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原理圖設計中線(xiàn)性和非線(xiàn)性電路的直流分析
原理圖設計中線(xiàn)性和非線(xiàn)性電路的直流分析
如果您正在使用涉及一些自定義電路的新設計，了解電路在直流中的行為總是有幫助的。這有一些優(yōu)點(diǎn)，特別是在您設計定制電源調節系統、放大器、均衡器或其他電路時(shí)。這些電路以及更多電路需要進(jìn)行一系列分析來(lái)評估其功能，但其中最基本的是直流分析。
什么是直流分析？
盡管這是最簡(jiǎn)單的分析之一，但它會(huì )告訴您有關(guān)電路行為的一些有價(jià)值的信息。直流分析有效地檢查了用直流電壓驅動(dòng)時(shí)電路的穩態(tài)，即在所有瞬態(tài)衰減到零并且系統達到穩定工作點(diǎn)之后。此分析適用于時(shí)不變電路（線(xiàn)性或非線(xiàn)性），并使用 SPICE 仿真器直接從原理圖執行。
在直流分析中，您只是針對直流電源的給定輸入檢查電路的輸出。這涉及掃描不同的輸入電壓值并監控電路的輸出電壓/電流。您還可以在每個(gè)輸入電壓值下檢查電路中特定組件的電壓和電流。對于線(xiàn)性時(shí)不變電路，直流分析的輸出將只是一條直線(xiàn)。如果您正在測量輸出電流，這條線(xiàn)的斜率與電路戴維南電阻的倒數有關(guān)。
在具有非線(xiàn)性元件（例如二極管或晶體管）的電路中，直流分析的輸出不會(huì )是一條直線(xiàn)。盡管曲線(xiàn)可能具有奇怪的形狀，但這使您可以檢查電路的許多屬性。需要確定的一點(diǎn)是電路輸出中是否存在飽和或指數增長(cháng)。這些屬性可以幫助您解釋電路在使用不同輸入信號驅動(dòng)時(shí)的穩定性。
可以使用 DC 分析檢查此 DC-DC 轉換器的不同部分
需要注意的是，雖然直流分析結果是進(jìn)一步電路設計的重要基準，但您無(wú)法僅通過(guò)直流分析來(lái)確定許多其他行為，尤其是非線(xiàn)性電路。一些重要的例子包括諧振和諧波的產(chǎn)生、調制、反饋如何影響信號行為，以及更先進(jìn)電路的其他重要方面。但是，這允許您快速確定電路的適當操作限制并做出一些重要的設計決策。
超越直流分析并做出設計決策
作為模擬電路設計的一部分，直流分析為進(jìn)一步的模擬仿真提供了一個(gè)起點(diǎn)。線(xiàn)性電路直流分析的輸出產(chǎn)生輸入電壓和輸出電流之間的函數關(guān)系。當電路中存在非線(xiàn)性元件時(shí)，您可以在這些元件周?chē)胖锰结?，以確定當電路的電源電壓變化時(shí)電流如何變化。這可以幫助您確定電路的特定工作點(diǎn)。
考慮放大器電路的一個(gè)例子。放大器電路中的晶體管最終會(huì )飽和，您需要確定產(chǎn)生飽和的電路中的輸入電壓電平。如果您想在線(xiàn)性或飽和狀態(tài)下工作，您可以確定應輸入特定電路的適當電壓范圍。
為電路確定合適的工作點(diǎn)后，您就有了電路中小信號分析、靈敏度分析和其他分析的起點(diǎn)。如果您的電路將在不同的工作點(diǎn)之間切換，您應該執行瞬態(tài)信號分析或零極點(diǎn)分析，以檢查任何瞬態(tài)信號在電路在工作點(diǎn)之間轉換時(shí)的行為?？赡苄枰獔绦心男┢渌M取決于您的特定電路的確切功能。
您可以使用正確的仿真工具直接從原理圖中執行直流分析。
PDN 中的 DC 分析
在處理原理圖時(shí)，運行直流分析以了解配電可能是一個(gè)困難的過(guò)程。有許多的原因。首先，原理圖不考慮電路板或走線(xiàn)的幾何形狀。這意味著(zhù)它無(wú)法解釋走線(xiàn)的固有直流電阻，從而導致IR 壓降。它也不能解釋通孔和平面層的直流電阻。
由于 PCB 中導體的固有直流電阻，并且電阻取決于電路板中各種導體的幾何形狀，因此您需要使用布局后仿真工具來(lái)檢查 PCB 中的功率分布。在這里，PDN 分析器工具可以向您顯示熱點(diǎn)、沿過(guò)孔和電源軌的過(guò)度電壓降，甚至 PDN 中潛在的接地回路等問(wèn)題。
Altium Designer中強大的 PCB 設計和分析工具非常適合直接從原理圖運行各種電路仿真，包括直流分析。這允許您在創(chuàng )建 PCB 布局之前檢查電路的性能。您還將擁有一套完整的工具，用于分析信號完整性并為您的制造商準備可交付成果。