在本文中，我們將通過(guò)描述其他類型的發(fā)生器來(lái)結(jié)束本文，這些發(fā)生器的功能更加多樣、功能更加強(qiáng)大。

PWL 文件

如果設(shè)計(jì)人員需要特別復(fù)雜的波形或包含設(shè)備記錄的樣本的信號(hào)，則可以使用“PWL 文件”。它可以描述任何類型的信號(hào)，因?yàn)槠涿枋鲂詷颖敬鎯?chǔ)在文本文件中。要將信號(hào)數(shù)據(jù)導(dǎo)入 QSPICE，您需要將文本文件附加為 PWL 函數(shù)。PWL 文件必須包含表示時(shí)間和值數(shù)據(jù)對(duì)的二維點(diǎn)列表，以逗號(hào)分隔，不包含標(biāo)題信息。這種類型的生成器根據(jù)文本文件中定義的點(diǎn)之間的直線段繪制信號(hào)。通常，為了獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果表示，建議增加用于描述結(jié)果的點(diǎn)數(shù)。這是因?yàn)辄c(diǎn)數(shù)越多，包含的細(xì)節(jié)就越多，從而提高了表示的清晰度和質(zhì)量。示例數(shù)據(jù)文件如下：

0.01 , 518.37

0.02,510.53

0.03,514.40

0.04,511.22

0.05,506.37

0.06,504.43

0.07,502.53

0.08,505.50

0.09,507.89

0.10,508.81

0.11,502.77

0.12,511.68

0.13,512.51

0.14,514.44

0.15,513.56

0.16,517.69

第一列表示時(shí)間，以秒為單位，而第二列表示電壓值，以伏為單位。要將文本文件作為 PWL 函數(shù)添加到電壓或電流源，您可以在組件中寫入以下 SPICE 屬性：

PWL FILE=”samples.txt”

以下示例(圖 1)顯示了特殊傳感器記錄的地震軌跡。發(fā)生器顯示真實(shí)的地震軌跡，持續(xù)時(shí)間約為 264 秒。還顯示了要使用的電氣圖，其中包括 PWL 發(fā)生器和假負(fù)載電阻。信號(hào)取自“信號(hào)”節(jié)點(diǎn)。包含樣本的文本文件為“samples.txt”，具有以下特征：

· 它在大容量?jī)?nèi)存上僅占用 49 千字節(jié)。

· 它由3000多個(gè)樣本組成。

· 其時(shí)間分辨率為70毫秒。

它不是一個(gè)特別大的文件，由平均數(shù)量的記錄組成，軟件可以很好地管理它。

圖 1：使用“PWL 文件”類型生成器，可以生成存儲(chǔ)在文本文件中的任何信號(hào)

通過(guò)后續(xù)操作(我們將在下一篇文章中進(jìn)一步探討)，可以分析信號(hào)的 FFT，以探索和研究傳感器的性能和響應(yīng)。例如，圖 2 顯示了先前記錄的地震信號(hào)的 FFT，非常清楚地突出了地震擺的特性。特別要注意信號(hào)的以下特征：

· 在此示例中，地震傳感器的自然基頻為 1 Hz，振幅為 14 dB。

· 圖表突出顯示了 3 Hz 處的重要第三諧波，這是完全正常的。

剛剛檢查的快速傅立葉變換 (FFT) 是根據(jù)傳感器記錄的總共 264 秒的軌跡計(jì)算得出的。該圖包括活動(dòng)信號(hào)間隔(信號(hào)隨時(shí)間變化)和安靜信號(hào)間隔(信號(hào)恒定)。檢查信號(hào)的 FFT 的可能性是一項(xiàng)非常重要的操作，但是，我們將在未來(lái)的文章中討論。

圖 2：地震信號(hào)的 FFT

密集使用 PWL 文件

完全有理由問(wèn)這種類型的生成器是否也能處理大數(shù)據(jù)。下一個(gè)示例使用一個(gè)更大的 PWL 文件，其中包含大約 4 天間隔內(nèi)環(huán)境溫度的趨勢(shì)。包含樣本的文本文件是“temperatures.txt”，具有以下特征：

· Mass memory occupation of approximately 9 MB.

· It is made up of more than 379,512 samples.

· Its time resolution is 1 s.

· The recording duration is approximately 4 days.

這是一個(gè)非常大的文件，測(cè)試的目的是觀察軟件的性能。文件前十行的表示如下，其中包含秒數(shù)(第一列)和溫度(第二列)：

1.000000 , 34.358040

2.000000 , 34.338650

3.000000 , 34.365350

4.000000 , 34.380930

5.000000 , 34.366310

6.000000 , 34.409220

7.000000 , 34.400480

8.000000 , 34.298600

9.000000 , 34.386330

10.000000 , 34.364720

電氣圖與上一個(gè)測(cè)試相同。運(yùn)行模擬并顯示“信號(hào)”節(jié)點(diǎn)上的電壓將生成圖 3 中的圖形。盡管生成器將結(jié)果顯示為電壓，但存檔中記錄的數(shù)據(jù)實(shí)際上是溫度測(cè)量值。設(shè)計(jì)人員必須始終考慮到這一事實(shí)。正如您所理解的，PWL 文件是一種非常強(qiáng)大的工具，可用于模擬各種波形。與預(yù)定義波形相比，它們具有多種優(yōu)勢(shì)，使其適用于各種應(yīng)用。它們?cè)试S以任意精度定義波形，從而允許模擬無(wú)法用預(yù)定義波形表示或用數(shù)學(xué)方程描述的真實(shí)波形。它們還可用于模擬和分析音頻信號(hào)，或者一般來(lái)說(shuō)，時(shí)間域中的任何類型的現(xiàn)有信號(hào)。

圖 3：四天溫度記錄圖

QSPICE 僅用 3-4 秒就快速流暢地完成了模擬。結(jié)果和圖表立即顯示在 PC 顯示器上，沒(méi)有任何延遲?？紤]到模擬涉及超過(guò) 380,000 條記錄，這個(gè)結(jié)果令人驚訝。管理如此大量的數(shù)據(jù)并非易事，需要使用復(fù)雜的算法來(lái)快速響應(yīng)用戶請(qǐng)求。

數(shù)學(xué)函數(shù)

在電壓和電流發(fā)生器中，可以實(shí)現(xiàn)一些自動(dòng)數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)獲得有用的輸出波形(參見(jiàn)圖 4 中的相關(guān)圖表)。其中一些功能如下所列：

· 單頻調(diào)頻電壓源。

· 高斯脈沖電壓源。

· 分段線性調(diào)頻源。

第一個(gè)功能的語(yǔ)法如下：

SFFM(Voff Vamp Fcar MDI Fsig)

在哪里：

· Voff 是以伏特表示的直流偏移。

· Vamp 是以伏特表示的振幅。

· Fcar 是載波頻率，以 Hz 表示。

· MDI 是調(diào)制指數(shù)。

· Fsig 是以 Hz 表示的信號(hào)頻率。

第二個(gè)功能的語(yǔ)法如下：

GAUSS(Td Amp Sigma [Period])

在哪里：

· Td 是以秒為單位表示的時(shí)間延遲。

· Amp 是以伏特表示的振幅。

· Sigma 是以秒表示的標(biāo)準(zhǔn)差。

· 周期是可選的重復(fù)周期，以秒為單位。

第三個(gè)功能的語(yǔ)法如下：

CHIRP(AMP T1 FREQ1 T2 FREQ2 […]) [LOG] [XTRAP]

對(duì)于 T1 之前的時(shí)間，電壓是幅度為 AMP、頻率為 FREQ1 的正弦波;對(duì)于 T1 和 T2 之間的時(shí)間，頻率在 FREQ1 和 FREQ2 之間線性變化?？梢越o出任意數(shù)量的時(shí)頻點(diǎn)。對(duì)于最后一個(gè)時(shí)間之后的時(shí)間，頻率為最后一個(gè)頻率。

圖 4：一些數(shù)學(xué)函數(shù)允許生成特殊波形

結(jié)論

在本期 QSPICE 課程中，我們總結(jié)了電壓和電流發(fā)生器的回顧，其中一些對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)非常有用且復(fù)雜。因此，他們擁有強(qiáng)大的工具來(lái)生成任何電信號(hào)，因此不太可能找不到正確的解決方案。這些信號(hào)生成方法有助于創(chuàng)建先進(jìn)的電子電路并優(yōu)化系統(tǒng)性能。電壓和電流發(fā)生器是設(shè)計(jì)人員必不可少的工具，使他們能夠生成任何電信號(hào)，從簡(jiǎn)單波形到復(fù)雜波形。電壓和電流發(fā)生器可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，例如生成的信號(hào)類型、波形和最終結(jié)果的精度。許多電路通常需要特定的輸入信號(hào)，它只能使用適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏髟磥?lái)產(chǎn)生。