Продолжаю свой короткий рассказ о LTspice. В первую очередь хочу сказать, что в своих статьях я не ставлю дать полное описание возможностей этого симулятора - а они большие, и описывать их все для начинающих считаю излишним. Ведь вы пользуетесь Windows или другой ОС, при это все их возможности не используете, а о многих и вообще не задумываетесь. И это вполне нормально для ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ, - он использует то, что ему нужно.
Вот и я не использую все возможности LTspice, а выбираю из них то, что мне нужно. При этом я каждый раз говорю "Спасибо" разработчикам этой программы, да и всех других тоже, за то, что они дали нам, пользователям, с минимальными затратами труда получить максимальный, требуемый нам, результат. При этом нам, пользователям, не приходится углубляться в математические дебри вычислений, а при этом получить физически понятный результат. Думаю, меня поддержат в этом все, кому приходилось вести инженерные расчеты на логарифмической линейке или ПЭВМ марки "Феликс" :)).
Увы, в библиотеках элементов часто нет тех, которые нам нужны, в том числе и отечественных. Но, если вам уж очень это надо, то нужную модель можно добавить. Вот здесь описывается этот процесс и есть большое количества библиотек, в том числе и с отечественными элементами. А вот здесь описан процесс самостоятельного создания элементов библиотек.
Но вернемся к тому, что есть. В прошлой статье забыл в конце написать, что схему можно сохранить, при этом сохраняется не только сама схема, но и установки симуляции. Если вы в последствии откроете эту схему и нажмете "Run" (бегущего человечка), то все заработает.
Можно также сохранить график в отдельный файл. Для этого есть два способа, которые начинаются щелчком правой кнопкой мыши по полю графика. Открывается окно, в котором выбираем Viev.
Если в открывшемся окне мы выберем фотоаппарат, то график скопируется, но только в память. Чтобы его записать на диск, нужно вставить его в какой-нибудь графический редактор, например, в Paint или Paint Net, а затем сохранить в файл. Можно выбрать самый нижний пункт (Write ....) и сохранить его в файл с расширением .emf, но открыть его можно только в самой LT. Я предпочитаю первый способ.
Вернемся к схеме эмиттерного повторителя. Добавим в базовую цепь конденсатор, чтобы получился простейший ФНЧ и посмотрим его АЧХ. Для этого наводим курсор на генератор V2 и щелкаем мышкой. Откроется уже знакомое вам окно настрой параметров генератора.
Добавляем только одну цифру - амплитуду сигнала для снятия АЧХ. В надписи параметров у символа (SINE....) появится дополнительная запись: АС 1. Теперь переходим в Simulate, затем в Edit simulation .... Выбираем там закладку AC ANalysis.
В ней можно выбрать тип сканирования: логарифмический (octave или decade) или линейный. Я выбираю привычный логарифмический декадный. Затем нужно указать количество точек сканирования, я выбираю 100. Следующий шаг - выбор начальной и конечной частот интервала сканирования (100 и 10k).
Жмем Ок и появляется еще одна надпись в поле схемы с параметрами сканирования. Запускаем процесс.
Вот АЧХ нашего простейшего ФНЧ. Имейте в виду, что амплитуде сигнала 1 В соответствует 0 дБ, 0,1 В - -20 дБ, 0,01 В - -40 дБ, 0,001В - -60дБ.
Теперь давайте увеличим емкость С3 до 1000 мкФ, а последовательно с ним установим катушку индуктивностью 50 мГн (50m).
Подключать катушку вместо С3 нельзя, так как она закоротит базу транзистора по постоянному току. А вот теперь уменьшим емкость С3 до 1 мкФ.
А что это за резонанс появился на частоте около 700 Гц? А это резонанс последовательного контура С3L1, который на этой частоте имеет минимальное сопротивление и почти закорачивает базу транзистора по переменному току. И вместо ФВЧ, как на рис. 5, у нас получился режекторный фильтр.
Имейте в виду, что в схеме можно соединять конденсаторы, резисторы и катушки последовательно и параллельно.
А теперь установим на входе эмиттерного повторителя параллельный колебательный контур, к которому генератор будет подключаться по автотрансформаторной схеме, т.е. к отводу катушки, а эмиттерный повторитель будет подключаться через конденсатор небольшой емкости.
Отвод от части витков катушки - это все равно, что две катушки соединены последовательно (при этом их индуктивности складываются). Еще я уменьшил сопротивление генератора до 50 Ом, а число точек сканирования увеличил до 1000.
Как видите, получился отличный телеграфный фильтр с резонансной частотой около 700 Гц (как и у последовательного фильтра) и полосой около 300 Гц по уровню -40 дБ.
Кстати, измерить полосу пропускания на графике очень просто. Установите курсор на точку пересечения графика и линии -20 дБ. Внизу слева на рамке появятся данные этой точки:
Теперь переместите курсор на другую точку пересечения графика и линии -20 дБ. Считываем показания и вычитаем из них первое показание. Можно установив курсор на одну точку пересечения нажать на левую кнопку мыши - появится лупа. Не отпуская кнопку мыши, перетащите лупу на другую точку пересечения и посмотрите на надпись на рамке:
Видите, полоса 307,9 Гц. Также можно измерять и частоту колебаний - достаточно протянуть линию между двумя максимами и внизу можно прочитать значение частоты и периода.
Давайте попробуем рассмотреть получше АЧХ контура, для этого я изменил диапазон сканирования.
И автотрансформаторную связь контура с генератором изменил на емкостную. Вот что получилось.
И вот какая полоса получилась по уровню -42 дБ (12 дБ + 30 дБ).
Т.е. при расстройке от резонансной частоты всего на примерно 25 Гц сигнал будет ослаблен в 100 раз.
Ну и как не вспомнить ФНЧ из книги В.Т. Полякова. Вот один из простейших вариантов.
Затухание на частоте 5 кГц по отношению к частоте 2,7 кГц около 24 дБ. Не так уж много. а добавим-ка еще один конденсатор.
На графике появился "полюс бесконечного затухания", который создан параллельным контуром С7L2, который на резонансной частоте имеет очень высокое сопротивление (фильтр-пробка). По отношению к частоте 2,4 кГц затухание на частотах более 4,5 кГц более -50 дБ. Добавим еще один конденсатор параллельно катушке L1.
В этом случае на частотах более 4,5 кГц по сравнению с частотой 2,4 кГц превышает 60 дБ, т.е. более 1000 раз. Потери в фильтре составляют около 5 дБ, но, если увеличить сопротивление резистора R4 до 10 кОм, потери уменьшаются до 1,5 - 2 дБ
Пошаманив еще немного, благо, что паять не нужно :), у такого простого фильтра можно получить АЧХ, сравнимую по крутизне ската с 6-ти кристальным кварцевым фильтром.
В следующей статье посмотрим, как соотносятся результаты моделирования с реальными схемами.
Всем здоровья и успехов!