| | | | | 利用Simplis进行频谱分析
在Simplis中进行频谱分析,有两种设置,一是默认设置,一是自定义设置,默认设置的菜单如下:
Probe|Fourier|Probe Voltage Quick...
Probe|More Probe Functions...
Graph menu: Measure|Plot Fourier of Curve
Graph menu: Measure|Plot Fourier of Curve (Cursor span)
自定义设置菜单:
Probe|Fourier|Probe Voltage Custom...
Probe|Fourier|Arbitrary...
Command shell menu: Graphs and Data|Fourier...
Method Interpolated FFT (插值 FFT)
Number of points Next integral power of two larger than number of points in signal
Span All data except Measure|Plot Fourier of Curve(Cursor span) which uses cursor span
简单的规则是:除非是被检查信号包含很大的高频成分(例如窄带尖脉冲),一般用FFT。当用 "Continuous Fourier",留意对话盒左底部显示的 Estimated calculation time 。
FFT Fast Fourier Transform(快速傅里叶变换).一个计算离散傅里叶变换(DFT)的有效算法.DFTs通常工作于等间隔采样数据。不幸的是,仿真器产生的数据不是等间隔的,因此在进行FFT算法之前需要对数据插值,插值过程实际上是采样过程和奈奎斯特采样定理的应用。这表明如果采样率大于两倍的信号最大频率,信号可以完美的从采样数据中再生成。实际上,该条件从来不能完美满足,任何大于一半采样率的信号成分将被交叠成一个不同的频率。
因此,假入插值点数太小,由于高频成分和低频交叠,在结果中将出现错误,这是FFT应用于仿真数据中的致命关键。
下面描述的"Continuous Fourier" 技术不遭受此问题。它的主要问题是比FFT要慢 。
通过傅里叶积分来计算频谱,每一个频谱成分被单独计算,对比FFT-一次计算整个频谱—相当有效的操作。Continuous Fourier不需要插值数据并且不受交叠的影响。
相较于FFT,continuous Fourier 的问题是算法较慢。许多情况下,带有很大数目插值点的FFT计算更快,且结果精确。
然而, 当一个信号包含有很大的高频内容-诸如窄带脉冲-该方法更适合,优先推荐使用。
Continuous Fourier 技术有附加的优点,因为没有交叠错误,其可信度更高。但其也有自身的错误源.事实上,仿真数据本身并不是真正的连续,是由不等间隔的点所表示,在点之间不包含信息。该错误可通过紧密的仿真容差来最小化,具体细节见[url=mkMSITStore:Crogram%20FilesSIMetrix540supportHelpSIMetrix.chm::/simetrix/Simulator_Reference_Manual.htm]Simulator Reference Manual[/url]中Convergence and Accuracy一章。
因为每一个频率成分需要单独计算,计算的时间受“Frequency Display”中输入量影响。
Resolution/Hz 仅仅用于continuous Fourier方法.这是用于评估频谱成分的频率间隔。其不能小于1/T ,这里 T是被计算频谱的时间间隔。
Log X-Axis 指定对数x-轴. 这将强制开始频率的最小量等于1/T,T是被分析的时间间隔。
如果被分析的信号是可重复的,且信号频率已知,在此处指定频率可以获得更好的结果。审核 Know fundamental frequency 然后输入频率。用基频的整数个周期来计算傅里叶频谱将充分减少“频谱泄漏”。频谱泄漏发生是因为傅里叶算法假定被分析的信号在分析的时间间隔t=-? 到 t=+? 内可重复,假如被分析的 时间间隔不包含基频的整数个 周期,这将 引起近似,频谱将有错。实际上,在 FFT计算之前用“Windows”函数可以最小化该问题。但用整数个周期将进一步减少问题的发生。注意基频未必是电路中的最低频率。例如,如果有两个正弦波发生器,频率是1KHz和1.1kHz,基频是100Hz而不是1kHz,1KHz 是第十次谐波,1.1kHz 是第十一次。
FFT Interpolation (FFT 插值)
正如上面所解释,FFT方法在FFT计算之前必须插值.在此处指定点数和阶数。假如在Frequency Display 段指定了一个高截止频率,输入的点数可能被强制为最小。
需要的插值点数依赖于被分析信号中最显著频率成分.如果你知道这是什么,一个有用的诀窍设置适合点数是在Frequency Display段增加截止频率。这将自动设置插值点数,进而可以处理相应的频率。如果不想显示到该频率,可以减小截止频率,插值点数将保持不变。
如果不能肯定,用另一个点数再做FFT绘图,如果在感兴趣的频带两个结果显著不同,需要进一步增加点数。
通常插值阶数为2是一个合适的值,但假如分析的信号带有陡边缘,该值应减为1,如果分析的是平滑信号,例如正弦,将阶数增为3可获得有用的改善。
点击 Advanced Options... 按钮,将打开如下对话盒:
通常傅里叶分析用整个仿真时间跨度,为了指定一个更小的时间间隔,点击“Specify”,输入开始和终止时间。
注意如果指定了基频,时间可能被修改以便一个整数周期可用,不论是否指定一个整数,这都将发生。
在时域信号上应用 "window" 函数可以最小化 "spectral leakage" (如上).
窗口的选择是一个折中。权衡是在主频谱成分(主瓣)的带宽和“旁瓣”的幅度之间。矩形窗口-实际上无窗口-具有最窄的主瓣但大量的旁瓣。Blackman 窗口具有最宽的主瓣和最小的旁瓣。Hanning 和Hamming 位于二者之间,具有相似的主瓣带宽,旁瓣不同之处在于离开主瓣的方式. Hamming开始较小但不衰减而 Hanning 开始时比Hamming大,随着频率从主瓣的移动而衰减。
尽管在窗口函数有大量的研究,对于许多应用,Hanning, Hamming 和Blackman 的不同不是很重要,通常Hanning 是一个好的折中。
在一些情况下,矩形窗口能产生更显著的优越结果,这需要指定基频且在一个大量周期内仿真信号一致。然而,矩形窗口通常有较差的结果,使用时必须小心。 |
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| | | | | | | | | 以下将采用计算和仿真两种方式来分析验证APFC的谐波:
1). 前馈环的分析:
电路参数如下
数字分析:
其各次傅里叶为:
说明:
1. 因Simplis内部已做处理,仿真的结果是计算的两倍,需留意。
2. 计算时未考虑整流二极管的压降,故计算结果略大于仿真结果
Vff(t)的计算如下:
Vff(t) 的平均值(计算)为 仿真结果为1.881V。 |
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| | | | | | | | | | | 2)反馈环的分析
所想要实现的输入电流表达式为:
输出二极管的电流为:
二者波形为
输出电压为:
输出电压纹波为:
误差放大器补偿端口Vea(t) 表达式为
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | 楼主这个分析非常不错,能否分享mathcad原件呢? |
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| | | | | | | 大师,你不QQ的啊,这个仿真软件很好的,就是不是很会的啊,大师有没有3895的模型啊? |
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| | | | | | | | | 在Brian T. Irving 的“Simplis/Simprix advanced training course"中有uc3895的模型
你可以找来看看。 |
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| | | | | | | | | 你好!你有UC3854A的例子吗??可以发给我看下嘛???1065440988@qq.com |
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