ENGI 2181 Electronics 2: Circuit Simulations 2023-2024Python

Java Python ENGI 2181

Electronics 2: Circuit Simulations

2023-2024

Assessment Brief:

Resit Coursework:

In this coursework, you are requested to create a comprehensive LTspice model ofan audio amplifier circuit. The project is deliberately open-ended to simulate a real-world design scenario, requiring you to conduct research into circuit designs, components, and consult online resources for using LTspice.

You will be asked to:

1. Prepare a comprehensive report documenting the design process, simulation setup, and results.

2. Include schematic diagrams, simulation waveforms, and plots of key performance metrics.

3. Analyse and interpret simulation results to draw conclusions about the amplifier's performance.

Coursework Tasks

Task 1: Schematic Design

- Design a schematic for a basic audio amplifier circuit using LTspice. Consider using operational amplifier- based circuits due to their simplicity and widespread use in audio applications.

- Provide suggestions for circuit designs and components. Useful resources include textbooks on analog electronics, application notes from semiconductor manufacturers, and reputable online tutorials.

-  Ensure  that  the  amplifier  has  appropriate  mid-band  gain  (e.g.,  20-40  dB) &n ENGI 2181 Electronics 2: Circuit Simulations 2023-2024Python bsp;and  frequency  response characteristics, targeting corner frequencies of 20 Hz to 20 kHz.

Task 2: LTspice Simulation

- Implement the designed schematic in LTspice simulation software, focusing on operational amplifier- based configurations.

- Specify component values and models used in the circuit.

- Run transient analysis simulations to verify the functionality of the amplifier circuit.

- Perform AC analysis to analyse frequency response and gain characteristics, focusing on the specified frequency range.

Task 3: Performance Characterization

- Characterise the performance of the amplifier circuit under different operating conditions, emphasizing parameter sweeps of resistor and capacitor values.

- Analyse the effects of parameter variationsongain, bandwidth, distortion, and other relevant performance metrics, emphasising the mid-band frequency range.

- Identify optimal component values to achieve desired performance specifications, considering trade-offs between gain, bandwidth, and distortion         

分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform, FRFT)是对传统傅里叶变换的拓展,它通过非整数阶的变换方式,能够更有效地处理非线性信号以及涉及时频局部化的问题。在信号处理领域,FRFT尤其适用于分析非平稳信号,例如在雷达、声纳和通信系统中,对线性调频(Linear Frequency Modulation, LFM)信号的分析具有显著优势。LFM信号是一种频率随时间线性变化的信号,因其具有宽频带和良好的时频分辨率,被广泛应用于雷达和通信系统。FRFT能够更精准地捕捉LFM信号的时间和频率信息,相比普通傅里叶变换,其性能更为出色。 MATLAB是一种强大的数值计算和科学计算工具,拥有丰富的函数库和用户友好的界面。在MATLAB中实现FRFT,通常需要编写自定义函数或利用信号处理工具箱中的相关函数。例如,一个名为“frft”的文件可能是用于执行分数阶傅里叶变换的MATLAB脚本或函数,并展示其在信号处理中的应用。FRFT的正确性验证通常通过对比变换前后信号的特性来完成,比如评估信号的重构质量、信噪比等。具体而言,可以通过计算原始信号与经过FRFT处理后的信号之间的相似度,或者对比LFM信号的关键参数(如初始频率、扫频率和持续时间)是否在变换后得到准确恢复。 在MATLAB代码实现中,通常包含以下步骤:首先,生成LFM信号模型,设定其初始频率、扫频率、持续时间和采样率等参数;其次,利用自定义的frft函数对LFM信号进行分数阶傅里叶变换;接着,使用MATLAB的可视化工具(如plot或imagesc)展示原始信号的时域和频域表示,以及FRFT后的结果,以便直观对比;最后,通过计算均方误差、峰值信噪比等指标来评估FRFT的性能。深入理解FRFT的数学原理并结合MATLAB编程技巧,可以实现对LFM信号的有效分析和处理。这个代码示例不仅展示了理论知识在
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