В.А. Нахалов

Моделирование радиоэлектронных схем

Лабораторный практикум

Хабаровск - 2008

Рецензент:

Доктор технических наук, заведующий кафедрой «Автоматики и Телемеханики» Дальневосточного университета путей сообщения

А.И. Годяев

Нахалов В.А.

Н 349

Моделирование радиоэлектронных схем: лабора-торный практикум.

В.А. Нахалов – Хабаровск: - Изд-во ДВГУПС, 2008. -24 с.: ил.

Рассмотрены вопросы моделирования радиоэлектрических схем с ис-пользованием пакета программ Electronic Workbench.

Предназначена для студентов, изучающих курс «Каналообразующие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи» в ка-честве лабораторного практикума.

Введение

В каналообразующих устройствах систем связи преобразователи спектров играют важную роль. Ранее используемые нелинейные приборы (диоды и транзисторы) в процессе преобразования дают широкий спектр гармоник, что заставляет применять сложные фильтры. Поэтому параметрические элементы и, в первую очередь аналоговые перемно-жители получили широкое распространение в приемо-передающей ап-паратуре в качестве модуляторов, демодуляторов, преобразователей частоты.

В предлагаемый лабораторный практикум включен цикл лабораторных работ и исследований радиоэлектронных схем, выполненных на моделях аналоговых перемножителей, предложены задания для студенческих научных работ.

1. Аналоговые перемножители.

В радиоэлектронных цепях, кроме линейных и нелинейных, широко используются параметрические цепи - это цепи, в которых хотя бы один из коэффициентов (параметров) зависит от времени. Примером такой цепи может служить усилители с управляемым коэффициентом усиления, изме-нения барьерной емкости p-n перехода под действием напряжения и т. д.

Из курса электроники известно, что коэффициент усиления пропор-ционален крутизне транзистора и сопротивлению нагрузки, т. е.

Если один из параметров схемы S или R изменять внешним воздействием от отдельного входа , то напряжение на выходе будет определяться:

,

т. е. получаем идеальный перемножитель. Основным элементом совре-менного аналогового перемножителя является дифференциальный усили-тель (ДУ), в состав которого включен управляемый источник тока в цепи эмиттеров.

Рис.1 Перемножитель на дифференциальном усилителе.

Дополнительный входной сигнал Y подается на базу транзистора источника тока. При этом изменяется ток источника тока, изменяются токи эмиттеров транзисторов ДУ. При изменении токов эмиттеров транзисторов ДУ пропорционально изменяется их крутизна, а следовательно и коэф-фициент передачи (усиления) ДУ по входу X. В итоге получим перемножение сигналов подаваемых на входы X и Y.

Отметим, что в рассмотренной схеме напряжение на входе Y должно быть только положительным, в противном случае транзистор генератора стабильного тока закроется, и коэффициент передачи схемы по входу X будет равен нулю. Для обеспечения работы перемножителя при любом знаке напряжения на входе Y в схеме вводят дополнительные элементы, которые образуют дифференциальный усилитель из двух источников тока, поэтому на вход Y можно подавать напряжение любой полярности. Такие перемножители называются четырехквадрантными. Этим названием под-черкивается возможность их работы, как с положительным, так и с отрица-тельными напряжениями на любом из входом. Примером может служить интегральная микросхема KР525ПСIA (зарубежный аналог АД532), пред-назначенная для работы в радиоэлектронной аппаратуре в качестве аналогового перемножителя сигналов с регулируемым масштабным коэф-фициентом. В десятой и восьмой версиях EWB имеется ее модель. Во всех версиях, включая EWB 5.12, имеется идеальная модель, которая также через диалоговое окно позволяет устанавливать коэффициенты усиления по входам X и Y, и общий коэффициент усиления, а так же уста-навливать постоянные составляющие. Рассмотрим пример. Имеется ис-точник , U=2В. Нужно получить источник . Установим и , ,

тогда . Как видим, появилась постоянная составляющая, . Если ее присутствие на выходе не желательно, то в перемножителе нужно установить начальное смещение на выходе .

Условное обозначение перемножителя приведено на рисунке 2.

Рис 2. Условное обозначение перемножителя.