如果您不是那種喜歡解微分(fēn)方程的(de)人(rén)，或者您隻是喜歡寫代碼，那麼，當您使用(yòng) SPICE 模擬器時，便會對時域中 RLC 網路的(de)行為有所瞭解。您也(yě)可(kě)以透過多(duō)頻率反覆運算(suàn)，或者直接在頻域中分(fēn)析這種行為。我們先瞭解下(xià)基本的(de) RLC 網路，以及如何在 SPICE 套裝軟體中重現這些電路的(de)行為。
簡單 RLC 電路的(de)時域分(fēn)析
RLC 電路是一種電阻、電容和(hé)電感組成的(de)電路結構，通(tōng)常稱為 RLC 電路。由於電容和(hé)電阻具有一些頻率相關的(de)電抗，當用(yòng)交流信號驅動時，該系統的(de)行為將產生一些有趣的(de)效果。當涉及諧波信號、脈衝或線性調頻信號時，電壓源對於電壓調節至關重要。在頻域中，我們可(kě)以清楚地瞭解到電壓/電流源頻率對 RLC 電路輸出和(hé) RLC 網路中不同部分(fēn)電流的(de)影(yǐng)響。
頻域的(de)結果可(kě)以透過傅立葉逆變換轉換回時域（反之亦然）。然而，暫態響應等一些效應在時域中更容易計算(suàn)。由於矩陣表述相對簡單，SPICE 模擬自然有助於時域分(fēn)析。
RL 電路和(hé) RC 電路也(yě)與 RLC 電路有關。如果我們使用(yòng)的(de) RLC 網路不僅僅是簡單的(de)串聯 RLC 電路，瞭解這些電路的(de)行為有助於解釋時域模擬結果。當使用(yòng) RLC 電路的(de)解析時，透過在相關 RLC 電路的(de)解中分(fēn)別取 L=0 或 C=0，可(kě)以瞭解 RC 電路或 RL 電路的(de)行為。
請注意，當與 DC 電源一起使用(yòng)時，電阻電感並聯（RL 電路）必定形成短路。因為電感的(de)阻抗是頻率的(de)線性函數，所以採用(yòng) DC 電源時，電感阻抗為零。這類電路對於 DC 電路意義不大(dà)，但可(kě)以用(yòng)來隔離放大(dà)器，避免高(gāo)頻容性負載效應。
RC 電路中，當電容和(hé)電阻串聯時，我們可(kě)以採用(yòng)時域模擬來分(fēn)析 AC 電壓如何耦合到電路中。或者，當電阻和(hé)電容並聯時，可(kě)以分(fēn)析 AC 信號如何繞過電阻。這對於電源完整性分(fēn)析尤為重要，因為我們可(kě)能需要檢查是否有任何 AC 雜訊成分(fēn)從 DC 電源中過濾出來。這兩種分(fēn)析都應作為頻率的(de)函數進行，以便瞭解 RC 電路如何充當濾波器。
RLC 網路暫態分(fēn)析
RLC 網路以及更大(dà)的(de) RLC 網路中的(de) RC 或 RL 網路，將會有特定的(de)時間回應，這取決於驅動電路的(de)是諧波源、任意波形、DC 電源，還是可(kě)以輕鬆界定為時間函數的(de)其他(tā)任何電源。這便是時域模擬在 RLC 網路中如此有效的(de)原因，使我們能夠分(fēn)析電路對脈衝或線性調頻（或兩者兼有）電壓源的(de)回應。
線性調頻脈衝在雷達和(hé)光(guāng)學應用(yòng)中十分(fēn)重要
當使用(yòng) AC 電源時，大(dà)多(duō)數 SPICE 套裝軟體都具備圖形化(huà)使用(yòng)者介面且能夠掃描 AC 頻率範圍並分(fēn)析系統行為。但是，我們也(yě)可(kě)以進行暫態分(fēn)析，並分(fēn)析電路如何及時回應不同頻率的(de) AC 電源。我們可(kě)以在時域中分(fēn)析不同頻率下(xià)的(de)電路輸出，並比較信號的(de)不同品質。
暫態分(fēn)析對於觀察網路的(de) DC 輸入或脈衝如何響應也(yě)十分(fēn)有效。採用(yòng) DC 輸入時，我們可(kě)以觀察由於 DC 電壓源輸出的(de)變化(huà)，電路不同部分(fēn)上電至不同電壓和(hé)電流的(de)速率。這些曲線為指數形式，稱為暫態曲線。它們對 PCB 有重要影(yǐng)響，因其決定了(le)電源分(fēn)配網路中雜訊或數位切換信號等引起驅動電壓發生明(míng)顯變化(huà)時，電路的(de)響應速度。
RLC 電路的(de)拓展知識
借助基於 SPICE 的(de)模擬器，我們還可(kě)以分(fēn)析 RLC 網路的(de)其他(tā)很多(duō)方面，在此僅介紹非常有用(yòng)的(de)兩點。首先，透過以菊輪鍊形式連接多(duō)個 RLC 網路，我們可(kě)以輕鬆構建高(gāo)階濾波器。然後，我們可(kě)以模擬這些高(gāo)階濾波器的(de)暫態響應和(hé)電壓輸出。如果在電路分(fēn)析中我們還使用(yòng)了(le)頻率掃描，則可(kě)以確定網路的(de)傳遞函數。
PCB 上的(de)光(guāng)敏感測器
性能卓越的(de) SPICE 軟體工具能夠分(fēn)析工作溫度變化(huà)如何影(yǐng)響 RLC 網路的(de)輸出。這對於 PCB 尤其重要，因為除非我們設計的(de)電路闆具有精密的(de)熱管理(lǐ)能力，否則 PCB 運行溫度可(kě)能超過室溫。
Cadence 的(de) PCB 設計工具可(kě)簡化(huà)對簡單 RLC 電路和(hé)更複雜電路的(de)時域分(fēn)析，我們可(kě)以透過構建模型，類比和(hé)分(fēn)析電路圖和(hé)/或 PCB 中電路的(de)行為。
譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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