تحلیل DC Sweep چیست و چگونه از آن در ltspice استفاده کنیم؟

مقدمه

در جلسه چهارم از سری آموزش های LTSPICE قصد داریم نوع دیگری از تحلیل را با یکدگیر معرفی کنیم. این تحلیل ، تحلیل DC Sweep می باشد که یکی از تحلیل های مهم است و تاکنون با نمودارهایی که از این تحلیل به دست آمده اند هم با برخورد داشته و در این آموزش قصد داریم کمی دقیق تر این نوع تحلیل ها را با یکدیگر بررسی کنیم. مثل همیشه پیشنهاد میکنیم قبل از مطالعه این جلسه ، حتما جلسات قبل این سری آموزش را از لینک زیر مطالعه کنید :

• جلسه اول – آشنایی و مروری بر ltspice
• جلسه دوم – تحلیل Transient با ltspice
• جلسه سوم – انجام تحلیل های فرکانسی با کمک ltspice

تحلیل DC Sweep چیست ؟

تحلیل DC Sweep در واقع تحلیلی است که ولتاژ خروجی را بر حسب تغییرات ولتاژ ورودی رسم میکنیم. در واقع در تحلیل DC Sweep فرض میکنیم که منبع تغذیه ورودی در یک محدوده ی ولتاژی (مثلا 10- ولت تا 10+ ولت) تغییر میکند و حال میخواهیم ببینیم که با این تغییرات ، خروجی ولتاژش چگونه تغییر می کند.

در تحلیل فرکانسی محور افقی بر حسب فرکانس و محور عمودی بر حسب ولتاژ بود. در تحلیل Transient محور افقی بر حسب زمان و محور عمودی بر حسب ولتاژ بود. اما در تحلیل DC Sweep همانطور که از توضیحات بالا نیز مشخص است ، محور افقی و عمودی بر حسب ولتاژ هستند. [post_shop]

چگونه با ltspice تحلیل DC Sweep انجام دهیم ؟

پس از شناختن تحلیل DC Sweep قصد داریم یاد بگیریم که چگونه میتوانیم با ltspice این تحلیل را انجام دهیم . 

مثل همیشه برای درک بهتر این تحلیل را بر روی یک مدار نمونه انجام میدهیم. مداری که در این جلسه میخواهیم استفاده کنیم یک مدار مقسم ولتاژ ساده می باشد. تصویری از این مدار در شکل زیر آورده شده است : 

ما قبلا در جلسه مربوط به کاربرد مقاومت ها در مورد مقسم ولتاژ صحبت کرده بودیم. اگر با این مدار آشنا نیستید حتما آن جلسه را از این لینک مطالعه کنید. 

در مدار بالا قصد داریم تحقیق کنیم که اگر منبع تغذیه ورودی بین 10- ولت تا 10+ ولت تغییر کند در این صورت ولتاژ بین دو مقاومت چگونه تغییر می کند. 

بیایید قبل از این که تحلیل این مدار را با ltspice انجام دهیم ، به صورت تیوری بررسی کنیم که با تغییرات مختلف ولتاژ ، خروجی به چه صورت تغییر میکند ؟ 

فرض کنید که ولتاژ منبع تغذیه برابر 10- ولت می باشد. در این صورت میدانیم که فرمول ولتاژ خروجی با توجه به مقاومت های مشخص شده در مدار به صورت زیر است : 

یعنی در حالتی که Vin برابر 10- ولت است ، ولتاژ خروجی برابر 2/3 در 10- یعنی 6.67- ولت می باشد. اگر ولتاژ ورودی صفر باشد مطابق انتظار ولتاژ خروجی نیز صفر است. علاوه بر آن اگر Vin را 5 ولت در نظر بگیریم ولتاژ خروجی برابر با 3.34 ولت می شود. 

نکته ای دیگر که باید به آن توجه کنیم این است که معادله بالا یک معادله خط ساده می باشد که از مبدا میگذرد. شیب این خط (با توجه به مقاومت های داده شده در این مدار)  برابر 2/3 است. 

حال با توجه به موارد بالا بیایید تحلیل مدار را انجام دهیم. 

ابتدا مداری مطابق مدار گفته شده در بالا در ltspice بسازید. نحوه ساخت این مدار با توجه به جلسات قبل هیچ نکته ی خاصی ندارد و ما تمامی اجزای آن را در جلسات قبل توضیح داده ایم و در این جا از توضیحات اضافی خودداری میکنیم. 

برای تحلیل DC Sweep ابتدا بر روی علامت مرد دونده در Toolbar کلیک کنید تا پتجره Run برای شما باز شود. در پنجره باز شده به تب DC Sweep بروید. در این صورت با پنجره ای مطابق زیر روبرو می شوید. 

در این پنجره سه تب وجود دارد که نشان می دهد ما میتوانیم سه نوع تحلیل DC Sweep مختلف بر روی مدار خود ایجاد کنیم. ما در این جا یک منبع ولتاژ داریم و به همین دلیل صرفا با تب اول کار میکنیم. 

در این تب 5 گزینه وجود دارد که باید آن ها را پر کنیم. این 5 گزینه در زیر آورده شده است : 

• نام منبع تغذیه ای که میخواهیم تحلیل DC Sweep روی آن اعمال کنیم. 
• نوع sweep اعمالی (این بخش را حتما بر روی linear قرار دهید.)
• ولتاژ ابتدایی : نقطه شروع ولتاژ منبع تغذیه
• ولتاژ پایانی : نقطه انتهایی ولتاژ منبع تغذیه
• Increment : با این پارامتر تعیین میکنیم که وقتی از 10- به 10+ حرکت میکنیم گام حرکتی چه اندازه ای داشته باشد. 

در مدار بالا ما نقطه شروع را بر روی  10- ولت و نقطه پایانی را بر روی 10+ ولت تنظیم کرده ایم. علاوه بر آن گام زمانی را نیز بر روی 0.01 تنظیم شده است. نام منبع تغذیه ای که در اینجا ما استفاده کرده ایم هم V1 می باشد. به همین دلیل در قسمت نام منبع تغذیه V1 وارد شده است. 

حال بر روی OK کلیک میکنیم. ابتدا بر روی سیمی که مستقیم به منبع تغذیه متصل شده است کلیک میکنیم و میبینیم که یک خط در خروجی نشان داده می شود که از 10- ولت تا 10+ ولت کشیده شده است. این همان ولتاژ منبع تغذیه ورودی است. 

حال پراب متصل شده به مقاومت را به بین دو مقاومت متصل کنید. 

همانطور که میبینید خط دیگری نیز برای ما در خروجی رسم می شود. چیزی شبیه به شکل زیر : 

به این نمودار خوب دقیق کنید و تغییرنمودار آبی (ولتاژ بین دو مقاومت) را با توجه به نمودار سبز (ولتاژ منبع تغذیه ورودی) مشاهده کنید. وقتی که ولتاژ ورودی 10- ولت می باشد ولتاژ خروجی برابر 6.67- ولت می باشد که همان چیزی است که به صورت تیوری محاسبه کرده بودیم. برای سایر نقاط نیز این موضوع به همین شکل می باشد.

توجه داشته باشید که ممکن است رنگ این خطوط برای شما متفاومت باشد ولی نتیجه یکسان می باشد. 

مشاهده میکنیم که با افزایش ولتاژ ورودی ، ولتاژ بین دو مقاومت نیز افزایش می یابد که چیزی منطقی است. زیرا رابطه بین Vin و Vout یک رابطه مستقیم است. 

[/post_shop]

نکته ی دیگری که باید توجه کنیم این است که محور افقی و عمودی هر دو بر حسب ولتاژ است که مطابق انتظار ماست. محور افقی نیز از 10- ولت تا 10+ ولت می باشد که محدوده ای است که ما برای آن در تنظیمات مشخص کرده بودیم. 

در پایان برای درک بهتر این جلسه حتما تمرینات زیر را انجام دهید. انجام این تمرینات برای درک و تثبیت این جلسه بسیار مهم می باشد. 

مثل همیشه میتوانید ما را در تلگرام و یا اینستاگرام دنبال کنید :