Frisk_2
.pdf(батареи) в схему после выбора его пиктограммы (рис.2.9.3), в строке главного меню и задания параметров (рис.2.10) должно проводиться с учетом места подключения и типа проводимости транзистора.
Рис.2.10
Ввод соединительных линий
Соединительные линии между элементами схемы прочерчивают, используя кнопку ввода ортогональных проводников Wire Mode (изображение линии) на панели инстру – ментов (рис.2.5).
Удаление (коррекция) компонентов принципиальной схемы
При необходимости коррекции некоторых элементов принципиальной схемы необходимо вначале удалить соответствующий элемент (компонент, линию ), нажав левой кноп -
кой мыши стрелку |
(рис.2.9.4) -“изменение режима “ окна главного меню, активизиро- |
вать 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.
4.2.1 Режимы работы транзисторов по постоянному току
Закончив ввод компонентов принципиальной схемы и, проверив их значение, нажа-
тием кнопки (рис.2.9.5) 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
(рис.2.9.6). На выпадающем подменю
(рис.2.9.7) (рис.2.11)
240
Токи в ветвях
Напряжения в узлах
Рис.2.11
активирована кнопка «Напряжения в узлах», что позволяет рассчитывать напряжения для выбранной в строке (рис.2.11.1), 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.2.11 активизированы кнопки (рис.2.9.8),, что по-
зволяет отображать в окне схем условия анализа, например
(рис.2.9.9) ( анализ схемы на постоянном токе, для температуры 27оС и отображением постоянных напряжений в узлах) с сохранением присвоенных программой позиционных
обозначений (рис.2.5.3) компонентов. Для получения значений постоянных токов в цепях принципиальной схемы (рис.2.6,а) необходимо повторно нажать на кнопку нумера-
ции узлов (рис.2.9.5) и активизировать кнопку (рис.2.9.11). Активизация кнопки (рис.2.9.12) позволяет выводить на экран значения мощности постоянной составляющей, выделяющейся на резисторах. Цифровое значение в процентах, в окне стро-
ки (рис.2.9.13), указывает на возможность ступенчато изменять значение сопротивления резистора или источника на 10% от номинального, заменой постоянных резисторов на переменные. Это происходит всякий раз выбором на клавиатуре кнопки Up Arrow или Down Arrow, при условии предварительной активизации
выбранного компонента, нажатием на пиктограмму (рис.2.9.4) -“изменение режима “ в окне схем.
Убедитесь в соответствии режимов транзисторов Q4, Q5, указанных в задании, и при необходимости проведите коррекцию. При этом нумерация компонентов может отличаться, от приведенной на рис.2.12, и это не требует редактирования. Это следует учесть при анализе свойств ДУ в частотной или временной области, указывая необходимые узлы на схеме, с которых снимаются напряжения.
241
а) |
б) |
Рис.2.12
Проведите анализ режимов транзисторов Q1, Q3 по постоянному току схемы ДУ (рис.2.6) при значении резистора цепи эмиттерной связи R13 = 2 кОм. Распечатку результатов приложите к отчету.
4.2.2 АЧХ дифференциального усилителя на эмиттерно-связанных транзисторах при воздействии синфазного входного сигнала
Анализ свойств ДУ в частотной области проводят, предварительно обеспечив заданный режим транзисторов Q4, Q5 в ИРТ.
Исследование свойств ДУ в частотной области проводится при воздействии на его входе гармонического сигнала. Модель источника сигнала выбирается выбором в окне схем команд Component → Analog Primitives → Waveform Sources → Sine Source с после-
дующим заданием его параметров (рис.2.9).
Параметры модели генератора гармонических сигналов задаются после установки его условно графического обозначения (УГО) в принципиальной схеме ДУ при нажатии левой
кнопки мыши на выпадающем подменю (рис.2.9.1).
Синфазное симметричное воздействие на входах ДУ (рис.2.13) обеспечивается соединением базовых цепей транзисторов Q4 и Q5. Резистор R15 отражает конечность сопротивления источника сигнала (выходного сопротивления предыдущего каскада).
242
Рис.2.13
Анализ свойств ДУ в частотной области обеспечивают последовательным выполнением команд: Analysis → AC…→ AC Analysis Limits → Run, в окне схем. После указания на проведение анализа в частотной области (AC…) на выпадающем подменю
(рис.2.13.1) указываем параметры анализа (рис.2.14)
Рис.2.14
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 частот-
ного интервала (рис.2.14.1) 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 %),
Number of Points — количество точек в заданном частотном интервале, в котором производится расчет частотных характеристик и полученные значения
выводятся в форме таблицы (если активирована кнопка (рис.2.14.2)),
243
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.2.14, выводится частотная зависимость коэффициента усиления по напряжению (YExpression) в узле 2. Область частот (XExpression), 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.2.14.3) в каждой строке выводимых значений. Для выбранных условий анализа (рис.2.14), производят расчет АЧХ усилителя на несимметричном (узел V(2)) и симметричном (узлы V(2,5)) выходе, при синфазном воздействии на входе ДУ. Вход в режим
анализа частотных свойств ДУ производится нажатием кнопки (рис.2.14.5). Результаты анализа представлены на рис.2.15 (замечание: расчет АЧХ всегда проводится для единичной ЭДС генератора на входе Gin: А = 1В. Частота генератора Gin варьируется
вдиапазоне 0 100 МГц, заданном в строке (рис.2.11)
(рис.2.14.1). Результаты моделирования при заданных условиях представлены на рис.2.15.
Степень подавления синфазного сигнала вычислим как отношение коэффициента передачи на несимметричном выходе (напряжение в узле V(2)) к коэффициенту передачи на симметричном выходе ДУ (разность напряжений в узлах V(2) и V(5)) в децибелах. Подавление синфазного сигнала вычислим на очень низкой частоте (почти постоянной составляющей, f = 1e-6 Гц) и частоте 40 МГц. Для оценки коэффициента передачи на этих частотах, находясь в окне результатов (рис.2.15), воспользуемся графическим редактором
результатов анализа (рис.2.9.4), активизировав его. Для любой пары частот, указанных в таблице 1 (несимметричный выход), используя (рис.2.16), нажатием на
пиктограмму (рис.2.16.1) (Go To X), укажем выбранные частоты в окошке
(рис.2.16.2) подменю (рис.2.16.3). Нажатием на кнопку
(рис.2.16.4) или (рис.2.16.5) перемещаем курсор на выбранные частоты. Одновременно в окне результатов получаем информацию о значении коэффициента передачи на этой частоте.
Используя, описанную выше процедуру, вычислите (в дБ) значение коэффициента усиления на несимметричном выходе и коэффициента ослабления синфазного канала. Результаты занесите в таблицу 1.
244
Рис.2.15
Рис.2.16
245
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
Форма |
f, Гц |
|
|
|
|
|
воздействия |
1e-6 |
1e3 |
10e6 |
20e6 |
30e6 |
40e6 |
Синфазное |
Коэф.усиления, дБ |
|
|
|
|
|
|
Коэф.ослабл.синфазн. сигн.,дБ |
|
|
|
|
|
Противо- |
Коэф.усил.(симметр.вых), дБ |
|
|
|
|
|
фазное |
Коэф.усил.(несимметр.вых), дБ |
|
|
|
|
|
Влияние разброса параметров транзистора на свойства ДУ с симметричным входом при синфазном воздействии будем оценивать при вариации основного влияющего показателя BF (Beta Forward) – максимального коэффициента усиления тока в нормальном режиме в схеме с ОЭ (без учета токов утечки) транзистора Q5, моделируя технологический разброс BF при производстве дискретных компонентов.
Для проведения машинного эксперимента в частотной области последовательно введем:
Analysis → AC…→ AC Analysis Limits → Stepping… .
При нажатии на кнопку |
(рис.2.16.6) в подменю |
(рис.2.13.1), в появляющемся подменю (рис.2.16.7) используем левую линейку прокрутки для выбора варьируемого компонента Q5 (рис.2.17,а), а затем с помощью правой – варьируемый параметр BF (рис.2.17,б).
а) |
б) |
Рис.2.17
На появляющейся закладке (рис.2.17.1) (рис.2.18) зададим пределы изменения
BF транзистора Q5: нижний — (рис.2.17.2), верхний — (рис.2.17.3) и величину шага изменения BF — (рис.2.17.4).
246
Рис.2.18
Затем подтверждаем режим вариации параметра нажатием радиокнопки Yes в рамке
Step It (рис.2.17.5). В рамке (рис.2.17.6) указы-
ваем закон изменения, а в (рис.2.17.7) — тип изменяемой характеристики.
В рамке (рис.2.17.8) помечается выбранный пользователем вариант изменения BF –варьируемая величина изменяется самостоятельно. Этот режим предусматривает возможность одновременного, каждый по своему закону, изменения нескольких переменных (в профессиональной версии МС9). Другой вариант предполагает одновременное изменение нескольких переменных при
одинаковом числе шагов для каждой из них. Кнопка (рис.2.17.9) включает режим вариации компонентов, моделей и др. на всех панелях, помеченных флагом,
(рис.2.17.10) — выключает их. Кнопка (рис.2.17.11) реализует режим, предусмотренный составителями программы МС9 по умолчанию. Кнопкой
(рис.2.17.12) осуществляется отказ от всех, внесенных в подменю
(рис.2.16.7), изменений. Нажатием на кнопку (рис.2.17.13), пользователь обращается к файлу помощи, содержащем информацию, поясняющую особенно-
сти работы в подменю (рис.2.16.7), назначение функциональных кнопок и др.
Для выбранных пределов изменения величины BF в подменю (рис.2.16.7) необходимо указать новые пределы анализа коэффициента усиления ДУ на симметричном
выходе (рис.2.17.14) (рис.2.19).
247
Рис.2.19
Результат моделирования (рис.2.19) показывает существенное увеличение напряжения на симметричном выходе ДУ по сравнению с рис.2.15. Оцените степень подавления синфазного канала (σ сф, дБ ), для указанных в таблице 2 значений BF транзистора Q5 при частоте входного воздействия f = 10 кГц и величины резистора R э= 3,9 кОм (R13) в эмиттерных цепях транзисторов (рис.2.13).
Таблица 2
BF
85 |
135 |
185 |
235 |
285 |
335 |
385 |
σ сф, дБ
R э = 3,9 к
R э = 9,1 к
Проанализируйте полученные результаты, сделайте вывод.
4.2.3 АЧХ ДУ на эмиттерно-связанных транзисторах для противофазного входного сигнала
Для исследования свойств ДУ в частотной области при симметричном противофазном входном воздействии используем принципиальную схему, представленную на рис.2.20. Ее отличие от схемы, приведенной на рис.2.13, в использовании двух источников входного сигнала (Gin) с идентичными параметрами и различной полярности на входах транзисто-
ров Q4 и Q5.
248
Рис.2.20
Оставив неизменными параметры источника входного сигнала и положение ИРТ для транзисторов (убедитесь, используя режим Analysis → Dynamic DC…) , получим АЧХ ДУ, последовательно выполнив: Analysis → AC…→ AC Analysis Limits → Run
(рис.2.21).
Рис.2.21
249