Introduzione alla simulazione della THD

LTS permette di valutare la distorsione, in questo caso THD del circuito esaminato; dopo vedremo passi necessari.

I puristi contestano il fatto che lo spice non ti dice come suona l’ amplificatore, ti da una buona idea di come funziona elettricamente e ti permette di vedere l’ andamento della distorsione.

Il designer in base alla propria esperienza sceglie una o più configurazioni e le testa e adatta alle proprie esigenze.

Il designer segue il suo intuito e a volte partorisce soluzioni bislacche, la simulazione aiuta per un primo test della circuitazione.

La simulazione inoltre permette di studiare applicazioni complesse come la cancellazione armonica.

Simulazione della THD

La distorsione negli amplificatori a valvole la si può valutare per via grafica con metodi assai laboriosi e geniali (stiamo parlando degli anni 30).

I simulatori spice permettono di visualizzare l’ andamento e la percentuale di THD con pochi secondi di simulazione, il risultato dipende dalla bontà del modello impiegato.

Vediamo ora come determinare la THD con LTS, come esempio usando il circuito SRPP di 6H8C che vediamo sotto.

Per ragioni di semplicità ci limiteremo all’ analisi del circuito alla frequenza di 1 kHz, risulta piuttosto semplice poi farla anche per altre frequenze.

Prima di procedere con l’ analisi della distorsione di uscita conviene verificare che la tensione Vout di uscita non abbia clipping.
Per avere una forma di uscita indistorta come in fig sotto (all’ osservazione visiva) si diminuisce l’ampiezza del segnale del generatore V2⁽¹⁾.

Le giuste impostazioni per fare la misura della THD si vedono in alto a sinistra nello schema di ora vediamole in dettaglio:

.tran 16m imposta un analisi al transiente della durata di 16 ms (8 cicli del segnale da 1 kHz).

.option plotwinsize=0 mette OFF la compressione dei dati, migliorando la precisione dell’ analisi.

.maxstep=0.48831106u questo parametro è il timestep ottimale per il segnale di 1 kHz.

.four 1kHz 10 4 v(vout) questa direttiva include l’ analisi di Fourier nel file error log e dice che l’ analisi viene fatta negli ultimi 8 periodi del segnale di ingresso alla fine della simulazione.

L’ ampiezza delle dieci armoniche viene rappresentata in dBV rapportati alla fondamentale da 1 kHz.

Con il puntatore del mouse sul grafico della forma d’ onda cliccate sul tasto sinistro e selezionate View → FFT dal menu a discesa.

Vi apparirà una finestra di selezione dove la tensione di uscita V(Vout) è selezionata, selezionate Specify a time range.
Mettete Start Time a 4 ms per dare il tempo al circuito di stabilizzarsi; alla fine la finestra si presenterà come in figura sotto

Diamo l’ OK e verrà “plottato” l’ andamento della distorsione visibile sotto in figura sotto.

Torniamo ora sullo schema e cliccando con il tasto sinistro selezioniamo
View-> SPICE error log.

La lista delle prime 10 armoniche e la loro ampiezza verrà visualizzata anche la THD totale di figura sotto:

Si ricorda che LTS usa il punto come separatore decimale.

Conclusioni

Abbiamo mostrato in modo semplice come si simula la THD con LTS.

In una prossima puntata spiegheremo dettagliatamente il perché dei settaggi.

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Saluti Tiziao

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Note

(1) Se sapete l’ ampiezza massima che vi serve come ad esempio in un driver per valvola finale. La distorsione la rapportate a quella ampiezza.