СКГМИ

ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО «ОСНОВАМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ»

НА ТЕМУ:

«РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ»

ВЫПОЛНИЛ:

Студент группы ЭМб-11-1

Базров К.В.

ПРОВЕРИЛ:

ЯРОВОЙ ИВАН ФЕДОРОВИЧ

г. Владикавказ 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение (1 страница);

1. Описание назначения и принципы работы схемы узла (3-5 стр.);

2. Описание режима анализа схемы, реализуемых модулем PSpice(2-3 str);

3. Электронная схема (начерченная при помощи модуля CAPTURE) и описания моделей ее компонентов (3-6 стр.);

4. Описание работы с модулем Probe (2-4 str);

5. Результаты моделирования и их анализ (4-6 стр);

Выводы (1-2 стр).

Введение

Все нужно делать как можно проще, но и не упрощать.

Альберт Эйнштейн

За всю историю развития электронной техники не было изобретения, которое оказало бы большее влияние на работу специалистов, чем программа PSpice. С появлением PSpice достаточно иметь под рукой стандартный персональный компьютер, чтобы смоделировать работу сложнейших электронных схем. При этом результаты в большинстве случаев оказываются точнее полученных в лабораторных условиях, хотя бы потому, что PSPICE не допускает погрешностей в измерениях.

Программы-имитаторы стали незаменимым инструментом в работе профессиональных электронщиков. настоящее время существует целый ряд моделирующих программ, и практически все они созданы на основе SPICE, которая была разработана специалистами университета Беркли. PSPICE считается образцом имитатора и используется электронщиками во всем мире чаще, чем все остальные моделирующие программы вместе взятые.

Фирма OrCAD (основана в 1985 г.) в начале 1997 г. выпустила систему нового поколения OrCAD 7.0 для Windows. Моделирование аналоговой или смешанной аналого-цифровой части проекта проводится с помощью программы PSpice, передавая описание проекта в текстовом виде, или с помощью пакета ICAP фирмы Intusoft, интегрируемого с графическим схемным редактором OrCAD Capture. 

В начале 1998 г. фирмы MicroSim и OrCAD объединились, причем новая фирма получила название OrCAD. В результате под маркой OrCAD начали распространяться программы моделирования и оптимизации аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств, разработанные прежде фирмой MicroSim и не имеющих пока интерфейса с редактором схем OrCAD Capture. В ноябре 1998 г. выпущена новая система OrCAD 9.0, объединившая все перечисленные выше модули под управлением одной интегрированной оболочки. 

В марте 2000 г. отделение Cadence PCB System Division фирмы Cadence Design Systems, в которое преобразована компания OrCAD, выпустило очередную версию OrCAD 9.2. В нее включили второй редактор принципиальных схем PSpice Schematics, заимствованный из популярного в свое время пакета DesignLab, и из нее, к сожалению, исключили модуль проектирования цифровых устройств OrCAD Express (замененный поставляемым отдельно пакетом программ FPGA Studio фирмы Synplicity).

1 Описание назначения и принципы работы схемы узла

Первый полупериод [0:π]

Из источника синусоидального напряжения V1(см. рис. 1) подается напряжение на мостовую схему выпрямления, в диагональ которой включен тиристор Х1(см. рис. 2). Положительно заряженный ток течет из первого вывода источника синусоидального напряжения V1 через резистор R1, затем через диод D2, далее - через тиристор X1 и, наконец, через диод D3 к отрицательному полюсу источника синусоидального напряжения V1. В результате, на нагрузке (резисторе R1) будет рассеиваться некоторое количество мощности (падение напряжения). Протекание тока, в этом случае, будет возможна только в случае, когда открыт тиристор Х1. Он открывается, когда к его аноду прикладывается «плюс», к катоду – «минус», а на, так называемый, «управляющий катод» подается «положительный» управляющий сигнал Как только тиристор Х1 закроется, ток через нагрузку протекать не будет, соответственно, не будет и падения напряжения.

Второй полупериод[π:2π]

На этом отрезке из источника V1 будет вытекать отрицательно заряженный ток. Естественно, ни о каком «открытии» тиристора речи не может быть. Он будет закрыт. Ток не будет протекать через нагрузку. На ней не будет выделяться энергия.

Когда подать импульс на управляющий катод открывающий тиристор

Если подать напряжение в момент времени [0:π], то ток будет протекать во время V(wt). Если мы подадим во время [π:2π], то – V(wt) и т.д. - в зависимости от того, где мы откроем. Эту величину можно измерять в угловой мере, этот угол называется «углом отпирания тиристора». Для того, чтобы формировать этот сигнал управления и существует остальная часть схемы. Она состоит из двух транзисторов. Здесь ситуация такова: когда тиристор Х1 заперт, то ток протекает из источника синусоидального напряжения – +V1, далее - через резистор R1, далее - через диод D2, далее - через резистор R4, далее – через R7, далее - через конденсатор C1, далее – через диод D4 и, наконец, на -V1. И конденсатор С1 заряжается (произведение R7*C1 будет определять как зарядился конденсатор). И как только он зарядится до некоторого напряжения, при котором откроются транзисторы Q1 и Q2, через резистор R6 потечет ток и «выработается» управляющий сигнал для тиристора Х1.

И последнее: как менять угол отпирания тиристора? – очень просто! Надо менять сопротивление R7. Как только мы меняем это сопротивление, меняется постоянная заряда конденсатора, изменяется время открывания транзисторов (Q1 и Q2), и импульс появляется на «управляющем катоде» в различное время. Что и требовалось доказать.

Рис. 1 - Переменное напряжение