设置模拟

你需要知道的第一件事是如何使用Excel的COMPLEX函数。复函数族允许您直接处理我们在电路分析中需要的复数。例如，让我们计算图1中电路的输入阻抗。这是一种等效电路，你可能会看到一个大值电解旁路电容器。

Z(in)的方程就是各个分量的阻抗之和。Z(in)方程的推导如图1所示。现在，为了在Excel中设置这一点，我们构建一个包含R、C和频率扫描条目的电子表格，如图2所示。

Z(in)的方程是

”=复杂(B 3美元,1 /(2π* *美元A7 * B 4美元),”;- j”;)”。

第一个参数为实部，第二个参数为虚部，其中“j”表示标准工程复数符号，其中j =√-1。第三列和第四列使用IMABS和IMARGUMENT函数将Z(in)列中的复数值转换为幅度和相位(以度为单位)。IMARGUMENT产生以r为单位的答案，因此通过乘以180和除以将其转换为度π．

正如预期的那样，该电路的阻抗在低频时非常高，具有容性，并在高频时降低到与电阻相等的值。通过这种分析，您可以快速感受到特定旁路电容器的有效性。

非理想运放仿真

当然，并不是所有的问题都像上面的问题那么简单，但是我们可以把这些简单的技巧应用到更难的问题上。让我们来看看如何计算有限开环增益对运放电路响应的影响。同样，这在Excel中很容易做到。图3中的电路说明了问题的设置。注意开环增益是一个复数，通常反馈网络可以由复数阻抗组成。

我们可以从数据表中得到运算放大器的开环增益A(OL)(s)的值。我选择检查MX3554/BB3554，这是一个90MHz的运算放大器，其曲线如图4所示。我从图表中读取关键值，特别注意极值、拐点和增益下降附近的频率。在电路响应的世界里，事情倾向于在对数对数频率尺度上线性发生。曲线上任何其他需要的点都可以很容易地插值。数据书上显示电压增益与频率的曲线通常用dB量级与对数频率表示。

在输入图3中的公式以使用图4中的数据时，唯一棘手的部分是记住Excel对标量数使用的“*/±”操作符，而不是它们的复杂等号IMPRODUCT、IMDIV、IMADD和IMSUB。我将Z(f)和Z(I)建模为并行RC电路，以允许我进行补偿计算。结果如下图5所示:

(a)无补偿，增益= -100V/V
(b)增益= -100V/V, C(f) = 0.28pF

在这种情况下，我调整了反馈电容，使高频峰值变平。在其他情况下，您可能更喜欢调整为平坦响应的等纹波版本，并进一步扩展频率范围。

稳定

如果输出与输入同相且带增益，则运放电路将不稳定。要考虑稳定性，我们需要考虑回路增益而不是整个电路增益。对于反相运放配置，环路增益是图3中定义的beta (β)因子乘以-A(OL)。的情节-a (ol) × β如图6所示。

注意，当反馈同相时，反馈增益远低于1。增益也在迅速下降，因此当相位在某些频率达到零时，在我的图的右侧，增益将非常低(在这种情况下低于0.1V/V)。相位裕度是指增益达到单位时的相位，大于45度。因此，这个电路是稳定的。

其他的想法

这并不是Excel的全部功能。这里有一些额外的想法:

• Excel具有优化功能，您可以使用它来自动调整电容器以满足您的平面度标准。

• Excel有FFT和IFFT函数。再多做一点工作，这些电路也可以给你时域波形信息。对于RC电路，您可以分析旁路电源线上的电流故障;对于运算放大器，您可以查看波形的边缘和超调。

• 您可以使用Excel的随机数函数(RAND和RANDBETWEEN)来模拟制造公差，并包括PCB杂散的影响。直方图可以用来显示结果。其他Excel函数将根据您选择的各种概率分布函数生成随机值。