PartSim 是一款基于 Web 的應用程序，無需在計算機上安裝軟件即可創建和模擬電子電路。您只需要一個互聯網連接和一個瀏覽器。在 PartSim 系列的第三篇文章中，我們將繼續探索這個強大的電子仿真系統所提供的潛力。

交流分析

通過改變輸入發生器的頻率，交流電流分析（AC 分析）可用于觀察電氣或電子電路的行為。以這種方式，可以研究組件的頻率響應，特別是電感和電容的頻率響應。這種類型的分析通常用于放大器或濾波器的設計。

調諧電路仿真

圖 1 說明了一個典型的調諧電路，通常用于無線電接收器。它是在PartSim 網站上通過將電子元件從適當的面板拖到圖表上來生成的。它由以下組件組成：

正弦電壓發生器 V1：它的電壓和頻率不是決定性的，因為它是自動設置這些參數的模擬器；

10-K輸入電阻R1：影響電路的帶寬，決定Q因數；

50-mH 電感器 L2；

1nF 電容器 C1。

這是一個典型的調諧電路，它接收特定的無線電頻率，同時拒絕所有其他頻率。它是一種特殊的帶通濾波器。

新設計的電路在交流電狀態下運行，并根據施加到其輸入端的信號頻率而表現不同。該電路對單一頻率更敏感，即諧振頻率。RLC 電路中的諧振頻率是阻抗（感抗和容抗）的電抗分量相等并相互抵消的頻率。在這種情況下，電路表現為純電阻，具有最小模量和零相位。以下公式用于計算電路的諧振頻率：

在哪里：

f?是頻率，以赫茲表示

L?是電感值，以亨利表示

C?是電容器的值，以法拉為單位

通過替換公式中的組件值，我們有：

換句話說，在 22507.9079 Hz 的頻率下，電路變為純電阻，最大信號出現在其輸出端。

模擬

現在讓我們通過在 PartSim 中運行 AC 仿真來確定實踐是否證實了該理論。為此，必須在電路的輸出端設置一個“探頭”，正好對應電阻器和電容與電感之間的并聯。此時拾取輸出信號。也可以為該節點分配一個名稱——例如，“Out”——只需右鍵單擊相關連接并選擇菜單項“Set Net Name”。現在按下“運行”按鈕并指定以下數據，如圖 2 所示：

“AC 分析”指定模擬的類型。

“DEC”指定掃描類型，介于“Dec”、“Oct”和“Lin”之間。

“起始頻率”是模擬的最低起始頻率。

“停止頻率”是模擬的最高到達頻率。

“每十年的總點數”指定用于繪制圖表的點數，每十年；點越多，圖形越準確，分辨率越高。

也可以查看或不查看信號相位圖，以伏特或分貝表示信號幅度，并以度或弧度指定相位測量單位。

圖 2：交流模擬的設置

AC 仿真發生在頻域，而不是時域。因此，在橫坐標軸上，刻度以對數格式的頻率表示（以 10 Hz、kHz、MHz 等為單位）。按下“運行”按鈕后，系統將仿真結果以圖形的形式顯示在屏幕上，如圖 3 所示。我們可以看到兩種類型的圖形：

圖 3：由 AC 仿真創建的圖表

上圖顯示了頻域中輸出信號的幅度。它的最大峰值出現在諧振頻率處。

下圖顯示了輸出信號相對于輸入信號的相位趨勢。這方面在下一段中有更好的解釋。

不同頻率信號的相移

圖 4 中的圖表清楚地顯示了輸出信號的相位如何通過改變所檢查電路中的頻率而相對于輸入信號的相位發生變化。在諧振頻率下，輸出信號與輸入信號完全同相，并且幅度等于輸入信號的幅度。在 10 kHz 頻率下，輸出信號與輸入信號的相位相差 68.623°，其幅度等于最大峰值的 36.4%。在 100 kHz 的頻率下，輸出信號與輸入信號的相位相差 –80.483°，其幅度等于最大峰值的 15.53%。為了更好地理解圖表，已將 1V 偏移應用于輸入信號。

圖 4：輸出信號的相位和幅度變化，輸入頻率變化

電阻 R1 上的電流

在諧振頻率下（在我們的例子中，等于 22507.9079 Hz），兩個無功分量相互抵消，就好像它們不存在一樣，因此通過電阻器 R1 的電流為零，從圖 5 中的波形圖。在這種電氣狀態下，輸出端的電壓處于最大值。

圖 5：流經電阻器 R1 的電流在諧振頻率處為零。

結論

您使用 PartSim 的次數越多，您就越喜歡這種電子仿真環境。由于其非常強大和快速的 SPICE 引擎，其結果的質量和準確性處于最高水平。PartSim 的另一個特點（在圖 6 中可見）是它可以以下列格式之一導出結果：

TXT

XLS

CSV

為此，只需單擊圖表右上角的菜單并選擇所需的格式。在這種情況下，還可以將圖形導出為 SVG 矢量格式，可以與最重要的圖形軟件一起使用。

圖 6：仿真結果可以不同格式導出。

審核編輯 黃昊宇