Simulation der Schaltungsteile des µBitX V5 mit LTspice

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Diese Seite beschreibt die Simulation der Schaltungsteile des µBitX V5 mittels LTspice und geht bei Bedarf auf die notwendigen oder hilfreichen Einstellungen ein.

Wir orientieren uns an den gekennzeichneten Funktionsgruppen im Schaltplan.

Passive Schaltungsteile sind Schaltungen, die das Signal nicht verstärken und / oder ohne eine zusätzliche Spannungsversorgung auskommen.

Im µBitX gibt es eine Handvoll passiver, mehrpoliger LC-Filter, die sich für einen Einstieg in die Simulation sehr gut eignen.

Zum Warmwerden beginnen wir mit dem 30(nbsp)MHz Tiefpass-Filter, welches bidirektional arbeitet, also gleichwohl für den Empfang, als auch fürs Senden verwendet wird.

Die Schaltung wird in LTspice erstellt und als Datei 30mhz_lowpass.asc abgespeichert. Dabei werden zur besseren Übersicht die Ports mit den Namen der Testpunkte (TPs) (sofern vorhanden) und die Bauteile mit den gleichen Nummern (reference designator), wie im Schaltplan bezeichnet.

Hierarchische Modelleierung

Der Schaltplan wird als hierarchisches Symbol exportiert und nach einigen kosmetischen Anpassungen als 30mhz_lowpass.asy gespeichert.

Tipp: So lange Schaltplan und Symbol gleiche Namen haben und selben Verzeichnis abgelegt sind, kann im übergerordneten Schaltplan (TOP) das Symbol plaziert werden und es wird bei der Simulation der dahinterligende Schaltplan eingebunden. Das macht die Schaltung übersichtlicher.

<figure label> Oben: Schaltplan des 30(nbsp)MHz Tiefpass-Filters 30mhz_lowpass.asc; Unten: Hierarchisches Symbol 30mhz_lowpass.asy

Dateidownloads:

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Erste Simulation

Mit diesen beiden Dateien können wir nun unseren eigentlichen Schaltplan (das so genannte TOP-File) für die Simulation erstellen und als Datei µBitX_V5_30MHz-LPF_Test_manual.asc speichern. Der Abschluss des Mischers wird rein ohmsch angenommen (AC-mäßig sind die Ports des Synthesizers kurzgeschlossen) und wird durch das Netzwerk R103 || ( R102 + R101 || R100) nachgebildet.

Simulationsschaltung ubitx_v5_30mhz-lpf_test_manual.asc und mittels Plotfile ubitx_v5_30mhz-lpf_test_manual.plt erstellte Diagramme.

Dateidownloads:

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Hinweis: LTspice normiert die Bodediagramme auf die Amplitude der Klemmenspannung mit 1(nbsp)Volt (nicht etwa auf den Effektivert¹⁾) der AC-Quelle! Es empfiehlt sich, die AC-Quelle mit einem Innenwiderstand Rser (in der HF-Technik üblicherweise 50(nbsp)Ω), und einer AC-Amplitde 2 einzutragen, da im Falle der Leistungsanpassung die halbe Spannung über dem Innenwiderstand abfällt und somit die Klemmenspannung 1(nbsp)V bzw. 0(nbsp)dB(V) beträgt.

Die Simulation wird als AC-Analyse mit einem Frequenzsweep über den Bereich 100(nbsp)kHz bis 100(nbsp)MHz durchgeführt.

Nachfolgend wird die Erstellung der Diagramme besprochen, jedoch erfolgt noch keine Diskussion der Ergebnisse.

¹⁾

Der geneigte Leser möge hierzu eigene Untersuchungen anstellen.