همان‌طور که در مقاله “آشنایی با تحلیل گذرا در LTSPICE” آموختیم، تحلیل گذرا یا تحلیل Transient که با نام پاسخ طبیعی نیز شناخته می‌شود، پاسخ به هرگونه تغییرات در حالت ماندگار یا وضعیت تعادل است. پاسخ پله و ضربه، مثال‌هایی از این پاسخ هستند. در این مقاله قصد داریم تا با کاربرد تحلیل Transient آشنا شویم. همراه ما
کاربرد تحلیل Transient در یافتن مقدار مقاومت
مجددا مثال مقاله تحلیل Transient و دستور step param در LTSPICE را درنظر می‌گیریم. شماتیک مدار، به‌صورت زیر می‌باشد:
برای یافتن مقدار مناسب مقاومت R3، دو دستور step temp 0 120 1. و step param x 1.3k 1.5k 0.05k. را در یک دستور خواهیم نوشت (برای رفتن به سطر جدید از ctrl+M استفاده می‌کنیم).
حال با انجام شبیه‌ساز نمودار زیر را خواهیم داشت:
براساس نمودار می‌توان فهمید که ۱.۴۵K تقریبا مقاومت مناسبی است. ( به خط آبی کم‌رنگ دقت کنید.) می‌توان با تغییرات در دستورات جزئیات بیشتر را نیز یافت؛ خواهیم دید مقاومت مناسب ما ۱.۴۶ کیلو اهم است. در پایان، نمودارِ جریان خروجی ما برحسب دما به شکل زیر است: (که نشان می‌دهد مدار ما مستقل از دما شده است.)
نکاتی پیرامون کاربرد تحلیل Transient
ابتدا به مدار مثال قبل، تعدادی خازن اضافه می‌کنیم. شمای کلی مدار، بصورت زیر می‌باشد:
اکنون دستور Transient که پیش‌تر با آن آشنا شده بودیم را در شبیه‌ساز قرار می‌دهیم. (tran 0 50m 0 1u)
نمودار شبیه‌ساز ما به شکل کامل در بالا رسم شده است. براساس نمودار، گین مدار ما ۱۲.۴ است. نمودار خروجی و ورودی برحسب زمان با فرکانس ۱۰ هرتز نیز به صورت زیر می‌باشد:
اگر فرکانس را ۱۷.۵ هرتز قرار دهیم، خروجی ۸۵۰ میلی ولت خواهیم داشت که در نتیجه فرکانس قطع برابر ۱۷.۵ هرتز خواهد بود. (نمودار پایین)
حال منبع ولتاژ سینوسی را تغییر می‌دهیم، دامنه آن را ۵۰ میلی ولت و فرکانس آن را ۲ کیلو هرتز در نظر می‌گیریم. نتیجه شبیه‌سازی در خروجی پایه کلکتور در نمودار شکل زیر نمایش داده شده است:
اکنون با اتصال خازن به پایه امیتر ترانزیستور، تغییری را در شماتیک مدار جهت افزایش گین مدار، ایجاد می‌کنیم. شماتیک جدید مدار در شکل پایین نمایش داده شده است:
حال با مشاهده نمودار جدید، در می‌یابیم که اتصال خازن به پایه امیتر ترانزیستور باعث افزایش گین خواهد شد.
نکته: بدلیل غیرخطی بودن ترانزیستور، در شکل بالا مشاهده می‌کنیم که نمودار، حالت گنبدی خود را از دست داده است.
حال برای بازگشت به شرایط مطلوبی که در گین مدار داشتیم، مدار را به همان حالت اولیه که بود باز می‌گردانیم. توجه داشته باشید که مقاومت امیتر در مدار بسیار مهم و تاثیرگذار است.
نتیجه شبیه سازی ما در کلکتور به صورت زیر می‌باشد:
اکنون دامنه ورودی را ۵۰۰ میلی ولت در نظر می‌گیریم. نتیجه شبیه سازی در شکل زیر نمایش داده شده است. برش یا همان اعوجاج را در بالا و پایین سیگنال خروجی می‌توانیم مشاهده کنیم.
حال برای بهینه شدن سوئینگ و شکل سیگنال خروجی، مقاومت R5 را ۶.۲۳ کیلو و دامنه ورودی را ۲۵۰ میلی ولت در نظر می‌گیریم، در نتیجه داریم:
همان‌طور که مشاهده می‌شود شکل خروجی مدار بسیار بهتر شده است.
تحلیل گذرا و منحنی مشخصه در LTSPICE
پس از اینکه خروجی را رسم کردیم، با راست کلیک کردن برروی محور افقی و وارد کردن ولتاژ خروجی به جای زمان، می‌توانیم منحنی مشخصه را داشته باشیم. (تصویر پایین)
منحنی مشخصه در شکل زیر نشان داده شده است:
حال تاثیر افزایش فرکانس بر منحنی مشخصه را می‌خواهیم بررسی کنیم.
تغییرات را در مدار اعمال می‌کنیم.
نتیجه خروجی out2 در شکل زیر نشان داده شده است که نشان می‌دهد فرکانس قطع هنوز رخ نداده است در نتیجه فرکانس را به ۳.۶ مگاهرتز افزایش می‌دهیم. نمودار اول پیش از افزایش فرکانس و نمودار دوم پس از افزایش فرکانس می‌باشد.
