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香料滞后模拟

2021年1月22日通过凯文亚历沃德

当处理多值传递函数时，在SPICE中建模迟滞可能很困难。在本文中，我们将教你一种“作弊”的方法来解决这个问题。

本文提供了一种构建标准SPICE模型的技术，该模型能够对具有连续滞后的系统的基本特性进行建模。

本文中的示例模型显示向音频信号添加高频正弦波偏置，以减小模拟录像机上的信号的失真。该技术允许足够精确的近似，其示出了滞后导致的失真以及如何通过添加高频偏压来减少。

建模滞后的基本问题是它是具有存储器的静态或直流效应。也就是说，下一个值不仅取决于当前值，还取决于最后一个值。但是，这个最后值依赖性不依赖于时间。这导致多值转移功能。

不幸的是，标准SPICE并不直接支持这种类型的建模。在SPICE中，所有对最后一个值的依赖通常是线性积分的结果，这本质上导致了频率相关的传递函数，而没有考虑失真机制。

解决这个问题的方法就是认识到人们可以作弊。模拟模型只需要在有限的频率范围内近似地做它们需要做的事情。分析表明，在信号改变斜率方向以提供有效迟滞之前，可以使用一个小电容和非线性二极管电阻连续存储信号的最后一个值，而不过分依赖于频率。

这与一些SPICE“滞后”模型形成了对比，这些模型只有两个输出状态模型，不允许连续传递函数。

以下示意图构成了可用于建模的连续滞后模型的基础;例如，磁性核心。

注意这里输出电压是多值的，但本质上是与死带线性的。当信号改变方向时会产生死带。它可以通过二极管参数N来调节。

这个块的输出电压，本质上，线性地跟随输入，但是有一个偏移电压。当输入转过来时，电容保持电压，使从达到的峰值电压开始有一个死带。

操作的关键原理是存在非线性阻抗，其具有用于前进和反向偏置条件的敏锐的电阻。标准二极管方程是最简单的，但不是技术的必要方程。它在此用于说明该方法。

可采用替代方程来微调响应特性。输入电压也可以进一步处理，以获得不同的非线性传递曲线。这里的例子使用了二极管的行为模型:

exp({k}*v(a,c)) - 1)

为了获得一个精确的模型，元件的值的选择使频率效应在系统期望被建模的频率范围内最小化。

R的时间常数_负载和C._内存应使转弯前的最后一个电压不泄漏太多。通过驱动阻抗(在这种特殊情况下，即二极管)的充电电流不会限制系统在期望的工作频率范围内的响应。

根据上述拓扑结构，可以得到以下不同输入电压和频率下的传递函数和迟滞图:

图的关键点是，超过1000：1的频率范围，电压传递函数和滞后电压是相对恒定的，从而形成对实际直流滞后的良好近似。

一般来说，一个SPICE行为电阻是由一个具有所需正向和反向特性的可控电流源构成的。例如，正如我们上面指出的，可以通过改变二极管参数“N”从其默认值“1”来调整迟滞死带电压。

在下一篇文章，我们将在记录的模拟信号的示例应用中使用我们的模型来分析失真的减少。