Лабораторная работа: свяжите постоянную времени со срезом AC

Одна цепь, два вопроса

Используйте фильтр нижних частот 10 kΩ, 100 nF для временного и частотного вопросов. Номинальная τ — 1 ms, fc — 159.154943 Hz. Связь fc = 1/(2πτ) означает, что неверный резистор или конденсатор предсказуемо влияет на оба анализа. Перекрёстная проверка выявляет ошибки единиц, пропускаемые одним графиком.

Сохраните rc-response.cir со следующим описанием. Выполните ngspice -b rc-response.cir доступной автономной программой. Фаза .print AC в стандартном выводе ngspice дана в радианах; умножьте на 180/π для сравнения с градусами курса.

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

Источник содержит спецификации DC, AC и импульса, поскольку это отдельные анализы. AC 1 означает нормированное малосигнальное возбуждение, а не физический переходный 1 V, добавленный к импульсу. Рабочая точка использует DC 0, поэтому конденсатор начинает разряженным. Импульс растёт после 1 μs; определяйте прошедшее время зарядки относительно этого фронта.

Значения приёмки

Примерно 1 ms после фронта ожидайте 2.085998 V; после 5 ms — 3.277765 V. Конечный рост 1 ns вносит пренебрежимое отличие на масштабе 1 ms. Интерполируйте дискретный переходный выход около требуемых времён и сравните в пределах 2 mV. Для AC используйте отдельный запуск .ac lin 1 159.154943 159.154943, если нужна точная контрольная точка среза. Ожидайте модуль 0.707107 и фазу −0.785398 rad в пределах 0.001 каждой величины.

Диагностируйте расхождение

Измените C на 200 nF. τ удваивается до 2 ms, fc делится пополам до 79.577472 Hz. Предскажите это до повтора. Если меняется лишь один анализ, исследуйте реально выполненное описание и сравнение одного узла. Сохраняйте вход, версию симулятора и выход для воспроизводимости. Это автономное упражнение не устанавливает интеграцию симуляции редактора схем. См. документацию ngspice для синтаксиса анализов и соглашений источников.