Учебное пособие 800296
.pdf
графического обозначения 
используя строку основных компонентов (рис.1.2) окна схем.
Удаление (коррекция) компонентов принципиальной схемы
При необходимости коррекции некоторых элементов принципиальной схемы необходимо вначале удалить соответствующий элемент (компонент, линию ), нажав левой кнопкой
мыши стрелку 
-«изменение режима» окна главного меню, активизировать режим (Select Mode) редактирования элементов или компонентов схемы. Затем, поведя курсор к компоненту, нажать левую кнопку мыши. При этом подсвечивается, обычно зеленым цветом, компонент или соответствующий текст на принципиальной схеме и затем, войдя в меню EDIT, выбирают CUT и удаляют необходимые атрибуты. Возникающие трудности при удалении элементов или вводе новых устраняются с использованием программы HELP главного меню.
4.2.2. Режимы работы транзисторов по постоянному току
Закончив ввод компонентов принципиальной схемы и,
проверив их значение, нажатием кнопки 
() Node Numbers (номера узлов) в окне схем определяют узлы, на которые подаются или с которых снимаются напряжения. Запомнив, или записав их, переходят в режим анализа усилителя по постоянному току, последовательно выполнив Analysis, Dynamic DC… На выпадающем подменю 
,
19
Рис.1.9
Активирована кнопка «Напряжения в узлах», что позволяет рассчитывать напряжения для выбранной в строке Temperature List температуры 27оС (или списка значений). Выбор режима Place Text (установка метки) позволяет получать на экране монитора, одновременно с величиной напряжения в узлах, значения температуры, при которой они определены. Как
показано на рис. 1.9 активизированы кнопки 
, что позволяет отображать в окне схем условия анализа, например
анализ схемы на постоянном токе, для температуры 27оС и отображением постоянных напряжений в узлах) с сохранением присвоенных программой позиционных обозначе-
ний |
компонентов. |
|
Для получения значений постоянных токов в цепях прин- |
ципиальной схемы (рис. 1.2) необходимо повторно нажать на
кнопку нумерации узлов 
и активизировать кнопку 
. Цифровое значение в процентах, в окне строки 
, указывает на возможность дискретно изменять значение сопротивления резистора или источ-
ника на 10% от номинального, заменой постоянных резисторов на переменные. Это происходит всякий раз выбором на клавиатуре кнопки Up Arrow или Down Arrow , при условии предва-
20
рительной активизации выбранного компонента, нажатием на
пиктограмму 
-«изменение режима» в окне схем. Определите значения токов в ветвях и оцените степень
отличия их значений от требуемых. Она не должна превышать одного процента.
При этом нумерация компонентов может отличаться от, приведенной на рис. 1.10, и это не требует редактирования. Однако это следует учесть при анализе свойств синхронного детектора в частотной или временной области.
Рис.1.10
Примечание: при правильном вводе значений компонентов принципиальной схемы преобразователя частоты, режимы работы транзисторов по постоянному току должны соответствовать, указанным в задании.
21
4.2.3. Временные характеристики и спектр на выходе синхронного детектора
Исследование свойств ПрЧ, реализованного с применением универсального аналогового перемножителя частоты во временной области проводится с применением принципиальной схемы (рис. 1.10) и воздействии на входе амплитудномодулированного напряжения с амплитудой несущей U0=0,25В.
Источник опорного напряжения c нулевой начальной фазой (гетеродина DG), формирует гармоническое напряжение с амплитудой Ur= 3 В и частотой F = 465 кГц (рис. 1.11).
Рис.1.11
Это отличает амплитуду и частоту сигнала генератора DG от значений, приводимых в списке правого окна подменю
, источников сигналов: 1 MHZ, 3PHASEA, 3PHASEB, 3PHASEC, 60 HZ (рис. 1.5). Форма напряжения ис-
точника сигнала Е1 (рис. 1.11).
Несколько отличается от «классического» вида АМ сигнала, что связано с относительно низкой частотой несущего колебания - 465 кГц.
Форма напряжения выходного сигнала для указанных значений амплитуд воздействующих напряжений и его спектр получается последовательным выполнением команд в окне
22
схем: Analysis, Transient…, Transient Analysis Limits, Run (рис. 1.12).
Рис. 1.12
Значения пределов анализа и исходные условия, вид кривых, выводимых на экран монитора, описаны в подменю 
. Кнопки на верхней строке означают:
- вход в режим анализа
- добавление строки, в перечень выводимых на экран монитора, содержание которой определяется положением курсора перед нажатием кнопки
- удаление строки, выводимых на экран монитора результатов, номер которой определяется положением курсора перед нажатием кнопки,
23
- ввод дополнительной информации в окно, определяемое положением курсора,
- подменю, реализующее пошаговое изменение параметров компонентов принципиальной схемы по закону, определяемому свойствами подменю,
- подменю “свойства” описывающее возможности, предоставляемые МС11 при анализе во временной области (изменение перечня выводимых кривых, цвета, расчет спектральных характеристик на ограниченном интервале времени и др).
- окно определяет пределы временного анализа; задается в формате: верхняя граница, нижняя границ, шаг разбиения всего интервала анализа (можно задавать только верхний предел, что означает наличие только верхней границы анализа, например, t=10 мсек, с нижней границей t=0),
- максимальный шаг разбиения задан-
ного интервала анализа.
Система МС11 выбирает наибольший интервал интегрирования, ограниченный лишь точностью, составляющей по умолчанию 0,01 на каждом интервале,
-число точек выводимых на печать
(вместо изображения кривой на экране монитора) при активи-
зации пиктограммы 
в соответствующей строке, и т.д.
Как видно из рис. 1.12, на экран монитора выводится напряжение в узле 31 (на входе усилителя низкой частоты), а также рассчитанный спектр этого сигнала (Harm (V(31)). Для расчета спектра выходного сигнала после окончания переходных процессов, например на временном интервале 8 мс н-10 мс, выполните команду 
На выпадающем подменю (рис. 1.13) выберите закладку FFT (быстрое прямое преобразование Фурье) и укажите основные параметры для расчета спектральных характеристик
24
Рис.1.13
Upper Time Limit - верхний предел анализа временных характеристик,
Lower Time Limit - нижний предел анализа временных характеристик
Number of Points - количество точек, используемых для вычисления спектральных составляющих. С помощью линейки прокрутки можно изменять их число и, соответственно, точность рассчитанных значений амплитуд составляющих спектра. Расширение интервала анализа увеличивает число вычисленных спектральных составляющих.
В рамке Auto Scaling указываются число рассчитываемых гармоник, с автоматическим выбором масштаба по отношению к первой гармонике и выводом на экран монитора ЭВМ постоянной составляющей спектра IncludeDCHarmonic (поме чается пользователем) а так же число выводимых гармоник AutoScaleFirst…Harmonic.
Default процедура расчета амплитудного спектра выбирается по умолчанию или Set Default устанавливается пользователем (выбирается нажатием кнопки).
Примечание: время расчета временных характеристик и спектра выходного сигнала составляет примерно 25 секунд.
Повторите расчет указанных характеристик при неизменной амплитуде несущего колебания Uо = 250 мВ (генератор Е1)
25
и опорного генератора (генератор DG) Ur = 3В, при частоте модулирующего колебания F=5кГц, воспользовавшись подменю 
с измененными пределами в колонке XRange и YRange с исключением влияния на выходной спектр процессов установления (рис. 1.14).
Рис.1.14
Приведите распечатку полученных результатов анализа с вычисленными значениями амплитуды выходного напряжения
икоэффициента гармоник.
4.2.4.Временные характеристики синхронного детектора
при воздействии однополосной амплитудной модуляции (ОАМ)
Исследуем процесс детектирования ОАМ, применив принципиальную схему синхронного детектора (рис.1.9). Параметры источника опорного напряжения (DG) приведены на рис.1.16 (подменю 
), а источника входного воздействия - на рис.1.17 (в качестве источника входного воздействия так же можно использовать источник гармонического сигнала).
26
Рис.1.15 Рис.1.16
Как и при воздействии амплитудно-модулированного сигнала, напряжения подключенных источников обладают равными (нулевыми) начальными фазами. Последовательно выполнив команды, находясь в окне схем: Analysis, Transient…,
Transient Analysis Limits, Run получаем результаты модели-
рования. Проделать данный пункт самостоятельно.
Для |
пределов |
анализа, указанных в подменю Tran- |
|
sient Analysis Limits |
и |
условий для расчета ампли- |
|
тудного |
спектра |
(на |
закладке Properties for Transient |
Analysis на выходе синхронного детектора, определяем величину амплитуды низкочастотного напряжения, используя метод двух курсоров.
Повторите моделирование при воздействии на входе син-
хронного детектора ОАМ сигнала |
с |
частотой 460 кГц, |
||
изменив |
пределы |
анализа |
в |
подменю Transient |
Analysis Limits. К отчету приложите распечатку результатов моделирования с вычисленным значением коэффициента гармоник.
4.2.5. Амплитудные характеристики синхронного детектора
Одной из самых важных характеристик, определяющих нелинейные искажения устройства, является амплитудная характеристика.
27
Для преобразователей, которым также является синхронный детектор, различают амплитудную характеристику по напряжению опорного генератора, которая является зависимо-
стью выходного напряжения от амплитуды опорного генератора и амплитудную характеристику по напряжению сигнала.
Амплитудная характеристика синхронного детектора по напряжению опорного генератора
Расчет амплитудных характеристик проводим с использованием принципиальной схемы СД (рис.1.10).
Для параметров генератора входного сигнала с ОАМ, реализованного как источник Sine Sourse гармонического сигнала (DS), с показателями, описанными в подменю 
и источника опорного напряжения с показателями (рис.1.17).Далее рассчитываем форму напряжения на выходе синхронного детектора.
Для сокращения времени расчета временных характеристик скорректируем условия анализа в подменю 
уменьшив время расчета 
до 5 мс, и, увеличив максимальный шаг разбиения заданного интервала анализа 
до 200u(мкс).
Переходные процессы, как видно из формы выходного напряжения, к моменту вывода его на экран монитора, закончились. Это позволяет выбрать интервал времени, вблизи максимального значения, для оценки амплитуды выходного сигнала при вариации амплитуды напряжения опорного генератора. Другие параметры (частота, фаза и др.) источника опорного сигнала остаются неизменными, как и параметры источника детектируемого сигнала (DS).
В режим варьирования амплитуды опорного генератора входят, нажав кнопку 
находясь в меню
.
Используя линейку прокрутки в левом окне подменю 
выбираем варьируемый компонент V3 - источник опорного напряжения. С помощью правой линейки прокрутки
выбираем варьируемый параметр А (рис.1.18).
28