Лабораторные практикумы / 2 Схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемных устройств
.pdf
Коррекция внесена в интервал частот, выводимых на экран монитора
, (рис.2.21.1) и коэффициента усиления 
. (рис.2.21.2) Значения коэффициента усиления при симметричном противофазном входном воздействии для симметричного и несимметричного выхода на различных частотах внесите в таблицу 1. Сделайте выводы.
2.2.4 Проходная характеристика дифференциального усилителя
Проходная характеристика рассчитывается для схемы ДУ с резистором в эмиттерной цепи (рис.2.22)
Рис.2.22
В качестве аргумента при построении проходной характеристики усилителя используется разность потенциалов на базах транзисторов Q4 и Q5 относительно земли( U = Uбэ0 4 – Uбэ0 5 = V(3) – V(6)) , а функцией – ток коллектора Q4 (Iк0 4 = I(R8)). Для варьирования значение постоянного напряжения приложенного к базе транзистора (например, Q5) к базам транзисторов подключаем источники постоянных ЭДС, используя в окне схем меню
Component→ Analog Primitives → Waveform Sources → Voltage Source (рис.2.23,a),
250
а)
б)
Рис.2.23
параметры которого, задаются в подменю 
(рис.2.23.0) (рис.2.23,б). Выбранный источник ЭДС многофункционален и может генерировать различные по форме сигналы, определяемые соответствующей закладкой (постоянный, импульсный, гармо-
нический, экспоненциальный и др.) 
(рис.2.23.1). В качестве источника, подключенного к базам транзисторов, используется
источник постоянной ЭДС (закладка 
(рис.2.23.2)), параметры которого задаются в окошках DC, AC magnitude, AC Phase. При этом два последних используются только при
анализе схемы в частотной области. Значение постоянной ЭДС в окне 
(рис.2.23.3) соответствует напряжению, определяющему положение ИРТ каждого из
251
транзисторов (рис.2.24) при отсутствии подключенных управляющих источников (Analysis → Dynamic DC…→ OK).
Рис.2.24
Другие функциональные возможности, предоставляемые подменю Voltage Source, по-
зволяют, при установлении метки (Show) в рамке 
(рис.2.23.4), указывать на схеме не только позиционное обозначение (V6) источника ЭДС
помеченное в рамке 
(рис.2.23.5), но и указывать его принадлежность (PART, VALUE, COST и др.). Метки в рамке (рис.2.23.6)
(рис.2.23.7)
позволяют отображать в окне схем токи в ветвях, мощности, выделяемые на резисторах, условия, при которых проводится моделирование (LIN – linear integrated network, соответствует линейному режиму работы транзисторов). Метка в окне 
(рис.2.23.8) обеспечивает отображать цветной точкой место подключения компонента, в окне
(рис.2.23.9) — указывать при помощи надписи на выводах компонента полярность источника (не только символы + или -), 
(рис.2.23.10) — проводить нумерацию всех мест подключения.
Параметры PART, VALUE, COST и др., отображенные в окне, выполняют такие же функции, что и описании источника гармонических сигналов (рис.2.9).
Кнопка, размещенная ниже окна параметров
252
(рис.2.23.10) — подтверждает значения введенных параметров компонента, атрибутов, выводимых на экран сообщений, и фиксирует его положение в окне схем.
(рис.2.23.11) -реализует отказ от всех указаний, сделанных |
в подменю |
(рис.2.23.0) .
(рис.2.23.12) — определяет шрифт, размер и цвет надписей для компонента, размещаемого в окне схем.
(рис.2.23.13) — позволяет включить любые дополнительные параметры, описывающие источник ЭДС.
- (рис.2.23.14) отображает на мониторе форму сигнала, создаваемого источником ЭДС.
(рис.2.23.15) — позволяет подробно описывать наиболее важные атрибуты некоторых параметров (PART, VALUE).
(рис.2.23.16) — вызывает файл помощи.
Для получения изменяющейся величины разности потенциалов между базами транзисторов U варьируется потенциал генератора V7 (рис.2.22) по закону, определяемому подменю DC Analysis Limits (рис.2.25) при выполнении: Analysis → DC…→ DC Analysis
Limits
Рис.2.25
В подменю 
(рис.2.25.0) содержатся кнопки, позволяющие
(рис.2.23.13) — добавлять новые зависимости к числу уже выводимых на экран монитора,
(рис.2.25.2) — удалять активизированную курсором строку из числа выводимых на экран,
(рис.2.25.3) — увеличивать площадь, отводимую под текстовую информацию, в окне, активизированном курсором,
(рис.2.25.4) — осуществлять варьирование выбранного в подме-
ню
(рис.2.16.7) параметра,
(рис.2.25.5) — изменять представление выводимых на экран характеристик (тип, формат, цвет и др.),
(рис.2.5.13) — обращение к файлу помощи. Описание варьируемых параметров приводится в рамке Sweep
(рис.2.25.7) .
253
В качестве варьируемого параметра (Variable 1) выбирается с помощью линейки прокрутки напряжение источника ЭДС (V7 — Name), которое изменяется линейно (Method - Linear) относительно “земли” в интервале значений (Range) -10 12 В. Шаг изменения напряжения V7, если он не указан в окне Range, выбирается автоматически делением всего интервала значений на 50 подинтервалов. Используя линейку прокрутки можно выбрать другие методы изменения напряжения источника ЭДС V7 (по логарифмическому закону -Log, с автоматическим выбором шага – Auto, в соответствии со списком — List). Изменение напряжения с автоматическим выбором шага сопровождается указанием о допустимой точности решения нелинейных уравнений (максимальная ошибка не более, например, 5%, указывается в рамке Maximum Change %).
При вариации напряжения источника смещения V7 значение напряжения источника питания (V5 — Variable 2) не изменяется (None) и равно 9 В.
Исследование проводится при неизменном значении внешней температуры (27оС в окне Range), однако можно оценить влияние изменения температуры (по линейному – Linear или логарифмическому закону – Log или по списку — List в окне Method, выбираемому с помощью линейки прокрутки) в рамке Temperature.
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.2.25, по оси абсцисс будет откладываться разность напряжений в узлах V(3) – V(6), а по оси ординат – ток коллектора транзистора Q4 (I(R8)).
Назначение кнопок (Run, Add и др.) не отличается от применяемых, например, в под-
меню AC Analysis Limits (рис.2.14).
Расчет проходной характеристики ДУ предваряет расчет режимов работы транзисторов по постоянному току (Analysis → Dynamic DC…→ Dynamic DC Limits → OK, рис.2.26)
a)
254
б)
Рис.2.26
Результаты моделирования для выбранного положения ИРТ (рис.2.26) и условий анализа (рис.2.25) приведены на рис.2.27.
Рис.2.27
Используя метод двух курсоров, вычислим протяженность линейного участка по оси абс-
цисс и перепад коллекторного тока на этом интервале. Нажимаем на кнопку 
(рис.2.25.8) в окне результатов и устанавливаем при нажатой левой кнопки мыши перекрестие левого курсора на нижнем изгибе характеристики, а затем, повторив тоже для правого курсора, получаем интервал значений напряжений, обеспечивающий линейность проходной характеристики для выбранной ИРТ. Перепад значений напряжений и тока коллектора Q4 (Delta) приведен под рассчитанными графиками (рис.2.27).
Повторите моделирование ДУ на постоянном токе для величины сопротивления R13= 2кОм. Результаты моделирования зависимость тока через резистор R8 как функцию разности напряжений на базах транзисторов (Q4 и Q5): I(R8) = f (V(3)-V(6), вместе с подме-
255
ню 
(рис.2.25.0) , содержащем необходимую коррекцию условий анализа, распечатать и приложить к отчету.
4.2.5 Влияние резистора эмиттерной связи на свойства ДУ
Исследование проводится для основной схемы ДУ, содержащей резистор, включенный в эмиттерную обоих (например, R13, рис.2.21) транзисторов. Изменение его величины приводит к изменению коллекторных токов транзисторов, положения ИРТ. Для сохранения неизменных режимов работы транзисторов(U кэ0 и I к0) при изменении величины резистора цепи эмиттерной связи и в цепях коллекторов скорректируем напряжения источников питания ДУ (рис.2.28).
Рис.2.28
Для исходной принципиальной схемы ДУ (рис.2.28,а) и скорректированной (рис.2.28,б), содержащих компоненты, определяемые рядом Е24 номинальных значений сопротивлений резисторов, режимы соответствующих транзисторов по величине питающих напряжений (рис.2.29) и постоянному току (рис.2.30) отличаются не более чем на 2%.
256
Рис.2.29
Рис.2.30 257
Вычисление значений напряжений в узлах схемы ДУ и постоянных токов в ветвях происходит при обращении к меню Analysis, находящемуся в окне схем и последовательном выполнении команд Analysis → Dynamic DC…→ Dynamic DC Limits → OK. При этом
вычисляются значения напряжений в узлах схемы, а при нажатии на кнопку 
(рис.2.30.0) (Currents) в строке инструментов основного окна – токи в ветвях. Отличие величин узловых напряжений и токов в ветвях, от приведенных на рис.2.29 и 2.30, указывает на необходимость проверить правильность соединений в принципиальной схеме ДУ и величин, введенных компонентов.
Симметрирующее свойство сопротивления эмиттерной связи оценим по степени подавления синфазного сигнала на симметричном выходе ДУ. Анализ проводится в частотной области, при подключении на симметричные входы ДУ источника гармонического сигнала Gin c параметрами, описанными в подменю Sine Sources (рис.2.9).
Частотные характеристики коэффициентов усиления на симметричном и несимметричном выходе ДУ рассчитываются при условии, что коэффициент передачи BF транзистора Q8 изменяется в соответствие указаниями, представленными в подменю Stepping…
(Analysis → AC… → AC Analysis Limits → Stepping… (рис.2.31)).
Рис.2.31
Параметры транзистора Q8 приведены в библиотеке
(рис.2.8.1) .
Пределы анализа и представления результатов моделирования на экране монитора указы-
ваются в подменю AC Analysis Limits (рис.2.32)
Рис.2.32
258
Результаты моделирования представлены на рис.2.33
Рис.2.33
Рассчитайте коэффициент подавления синфазной составляющей σ сф (дБ) на частоте f = 10 кГц для указанных на рис.2.33 значений BF и результаты внесите в таблицу 2.
Примечание: студенческая версия МС9 не позволяет одновременно изменять параметры двух компонентов, поэтому нельзя получить АЧХ для двух схем ДУ одновременно
(рис.2.28,а и 2.28,б).
4.2.6 Температурный дрейф нуля в ДУ
Исследуется температурный дрейф нуля для трех схем ДУ:
а) с генератором стабильного тока на транзисторе Q2, включенного в эмиттерную цепь транзисторов Q1 и Q3, и источника напряжения, реализованного с применением
стабилитрона D1 (рис.2.34,а),
б) с сопротивлением эмиттерной связи на резисторе R13 (рис.2.34,б),
в) с генератором стабильного тока на транзисторе Q7 и источника напряжения, реали-
зованного на транзисторе Q9, в диодном включении (рис.2.34,в).
259