Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Фриск том 2

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
24.01.2024
Размер:
18.99 Mб
Скачать

Рис.6.18

Затем, на первой закладке (рис.6.18) указываем варьируемый компонент (рис.6.3.2)и пределы изменения сопротивления от (рис.6.3.3) до

(рис.6.3.4)с шагом (рис.6.3.5)через 10 Ом.

Точка в рамке (рис.6.3.6)указывает на подтверждение режима варьиро-

вания компонента R9. Метка в рамке (рис.6.3.7)указывает на метод изменения шага варьируемого компонента линейный. Может применяться также логарифмический закон или некоторый перечень – список. В рамке

(рис.6.3.8)указывается тип изменяемого параметра, что может быть или компонентом или параметрами модели какого-либо компонента, также индексами компонента. Закон изменения выбранного параметра указывается в рам-

ке (рис.6.3.9). При вариации нескольких компонентов возможны варианты (профессиональная версия МС9), когда одновременно изменяются все параметры (рис.6.3.10) или происходит

вариация групп параметров, в некоторой последовательности (рис.6.3.11) (выбран этот вариант). Кнопка (рис.6.3.12)включает вариацию всех компонентов, указанных на закладках, а кнопка (рис.6.3.13)отключает варьи-

рование всех параметров. Кнопка (рис.6.3.14) отменяет варьирование параметров в пределах, указанных на закладках для каждого параметра, и устанавливает переделы и шаг изменения по умолчанию. Кнопка

(рис.6.3.15)отменяет ранее веденные указания. Кнопка

(рис.6.3.16)позволяет обращаться к файлу помощи программы. Нажатие на кнопку

(рис.6.3.17)включает режим варьирования параметров для условий, выбран-

ных в подменю . (рис.6.3.1) Нажатие на копку

370

(рис.6.3.17)одновременно возвращает в окно результатов, где нажатием на

пиктограмму (рис.6.3.18) входят в режим анализа. Результаты анализ, приведенные на рис.6.19 показывают, что

Рис.6.19

Например, при сопротивлении ОС R9 =110 Ом наблюдается ограничение при положительной полуволне выходного напряжения, а при R9 = 50 Ом – при отрицательной. Значение сопротивления, при котором характер зависимости выделяется цветом на семействе

кривых, указывается при нахождении в окне результатов активизацией пиктограммы

(рис.6.3.19) (рис.6.3.20). Таким образом можно проанализировать все кривые. Более просто, находясь в окне результатов, подвести курсор к любой их выбранных кривых, еще обладающей или уже не обладающей ограничением сверху или снизу, и выбрать пару таких, у которых нет ограничений ни сверху, ни снизу. При этом в окне рядом с курсором указывается текущее значение положения курсора и величина сопротивления резистора R9. Полусумма значений этих сопротивлений R9 опт обеспечивает форму выходного напряжения без отсечки, при выбранной амплитуде сигнала (GIN) на входе усилителя. Полученное значение сопротивления R9 установить в схеме (рис.6.16), заменив R9 =77 Ом, и, проведя моделирование во временной области (вводя пределы анализа в спектральной области по аналогии с рис.6.14, подменю

(рис.6.2.58)) вычислите к г и Um ср. Результаты моде-

лирования внесите в таблицу 3.

Эпюры выходных токов транзисторов

Форму коллекторных токов транзисторов для схемы (рис.6.22)

371

Рис.6.20

получают последовательно выполняя команды Analysis → Transient… → Transient Analysis Limits → Run, находясь в окне схем (рис.6.20)

Рис.6.21

для значения сопротивления ОС R9 = 77 Ом, используя подменю

(рис.6.2.58) (рис.6.22)

372

 

Рис.6.22

 

Активируя пиктограммы

(рис.6.3.21) (Peak) и

(рис.6.3.22) (Valley) в окне резуль-

татов, по аналогии с рис.6.17, определим амплитуду тока I mк3 и максимальные значения коллекторных токов I к1 max , I к2 max, результаты измерения вставим в таблицу 3 (необходимо активизировать строку Harm (V(5)) рис. 6.22). Заменив значение сопротивления ОС на оптимальное (R9 опт), повторите эксперимент и результаты внесите в таблицу 3.

Выбор оптимального значения амплитуды напряжения на входе усилителя

Выходное напряжение формируется токами коллекторными плеч выходного каскада, протекающими через сопротивление нагрузки. Оценим влияние на форму выходного напряжения амплитуды напряжения на входе усилителя (напряжения возбуждения). Для этого выберем файл лабораторной работы 6.3.4 (рис.6.23)

Рис.6.23

Находясь в окне схем, и выполнив последовательно команды Analysis → Transient… → Transient Analysis Limits → Stepping, войдем в подменю (рис.6.3.1). Ис-

373

пользуя линейки прокрутки выберем в качестве варьируемого параметра амплитуду А компонента V5 (рис.6.24)

a)

б)

Рис.6.24

Функциональные возможности кнопок и надписей подменю (рис.6.3.1)описаны ранее при определении оптимального значения сопротивления ОС R9 опт. Для выбранных значений пределов и шага изменения амплитуды входного сигнала

А, нажав ОК, а затем в окне результатов пиктограмму

(рис.6.3.23) (Run), получим се-

мейство кривых (рис.6.25)

 

374

Рис.6.25

Выбрав подменю (рис.6.3.20)в окне результатов можно легко выделить значения амплитуды на входе, с которой возникает режим ограничения коллекторного тока одного из транзисторов (I к1), а затем, перейдя на другое семейство кривых, (I к2). Определив таким образом значение амплитуды (А опт), соответствующей линейному работы транзисторов (отсутствие ограничения коллекторного тока), измените значение амплитуды в описании генератора гармонических колебаний (GIN). Для значения амплитуды Аопт повторите эксперимент (рис.6.15, 6.16) по вычислению коэффициента гармоник напряжения на выходе усилителя мощности (файл 6.3.1) при оптимальном сопротивлении ОС (R9 опт) и оптимальной амплитуде входного сигнала (А опт). Результаты вычислений внесите в таблицу 3.

2.2.5 Температурная стабилизация режимов транзисторов оконечного каскада

Проводится сравнительная оценка изменения коллекторного тока одного из плеч выходного каскада при изменении температуры окружающей среды и возможность ее уменьшения. Последовательное включение диодов D1 и D2 в исходной схеме (рис.6.26,а) заменено параллельным соединением резистора R15 и конденсатора С12 (рис.6.26,б), обеспечивающее одинаковое напряжение смещения на транзисторах Q1 и Q4, Q2 и Q5. Величина тока в цепочке R 15 и C12 и падение напряжения на ней равны значениям тока и напряжения на последовательном включении диодов.

375

Рис.6.26

Подбор сопротивления резистора R15 позволяет обеспечить практически равные коллекторные токи транзисторов Q4 и Q5 (рис.6.27) для равных сопротивлений нагрузки (R10 = R14) и сопротивлений ОС (R9 = R13 =77 Ом).

Рис.6.27

376

Равенство режимов транзисторов оконечного каскада по постоянному току в обеих схемах обеспечивает идентичность начальных условий эксперимента.

Температурная зависимость режимов транзисторов по постоянному току

Проводится анализ влияния температуры внешней среды на сопротивление последовательного включения диодов (D1 и D2, рис.6.26,а) и цепочки смещения (R15,С12), а так же на величину коллекторных токов в исходной рабочей точке (ИРТ) транзисторов Q1 Q6. Последовательным выполнением команд Analysis → DC…. → DC Analysis Limits → Run входят в режим анализа обеих схем по постоянному току. Условия анализа задаются в

подменю (рис.6.3.24) (рис.6.28)

Рис.6.28

В подменю (рис.6.3.24)содержатся кнопки, позволяющие (рис.6.2.11)- добавлять новые зависимости к числу уже выводимых на экран

монитора, (рис.6.2.12)- удалять активизированную курсором строку из числа выводимых на экран,

(рис.6.2.59)- увеличивать площадь, отводимую под текстовую информацию, в окне, активизированном курсором,

(рис.6.2.60)- осуществлять варьирование выбранного в подменю (рис.6.3.1) параметра,

(рис.6.2.61)- изменять представление выводимых на экран характеристик (тип, формат, цвет и др.),

(рис.6.2.16)- обращение к файлу помощи. Описание варьируемых параметров приводится в рамке Sweep

(рис.6.3.25)

В качестве варьируемого параметра (Variable 1) выбирается с помощью линейки прокрутки температура (ТЕМР — Name), которая изменяется с автоматическим выбором шага (Method — Auto) в пределах каждого подинтервала в 5 градусов, в интервале значений (Range -40,70). Используя линейку прокрутки можно выбрать другие способы изменения температуры (Method — по логарифмическому закону -Log, с автоматическим выбором шага – Auto, в соответствии со списком — List). Изменение температуры с автоматиче-

377

ским выбором шага сопровождается указанием о допустимой точности решения нелинейных уравнений (максимальная ошибка не более, например, 5%, указывается в рамке

Maximum Change %).

При вариации температуры значение других параметров (например, V5 — Variable 2) не изменяется (None).

Неактивированное окно Range в рамке Temperature исключает возможность задания какого-либо другого способа изменения температуры (в окне Method) кроме, указанного в рамке Sweep.

Полученные результаты могут выводиться на экран монитора без сохранения результатов в памяти (при выборе с помощью линейки прокрутки режима Normal) в строке Run Options. Возможно использование режимов Save (сохранение полученных результатов в файле) или хранение в оперативной памяти с последующим использованием их качестве начальных условий (Retriеve). Метка в строке Accumulate Plots позволяет хранить несколько графиков.

Моделирование может проводиться для заданных пользователем значений пределов по оси абсцисс и ординат для графиков, выводимых на экран монитора или с автоматическим выбором граничных значений (метка в строке Auto Scale Ranges).

Как следует из рис.6.28, по оси абсцисс будет откладываться температура в градусах Цельсия, а по оси ординат – сопротивление последовательной цепочки диодов r д и параллельной цепочки R15,C12, а также значения токов в ИРТ коллекторов транзисторов вы-

ходных каскадов – I к1, I к2, I к4, I к5,.

Назначение кнопок (Run, Add и др.) не отличается от применяемых, например, в под-

меню AC Analysis Limits (рис.6.13).

Результаты анализа приведены на рис.6.29

Рис.6.29

Равенство режимов транзисторов в ИРТ при температуре T =27оC подтверждается равенством сопротивлений цепочки диодов и параллельной цепочки R15,C12.

Коллекторный ток выходного каскада с параметрической стабилизацией и без стабилизации

Для сравнения влияния температуры на коллекторный ток идентичных транзисторов в одном плече выходного каскада и подбора закона изменения сопротивления терморезистора проведем анализ токов I к01 и I к04. Для получения зависимостей в одной системе ко-

378

ординат войдем в подменю Analysis → DC…. → DC Analysis Limits → Run и укажем пределы анализ (рис.6.30)

Рис.6.30

На экран монитора будем выводить температурные зависимости токов коллекторов, нормированные для температуры t = 27оС. Результаты моделирования представлены на рис.6.31. Расчет предваряет анализ режимов работы транзисторов по постоянному току

(Analysis → Dynamic DC…→ Dynamic DC Limits → OK, рис.6.26, 6.27).

Рис.6.31

Сравнение зависимостей I к01 и Iк04 показывает значительно меньшее изменение тока коллектора I к01 при изменении температуры. Оцените абсолютную величину изменения токов коллектора I к01 и Iк04 при изменении температуры от -40 о С до +70 о С. Вычислите I к01 — I к01 ном или I к04 — I к04 ном , где I к01 ном (I к04 ном) значение коллекторного тока соот-

379