Cómo usar PSpice para simular ondas de diente de sierra con circuitos y configuraciones básicas. ¡Gracias, es urgente, te daré puntos extra!
1 Análisis de simulación de las características operativas del disparador Schmitt
En el editor de dibujos Esquemáticos de PSPICE, el símbolo gráfico y el diagrama de pines del temporizador 555 se muestran en la Figura 1, donde el Pin 1 es El terminal público, el pin 2 es el terminal de disparo, el pin 3 es el terminal de salida, el pin 4 es el terminal de reinicio, el pin 5 es el terminal de entrada de voltaje de control, el pin 6 es el terminal de umbral y el pin 7 es el terminal de descarga del transistor interno, y el pin 8 es el terminal de alimentación.
En la Figura 2 se muestra un circuito disparador Schmitt dibujado usando el editor de dibujos esquemáticos de PSPICE. La señal de entrada V1 es una onda triangular, que se realiza mediante la fuente lineal por partes VPWL. Su amplitud cambia linealmente entre 0 V y 5 V. El pin 8 está conectado a la fuente de voltaje CC Vcc = 5 V. Utilice la función de análisis transitorio de PSPICE para realizar simulaciones. El análisis transitorio (transitorio en el dominio del tiempo) se refiere a la respuesta transitoria de la salida del circuito de cálculo bajo la acción de una señal de excitación de entrada determinada. El transitorio en el dominio del tiempo (TDT) se refiere al circuito de cálculo. Se da la señal de excitación de entrada. La respuesta transitoria de la salida bajo la acción de una determinada señal de excitación de entrada. Configure los parámetros de análisis transitorio y registre los datos comenzando desde cero y terminando en 4 s. El tamaño de paso máximo es de 5 ms. La forma de onda de voltaje de salida y la forma de onda de voltaje de entrada de 555 se muestran en la Figura 3. Como se puede ver en la Figura 3, el circuito puede convertir la onda triangular de entrada en una salida de onda cuadrada. Cuando el voltaje de la onda triangular de entrada aumenta, el voltaje umbral correspondiente al nivel de salida convertido es de aproximadamente 3,33 V. Cuando el voltaje de la onda triangular de entrada aumenta. Cuando disminuye, el voltaje umbral correspondiente al nivel de salida convertido es de aproximadamente 1,67 V, es decir, el voltaje umbral superior es diferente del voltaje umbral inferior y la relación entre entrada y salida tiene características de histéresis. Después de cambiar la señal de entrada a una señal sinusoidal, las formas de onda de voltaje de entrada y salida obtenidas (como se muestra en la Figura 4) aún muestran características de histéresis, y el voltaje de umbral superior y el voltaje de umbral inferior siguen siendo 3,33 V y 1,67 V respectivamente. Schmitt activa las características operativas del circuito. Los resultados de la simulación son consistentes con el voltaje umbral superior calculado teóricamente 2Vcc/3 y el voltaje umbral inferior Vcc/3. Obviamente, el circuito disparador Schmitt compuesto por un temporizador 555 tiene las ventajas de una estructura simple y un uso fácil.
2 Análisis de simulación de las características operativas del disparador monoestable
Los disparadores monoestables se utilizan ampliamente en la configuración del pulso, el retardo, la temporización y otros aspectos. El circuito de disparo monoestable del temporizador 555 dibujado usando los esquemas se muestra en la Figura 5. La señal de entrada Vi es una fuente de voltaje de pulso (VPULSE) y la configuración de los parámetros es la siguiente: V1 = 5 V, V2 = 0 V, PER (período) =1 ms, PW (ancho de pulso) = 0,3 ms. Para disparadores monoestables, PULSE solo se usa como pulso de disparo externo, y su amplitud y ancho de pulso no afectan la forma del pulso ni el tiempo de retardo. Para disparadores monoestables, PULSE solo se usa como pulso de disparo externo, y su amplitud y ancho de pulso no afectan la señal de salida. Después del análisis transitorio, la forma de onda del voltaje de salida se obtiene como se muestra en la Figura 6. La onda en diente de sierra es el voltaje a través del capacitor C1 y la onda cuadrada es la forma de onda de voltaje Vout en el extremo de salida 555.
Como se muestra en la Figura 6, el condensador c1 tiene un proceso de carga y descarga automático. Cuando el condensador c1 se carga de 0 V a aproximadamente 3,33 V antes. La salida del temporizador 555 siempre permanece alta, y una vez que el capacitor se carga a 3,33 V, la salida del 555 cambia inmediatamente a baja, y luego el capacitor c1 comienza a descargarse rápidamente de 3,33 V a 0 V, y luego comienza una nueva proceso de carga y descarga.
Se puede obtener un pulso rectangular periódico en el terminal de salida Vout de 555, y el ancho del pulso es de aproximadamente 1,75 ms, lo que es consistente con el valor de cálculo teórico de 1,1 × R1 × C1. Además, el ancho del pulso de salida no tiene nada que ver con el ancho del pulso y la amplitud de la señal de entrada VPULSE.
3 Análisis de simulación de las características operativas del multivibrador
El multivibrador es un oscilador autoexcitado que puede generar automáticamente pulsos rectangulares sin una señal de disparo externa después de encenderlo. . En la Figura 7 se muestra un diagrama esquemático de un circuito multivibrador que utiliza un temporizador 555. Inicie la función de análisis transitorio de PSPICE. Al observar el voltaje terminal del capacitor C1 y el voltaje Vout en el terminal de salida de 555, se obtiene la forma de onda que se muestra en la Figura 8. Encontramos que el voltaje de salida Vout de 555 en la Figura 8 siempre permanece en un nivel alto y no produce el voltaje. oscilación esperada.
Cuando el multivibrador compuesto por 555 cumple con las condiciones iniciales en teoría, debería generar un período de oscilación de aproximadamente [R1＋2×R2]×C1×ln2, y un ciclo de trabajo de aproximadamente [(R1＋R2)/( R1+2×R2)] onda rectangular, pero no puede oscilar cuando se aplica el análisis de simulación PSPICE.
3.1 Análisis de las razones por las cuales el multivibrador 555 no puede oscilar en PSPICE
A través del análisis se puede observar que la razón por la cual el multivibrador 555 no puede oscilar en PSPICE es el origen del Fuente de oscilación, y la razón por la cual el circuito de oscilación real puede oscilar por sí solo también se debe a la existencia de la fuente de oscilación. La fuente de partida del circuito de oscilación real se compone principalmente de dos factores: uno es causado por el ruido del transistor y el ruido del circuito (ruido térmico de resistencia, etc.) en el circuito de oscilación y el otro es causado por la sobrecorriente en el; Momento en el que se enciende el circuito. Pero use PSPICE directamente para simular el circuito en la Figura 7. PSPICE idealizará el temporizador 555, resistencias, capacitores, fuentes de alimentación y otros componentes en el circuito, así como el proceso de conducción del circuito, por lo que no se generará ruido. Sin una fuente de partida, naturalmente no habrá oscilación.
3.2 Método de inicio efectivo
A través de muchos experimentos, encontramos un método de inicio efectivo que simula el circuito de oscilación real, es decir, agregando un pequeño capacitor en ambos extremos del capacitor c1 inicial. valor de voltaje. Estos son los pasos: Al realizar un análisis transitorio, active Omitir transitorio inicial en la configuración de simulación para ignorar la opción de cálculo del punto de polarización. El voltaje inicial en el capacitor se usa para simular la fuente de arranque que excita el circuito oscilador para producir una oscilación sostenida.
3.3 Resultados de la simulación
Utilizando el método propuesto previamente para simular el arranque del circuito oscilador en PSPICE, se obtuvo la forma de onda de voltaje de pulso rectangular en el extremo de salida del circuito oscilador 555. obtenido, como se muestra en la Figura 9.
En la Figura 9, el condensador C1 se carga periódicamente de Vcc/3 a 2Vcc/3, y luego se descarga de 2Vcc/3 a Vcc/3, formando así un pulso rectangular periódico en las 555 ondas Vout del terminal de salida. , formando un multivibrador. El período del pulso rectangular es de aproximadamente 0,62 ms y el ciclo de trabajo es de aproximadamente el 56 %. Su valor solo está relacionado con los valores de resistencia y capacitancia, lo que es consistente con los resultados del cálculo teórico. Los resultados de la simulación muestran que el voltaje inicial en el capacitor solo estimula la oscilación del circuito de oscilación y no cambia la forma de onda de salida del circuito después de la oscilación, ni afecta el estudio de las características iniciales del circuito de oscilación. Por lo tanto, el método propuesto en este artículo para iniciar un multivibrador 555 en PSPICE es una forma rápida y eficiente de iniciar el oscilador.