Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik AC-Simulation verstehen


von Alexander G. (grossmann200)



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Hallo,
anbei eine AC-Simulation mit ngspice (meine erste).

Was sagt mir diese?
Zunächst einmal, dass diese primitive Schaltung nicht frequenzabhängig 
ist. Irgendwie auch klar, ist ja auch kein Kondensator oder ähnliches 
drin.
D.h. doch also: bei jeder Frequenz fließt durch meine Stromquelle ein 
Strom von 10A (und führt zur gemessenen Spannung "signal1").

Was mir gerade nicht in den Kopf will:
Worauf wendet die AC-Simulation die Frequenzen an? Ich denke doch mal 
auf den Strom der Stromquelle.
Aber wenn der Strom gemäß einer Frequenz schwingt, dann hat man ja je 
nachdem zu welchem Zeitpunkt man gerade den Stromwert abliest einen 
anderen Wert (=die angehängte Tran-Simulation). Welcher dieser möglichen 
Stromwerte wird dann bei die AC-Analyse genommen? Ein Durchschnittswert?

Und richtig: das ist eine Anfängerfrage :-)

(ich muss auch gestehen, trotz mehrmaligen lesens des ngspice-manual 
nicht so richtig verstanden zu haben, wie bei einer AC-Simulation nun 
die Parameter an der Stromquelle zu wählen sind - beispielsweise um die 
Stromamplitude oder einen Offset festzulegen. Aber ich denke, ich sollte 
zuerst mal mein obiges Grundlagen-Verständnisproblem lösen.)

von Marius W. (mw1987)


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Die AC-Analyse ist einfach eine Betrachtung der Schaltung über 
verschiedene Frequenzen. In deinem Fall zwischen 8 und 12 kHz. Da es 
sich um Sinus-förmige Größen handelt (eben AC) reicht es, wenn du 
Amplitude oder RMS kennst. Dass das Signal sich natürlich auch zeitlich 
ändert braucht dich nicht zu interessieren.

Gruß
Marius

von Easylife (Gast)


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Alexander G. schrieb:
> Aber ich denke, ich sollte
> zuerst mal mein obiges Grundlagen-Verständnisproblem lösen.

Vor allem wahrscheinlich auch das mit "Strom" und "Spannung".
Die AC Simulation ist dazu da, das Frequenzabhängige Verhalten einer 
Schaltung zu simulieren.
D.h. deine Quelle (Strom oder Spannung) hat eine feste Amplitude, und 
wird während der Simulation in der Frequenz durch-ge-sweept.
Wie du schon richtig erkannt hast, ist in deiner Schaltung ja nichts 
drin, was irgendwie frequenzabhängig wäre.
Baue dir halt mal einen Tiefpass oder Hochpass (Widerstand und 
Kondensator), und du siehst, was passiert.

von Helmut S. (helmuts)


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Die AC-Analyse in SPICE berechnet die Amplitude über der Frequenz. Dazu 
wird die Schaltung vorher linearisiert falls nichtlineare Bauteile 
enthalten sind. Das gilt für alle SPICE Programme (ngSpice, Pspice, 
LTspice, ...)


x-Achse Frequenz
y-Achse Amplitude und/oder Phase

Die Grafikausgabe in ngspice scheint hier das Vorzeichen in die 
Amplitude hineinzurechnen. Das wird aber schwierig, wenn man nicht nur 
0° oder 180° Phase hat.

(Bei LTspice wäre jetzt eine Amplitude von 10kV und eine Phase 
von(-)180° angezeigt worden.)

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)


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Hallo Alexander,
vielleicht solltest Du mal LTSpice testen. Der Gunthard Kraus hat ein 
verständliches Tutorial erstellt. Auf der unten aufgeführten Seite sind 
auch Links zur kostenlosen Software und einigen Modellen aufgeführt.

Leichter Einstieg in die SPICE-Schaltungssimulation mit LTspice IV
http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html

Gruss Klaus.

von Kai K. (klaas)


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>vielleicht solltest Du mal LTSpice testen.

Oder TINA-TI von Texas Instruments. Ist auch kostenfrei.

von Alexander G. (grossmann200)


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Zunächst mal an alle: besten Dank für die Antworten! Y-Achse stellt die 
Amplitude da. Das brauchte ich, um weiter zu kommen - und so langsam 
fällt auch ein weiterer Groschen :-)

Bzgl. der Hinweise andere Simulationsprogramme zu verwenden: ich bin 
eingeschworener Linux-Fan. LTSpice bekommt man zwar unter Wine zum 
laufen, und vielleicht auch TINA-TI, aber dann mache ich mir meine 
nächste Baustelle auf (bis hin zum Thema Schaltungen dann auf ein PCB zu 
übertragen. So habe ich jetzt "einfach" die geda-Toolchain).

von Alexander G. (grossmann200)


Angehängte Dateien:

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Helmut S. schrieb:
> Die Grafikausgabe in ngspice scheint hier das Vorzeichen in die
> Amplitude hineinzurechnen. Das wird aber schwierig, wenn man nicht nur
> 0° oder 180° Phase hat.

nur zu Info:
bzgl. der Ausgabe von ngspice betreffend der Phase, siehe Anhang.

von Helmut S. (helmuts)


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Dann hätte aber V(signal1) 10k und nicht -10k sein müssen.
Vielleicht in ngspice besser mag(V(signal1)) oder abs(V(signal1)) 
plotten.

: Bearbeitet durch User
von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Ngspice plottet bei komplexen Größen nicht den Betrag, sondern den 
Realteil. Deswegen wird man meistens

Helmut S. schrieb:
> mag(V(signal1)) oder abs(V(signal1))

plotten lassen.

Oder man plottet gleich die dBs mit db(V(signal1)). Die db()-Funktion 
enthält bereits das abs().

von Alexander G. (grossmann200)


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Helmut S. schrieb:
> x-Achse Frequenz
> y-Achse Amplitude und/oder Phase
>
> [...]
>
> (Bei LTspice wäre jetzt eine Amplitude von 10kV und eine Phase
> von(-)180° angezeigt worden.)

Bin jetzt tatsächlich auf LTSpice umgestiegen (verwende aber zur 
Erzeugung des Schaltplans und der Netlist KiCAD).

LTSpice liefert bei einer AC-Analyse immer wie von dir angegeben die 
Amplitude u./o. Phase auf der Y-Achse.
Gibt es eine Möglichkeit, dennoch auch ein Diagramm zu erstellen, bei 
der auf der Y-Achse bspw. die Spannung für ein Netzknoten angegeben ist 
(über die Freq. ... als AC-Analyse halt)?

von dehug (Gast)


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Alexander G. schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit, dennoch auch ein Diagramm zu erstellen, bei
> der auf der Y-Achse bspw. die Spannung für ein Netzknoten angegeben ist
> (über die Freq. ... als AC-Analyse halt)?

Im Plotfenster über der Achsenbeschriftung (Mauszeiger=Lineal) linke 
Maustaste drücken - dann "Linear" auswählen. Auch andere 
Darstellungsarten sind möglich z.B. Cartesian anstelle von Bode -> Real- 
und Imaginärteil getrennt.

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