PSpice仿真軟件在模擬電子技術(shù)教學中的應(yīng)用
(2)二階壓控電壓源低通濾波電路頻率特性實驗。在Schematics繪圖編輯器中繪制的二階壓控電壓源低通濾波器電路如圖4所示,該電路中既引入了正反饋,也引入了正反饋。研究濾波器的頻率特性就是對其在不同信號頻率下的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。根據(jù)要求PSpice分析類型采用交流掃描分析(ACSweep),其作用是計算電路的交流小信號頻率響應(yīng)特性。本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/175772.htm
執(zhí)行仿真,在Probe程序窗口,選擇Trace|Add,打開Add Traces對話框,該對話框顯示電路中電壓和電流變量,且還表示多個目標函數(shù)(Goal Functions),其中包括DB()和P()。在Trace Expression編輯框中輸入DB(V(U1A:OUT)/V(Vi:+))便可得到如圖5所示的幅頻響應(yīng)。由圖5可知,圖4所示二階壓控電壓源低通濾波器的截止頻率約為16 Hz,通帶增益約4 dB,均與理論值相同。在Trace Expression編輯框中輸入P(V(U1A:OUT))-P(V(Vi:+))可得到如圖6所示的相頻響應(yīng)。通過仿真結(jié)果,能直觀得到該低通濾波器的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。由此可見采用PSpiee仿真軟件可方便地得出模擬電路或電路系統(tǒng)的頻率特性和相頻特性。
(3)RC正弦波振蕩電路實驗。圖7為在PSpice軟件中畫出的RC正弦波振蕩電路,要求仿真分析該振蕩電路的輸出波形。在圖7所示的電路中,R1、C1和R2、C2構(gòu)成RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)在正弦波震蕩電路中既為選頻網(wǎng)絡(luò),又為正反饋網(wǎng)絡(luò);二極管D1、D2作為自動穩(wěn)幅元件。振蕩頻率
由于仿真振蕩電路輸出波形是為求電路的時域響應(yīng),因此采用瞬態(tài)分析方法(Time Domain/Transient),執(zhí)行Probe程序,在Probe窗口中得到輸出電壓V(V0)的波形如圖8所示。由圖8可看出,電路從0時刻開始起振,經(jīng)過一段時間的振蕩后,約需25 ms才可達到穩(wěn)定輸出,其中振蕩周期約為35.530-34.445=1.085 ms,與理論計算的頻率相符。即說明該振蕩電路的性能較為可靠。另外,改變C1和C2的值觀察輸出波形,C1和C2變化將影響振蕩正弦波的頻率。由于起振過程較短暫,若采用實際電路進行正弦波振蕩電路實驗,用示波器較難觀測到該過程。
由上述實驗仿真分析可見,PSpice是功能強大的電路設(shè)計與分析計算機仿真的工具,只要畫出電路仿真圖形便可獲取并處理實驗數(shù)據(jù),形成直觀的波形圖,其電路仿真無論在分析精度、實驗效果等方面部性能良好。
3 結(jié)束語
文中在介紹Pspice軟件的基礎(chǔ)上指出將其引入電子技術(shù)實驗仿真教學中的必要性。并例舉出Pspice在模擬電子線路實驗教學中的仿真實例,實踐教學表明:(1)通過Pspice的模擬仿真可使復(fù)雜現(xiàn)象的變化過程和電路相關(guān)特性,隨時以圖形、曲線或波形等形式來表示。仿真過程中還可不斷的通過修改電路和參數(shù),及時觀察輸出結(jié)果,這有利于加深對電子電路基本概念、特性的理解。另外,也為一些不易在物理實驗室進行的實驗,提供有效解決途徑。(2)在模擬電子實驗課程中除開設(shè)驗證性仿真實驗外,還可開設(shè)開放性的仿真設(shè)計實驗,加快設(shè)計速度,提高設(shè)計的正確性;并可發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性,增強學生的綜合分析能力,啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維,大幅提高其分析與設(shè)計電路的能力。(3)另外,Pspice仿真實驗無需任何實際的元器件和測量儀器,有效地延伸了實驗時間、空間和場地,同時激發(fā)了學生的學習興趣。
所以,在模擬電子技術(shù)實驗教學中,引入PSpice仿真實驗,不僅可更新實驗教學方法,激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力,提高實驗教學效果和質(zhì)量,且降低了實驗成本;同時還可提升學生的計算機應(yīng)用能力。綜上所述,Pspice仿真實驗是對模擬電子技術(shù)實驗的一個有效補充和改進,與傳統(tǒng)實驗相比優(yōu)勢明顯。
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