabelece a integração de simulação de nenhum editor de esquemas. Veja a documentação do ngspice para sintaxe das análises e convenções das fontes.