График гармоник по децибелам

Добрый день!

Продолжу тему, если не против...

1. К моему сожалению и в OrCADе очень не хватает данного функционала, он ещё и очень странно ведёт такие расчёты. К примеру: я долго не мог понять, откуда берутся странные искажения на выходе усилителя, ну ни как они не стыковались с теорией и некоторыми другими программами моделирования (например MicroCap). Пока однажды не добавил в задание измерение THD на ВХОДЕ усилителя (источником сигнала был стандартный источник VSIN последовательно с резистором), и к моему изумлению я увидел что на входе УЖЕ присутствуют немалые гармоники основного сигнала. И они составляли до 80-90% от уровней гармоник на выходе. Было убито много времени в попытках настроить параметры точности источника сигнала (их просто нет), игрой с шагами интегрирования (здесь вообще полная неразбериха, я так и не нашёл объяснений тому факту, что при уменьшении шага интегрирования (максимального), когда вроде бы должна увеличиваться точность, уровни гармоник возрастают в неестественных масштабах). Извините, немного увлёкся, но именно это заставило искать замену, вроде-бы мощному и именитому, OrCADу. И в SimOne я увидел такие перспективы и адекватную математику.

2. По поводу функции Db(f(x)) - задавал от уровня выходного сигнала: Db(V(OUT)), в том-же OrCADе я тоже с ней провозился, и только методом эксперимента выявил неявно определённую величину - там получилось что за опорный уровень (напряжения) берётся 1в. Буду очень признателен, если уточните полную информацию, лучше в виде конкретной формулы, как работает эта функция в SimOne, её опорный уровень. И было бы просто здорово иметь возможность определять в функции расчёта дБ свою точку отсчёта.

3. С блоком SPICE понятно, так это и сделано в OrCADе, единственно, там наличие .TRAN перед .FOUR прописано в документации и вопросов не вызывает, а в документации SimOne я такого не увидел.

4. Очень хочется увидеть новую версию SimOne с расчётом THD.

P.S.

Кстати, если не секрет, а какой именно алгоритм БПФ используется в SimOne?

Добрый день!

Сегодня вышла новая версия нашей программы, в ней функция Db(f(x)) теперь принимает опорный уровень: Db(f(x),A) где A =1 по умолчанию.
Также в новой версии добавлены функции для работы с преобразованием Фурье, в том числе и вычисление нормированного спектра сигнала.
Подробности здесь: http://eda.eremex.ru/news/616750.html

Скачать можно здесь: http://eda.eremex.ru/downloads/

Потратил целый вечер на проверку новых возможностей SimOne. Вот что получилось:

Новые функции расчёта БПФ и расчёта децибелов по заданному опорному уровню реально удобны.

НО, к сожалению, не обошлось без "ложки дёгтя", и весьма немалой.

Исходные данные: схема каскада Тейлора, на входе - генератор синуса 10кГц, на выходе активная нагрузка, задание на моделирование через блок SPICE прямо на схеме (вид моделирования - .pss, после него команды plot, fftn, thd).

1) Как-то неадекватно срабатывает отображение результата, конкретно - функций fftn, db(fftn(...),...), а именно: шкала абсцисс остаётся по времени и на ней прямая линия графика. Долго мучал программу, пока методом "научного тыка" не нажал на списке графиков кнопку изменения шкалы с линейной на логарифмическую - график поменялся вместе со шкалой абсцисс, и это странно, ведь эта кнопка изменяет шкалу ординат. Но, что самое интересное, после повторного нажатия на эту кнопку наконец-то появился ожидаемый вид графика FFT! Почему не настраивается график при его первоначальном отображении после окончании расчёта - вопрос программистам. Кнопки включения/выключения отображения графика в окне списка графиков такого эффекта, как кнопка изменения шкалы, не дают.

2) Очень неудобно пользоваться графиком: во-первых - очень большой "хвост" из высших гармоник, постоянно приходится масштабировать его при перерасчёте - всё-таки желательно иметь возможность задавать нужный диапазон частот FFT (по крайней мере верхнюю границу). Во-вторых, неадекватная работа масштабирования графика на логарифмической шкале (на линейной проблем нет) - особенно оси ординат - буквально один шаг колёсиком мышки при нажатой SHIFT - и масштаб оси ординат "уезжает" в никуда, либо в очень малые шаги с одними и теми же цифрами на оси ординат с несуразными значениями экспоненты, либо в очень большие шаги и цифры оси ординат наезжают друг на друга вместе с сильно "полосатым" графиком из горизонтальных линий. Считаю, что алгоритм масштабирования логарифмической шкалы следует пересмотреть.

3) Ну и самое удивительное и неожиданное, лично для меня, были значения THD. Имея опыт "танцев с бубном" на OrCADе, я решил проверить и SimOne: замерил THD (и THD_R) на выходе каскада и на входе (генераторе синуса) - неожиданно они оказались очень близкими, а именно - на выходе значение 3.724m, а на входе - 3.723m (!!!). Разница минимальная. Даже изменяя значения точности FFT в широких пределах (от стандартных 1024 до 32768) конечные значения не сильно поменялись относительно друг-друга. Данные результаты могу интерпретировать так, что источник сигнала не совсем "чистый", конкретно у меня 2-я гармоника сигнала прямо на контакте генератора напряжения получилась -79дБ при шаге расчёта по умолчанию (и -97дБ при шаге 32768). В таких условиях пока даже не представляю, как рассчитать THD схемы - при ручной оценке получились значения первой десятки гармоник вплоть до -130...-140дБ, для этого нужен чистый сигнал с уровнем неосновных гармоник не выше -180...-190дБ. Понятно, что это всё теория, но все-же. В данном случае получается, что математические модели компонентов гораздо точнее источника сигнала, и поэтому хочу предложить проверить алгоритм генерации сигнала источника напряжения.

Соглашусь, наверно в большинстве программ моделирования такого тоже нет, с тем-же OrCADом я долго провозился по этому вопросу. Можно, конечно, также как в нём, написать в документации рекомендации для более точного расчёта FFT обращаться к специализированным программам, но в данном случае, так как сам занимаюсь программированием, думаю не сложно будет сделать хотя бы более точную модель источника напряжения, может и новый, специализированный.

И, кстати, раз уж снова коснулся вопроса преобразования Фурье, я уже спрашивал, какой именно алгоритм БПФ используется в SimOne, - предлагаю подумать о реализации полноценного алгоритма ДПФ, для расширения функциональности.

В целом-же, SimOne продолжает лично меня радовать, на данный момент из всего я пробовал, это лучший симулятор. Спасибо!

Добрый день!

1. Относительно проблем с масштабированием графиков в логарифмической шкале:
согласен, есть неудобство при работе с колесиком мыши. Поправим.
Я обычно масштабирую графики рамкой, так как это принято в других программах( LTSPICE,MicroCap): при нажатой ЛКП – сдвинуть курсор из II квадранта в IV квадрант (слева сверху – вправо вниз).
Масштабировать графики колесиком мыши считаю неудобным в принципе.

2. Масштабирование графиков функций fft(), fftn() также поправим в ближайшее время.

3. Относительно погрешности вычисления коэффициентов нелинейного и гармонического искажения: здесь необходимо иметь саму схему, чтоб посмотреть и пощупать это все живьем, так сказать. Вы можете ее прислать, например через обратную программную связь?

4. За лучший симулятор - спасибо, Будем соответствовать))