在本文中，我们将探讨使用“.AC”指令进行交流分析，这是评估电路频率响应的主要技术之一。它是SPICE最强大的功能之一，它让人们能够研究电路的频率响应，即电路对不同频率信号的反应。从带通滤波器的响应到高频电路中的振荡，借助它，设计人员可以了解电路在不同情况下的行为。
电容器的容抗
让我们通过一个简单的例子来了解一下.AC指令的运行原理。图1显示了一个由以下电子元件组成的电路：
V1：12V正弦电压发生器，频率可变。
C1：3.3uF的电容器。
其中：
Xc是电容器的容抗，以Ω为单位。
f是信号的频率，以Hz为单位。
容抗用于滤波电路，其中电容器在不同的工作频率下表现不同。基于这种行为，3.3uF电容器在不同频率下的阻抗如下：
1000Hz：48.23Ω
2000Hz：24.11Ω
3000Hz：16.07Ω
4000Hz：12.06Ω
5000Hz：9.64Ω
6000Hz：8.04Ω
7000Hz：6.89Ω
8000Hz：6.03Ω
9000Hz：5.36Ω
图1：电容器在不同频率下具有不同的容抗
* REACTANCE by Giovanni Di Maria V1 in 0 SINE(0 1 1K) AC 12 C1 in N001 3.3uF R1 N001 0 1 .ac lin 10000 1 10k .backanno .end
* REACTANCE by Giovanni Di Maria V1 in 0 SINE(0 1 1K) AC 12 C1 in N001 3.3uF R1 N001 0 1 .probe alli .control ac lin 10000 1 500k plot i(R1) .endc .end
图2：使用LTspice(上)和ngspice(下)绘制的不同频率下R1上的电流图
无源带通滤波器的创建和仿真
本节介绍RLC带通滤波器的仿真，更重要的是，观察其频率响应，RLC带通滤波器是用于从电信号中选择特定频率的重要组件。如图3所示，它由三种主要类型的元件组成，即电阻器(R)、电感器(L)和电容器(C)。这些组件可以根据需要串联或并联连接。RLC带通滤波器仅选择并允许一定范围的频率通过，衰减低于和高于截止频率的频率。对于滤波器组件的计算，有相应的文献资料，并且还有许多有助于设计的工具、软件应用和计算器。示例中设计的滤波器具有以下特性：
滤波器：带通滤波器。
类型：Chebyshev(切比雪夫)。
阶数：3。
下限截止频率：150Hz。
上限截止频率：250Hz。
输入阻抗：50Ω。
图3：带通滤波器接线图
使用LTspice设计的滤波器中使用的组件如下：
V1：输入音频信号。
R1：50Ω电阻器。
R2：50Ω电阻器。
C1：39uF电容器。
C2：8.2uF电容器。
C3：8.2uF电容器。
L1：电感18mH。
L2：电感82mH。
* Bandpass filter by Giovanni Di Maria V1 N001 0 SINE(0 1 1K) AC 12 C2 N002 N003 8.2uF L2 N003 N004 82mH R1 N002 N001 50 C1 0 N004 39uF L1 N004 0 18mH C3 N004 N005 8.2uF L3 N005 out 82mH R2 0 out 50 .ac lin 10000 1 1k .backanno .end
* REACTANCE by Giovanni Di Maria V1 N001 0 SINE(0 1 1K) AC 12 C2 N002 N003 8.2uF L2 N003 N004 82mH R1 N002 N001 50 C1 0 N004 39uF L1 N004 0 18mH C3 N004 N005 8.2uF L3 N005 out 82mH R2 0 out 50 .control ac lin 10000 1 1k plot v(out) .endc .end
图4：使用LTspice和ngspice时的带通滤波器频率响应
晶体管放大器的频率响应
* Amplifier by Giovanni Di Maria V1 N001 0 5V Q1 N002 N003 N004 0 BC547B R1 N001 N002 2.2k R2 N004 0 1k R3 N001 N003 22k R4 N003 0 10k C1 N003 In 10nF V2 In 0 SINE(0 10mV 1k) AC 10mV C2 Out N002 1µF R5 Out 0 47k C3 N004 0 100uF .model BC547B NPN(IS=2.39E-14 NF=1.008 ISE=3.545E-15 NE=1.541 BF=294.3 IKF=0.1357 VAF=63.2 NR=1.004 ISC=6.272E-14 NC=1.243 BR=7.946 IKR=0.1144 VAR=25.9 RB=1 IRB=1.00E-06 RBM=1 RE=0.4683 RC=0.85 XTB=0 EG=1.11 XTI=3 CJE=1.358E-11 VJE=0.65 MJE=0.3279 TF=4.391E-10 XTF=120 VTF=2.643 ITF=0.7495 PTF=0 CJC=3.728E-12 VJC=0.3997 MJC=0.2955 XCJC=0.6193 TR=1.00E-32 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.333 FC=0.9579 Vceo=45 Icrating=100m) .control ac lin 100000 1 900meg plot v(out) xlog .endc .end
图5：简单共发射极晶体管放大器的电路图
图6：使用LTspice(上)和使用ngspice(下)的共发射极放大器的频率响应
结论
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