一、文档背景
本文以 Altium Designer 软件来介绍带通滤器的原理及其仿真过程,以便新手用户快速掌握交流扫描仿真分析的应用。
二、交流扫描分析
交流扫描分析(AC SweepAnalysis)其分析的过程:将交流信号源的频率从低到高变化(即扫描)输入到电路中,再记录每个频率对应输出的幅度与相位的结果。交流扫描分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析,是一种线性分析方法。通过分析可以得到电路的幅频特性和相频特性。
三、执行AC Sweep Analysis
打开 VSIN 组件属性并编辑 VSIN 仿真模型。检查【Stimulus Type】:Sinusoidal(正弦信号);【Parameters】:AC Magnitudea (交流幅值)=1; AC Phase(交流相位)=0
图 1
打开【Simulation Dashboard】仿真仪表盘,设置交流扫描参数:频率范围,Start Frequency(起始频率)设为 100,End Frequency(停止频率)设为 100k,Points/Dec(测试点)设为 100。Type 为Decade。点击【Run】
图 2
在生成的波形查看器中,X 轴显示的是频率范围,Y 轴显示的是输出的幅度。(幅频特性曲线)
图 3
对于显示的输出波形,要查看以 dB 为单位显示的输出信号,直接双击波形名称。在"编辑波形"的"复合函数"部分,将"幅度"选择改为"幅度(dB)"。点击【Create】。
图 4
此时显示以 dB 为单位绘制的波形。
图 5
在【Simulation Dashboard】仿真仪表盘,添加输出波形 V(out),将【Complex Functions】复合函数设置为【Phase (Deg)】相位(度),并选择“添加到新的Y轴”,从而添加相位。点击【Create】。(相频特性曲线)
图 6
为 dB(out) 波形启用两个光标。右击波形名称并选择【Cursor A】,然后再次选择【Cursor B】。点击光标 B,然后点击工具栏找到最大点。
图 7
在【Sim Data】模拟数据面板的测量面板部分,为光标 A 的 Y 值输入一个值,使得( B 的 Y 值)-( A 的 Y 值)为 (-542.43u-(-3))。分辨率只有小数点后 4 位,因此输入 -3.0005。结果显示 X 的值(代表该点的频率值 4.8766KHz)。
图 8
这个技巧只适用于带通的一侧,因此要在最大点的另一侧找到 -3dB 值,就必须移动光标 A,直到 B-A 的 Y 值为 3。结果显示 X 的值(代表该点的频率值 5.1960KHz)。
图 9
它的通频带在f1(4.8766KHz)~f2(5.1960KHz)之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过,而其它成分受到衰减。