PSPICE, como uno de los software de simulación y diseño de circuitos más famosos, tiene las ventajas de una velocidad de simulación rápida y alta precisión, e integra casi todos los dispositivos, fuentes de señal, fuentes de alimentación, multímetros y osciloscopios. Cuando se utiliza PSPICE para la simulación de circuitos, se ingresa en forma de programa fuente o gráficos, y puede verificar automáticamente el circuito, generar gráficos, simular y calcular el circuito. No solo puede analizar y optimizar la respuesta de tiempo, la respuesta de frecuencia, el ruido y otros rendimientos de diferentes estados de entrada de circuitos electrónicos analógicos para lograr el diseño de índice de rendimiento óptimo del circuito, sino que también puede analizar circuitos electrónicos digitales y circuitos mixtos analógico-digitales.
1 Análisis de simulación de las características de funcionamiento 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. Entre ellos, el pin 1 es el terminal público, el pin 2 es el terminal de activación, 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.
El circuito disparador Schmitt compuesto por un temporizador 555 dibujado usando el editor de dibujos Schematics de PSPICE se muestra en la Figura 2. La señal de entrada V1 es una onda triangular, que se realiza mediante la fuente lineal segmentada 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 la simulación. El análisis transitorio (transitorio en el dominio del tiempo) se refiere al cálculo de la respuesta transitoria de la salida del circuito bajo la acción de una señal de excitación de entrada determinada. Su esencia es calcular la respuesta en el dominio del tiempo. Configure los parámetros de análisis transitorio para registrar datos comenzando desde cero y terminando en 4 s. El tamaño de paso máximo es 5 ms. La forma de onda de voltaje y la forma de onda de voltaje de entrada del terminal de salida Vout de 555 se obtienen como se muestra en la Figura 3. Como se puede ver en la Figura 3, este 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 cuando se convierte el nivel de salida es de aproximadamente 3,33 V. Cuando la onda triangular de entrada se convierte. El voltaje disminuye, el nivel de salida cambia. El voltaje umbral correspondiente cuando se produce una conversión plana es de aproximadamente 1,67 V, es decir, el voltaje umbral superior es diferente del voltaje umbral inferior, y la entrada y la salida tienen características de histéresis. Después de cambiar la señal de entrada a una señal sinusoidal, se obtiene la forma de onda del voltaje de entrada y salida (como se muestra en la Figura 4), que aún muestra 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, y estas son las características operativas del circuito disparador Schmitt. Los resultados de la simulación son consistentes con el voltaje umbral superior 2Vcc/3 y el voltaje umbral inferior Vcc/3 de los resultados del cálculo teórico. 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 de funcionamiento de los disparadores monoestables
Los disparadores monoestables se utilizan ampliamente en la configuración, el retardo y la sincronización del pulso. En la Figura 5 se muestra el circuito flip-flop monoestable compuesto por un temporizador 555 dibujado usando esquemas. La señal de entrada Vi es una fuente de voltaje de pulso (VPULSE) y sus parámetros se establecen como: 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 afectarán la señal de salida. Después de realizar un análisis transitorio, se obtiene la forma de onda del voltaje de salida que 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 del terminal de salida Vout del 555.
Se puede observar en la Figura 6 que el capacitor 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 mantiene un nivel alto, y una vez que el capacitor se carga a 3,33 V, la salida del 555 cambia inmediatamente a un nivel bajo, y luego el capacitor c1 comienza a descargarse rápidamente de 3,33 V a 0 V. y luego comienza un nuevo proceso de carga y descarga.
Se puede obtener un pulso rectangular periódico en el terminal de salida Vout del 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. Y 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 de trabajo del multivibrador
El multivibrador es un oscilador autoexcitado después de encenderlo, puede generar automáticamente pulsos rectangulares. El circuito multivibrador compuesto por el temporizador 555 dibujado usando Schematics se muestra en la Figura 7. Inicie la función de análisis transitorio de PSPICE. Al observar el voltaje terminal del capacitor C1 y el voltaje del terminal de salida Vout de 555, obtenemos 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 alto y no produce la oscilación esperada.
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)], pero no puede oscilar cuando se aplica PSPICE para el análisis de simulación.
3.1 Análisis de las razones por las cuales el multivibrador 555 en PSPICE no puede oscilar
El análisis muestra que la razón por la cual el multivibrador 555 en PSPICE no puede oscilar radica en la fuente de oscilación real. oscilación El lugar del circuito
Esta es mi opinión sobre el diseño de VI, el cálculo del período medio y la varianza de una señal de onda triangular y la visualización de la onda triangular en el diagrama de forma de onda