Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Laplace-Quelle für SC-Filter in LTspice


von Stevie der Ahnungslose (Gast)


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Hallo,

Wie bereits aus der Überschrift ersichtlich ist, würde ich gern einen 
SC-Filter mit LTspice simulieren. Der Einfachheit halber wollte ich mit 
einem passiven Tiefpass anfangen. Da die AC-Analyse bei Schaltern nicht 
(so ohne Weiteres) möglich ist, hab ich geguckt was die Literatur so 
hergibt und bin dabei bei der Aufteilung in separate Taktphase gelandet. 
Mein Problem besteht jetzt darin, dass ich irgendwie an der Syntax für 
die Verwendung der Laplace-Transformation scheitere.
Die Hilfe von LTspice hat mich nicht weiter gebracht.

Im Anhang befindet sich die Vorlage, die ich zu plagiatieren versuche 
und meine .asc

Meine Bitte ist, dass mir vielleicht jemand verrät, wie ich die Quellen 
über einen Laplace-Ausdruck koppeln kann. Sind B-Quellen überhaupt dafür 
geeignet?

Ich würde das Problem gern mit LTspice erschlagen, daher helfen mir 
Hinweise auf SPECTRE oder ähnliche Programme nicht.

Da die Simulation rein didaktischen Wert für mich hat, spielt es keine 
Rolle, ob es praktikabel ist oder nicht.

Ich bedanke mich schon mal im Voraus

von Peter D. (pdiener) Benutzerseite


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Wenn ich es richtig verstehe, sind einfach Wechselspannungsquellen 
gemeint mit der Kreisfrequenz omega = 2  Pi  f.

Grüße,

Peter

von Stevie der Ahnungslose (Gast)


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Hallo Peter,

Danke für deine zügige Antwort.
So wie ich das verstanden hab, handelt es sich bei der Ersatzschaltung 
um gesteuerte Strom -quellen, deren Wert über den momentanen Stromwert 
in der jeweils anderen Taktphase bestimmt wird. Damit kann ich schon mal 
keine B-Quellen nehmen.

Ich habe Schwierigkeiten die Kopplung der Stromqellen hinzubekommen. 
Also im Klartext: wie muss der Ausdruck bei value aussehen, um die 
Abhängigkeit der Stromwquellen von einander zu realisieren?
In B-quellen kann ich ja zum Beispiel schreiben: I=I(R2)*...
Das führt aber in gesteuerten Quellen zu Fehlermeldungen.

Gibts evtl. noch eine bessere Methode den Frequenzgang für eine switched 
capacitor Schaltung hinzukriegen?

Gruß,

Stevie

von Mischmasch (Gast)


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Stevie der Ahnungslose schrieb:
> Meine Bitte ist, dass mir vielleicht jemand verrät, wie ich die Quellen
> über einen Laplace-Ausdruck koppeln kann. Sind B-Quellen überhaupt dafür
> geeignet?

Ja. Jetzt lach nicht, dass steht sogar im LTSpice Handbuch.

von Stevie der Ahnungslose (Gast)


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Hallo Mischmasch,

Jetzt lach nicht, aber ich muss mich mal eben aus meinem ersten post 
selbst zietieren: "Die Hilfe von LTspice hat mich nicht weiter 
gebracht."

B-Quellen kann ich nicht nutzen, da es sich um gesteuerte Quellen 
handelt.

Ich hatte gehofft, dass mir evtl. mal Jemand ein Beispiel geben könnte, 
wie ich die Syntax richtig verwende. in der Vorlage steht ja an den 
Quellen z.B.:
 mit

Wenn ich dann die Quelle öffne und z.B. bei value folgendes eintrage:
kriege ich die Meldung das I(R2) unbekannt ist.

Gruß,

Stevie

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hm. Ich verstehe Laplace eh nicht und hab gelernt, daß Laplace und 
TRAN-Analyse in LTspice eh böse böse ist (Weil es nicht immer 
funktioniert).

Daher würde ich in deinem Problemfall das Ding mehrfach durch TRAN jagen 
und schon hat man den Frequenzgang. Zwischenwerte kann man interpolieren 
bzw. dann eine neue einzige TRAN bei einer interessierenden Frequenz 
laufen lassen.

Einfache SC-Anordnungen kann man direkt in ein lineares Modell 
überführen. Das ließe sich dann in der Frequenzanalyse verwenden.
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/SWCap/SWCap.htm

Ein ähnliches Problem sind lineare Modelle für SMPS Anwendungen. 
Eventuell findest du per Google dort ne Laplace-Lösung. Hatte da Papers 
gesehen.

Und wenn du dann noch an SC-Filter mit LTspice interessiert bist:
Da gabs eine Seite in japanischer Sprache, die SC-Filter in LTspice 
erklärte. Finde sie aber leider nicht mehr!!!!!

Ist glaube ich das einzige was in im Zusammenhang mit LTspice dazu gibt!

Ansonsten z-Transform googeln.


Im Anhang eines der wenigen Papers die ich dazu finden konnte.

und "analog___understanding_switched_capacitor_filters___an2168_12.pdf" 
im Net.
Das hier ist auch interessant:
Beitrag "Wie funktioniert dieses Filter?"

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite



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Das erwähnte Paper.

von Mischmasch (Gast)


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Stevie der Ahnungslose schrieb:
> Hallo Mischmasch,
>
> Jetzt lach nicht, aber ich muss mich mal eben aus meinem ersten post
> selbst zietieren: "Die Hilfe von LTspice hat mich nicht weiter
> gebracht."
>
> B-Quellen kann ich nicht nutzen, da es sich um gesteuerte Quellen
> handelt.

Blödsinn, nochmal Handbuch lesen. Die B-Quelle ist eine gesteuerte 
Quelle. Die flexibelste die SPICE hat. Du kannst dich natürlich auch mit 
einer G-Quelle rumärgern und dir die Stromsteuerung zubasteln.

> Wenn ich dann die Quelle öffne und z.B. bei value folgendes
> eintrage:kriege ich die Meldung das I(R2) unbekannt ist.

Nochmal Handbuch lesen. Da steht die richtige Syntax drin. Echt jetzt. 
Die haben die wirklich reingeschrieben. So ganz komplett. Die ist auch 
nicht anders wie beim Rest von SPICE. So gibt es auch da keine Ströme 
durch Bauelemente, sondern Ströme in Netzen. Du steuerst die B-Quelle 
genau nach Handbuch mit einem Strom und haust noch genau nach Handbuch 
eine Laplace-Transformation drauf, die hier sowieso nur für eine 
Verzögerung um einen Takt sorgen soll.

von Stevie der Ahnungslose (Gast)


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An alle Interessierten und nochmal speziell an Mischmasch,

Ich hab es jetzt nach längerem Rumgemache endlich hingekriegt, mir eine 
Bodeplott mit der Ersatzschaltung anzeigen zu lassen.

> So gibt es auch da keine Ströme
> durch Bauelemente, sondern Ströme in Netzen.

Das ist offenbar nicht ganz richtig. Aus der LTspice Hilfe:

" Expressions can contain the following:
o Node voltages, e.g., V(n001)
o Node voltage differences, e.g., V(n001, n002)
o Circuit element currents; for example, I(S1), the current through 
switch S1 or Ib(Q1), the base current of Q1. However, it is assumed that 
the circuit element current is varying quasi-statically, that is, there 
is no instantaneous feedback between the current through the referenced 
device and the behavioral source output. Similarly, any ac component of 
such a device current is assumed to be zero in a small signal linear .AC 
analysis. "

Trotzdem hat dein Hinweis mir offenbar geholfen. Danke.

Wegen dem Nullsetzen der Ströme in den Bauelementen bei der AC Analyse, 
musste ich die Stromquellen durch entsprechende Spannungsquellen 
ersetzen und jetzt klappts.

Grüße

Stevie

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Jetzt würde ich aber gerne auch eine richtige Sim sehen und selbst 
spielen wollen! Danke!!

Ich habe den Link zu LTspice SC-Filter auf japanisch auch wieder 
gefunden. Er bezieht sich auf PSoC-Chips von Cypress. Laplace scheint da 
gar nicht aufzutauchen. Ich kann aber auch kein japanisch und die 
Google-Übersetzung ist grausam.

http://gomisai.blog75.fc2.com/blog-entry-419.html

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