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节点电压法-自编的迷你spice资料整理

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楼主: 叶春勇
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叶春勇|  楼主 | 2021-8-16 13:41 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览
修理Y的 发表于 2021-8-16 13:25
这个电路有没啥好点方法手工分析?一般方法貌似都不太好用呀

这个电路是king5555值得回忆的东西。
也是检验我自己学习理论的一个试金石。
基本理论方面的尝试:
1、解析分析失败
2、串级分析,这是三端口网络,但是解决不了king5555所说元件之间相互影响
3、数值分析,用计算机穷举。
基于调试方面的思考:
1、可变电容,加速调试,我在网上发了帖,无非8个二进制可变电容,成本可接受。
2、可调电阻,加速调试。
经过这些折腾后,我感觉自己去调试会比当年的king5555略快一些。就这么点改进。
至于手工分析,的确没找出啥好方法去解决串扰的问题。

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修理Y的| | 2021-8-16 15:06 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2021-8-16 13:41
这个电路是king5555值得回忆的东西。
也是检验我自己学习理论的一个试金石。
基本理论方面的尝试:

看到前面有人说网络参数,想起abcd矩阵貌似是可以的。不过应该有其他比较好的方法分析这种电路,可能该去查查滤波器方面的资料,滤波器电路理论用的比较广、深。但一般人平时想不到用,得去翻翻书查查。

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csdnpurple| | 2021-9-17 16:56 | 只看该作者
叶 即将攻入无人区
显然spice并没有设置解此问题的功能 谁知道有没有软件可以求指定电路特性和电路拓扑的参数最优化问题 ?
这是正途 是技术制高点

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叶春勇|  楼主 | 2021-9-17 17:09 | 只看该作者
csdnpurple 发表于 2021-9-17 16:56
叶 即将攻入无人区
显然spice并没有设置解此问题的功能 谁知道有没有软件可以求指定电路特性和电路拓扑的 ...

我搞的东西都是成熟的东西。
主要是以前看过模电高手史总《一步一步做个恒流源》说过,安捷伦的核心电路就是那几个电容电阻,而不是昂贵的运放。开关电源的环路补偿也是几个电容电阻。
当我把新产品的bom表提交给老板时,老板从来不说电容电阻贵,而是说电容电阻要用最好的。
综上所述,电容电阻电感,这些东西,都是电子工程师的朋友,用好了就降低成本,用不好,把目光转向昂贵的运放,成本就高了。

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csdnpurple| | 2021-9-17 17:14 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2021-9-17 17:09
我搞的东西都是成熟的东西。
主要是以前看过模电高手史总《一步一步做个恒流源》说过,安捷伦的核心电路 ...

我指的是本论坛的工程方法无人区,掌握了此方法显然可以做到更省、更精、更设计自由。

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wgtwgtwgt| | 2021-9-17 22:52 | 只看该作者
一种思路:利用matlab,将电阻用Gain代替,电容用Integrator代替,搭建simulink仿真模型,能自动求出Vo到Vi的传递函数,应该也能用simscape直接搭建电路模型求传递函数。只是电路中有符号参数,在网上搜了一会儿也没找到simulink模块的参数是否能用符号变量代替,应该是可以的。长时间不用matlab了,手太生。。。

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叶春勇|  楼主 | 2021-9-18 08:04 | 只看该作者
wgtwgtwgt 发表于 2021-9-17 22:52
一种思路:利用matlab,将电阻用Gain代替,电容用Integrator代替,搭建simulink仿真模型,能自动求出Vo到Vi ...

这个电路,三段均衡器,传递函数已经长的不得了。
五段均衡器,用传递函数基本不太可能。很长,很长。

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Jack315| | 2021-9-18 18:56 | 只看该作者
本帖最后由 Jack315 于 2021-9-18 19:05 编辑
叶春勇 发表于 2021-9-18 08:04
这个电路,三段均衡器,传递函数已经长的不得了。
五段均衡器,用传递函数基本不太可能。很长,很长。 ...

这个电路是有可能推导出显式表达式的。

【公式推导的思路】
这是N-级均衡器的电路:

红色部分的电路是一个四端网络:

这个四端网络可以求出电压和电流的关系:
I = Y V
其中:
I = [I11, I12, I21, I22]^T
V = [V11, V12, V21, V22]^T
Y 是四端网络的导纳矩阵。

第 0 级的四端网络可以看成是下列情况的特例:
Cu -> inf
Cd -> 0

这是均衡器用四端网络表示的框图:

其中:
Vn = VOUT
Rn = RL

对节点 VA、VB、Vi (i = 0, 1, 2, ..., n) 建立电流方程。
解这个方程组即可推导出传递函数。

这个显式的传递函数自然也是很长,
但表达式有一定的规律性,或可用连加或连乘来表达。

至于这个传递函数对电路的分析或设计是否有帮助就不知道了。
不过当作电路分析的练习题来做做也是不错的。

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wgtwgtwgt| | 2021-9-18 20:05 | 只看该作者
Jack315 发表于 2021-9-18 18:56
这个电路是有可能推导出显式表达式的。

【公式推导的思路】

请问这么漂亮的图,是什么软件画的呢?

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Jack315 2021-9-18 21:30 回复TA
大名鼎鼎的 PPT 哈 
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csdnpurple| | 2021-9-20 10:21 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2021-9-18 08:04
这个电路,三段均衡器,传递函数已经长的不得了。
五段均衡器,用传递函数基本不太可能。很长,很长。 ...

符号解析行不通,数值解析是否可行?
现阶段数值解析为阳,符号解析为阴

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叶春勇|  楼主 | 2021-9-20 10:27 | 只看该作者
Jack315 发表于 2021-9-18 18:56
这个电路是有可能推导出显式表达式的。

【公式推导的思路】

我的minispice先生成的是导纳符号矩阵,后面才是数值解析,就是为了产生线性代数的表达式。这是我心目中显式的代数表达式。

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csdnpurple| | 2021-9-20 10:29 | 只看该作者
本帖最后由 csdnpurple 于 2021-9-20 12:08 编辑
叶春勇 发表于 2021-9-20 10:27
我的minispice先生成的是导纳符号矩阵,后面才是数值解析,就是为了产生线性代数的表达式。这是我心目中 ...

看了一下源代码,功能就是spice的AC分析对吧?其实接下来的工作是调节参数让幅频特性曲线达到目标幅频特性,在前面的工作基础上变成了曲线逼近问题

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csdnpurple| | 2021-9-20 10:32 | 只看该作者
本帖最后由 csdnpurple 于 2021-9-20 12:15 编辑
叶春勇 发表于 2021-9-20 10:27
我的minispice先生成的是导纳符号矩阵,后面才是数值解析,就是为了产生线性代数的表达式。这是我心目中 ...
曲线逼近问题,巴特沃斯、切比雪夫前辈研究过,但与这个问题有些不同,使用那个万能的AI思想应该可以解决这个问题

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叶春勇|  楼主 | 2021-9-20 11:14 | 只看该作者
Jack315 发表于 2021-9-18 18:56
这个电路是有可能推导出显式表达式的。

【公式推导的思路】

我也进行了一定程度的定性分析,我用的式Y-Δ转换

推导如下

将Δ电阻网络带回去

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叶春勇|  楼主 | 2021-9-20 11:26 | 只看该作者
本帖最后由 叶春勇 于 2021-9-20 11:50 编辑

最后,把中间的全部并联,得到如下等效电路:

如图所示,经过三角转换,其中下臂zbc,是有衰减的。
经计算,并联后的zeq,如果电阻选50k的可调电阻,并联后至50K/5=10k,和220欧姆衰减的足够多。

在a的区间(0,1),β在0.25最大,在两侧最小0


所以中间的并联阻抗最小值50k/5=10k相比220,还是有很大的衰减


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叶春勇|  楼主 | 2021-9-20 11:58 | 只看该作者
这样定性之后,用约束条件:
1、每个电位器对于频率要求阻抗最小和最大,不能有极值的曲线。
2、其中重点关注Zca,king5555取的是50k,根据每个旋钮调的频率,W=1/RC,W=2*pi*f,推导出C的大致取值范围。极大的降低了,穷举的范围。
3、如上所述,Zbc,被衰减的最够多,定性缩小搜索范围,忽略。

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csdnpurple| | 2021-9-20 12:39 | 只看该作者
csdnpurple 发表于 2021-9-17 16:56
叶 即将攻入无人区
显然spice并没有设置解此问题的功能 谁知道有没有软件可以求指定电路特性和电路拓扑的 ...

研究了一下,像matlab的滤波器设计工具箱   Filter Solutions 等软件都得用到这些逼近算法所以算不上技术制高点,只能算在中国是掐脖子技术

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csdnpurple| | 2021-9-20 12:53 | 只看该作者
本帖最后由 csdnpurple 于 2021-9-20 13:23 编辑
csdnpurple 发表于 2021-9-20 12:39
研究了一下,像matlab的滤波器设计工具箱   Filter Solutions 等软件都得用到这些逼近算法所以算不上技术 ...

又研究了一下,

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Jack315| | 2021-9-20 13:51 | 只看该作者
叶春勇 发表于 2021-9-20 11:14
我也进行了一定程度的定性分析,我用的式Y-Δ转换

推导如下

这个电路分析的难点在于两个电容之间的那些节点。

这些节点使得均衡器的的各个通道之间相互耦合,
从而无法对每个通道单独进行优化。

无论是推导显式表达式,还是数值分析方法,难度都不小。
任何一种方法做出来,都可以认为是一种突破。

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叶春勇|  楼主 | 2021-9-20 15:52 | 只看该作者
csdnpurple 发表于 2021-9-20 10:32
曲线逼近问题,巴特沃斯、切比雪夫前辈研究过,但与这个问题有些不同,使用那个万能的AI思想应该可以解决这 ...

这个问题,用经典的高等数学,就是求导,得到某极大值,极小值。难度在于,拉普拉斯表达式,很长。目前线性代数表达式还是很短的。I=Y*U。
基于这条道路,从表达式出发,需要对线性代数表达式进行若干数学操作。这是我所认为的解析方法。我主要是参考状态空间方程的方法,通过一些线性代数运算,直接搞出极点配置法的控制器,的确很神奇。主要是自己对线性代数理解还很肤浅,还不能用线性代数的思想,进行兵团作战。
这也是论坛里一些教授所强调的本科阶段的道路,正向推导。数学基础为高等数学,线性代数,信号与系统
这条道路为阳,是水平高。给出的结果是无法辩驳的。

按照玄学,还有一条道路,我认为就是与上述相反的道路。应该就是数值分析。AI应该是自动化的曲线拟合,应该属于自动化的数值分析。我也认为可以。
这条道路的思想,基于概率论与数理统计,曲线回归,还涉及《数值分析》。传递函数反着来,根据响应,通过曲线拟合,反推出传递函数。
这条道路为阴,是水平深。给出某个能用的解。例如训练出的ai里面的权重参数,是什么东东?
目前来看,数值分析的道路,需要学习的课程,在大学明显更“高级”。再玄学里,其实是收敛之道。
这是我对HWM强调大学本科一二年级的东西尤其重要的一些分析。在玄学里是水平高之道。



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