Лабораторные практикумы / 2 Схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемных устройств

Токи в ветвях

Напряжения в узлах

Рис.6.10

активирована пиктограмма (рис.6.2.40) «Напряжения в узлах», что позволяет рассчитывать напряжения для выбранной в строке (рис.6.2.41) температуры 27оС (или списка значений).

Выбор режима Place Text (установка метки) позволяет отображать на экране монитора, одновременно с величиной напряжения в узлах, значения температуры, при которой они

определены. Когда, как показано на рис.6.10 активированы пиктограммы (рис.6.2.42), в окне схем появляется табличка с условиями анализа, например,

(рис.6.2.43) — результаты анализа схемы на постоянном токе, для температуры 27оС и отображением постоянных напряжений в узлах с сохранением, присвоенных программой, позиционных обозначений компонентов. Для получения значений постоянных токов в цепях принципиальной схемы (рис.6.1) необходимо повторно на-

жать на пиктограмму (рис.6.2.40) (рис.6.10) и активизировать пиктограмму

(рис.6.2.44)- токи в ветвях. Активизация кнопки (рис.6.2.45), позволяет выводить на экран значения мощности постоянной составляющей, выделяющейся на резисторах. Циф-

ровое значение в процентах, в окне строки (рис.6.2.46), указывает число процентов изменения величины резистора или источника от номинального значения при нажатии на клавиатуре кнопки Up Arrow или Down Arrow. Это происходит при условии предварительной активизации выбранного компонента (активи-

рована пиктограмма (рис.6.2.36)- “изменение режима “ в окне схем).

Убедитесь в соответствии режимов транзисторов Q1, Q2, Q3, указанных на рис.6.11, и рассчитанных, а при необходимости проведите коррекцию.

360

Проведите анализ режимов транзисторов Q1, Q2, Q3 по постоянному току схемы (рис.6.11) при значении резистора в цепи обратной связи R9 = 105 Ом, вычислите указанные ранее величины и результаты сведите в таблицу 1.

4.1.3 АЧХ бестрансформаторного усилителя мощности

Анализ свойств усилителя мощности в частотной области проводят, предварительно обеспечив заданный режим транзисторов Q1, Q2, Q3 в ИРТ (рис.6.11) для сопротивления ОС R9 =77 Ом.

Исследование свойств усилителя в частотной области проводится при воздействии на его входе гармонического сигнала. Модель источника сигнала выбирается выбором в ок-

не схем команд Component → Analog Primitives → Waveform Sources → Sine Source с

последующим заданием его параметров (рис.6.8).

Анализ частотных свойств оконечного каскада обеспечивают последовательным выпол-

нением команд: Analysis → AC…→ AC Analysis Limits → Run, в окне схем (рис 6.12).

Рис.6.12

Параметры анализа схемы усилителя в частотной области (AC…) и сведения о выводимых на экран монитора кривых, указываем на выпадающем подменю

(рис.6.2.47) (рис.6.12)

В подменю AC Analysis Limits задается следующая информация:

Frequency range — значения верхней и нижней границы частотного интервала и способом

определения верхней частоты подинтервала. При линейном законе

разбиения частотного интервала

(рис.6.2.48)число

подинтервалов определяется строкой Number of Points. Используя линейку прокрутки можно установить автоматический выбор шага, определяемый точностью интегрирования в процентах на каждом шаге интегрирования (указывается в строке Maximum Change %),

362

Number of Points — количество точек в заданном частотном интервале, в котором производится расчет частотных характеристик и полученные значения

Теmperature–диапазон изменения температур (может задаваться одно значение, при которой проводится анализ),

Maximum Change %–максимально допустимое приращение функции на интервале шага по частоте (учитывается только при автоматическом выборе шага– активизация процедуры Auto Scale Ranges),

Noise Input–имя источника шума, подключенного ко входу усилителя,

Noise Output–номер (а) выходных зажимов, где вычисляется спектральная плотность напряжения шума,

Run Options–определяет способ хранения полученных результатов: Normalрезультаты расчетов не сохраняются, Save-результаты сохраняются на жестком диске,

Retrieve–использование результатов расчета, хранящегося на жестком диске, для вывода на экран монитора,

State Variables – задание начальных условий интегрирования

На экран монитора, в соответствии с рис.6.12, выводится частотная зависимость коэффициента усиления по напряжению (YExpression, Plot 1) в узле 5 и ЭДС (Plot2). Область частот (XExpression -F), в которой проводится анализ, определяется форматом: максимальное значение выводимой переменной, ее минимальное значение и шаг сетки значений. Аналогично задаются условия при выводе на экран монитора значений коэффициента усиления. Характер изменения значений по осям – линейный, что выбирается нажатием

двух левых крайних кнопок (рис.6.2.50) в каждой строке выводимых значений.

Вход в режим анализа частотных свойств ДУ производится нажатием кнопки

(рис.6.2.51). (Замечание: обратите внимание на номера узлов, с которых снимается напряжение и к номеру какого узла относится это напряжение, что особенно важно при нумерации узлов, отличной от указанной на рис.6.12). Результаты анализа представлены на рис.6.13.

Рис.6.13

363

Замечание: расчет АЧХ всегда проводится для единичной ЭДС генератора на входе Gin: А = 1В. Указанная в описании модели (рис.6.8) амплитуда А = 0,8 В используется только при анализе во временной области Transient… .

На графике АЧХ усилителя по напряжению определите коэффициент усиления по напряжению на средней частоте К ср (f = 10 кГц). Для этого на нижней строке окна результа-

тов активизируйте пиктограмму (рис.6.2.52). Для перехода в другую систему координат щелкните левой кнопкой мыши на название переменной, выводимой на экран (она станет подчеркнутой).

На полученных графиках результатов анализа в режиме двух курсоров определите граничные частоты полосы пропускания усилителя по напряжению и по ЭДС (f нч, f *нч, f

вч, f *нч) для величины линейных искажений М = М* = 2 = 3 дБ. Для этого необходимо активизировать пиктограмму (рис.6.2.52) (Peak), а затем нажать на пиктограмму

(рис.6.2.53) (Go To Y) и на выпадающем подменю (рис.6.2.54) (рис.6.14) в

окне (рис.6.2.55) указать значение, соответствующее уровню меньше

Повторить измерения для резистора в цепи обратной связи R9 = 105 Ом и результаты внести в таблицу 2.

4.1.4 Расчет временных зависимостей (токов и напряжений) в различных точках принципиальной схемы.

Определение формы выходного напряжения и его спектра

Исследование временных характеристик усилителя мощности в различных точках схемы и спектра напряжения на нагрузке проводится с использованием принципиальной схемы (рис.6.4) для режимов транзисторов по постоянному току, указанных на рис.6.1. На входе усилителя включен источник гармонического сигнала GIN, параметры которого

описаны в подменю (рис.6.2.32) рис.6 8. Вход в режим анализа схемы усилителя (рис.6.14)

364

(рис.6.2.61) — подменю “свойства” описывающее возможности, предоставляемые МС9 при

анализе во временной области (изменение перечня выводимых кривых, цвета, расчет спектральных характеристик любой из выводимых зависимостей и др.)

(рис.6.2.16) — файл помощи. Окно

(рис.6.2.62) 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 = 1 мсек, с нижней границей t =0),

- (рис.6.2.63) максимальный шаг разбиения заданного интер-

вала анализа.

Система МС9 выбирает наибольший интервал интегрирования, ограниченный лишь точностью, составляющей по умолчанию 0,01 на каждом интервале,

(рис.6.2.64) — число точек выводимых на печать (вместо изображения кривой

на экране монитора) при активизации пиктограммы (рис.6.2.49) в соответствующей строке,

(рис.6.2.65) — указывается температура, при которой проводится анализ,

или список температур, или закон ее изменения, (рис.6.2.66) — указывает число повторений вывода на экран монитора

результатов расчета, ранее сохраненных, при выборе в окне (варианты расчета) с помощью линейки прокрутки опции Retrieve (восстановление)

(рис.6.2.67) — выбор с помощью линейки прокрутки способа

представления результатов анализа (рис.6.2.68) Normal – обычный, когда результаты

расчета выводятся на экран монитора без сохранения их на диске, Save – сохранение, результаты не выводятся на экран, а записываются на диске, Retrieve – восстановление, когда результаты расчета, записанные ранее на диске выводятся на экран, как полученные при моделировании,

(рис.6.2.69) — начальные значения переменных, используе-

мых при моделировании,

(рис.6.2.70) выбор строки предполагает использование в качестве начальных значений переменных

(рис.6.2.71) — нулевые (наиболее часто используемый вариант),

(рис.6.2.72) — считывать ранее записанные значения,

(рис.6.2.73) — однократно использовать текущие значения,

(рис.6.2.74) — расчет проводится количество раз, указанное в строке

(рис.6.2.75). В качестве начальных значений используются, рассчитанные по

366

постоянному току, перед первым анализом во временной области.

(рис.6.2.76) — расчет режимов АЭ в рабочей точке по постоянному току,

(рис.6.2.77) — проводится только расчет по постоянному току (если помечается), (рис.6.2.78) — автоматический выбор пределов для результатов, представляемых на

экране монитора (если помечена строка),

(рис.6.2.79) — накапливает результаты моделирования (кривые, графики) редактируемой схемы (если помечена строка).

Результаты моделирования могут быть представлены на одной или нескольких страницах (рис.6.2.80), если есть указание в этой колонке.

(рис.6.2.81)- указывает номер рисунков, которые могут быть помещены в одну систему координатпри совпадении номера. Пределы представления кривых выбираются из числа наибольших, для выводимых зависимостей.

(рис.6.2.82)- выражение или обозначение переменной по оси абсцисс,

(рис.6.2.83)- выражение или обозначение выводимой переменной по оси

ординат,

(рис.6.2.84)- пределы изменения аргумента на экране монитора по оси абсцисс,

(рис.6.2.85)- пределы изменения функции на экране монитора по оси ординат.

Крайние слева пиктограммы (рис.6.2.86)в каждой строке результатов позволяют выбирать способ изменения аргумента и функции в каждой системе координат, например, линейный по оси абсцисс и линейный по оси ординат.

Нажатие на пиктограмму (рис.6.2.87) предоставляют возможность выбора цвета кривой, выводимой на экран.

Как видно из рис.6.14, на экран должна выводиться форма напряжения в узлах V(1) и V(5), на выходе генератора GIN и на нагрузке, а также спектр выходного сигнала (Harm (V5)). Рассчитанные зависимости представлены на рис.6.17

367