Cómo encontrar 3dB más bajos y 3dB superiores de la respuesta de frecuencia de PSPICE

Primero, un gráfico sin etiquetas no es un gráfico en absoluto. Olvida el software irresponsable que creaste y sigue adelante.

Segundo, si el eje Y está en dB y el eje X en frecuencia o frecuencia de registro, entonces es fácil encontrar el "ancho de banda" del amplificador por inspección. En este caso, suponemos que ha definido el ancho de banda como el rango de frecuencia en el que la ganancia oscila en no más de 3 dB. Esto es simplemente el límite de alta frecuencia menos el límite de baja frecuencia. Esta cifra es de poca utilidad, ya que el rango de frecuencia (como 20 Hz a 20 kHz para un buen amplificador de audio) suele ser más útil. Decir que un amplificador de audio de este tipo tiene un ancho de banda de 19,98 kHz es bastante menos significativo.

Para encontrar el límite de frecuencia superior e inferior del rango que se encuentra dentro de su especificación de 3 dB, encuentre el punto más alto en el gráfico, dibuje una línea a 3 dB por debajo de eso, luego mire dónde se intercepta esa línea en la gráfica. Esos puntos de intersección son las frecuencias superior e inferior de su banda de paso. Para obtener ancho de banda, resta los dos.

En Spice y la mayoría de sus derivados, debes especificar qué estás trazando. La herramienta asume que usted tiene un entendimiento básico de lo que está buscando. En su caso, debe "agregar un rastro" de la forma de 20 * log10 * (Vout / Vin). No tengo una copia de Pspice para darle una respuesta precisa.

La herramienta es muy configurable y, a menudo, no está configurada, por lo que no es muy amigable para los principiantes.

La versión anterior de PSpice tenía una interfaz gráfica que le permitía seleccionar todos los parámetros, así que apuesto a que esta información ya se encuentra en los menús que utilizó (valores predeterminados). Probablemente sea un caso en el que solo lo hayas buscado.

dB nunca se multiplican por \ $ 0.707 \ approx \ sqrt {\ frac {1} {2}} \ $. Más bien, se produce una caída de -3 dB, en relación con un máximo, cuando la tensión de la señal cae a 0.707 de ese máximo. En otras palabras, el 70.7% de voltaje es de -3dB.

Lo especial de -3dB es que representa la mitad de la potencia. Si el voltaje cae a \ $ \ sqrt {\ frac {1} {2}} \ $, entonces dado que la potencia es proporcional al cuadrado de voltaje, la potencia se redujo a \ $ \ frac {1} {2} \ $.

En realidad, la mitad de la potencia no es exactamente -3dB; Esto es una aproximación. El valor verdadero es \ $ 10 \ log_ {10} \ frac {1} {2} = -3.010299 ... \ $.

El multiplicador \ $ 10 \ $ se convierte en \ $ 20 \ $ cuando calculamos los decibelios usando voltaje, debido a la cuadratura. Queremos que los decibelios correspondientes a \ $ \ sqrt {\ frac {1} {2}} \ $ voltaje sean los mismos que para \ $ \ frac {1} {2} \ $ potencia, por lo tanto:

$$ 20 \ log_ {10} \ sqrt {\ frac {1} {2}} = 20 \ log_ {10} \ left (\ frac {1} {2} \ right) ^ {1/2} = \ frac {1} {2} 20 \ log_ {10} \ frac {1} {2} = 10 \ log_ {10} \ frac {1} {2} $$

Si su gráfica muestra valores de dB, entonces puede encontrar los puntos de -3 dB directamente, relativos a la amplitud a través de la banda media del amplificador. Si la gráfica muestra un nivel de señal lineal como voltaje, entonces usa 0.707. Si la gráfica muestra potencia, entonces usa 0.5. Debe saber qué unidades están en el eje dependiente de la gráfica, por supuesto.

Tenía la impresión de que normalmente se grafica la ganancia del amplificador en el eje Y (en dB), en relación con la frecuencia (en Hz) en el eje X. Ahora, simplemente inspeccione la gráfica para encontrar la frecuencia donde la ganancia se ha reducido en 3 dB. No tengo idea de por qué necesitaría multiplicar cualquier cosa por \ $ \ sqrt {\ frac {1} {2}} \ approx 0.707 \ $ siempre que sus diagramas estén en dB.

Supongo que esto es para una clase. Asegúrese de comprender no solo el qué que está buscando, sino también el por qué . Los buenos amplificadores tienen una respuesta de frecuencia plana en todo el rango operativo, pero debido a las capacitancias parásitas, los amplificadores pierden su capacidad para amplificar (de manera estable) una señal cuando alcanza altas frecuencias. Es por eso que un amplificador de audio con una ganancia de 10 es mucho más barato de diseñar que un amplificador de RF con una ganancia de 1000.

La mayoría de los EE no diseñan amplificadores para vivir, pero conocer este material te ayudará a aprender a especificar un amplificador para un sistema más grande. Buenas cosas.