Beispielschaltungen und Netzlisten
Die folgenden Schaltungen sind vorab getestete Netzlisten für SPICE 2g6, ggf. mit kurzen Beschreibungen. (Weitere Informationen zu Netzlisten in SPICE finden Sie in der Computersimulation elektrischer Schaltungen in Kapitel 2.)
Fühlen Sie sich frei, jede der Netzlisten zur Analyse und/oder Änderung in Ihre eigene SPICE-Quelldatei zu „kopieren“ und „einzufügen“. Mein Ziel hier ist zweierlei:praktische Beispiele für das Design von SPICE-Netzlisten zu geben, um ein besseres Verständnis der Syntax von SPICE-Netzlisten zu ermöglichen und zu zeigen, wie einfach und kompakt SPICE-Netzlisten bei der Analyse einfacher Schaltungen sein können.
Alle Ausgabelisten für diese Beispiele wurden von überflüssigen Informationen „getrimmt“, um Ihnen eine möglichst prägnante Darstellung der SPICE-Ausgabe zu ermöglichen. Ich tue dies hauptsächlich, um Platz in diesem Dokument zu sparen.
Typische SPICE-Ausgaben enthalten viele Header und zusammenfassende Informationen, die nicht unbedingt für die vorliegende Aufgabe relevant sind. Seien Sie also nicht überrascht, wenn Sie selbst eine Simulation ausführen und feststellen, dass die Ausgabe nicht genau ist sieht aus wie das, was ich hier gezeigt habe!
Beispiel einer DC-Widerstandsnetzwerkschaltung mit mehreren Quellen, Teil 1
Ohne .dc Karte und ein .print oder .plot Karte, zeigt die Ausgabe für diese Netzliste nur die Spannungen für die Knoten 1, 2 und 3 an (natürlich mit Bezug auf Knoten 0).
Netzliste:
Mehrere Gleichstromquellen v1 1 0 dc 24 v2 3 0 dc 15 r1 1 2 10k r2 2 3 8,1k r3 2 0 4,7k .end
Ausgabe:
Knotenspannung Knotenspannung Knotenspannung ( 1) 24.0000 ( 2) 9.7470 ( 3) 15.0000
Spannungsquellenströme Name Strom v1 -1.425E-03 v2 -6.485E-04
Gesamtverlustleistung 4,39E-02 Watt
Beispiel einer DC-Widerstandsnetzwerkschaltung mit mehreren Quellen, Teil 2
Durch Hinzufügen einer .dc Analysekarte und Angabe der Quelle V1 von 24 Volt auf 24 Volt in 1 Schritt (mit anderen Worten, 24 Volt konstant), können wir den .print . verwenden Kartenanalyse zum Ausdrucken von Spannungen zwischen zwei beliebigen Punkten, die wir wünschen.
Seltsamerweise, wenn die .dc Analyseoption aufgerufen wird, verschwinden die Standardspannungsausdrucke für jeden Knoten (zu Erde), sodass wir sie am Ende explizit in der .print angeben müssen Karte, um sie überhaupt zu sehen.
Netzliste:
Mehrere Gleichstromquellen v1 1 0 v2 3 0 15 r1 1 2 10k r2 2 3 8,1k r3 2 0 4,7k .dc v1 24 24 1 .print dc v(1) v(2) v(3) v( 1,2) v(2,3) .end
Ausgabe:
v1 v(1) v(2) v(3) v(1,2) v(2,3) 2.400E+01 2.400E+01 9.747E+00 1.500E+01 1.425E+01 -5.253 E+00
Beispiel RC-Zeitkonstantenschaltung
Für die DC-Analyse müssen die Anfangsbedingungen einer beliebigen Blindkomponente (C oder L) angegeben werden (Spannung für Kondensatoren, Strom für Induktivitäten). Diese liefert das letzte Datenfeld jeder Kondensatorkarte (ic=0 ).
Um eine DC-Analyse durchzuführen, muss die .tran („vorübergehend “) muss die Analyseoption angegeben werden, wobei das erste Datenfeld das Zeitinkrement in Sekunden angibt, das zweite die Gesamtanalysedauer in Sekunden angibt und das „uic “ sagt ihm, dass er bei der Analyse „Anfangsbedingungen verwenden“ soll.
Netzliste:
RC Zeitverzögerungsschaltung v1 1 0 dc 10 c1 1 2 47u ic=0 c2 1 2 22u ic=0 r1 2 0 3.3k .tran .05 1 uic .print tran v(1,2) .endAusgabe:
Zeit v(1,2) 0.000E+00 7.701E-06 5.000E-02 1.967E+00 1.000E-01 3.551E+00 1.500E-01 4.824E+00 2.000E-01 5.844E+00 2.500E-01 6.664E+00 3.000E-01 7.322E+00 3.500E-01 7.851E+00 4.000E-01 8.274E+00 4.500E-01 8.615E+00 5.000E-01 8.888E+00 5.500E -01 9.107E+00 6.000E-01 9.283E+00 6.500E-01 9.425E+00 7.000E-01 9.538E+00 7.500E-01 9.629E+00 8.000E-01 9.702E+00 8.500E-01 9.761E+00 9.000E-01 9.808E+00 9.500E-01 9.846E+00 1.000E+00 9.877E+00
Aufzeichnen und Analysieren einer einfachen AC-Sinusspannungsschaltung
Diese Übung zeigt den richtigen Aufbau zum Zeichnen von Momentanwerten einer Sinusspannungsquelle mit dem .plot Funktion (als transient Analyse). Es überrascht nicht, dass die Fourier-Analyse in diesem Deck auch die .tran erfordert (transiente) Analysemöglichkeit über einen geeigneten Zeitraum festzulegen.
Der Zeitbereich in diesem speziellen Deck ermöglicht eine Fourier-Analyse mit eher geringer Genauigkeit. Je mehr Zyklen der Grundfrequenz die Transientenanalyse durchlaufen wird, desto genauer wird die Fourier-Analyse. Dies ist keine Eigenart von SPICE, sondern ein Grundprinzip von Wellenformen.
Netzliste:
v1 1 0 sin(0 15 60 0 0) rload 1 0 10k * tran-Karte für bessere Fourier-Präzision wie folgt ändern * .tran 1m 30m .01m und .options-Karte einschließen:* .options itl5=30000 .tran 1m 30m .plot tran v(1) .four 60 v(1) .end
Ausgabe:
Fourier-Komponenten des Einschwingverhaltens v(1) DC-Komponente =-1.885E-03 harmonische Frequenz Fourier-normierte Phase normalisiert keine (Hz) Komponente Komponente (Grad) Phase (Grad) 1 6.000E+01 1.494E+01 1.000000 - 71.998 0.000 2 1.200E+02 1.886E-02 0.001262 -50.162 21.836 3 1.800E+02 1.346E-03 0.000090 102.674 174.671 4 2.400E+02 1.799E-02 0.001204 -10.866 61.132 5 3.000E+02 3.604E-03 0.000241 160.923 232.921 6 3.600E+02 5.642E-03 0.000378 -176.247 -104.250 7 4.200E+02 2.095E-03 0.0000140 122.661 194.658 8 4.800E+02 4.574E-03 0.000306 -143.754 -71.757 9 5.400E+02 4.896E- 03 0,000328 -129.418 -57.420 Gesamtklirrfaktor =0,186350 Prozent
Beispiel für eine einfache Wechselstrom-Widerstands-Kondensator-Schaltung
Die .ac Karte gibt die Punkte der Wechselstromanalyse von 60 Hz bis 60 Hz an einem einzigen Punkt an. Diese Karte ist natürlich etwas nützlicher für die Mehrfrequenzanalyse, bei der ein Frequenzbereich schrittweise analysiert werden kann. Der .print Karte gibt die Wechselspannung zwischen Knoten 1 und 2 und die Wechselspannung zwischen Knoten 2 und Masse aus.
Netzliste:
Demo eines einfachen Wechselstromkreises v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 30 c1 2 0 100u .ac lin 1 60 60 .print ac v(1,2) v(2) .end
Ausgabe:
Frequenz v(1,2) v(2) 6.000E+01 8.990E+00 7.949E+00
Beispiel Tiefpassfilterschaltung
Dieser Tiefpassfilter blockiert Wechselstrom und leitet Gleichstrom an die RLast Widerstand. Typisch für einen Filter, der verwendet wird, um Welligkeit von einer Gleichrichterschaltung zu unterdrücken, hat er tatsächlich eine Resonanzfrequenz, was ihn technisch zu einem Bandpassfilter macht.
Es funktioniert jedoch trotzdem gut, Gleichstrom durchzulassen und die hochfrequenten Oberwellen zu blockieren, die durch den Wechselstrom-Gleichstrom-Gleichrichtungsprozess erzeugt werden. Seine Leistung wird mit einer Wechselstromquelle gemessen, die von 500 Hz bis 15 kHz durchläuft. Auf Wunsch die .print Karte kann durch ein .plot ersetzt oder ergänzt werden Karte, um die Wechselspannung am Knoten 4 grafisch anzuzeigen.
Netzliste:
Tiefpassfilter v1 2 1 ac 24 sin v2 1 0 dc 24 rload 4 0 1k l1 2 3 100m l2 3 4 250m c1 3 0 100u .ac lin 30 500 15k .print ac v(4) .plot ac v( 4) .ende
freq v(4) 5.000E+02 1.935E-01 1.000E+03 3.275E-02 1.500E+03 1.057E-02 2.000E+03 4.614E-03 2.500E+03 2.402E-03 3.000E +03 1.403E-03 3.500E+03 8.884E-04 4.000E+03 5.973E-04 4.500E+03 4.206E-04 5.000E+03 3.072E-04 5.500E+03 2.311E-04 6.000E+03 1.782E-04 6.500E+03 1.403E-04 7.000E+03 1.124E-04 7.500E+03 9.141E-05 8.000E+03 7.536E-05 8.500E+03 6.285E-05 9.000E+03 5.296E -05 9.500E+03 4.504E-05 1.000E+04 3.863E-05 1.050E+04 3.337E-05 1.100E+04 2.903E-05 1.150E+04 2.541E-05 1.200E+04 2.237E-05 1.250E+04 1.979E-05 1.300E+04 1.760E-05 1.350E+04 1.571E-05 1.400E+04 1.409E-05 1.450E+04 1.268E-05 1.500E+04 1.146E-05
freq v(4) 1.000E-06 1.000E-04 1.000E-02 1.000E+00 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5.000E+02 1.935E-01 . . . * . 1.000E+03 3.275E-02 . . . * . 1.500E+03 1.057E-02 . . * . 2.000E+03 4.614E-03 . . * . . 2.500E+03 2.402E-03 . . * . . 3.000E+03 1.403E-03 . . * . . 3.500E+03 8.884E-04 . . * . . 4.000E+03 5.973E-04 . . * . . 4.500E+03 4.206E-04 . . * . . 5.000E+03 3.072E-04 . . * . . 5.500E+03 2.311E-04 . . * . . 6.000E+03 1.782E-04 . . * . . 6.500E+03 1.403E-04 . .* . . 7.000E+03 1.124E-04 . * . . 7.500E+03 9.141E-05 . * . . 8.000E+03 7.536E-05 . *. . . 8.500E+03 6.285E-05 . *. . . 9.000E+03 5.296E-05 . * . . . 9.500E+03 4.504E-05 . * . . . 1.000E+04 3.863E-05 . * . . . 1.050E+04 3.337E-05 . * . . . 1.100E+04 2.903E-05 . * . . . 1.150E+04 2.541E-05 . * . . . 1.200E+04 2.237E-05 . * . . . 1.250E+04 1.979E-05 . * . . . 1.300E+04 1.760E-05 . * . . . 1.350E+04 1.571E-05 . * . . . 1.400E+04 1.409E-05 . * . . . 1.450E+04 1.268E-05 . * . . . 1.500E+04 1.146E-05 . * . . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Beispiel einer Wechselstromnetzschaltung mit mehreren Quellen
Eine der Eigentümlichkeiten von SPICE ist die Unfähigkeit, jede Schleife in einer Schaltung zu handhaben, die ausschließlich aus Reihenspannungsquellen und Induktivitäten besteht. Daher ist die „Schleife“ von V1 -L1 -L2 -V2 -V1 ist inakzeptabel.
Um dies zu umgehen, musste ich ein low . einfügen -Widerstand irgendwo in dieser Schleife, um sie zu unterbrechen. Somit haben wir Rfalsch zwischen 3 und 4 (mit 1 Pico-Ohm Widerstand) und V2 zwischen 4 und 0. Die Schaltung oben ist das Originaldesign, während die Schaltung unten Rfalsch . hat eingefügt, um den SPICE-Fehler zu vermeiden.
Netzliste:
Mehrere Wechselstromquelle v1 1 0 ac 55 0 sin v2 4 0 ac 43 25 sin l1 1 2 450m c1 2 0 330u l2 2 3 150m rbogus 3 4 1e-12 .ac lin 1 30 30 .print ac v(2 ) .ende
Ausgabe:
Freq v(2) 3.000E+01 1.413E+02
Beispiel einer AC-Phasenverschiebungs-Demonstrationsschaltung
Die Ströme durch jedes Bein werden durch die Spannungsabfälle an jedem entsprechenden Shunt-Widerstand (1 Ampere =1 Volt bis 1 Ω) angezeigt, ausgegeben durch die v(1,2) und v(1,3) Bedingungen des .print Karte. Die Phase der Ströme durch jeden Zweig wird durch die Phase der Spannungsabfälle an jedem entsprechenden Shunt-Widerstand angezeigt, ausgegeben durch vp(1,2) und vp(1,3) Begriffe im .print Karte.
Netzliste:
Phasenverschiebung v1 1 0 ac 4 sin rshunt1 1 2 1 rshunt2 1 3 1 l1 2 0 1 r1 3 0 6.3k .ac lin 1 1000 1000 .print ac v(1,2) v(1,3) vp (1,2) vp(1,3) .end
Ausgabe:
freq v(1,2) v(1,3) vp(1,2) vp(1,3) 1.000E+03 6.366E-04 6.349E-04 -9.000E+01 0.000E+00
Beispiel Transformatorschaltung
SPICE versteht Transformatoren als einen Satz miteinander gekoppelter Induktivitäten. Um einen Transformator in SPICE zu simulieren, müssen Sie also die Primär- und Sekundärwicklungen als separate Induktivitäten angeben und dann SPICE anweisen, sie mit einem „k . zu verbinden ” Karte mit Angabe der Kopplungskonstante.
Für eine ideale Transformatorsimulation wäre die Kopplungskonstante Eins (1). SPICE kann diesen Wert jedoch nicht verarbeiten, daher verwenden wir etwa 0,999 als Kopplungsfaktor. Beachten Sie, dass alle Wicklungsdrosselpaare müssen mit eigenem k gekoppelt werden Karten, damit die Simulation richtig funktioniert. Bei einem Transformator mit zwei Wicklungen ist ein einzelner k Karte reicht aus.
Bei einem Transformator mit drei Wicklungen sind drei k Karten müssen angegeben werden (um L1 . zu verknüpfen mit L2 , L2 mit L3 , und L1 mit L3 ). Die L1 /L2 ein Induktivitätsverhältnis von 100:1 bietet ein Spannungsübersetzungsverhältnis von 10:1. Bei 120 Volt sollten wir 12 Volt aus dem L2 . sehen Wicklung. Die L1 /L3 Induktivitätsverhältnis von 100:25 (4:1) liefert ein 2:1 Abwärts-Spannungsübersetzungsverhältnis, das uns 60 Volt von L3 . geben sollte Wicklung mit 120 Volt in.
Netzliste:
transformator v1 1 0 ac 120 sin rbogus0 1 6 1e-3 l1 6 0 100 l2 2 4 1 l3 3 5 25 k1 l1 l2 0,999 k2 l2 l3 0,999 k3 l1 l3 0,999 r1 2 4 1000 r2 3 5 1000 rbogus1 5 0 1e10 rbogus2 4 0 1e10 .ac lin 1 60 60 .print ac v(1,0) v(2,0) v(3,0) .end
Ausgabe:
Häufigkeit v(1) v(2) v(3) 6.000E+01 1.200E+02 1.199E+01 5.993E+01
In diesem Beispiel ist Rbogus0 ist ein sehr niederohmiger Widerstand, der dazu dient, die Source/Induktor-Schleife von V1 . zu unterbrechen /L1 . Rfalsch1 und Rbogus2 sind sehr hochohmige Widerstände, die erforderlich sind, um in jedem der isolierten Stromkreise DC-Pfade zu einer Masse bereitzustellen. Beachten Sie auch, dass eine Seite des Primärkreises direkt geerdet ist. Ohne diese Massereferenzen erzeugt SPICE Fehler!
Beispiel einer Vollweg-Brückengleichrichterschaltung
Dioden müssen wie alle Halbleiterkomponenten in SPICE modelliert werden, damit SPICE alle Details ihrer Funktionsweise kennt. Glücklicherweise wird SPICE mit einigen generischen Modellen geliefert, und die Diode ist die einfachste. Beachten Sie das .model Karte, die einfach "d ." angibt ” als generisches Diodenmodell für mod1 .
Da wir hier die Wellenformen darstellen, müssen wir wiederum alle Parameter der Wechselstromquelle auf einer einzigen Karte angeben und alle Werte mit der .tran drucken/zeichnen Option.
Netzliste:
Vollwellen-Brückengleichrichter v1 1 0 sin(0 15 60 0 0) rload 1 0 10k d1 1 2 mod1 d2 0 2 mod1 d3 3 1 mod1 d4 3 0 mod1 .model mod1 d .tran .5m 25m .plot tran v (1,0) v(2,3) .end
Ausgabe:
Legende:*:v(1) +:v(2,3) Zeit v(1) (*)--------- -2.000E+01 -1.000E+01 0.000E+00 1.000E+01 2.000E+01 (+)--------- -5.000E+00 0.000E+00 5.000E+00 1.000E+01 1.500E+01 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0,000E+00 0,000E+00 . + * . . 5.000E-04 2.806E+00 . . + . * . . 1.000E-03 5.483E+00 . . + * . . 1.500E-03 7.929E+00 . . . + * . . 2.000E-03 1.013E+01 . . . +* . 2.500E-03 1.198E+01 . . . . * + . 3.000E-03 1.338E+01 . . . . * + . 3.500E-03 1.435E+01 . . . . * +. 4.000E-03 1.476E+01 . . . . * + 4.500E-03 1.470E+01 . . . . * + 5.000E-03 1.406E+01 . . . . * + . 5.500E-03 1.299E+01 . . . . * + . 6.000E-03 1.139E+01 . . . . *+. 6.500E-03 9.455E+00 . . . + *. . 7.000E-03 7.113E+00 . . . + * . . 7.500E-03 4.591E+00 . . +. * . . 8.000E-03 1.841E+00 . . + . * . . 8.500E-03 -9.177E-01 . . + *. . . 9.000E-03 -3.689E+00 . . *+. . . 9.500E-03 -6.380E+00 . . * . + . . 1.000E-02 -8.784E+00 . . * . + . . 1.050E-02 -1.075E+01 . *. . .+ . 1.100E-02 -1.255E+01 . * . . . + . 1.150E-02 -1.372E+01 . * . . . + . 1.200E-02 -1.460E+01 . * . . . + 1.250E-02 -1.476E+01 .* . . . + 1.300E-02 -1.460E+01 . * . . . + 1.350E-02 -1.373E+01 . * . . . + . 1.400E-02 -1.254E+01 . * . . . + . 1.450E-02 -1.077E+01 . *. . .+ . 1.500E-02 -8.726E+00 . . * . + . . 1.550E-02 -6.293E+00 . . * . + . . 1.600E-02 -3.684E+00 . . x . . . 1.650E-02 -9.361E-01 . . + *. . . 1.700E-02 1.875E+00 . . + . * . . 1.750E-02 4.552E+00 . . +. * . . 1.800E-02 7.170E+00 . . . + * . . 1.850E-02 9.401E+00 . . . + *. . 1.900E-02 1.146E+01 . . . . *+. 1.950E-02 1.293E+01 . . . . * + . 2.000E-02 1.414E+01 . . . . * +. 2.050E-02 1.464E+01 . . . . * + 2.100E-02 1.483E+01 . . . . * + 2.150E-02 1.430E+01 . . . . * +. 2.200E-02 1.344E+01 . . . . * + . 2.250E-02 1.195E+01 . . . . *+. 2.300E-02 1.016E+01 . . . +* . 2.350E-02 7.917E+00 . . . + * . . 2.400E-02 5.460E+00 . . + * . . 2.450E-02 2.809E+00 . . + . * . . 2.500E-02 -8.297E-04 . + * . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Beispiel einer BJT-Transistorverstärkerschaltung mit Basisschaltung
Diese Analyse durchläuft die Eingangsspannung (Vin) von 0 bis 5 Volt in Schritten von 0,1 Volt und druckt dann die Spannung zwischen den Kollektor- und Emitterleitungen des Transistors v(2,3) aus. Der Transistor (Q1) ist ein NPN mit einem Vorwärts-Beta von 50.
Netzliste:
Common-Base-BJT-Verstärker vsupply 1 0 dc 24 vin 0 4 dc rc 1 2 800 re 3 4 100 q1 2 0 3 mod1 .model mod1 npn bf=50 .dc vin 0 5 0.1 .print dc v(2, 3) .plot dc v(2,3) .end
Ausgabe:
vin v(2,3) 0.000E+00 2.400E+01 1.000E-01 2.410E+01 2.000E-01 2.420E+01 3.000E-01 2.430E+01 4.000E-01 2.440E+01 5.000E-01 2.450E+01 6.000E-01 2.460E+01 7.000E-01 2.466E+01 8.000E-01 2.439E+01 9.000E-01 2.383E+01 1.000E+00 2.317E+01 1.100E +00 2.246E+01 1.200E+00 2.174E+01 1.300E+00 2.101E+01 1.400E+00 2.026E+01 1.500E+00 1.951E+01 1.600E+00 1.876E+01 1.700E+00 1.800E+01 1.800E+00 1.724E+01 1.900E+00 1.648E+01 2.000E+00 1.572E+01 2.100E+00 1.495E+01 2.200E+00 1.418E+01 2.300E+00 1.342E +01 2.400E+00 1.265E+01 2.500E+00 1.188E+01 2.600E+00 1.110E+01 2.700E+00 1.033E+01 2.800E+00 9.560E+00 2.900E+00 8.787E+00 3.000E+00 8.014E+00 3.100E+00 7.240E+00 3.200E+00 6.465E+00 3.300E+00 5.691E+00 3.400E+00 4.915E+00 3.500E+00 4.140E+00 3.600E +00 3.364E+00 3.700E+00 2.588E+00 3.800E+00 1.811E+00 3.900E+00 1.034E+00 4.000E+00 2.587E-01 4.100E+00 9.744E-02 4.200E+00 7.815E-02 4.300E+00 6.806E-02 4.400E+00 6.141E-02 4.500E+00 5.657E-02 4.600E+00 5.281E-02 4.700E+00 4.981E-02 4.800E+00 4.734E -02 4.90 0E+00 4.525E-02 5.000E+00 4.346E-02
vin v(2,3) 0.000E+00 1.000E+01 2.000E+01 3.000E+01 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0,000E+00 2,400E+01 . . . * . 1.000E-01 2.410E+01 . . . * . 2.000E-01 2.420E+01 . . . * . 3.000E-01 2.430E+01 . . . * . 4.000E-01 2.440E+01 . . . * . 5.000E-01 2.450E+01 . . . * . 6.000E-01 2.460E+01 . . . * . 7.000E-01 2.466E+01 . . . * . 8.000E-01 2.439E+01 . . . * . 9.000E-01 2.383E+01 . . . * . 1.000E+00 2.317E+01 . . . * . 1.100E+00 2.246E+01 . . . * . 1.200E+00 2.174E+01 . . . * . 1.300E+00 2.101E+01 . . .* . 1.400E+00 2.026E+01 . . * . 1.500E+00 1.951E+01 . . *. . 1.600E+00 1.876E+01 . . * . . 1.700E+00 1.800E+01 . . * . . 1.800E+00 1.724E+01 . . * . . 1.900E+00 1.648E+01 . . * . . 2.000E+00 1.572E+01 . . * . . 2.100E+00 1.495E+01 . . * . . 2.200E+00 1.418E+01 . . * . . 2.300E+00 1.342E+01 . . * . . 2.400E+00 1.265E+01 . . * . . 2.500E+00 1.188E+01 . . * . . 2.600E+00 1.110E+01 . . * . . 2.700E+00 1.033E+01 . * . . 2.800E+00 9.560E+00 . *. . . 2.900E+00 8.787E+00 . * . . . 3.000E+00 8.014E+00 . * . . . 3.100E+00 7.240E+00 . * . . . 3.200E+00 6.465E+00 . * . . . 3.300E+00 5.691E+00 . * . . . 3.400E+00 4.915E+00 . * . . . 3.500E+00 4.140E+00 . * . . . 3.600E+00 3.364E+00 . * . . . 3.700E+00 2.588E+00 . * . . . 3.800E+00 1.811E+00 . * . . . 3.900E+00 1.034E+00 .* . . . 4.000E+00 2.587E-01 * . . . 4.100E+00 9.744E-02 * . . . 4.200E+00 7.815E-02 * . . . 4.300E+00 6.806E-02 * . . . 4.400E+00 6.141E-02 * . . . 4.500E+00 5.657E-02 * . . . 4.600E+00 5.281E-02 * . . . 4.700E+00 4.981E-02 * . . . 4.800E+00 4.734E-02 * . . . 4.900E+00 4.525E-02 * . . . 5.000E+00 4.346E-02 * . . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Beispiel einer Common-Source-JFET-Verstärkerschaltung mit Selbstvorspannung
Netzliste:
gemeinsame Quelle jfet Verstärker vin 1 0 sin(0 1 60 0 0) vdd 3 0 dc 20 rdrain 3 2 10k rsource 4 0 1k j1 2 1 4 mod1 .model mod1 njf .tran 1m 30m .plot tran v(2 ,0) v(1,0) .end
Ausgabe:
Legende:*:v(2) +:v(1) Zeit v(2) (*)--------- 1.400E+01 1.600E+01 1.800E+01 2.000E+01 2.200E+01 (+)--------- -1.000E+00 -5.000E-01 0.000E+00 5.000E-01 1.000E+00 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0.000E+00 1.708E+01 . . * + . . 1.000E-03 1.609E+01 . .* . + . . 2.000E-03 1.516E+01 . * . . . + . 3.000E-03 1.448E+01 . * . . . + . 4.000E-03 1.419E+01 .* . . . + 5.000E-03 1.432E+01 . * . . . +. 6.000E-03 1.490E+01 . * . . . + . 7.000E-03 1.577E+01 . * . . +. . 8.000E-03 1.676E+01 . . * . + . . 9.000E-03 1.768E+01 . . + *. . . 1.000E-02 1.841E+01 . + . . * . . 1.100E-02 1.890E+01 . + . . * . . 1.200E-02 1.912E+01 .+ . . * . . 1.300E-02 1.912E+01 .+ . . * . . 1.400E-02 1.890E+01 . + . . * . . 1.500E-02 1.842E+01 . + . . * . . 1.600E-02 1.768E+01 . . + *. . . 1.700E-02 1.676E+01 . . * . + . . 1.800E-02 1.577E+01 . * . . +. . 1.900E-02 1.491E+01 . * . . . + . 2.000E-02 1.432E+01 . * . . . +. 2.100E-02 1.419E+01 .* . . . + 2.200E-02 1.449E+01 . * . . . + . 2.300E-02 1.516E+01 . * . . . + . 2.400E-02 1.609E+01 . .* . + . . 2.500E-02 1.708E+01 . . * + . . 2.600E-02 1.796E+01 . . + * . . 2.700E-02 1.861E+01 . + . . * . . 2.800E-02 1.900E+01 . + . . * . . 2.900E-02 1.916E+01 + . . * . . 3.000E-02 1.908E+01 .+ . . * . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Beispiel einer invertierenden Operationsverstärkerschaltung
Um in SPICE einen idealen Operationsverstärker zu simulieren, verwenden wir eine spannungsabhängige Spannungsquelle als Differenzverstärker mit extrem hoher Verstärkung. Das „e ”-Karte richtet die abhängige Spannungsquelle mit vier Knoten ein, 3 und 0 für den Spannungsausgang und 1 und 0 für den Spannungseingang. Für die abhängige Spannungsquelle wird im Gegensatz zu einem echten Operationsverstärker keine Stromversorgung benötigt. Die Spannungsverstärkung wird in diesem Fall auf 999.000 eingestellt. Die Eingangsspannungsquelle (V1 ) durchläuft von 0 bis 3,5 Volt in 0,05-Volt-Schritten. Netzliste:
Invertieren des Operationsverstärkers v1 2 0 dc e 3 0 0 1 999k r1 3 1 3.29k r2 1 2 1.18k .dc v1 0 3.5 0.05 .print dc v(3,0) .end
Ausgabe:
v1 v(3) 0.000E+00 0.000E+00 5.000E-02 -1.394E-01 1.000E-01 -2.788E-01 1.500E-01 -4.182E-01 2.000E-01 -5.576E -01 2.500E-01 -6.970E-01 3.000E-01 -8.364E-01 3.500E-01 -9.758E-01 4.000E-01 -1.115E+00 4.500E-01 -1.255E+00 5.000E- 01 -1.394E+00 5.500E-01 -1.533E+00 6.000E-01 -1.673E+00 6.500E-01 -1.812E+00 7.000E-01 -1.952E+00 7.500E-01 -2.091E+ 00 8.000E-01 -2.231E+00 8.500E-01 -2.370E+00 9.000E-01 -2.509E+00 9.500E-01 -2.649E+00 1.000E+00 -2.788E+00 1.050E+00 -2.928E+00 1.100E+00 -3.067E+00 1.150E+00 -3.206E+00 1.200E+00 -3.346E+00 1.250E+00 -3.485E+00 1.300E+00 -3.625E+00 1.350E+00 -3.764E+00 1.400E+00 -3.903E+00 1.450E+00 -4.043E+00 1.500E+00 -4.182E+00 1.550E+00 -4.322E+00 1.600E+00 - 4.461E+00 1.650E+00 -4.600E+00 1.700E+00 -4.740E+00 1.750E+00 -4.879E+00 1.800E+00 -5.019E+00 1.850E+00 -5.158E+00 1.900 E+00 -5.297E+00 1.950E+00 -5.437E+00 2.000E+00 -5.576E+00 2.050E+00 -5.716E+00 2.100E+00 -5.855E+00 2.150E+00 -5.994 E+00 2.200E+00 -6.134E+00 2.250E+00 -6.273E+00 2.300E+00 -6.413E+00 2 .350E+00 -6.552E+00 2.400E+00 -6.692E+00 2.450E+00 -6.831E+00 2.500E+00 -6.970E+00 2.550E+00 -7.110E+00 2.600E+00 - 7.249E+00 2.650E+00 -7.389E+00 2.700E+00 -7.528E+00 2.750E+00 -7.667E+00 2.800E+00 -7.807E+00 2.850E+00 -7.946E+00 2.900 E+00 -8.086E+00 2.950E+00 -8.225E+00 3.000E+00 -8.364E+00 3.050E+00 -8.504E+00 3.100E+00 -8.643E+00 3.150E+00 -8.783 E+00 3.200E+00 -8.922E+00 3.250E+00 -9.061E+00 3.300E+00 -9.201E+00 3.350E+00 -9.340E+00 3.400E+00 -9.480E+00 3.450E +00 -9.619E+00 3.500E+00 -9.758E+00
Beispiel einer nicht invertierenden Operationsverstärkerschaltung
Ein weiteres Beispiel für eine SPICE-Macke:Da die abhängige Spannungsquelle „e ” gilt nicht als Last für die Spannungsquelle V1 , SPICE interpretiert V1 offen sein und wird sich weigern, es zu analysieren. Die Lösung besteht darin, Rgefälscht . zu verbinden parallel zu V1 um als DC-Last zu wirken.
Direkt über V1 . verbunden sein , der Widerstand von Rfalsch ist für den Betrieb der Schaltung nicht entscheidend, daher funktionieren 10 kΩ gut. Ich habe mich entschieden, die V1 . nicht zu fegen Eingangsspannung in dieser Schaltung, um die Netzliste und die Ausgabeliste einfach zu halten.
Netzliste:
nicht invertierender Operationsverstärker v1 2 0 dc 5 rbogus 2 0 10k e 3 0 2 1 999k r1 3 1 20k r2 1 0 10k .end
Ausgabe:
Knotenspannung Knotenspannung Knotenspannung ( 1) 5.0000 ( 2) 5.0000 ( 3) 15.0000
Beispiel einer Instrumentenverstärkerschaltung
Beachten Sie den sehr hochohmigen Rbogus1 und Rbogus2 Widerstände in der Netzliste (der Kürze halber nicht im Schaltplan gezeigt) über jede Eingangsspannungsquelle, um SPICE davon abzuhalten, an V1 . zu denken und V2 waren offen, genau wie die anderen Beispiele für Operationsverstärker-Schaltungen.
Netzliste:
Instrumentenverstärker v1 1 0 rbogus1 1 0 9e12 v2 4 0 dc 5 rbogus2 4 0 9e12 e1 3 0 1 2 999k e2 6 0 4 5 999k e3 9 0 8 7 999k rload 9 0 10k r1 2 3 10k rgain 2 5 10k r2 5 6 10k r3 3 7 10k r4 7 9 10k r5 6 8 10k r6 8 0 10k .dc v1 0 10 1 .print dc v(9) v(3,6) .end
Ausgabe:
v1 v(9) v(3,6) 0.000E+00 1.500E+01 -1.500E+01 1.000E+00 1.200E+01 -1.200E+01 2.000E+00 9.000E+00 -9.000 E+00 3.000E+00 6.000E+00 -6.000E+00 4.000E+00 3.000E+00 -3.000E+00 5.000E+00 9.955E-11 -9.956E-11 6.000E+00 -3.000E+ 00 3.000E+00 7.000E+00 -6.000E+00 6.000E+00 8.000E+00 -9.000E+00 9.000E+00 9.000E+00 -1.200E+01 1.200E+01 1.000E+01 -1.500 E+01 1.500E+01
Beispiel einer Operationsverstärker-Integratorschaltung mit Sinuswelleneingang
Netzliste:
Integrator mit Sinuswelleneingang vin 1 0 sin (0 15 60 0 0) r1 1 2 10k c1 2 3 150u ic=0 e 3 0 0 2 999k .tran 1m 30m uic .plot tran v(1,0) v (3,0) .ende
Ausgabe:
Legende:*:v(1) +:v(3) Zeit v(1) (*)-------- -2.000E+01 -1.000E+01 0.000E+00 1.000E+ 01 (+)-------- -6.000E-02 -4.000E-02 -2.000E-02 0.000E+00 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0,000E+00 6,536E-08 . . * + . 1.000E-03 5.516E+00 . . . * +. . 2.000E-03 1.021E+01 . . . + * . 3.000E-03 1.350E+01 . . . + . * . 4.000E-03 1.495E+01 . . + . . *. 5.000E-03 1.418E+01 . . + . . * . 6.000E-03 1.150E+01 . + . . . * . 7.000E-03 7.214E+00 . + . . * . . 8.000E-03 1.867E+00 .+ . . * . . 9.000E-03 -3.709E+00 . + . * . . . 1.000E-02 -8.805E+00 . + . * . . . 1.100E-02 -1.259E+01 . * + . . . 1.200E-02 -1.466E+01 . * . + . . . 1.300E-02 -1.471E+01 . * . +. . . 1.400E-02 -1.259E+01 . * . . + . . 1.500E-02 -8.774E+00 . . * . + . . 1.600E-02 -3.723E+00 . . * . +. . 1.700E-02 1.870E+00 . . . * + . 1.800E-02 7.188E+00 . . . * + . . 1.900E-02 1.154E+01 . . . + . * . 2.000E-02 1.418E+01 . . .+ . * . 2.100E-02 1.490E+01 . . + . . *. 2.200E-02 1.355E+01 . . + . . * . 2.300E-02 1.020E+01 . + . . * . 2.400E-02 5.496E+00 . + . . * . . 2.500E-02 -1.486E-03 .+ . * . . 2.600E-02 -5.489E+00 . + . * . . . 2.700E-02 -1.021E+01 . + * . . . 2.800E-02 -1.355E+01 . * . + . . . 2.900E-02 -1.488E+01 . * . + . . . 3.000E-02 -1.427E+01 . * . .+ . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Beispiel einer Operationsverstärker-Integratorschaltung mit Rechteckwelleneingang
Netzliste:
Integrator mit Rechteckeingang vin 1 0 Impuls (-1 1 0 0 0 10m 20m) r1 1 2 1k c1 2 3 150u ic=0 e 3 0 0 2 999k .tran 1m 50m uic .plot tran v(1, 0) v(3,0) .end
Ausgabe: <(1) +:v(3) Zeit v(1) (*)————-1.000E+00 -5.000E-01 0,000E+00 5.000E-01 1.000E+00 (+)——— —-1.000E-01 -5.000E-02 0.000E+00 5.000E-02 1.000E-01 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0.000E+00 -1.000E+00 * . + . . 1.000E-03 1.000E+00 . . + . * 2.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 3.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 4.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 5.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 6.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 7.000E-03 1.000E+00 . . + . . * 8.000E-03 1.000E+00 . .+ . . * 9.000E-03 1.000E+00 . +. . . * 1.000E-02 1.000E+00 . + . . . * 1.100E-02 1.000E+00 . + . . . * 1.200E-02 -1.000E+00 * + . . . . 1.300E-02 -1.000E+00 * + . . . . 1.400E-02 -1.000E+00 * +. . . . 1.500E-02 -1.000E+00 * .+ . . . 1.600E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.700E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.800E-02 -1.000E+00 * . + . . . 1.900E-02 -1.000E+00 * . + . . . 2.000E-02 -1.000E+00 * . + . . . 2.100E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.200E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.300E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.400E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.500E-02 1.000E+00 . . + . . * 2.600E-02 1.000E+00 . .+ . . * 2.700E-02 1.000E+00 . +. . . * 2.800E-02 1.000E+00 . + . . . * 2.900E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.000E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.100E-02 1.000E+00 . + . . . * 3.200E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.300E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.400E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.500E-02 -1.000E+00 * + . . . . 3.600E-02 -1.000E+00 * +. . . . 3.700E-02 -1.000E+00 * .+ . . . 3.800E-02 -1.000E+00 * . + . . . 3.900E-02 -1.000E+00 * . + . . . 4.000E-02 -1.000E+00 * . + . . . 4.100E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.200E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.300E-02 1.000E+00 . . + . . * 4.400E-02 1.000E+00 . .+ . . * 4.500E-02 1.000E+00 . +. . . * 4.600E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.700E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.800E-02 1.000E+00 . + . . . * 4.900E-02 1.000E+00 . + . . . * 5.000E-02 1.000E+00 + . . . * - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Industrietechnik
- Analyseoptionen
- Freigabe- und Interlock-Schaltungen
- Durchschnitts- und Sommerkurse
- Differentiator- und Integratorschaltungen
- Funkstrecken
- Steuerkreise
- Was sind „Serien“- und „Parallel“-Schaltungen?
- Stromteilerschaltungen und die Stromteilerformel
- Analysetechniken für seriell parallele Widerstandsschaltungen
- Analyse zu Entstörungs- und Erdungsstrategien für PCBs