Компьютерный практикум по курсу Компьютерное моделирование и исследование радиотехнических устройств. Часть 2

Таблица 2.8

Гармонические составляющие и Кг УМЗЧ Рис. 2.3

Найденный график коэффициента гармоник Кг УМЗЧ приведен на Рис. 2.33. Его значение 2,745% также поместить в Табл. 2.8. Как видно из Рис. 2.33, наибольший вклад в общий Кг вносит вторая гармоника. Постарайтесь объяснить, чем это вызвано.

2.1.8. Определение выходного сопротивления УМЗЧ и коэффициента демпфирования

глубина ООС, если она есть в УМЗЧ, практически не меняется, а значит не

Выходное напряжение определяем с помощью текстовой директивы

.define VN RMS(V(R14))*SQRT(2)

Эта текстовая директива должна быть указана в текстовом окне отображения схем. Значения переменных для проведения анализа в режиме Transient приведены на Рис. 2.34. Работаем с последней 9 строкой. Вначале оставляем RН равным 10 Ом. В результате анализа получаем график

зависимости VN = VВЫХ 1 = F(t), приведённый на Рис. 2.35. По этому графику в

режиме двух курсоров с повышенной разрядностью числа находим выходное напряжение VВЫХ 1 = 5.46712 В (см. правый курсор).

Найденное значение RВЫХ УС позволяет определить важный параметр УМЗЧ –

коэффициент демпфирования [4; 6]. Под коэффициентом демпфирования понимают отношение сопротивления нагрузки усилителя RН к выходному

сопротивлению усилителя RВЫХ УС :

К ДЕМ RН / RВЫХ УС .

Отсюда получаем

КДЕМ RН / RВЫХ УС 9,5 / 3,1267 3,04.

Это очень небольшой коэффициент демпфирования. Все найденные в данном разделе параметры УМЗЧ свести в Табл. 2.9.

Таблица 2.9

Параметры УМЗЧ по схеме Рис. 2.3

23

2.1.9. Домашняя подготовка

1.Нарисуйте принципиальную электрическую схему бестрансформаторного

оконечного каскада и покажите пути протекания постоянных токов Iко и Iбо транзисторов 2Т653А, КТ816В, КТ817В.

2.Нарисуйте принципиальную электрическую схему бестрансформаторного оконечного каскада и объясните, каким образом обеспечивается постоянное напряжение смещения для транзисторов 2Т653А, КТ816В, КТ817В.

3.Поясните, каким образом составляются в ССМ ряда МС принципиальные схемы РТУ?

4.Для чего и каким образом используются математические модели компонентов электрических схем при компьютерном моделировании?

5.Нарисуйте принципиальную электрическую схему бестрансформаторного оконечного каскада и покажите пути протекания переменных составляющих токов Ik и Iб транзистора 2Т653А.

6.Нарисуйте принципиальную электрическую схему бестрансформаторного оконечного каскада и покажите пути протекания переменных составляющих токов Ik и Iб транзисторов КТ816В и КТ817В.

7.Поясните, каким образом выбираются точки покоя на выходных и входных статических характеристиках транзисторов в режиме В и в режиме АВ ?

8.Нарисуйте диаграммы входного и выходных напряжений ведущего и оконечного каскадов исследуемого усилителя.

9.Нарисуйте диаграммы входного напряжения и токов транзисторов плеч двухтактного оконечного каскада, работающего в режиме В.

10.Нарисуйте диаграммы входного напряжения и токов транзисторов плеч двухтактного оконечного каскада, работающего в режиме АВ.

11.Нарисуйте диаграммы входного напряжения и тока источника питания двухтактного оконечного каскада, работающего в режиме В.

12.Поясните способ определения коэффициентов усиления усилителя по напряжению и по ЭДС при компьютерном моделировании.

13.Нарисуйте диаграммы входного напряжения и токов транзисторов плеч двухтактного оконечного каскада, работающего в режиме В.

14.Нарисуйте диаграммы входного напряжения и токов транзисторов плеч двухтактного оконечного каскада, работающего в режиме АВ.

15.Нарисуйте диаграммы входного напряжения и тока источника питания двухтактного оконечного каскада, работающего в режиме В.

2.1.10. Контрольные вопросы

1.Поясните методику определения выходной мощности каскада Рн и мощности Ро, потребляемой от источника питания, в исследуемом двухтактном оконечном усилителе.

2.Поясните методику расчета и методику определения по результатам машинного эксперимента коэффициента полезного действия исследуемого каскада.

24

3.Поясните методику определения при машинном эксперименте коэффициента гармоник исследуемого каскада.

4.Какие нелинейные математические модели БТ используются в ССМ МС7 - МС10 и в чем их особенности?

5.Какой метод анализа электрических цепей используется в ССМ МС7 - МС10 и в чем его суть?

6.Поясните способ включения БТ оконечного каскада по сигналу.

7.Каковы преимущества и недостатки бестрансформаторных УМЗЧ по сравнению с трансформаторными?

8.Поясните способ включения БТ оконечного каскада по отношению к источнику питания.

9.Какой вид ОС используется в исследуемом УМЗЧ?

10.Поясните методику определения Кг в исследуемом усилителе.

11.Поясните методику определения КПД в исследуемом усилителе.

12.Поясните методику определения Rвых в исследуемом усилителе.

13. Поясните методику определения Р~ в исследуемом усилителе. 14. Поясните методику определения Р0 в исследуемом усилителе.

15. Какие элементы определяют АЧХ исследуемого усилителя в области нижних частот?

16. Какие элементы определяют АЧХ исследуемого усилителя в области верхних частот?

17. Насколько сильно зависит симметрия выходного напряжения исследуемого усилителя от разброса h21э транзисторов плеч оконечного каскада?

18. Поясните методику определения коэффициента демпфирования в исследуемом усилителе.

2.1.11. Содержание отчёта

1.Титульный лист (стандартное оформление).

2.Цель работы.

3.Принципиальная схема усилителя, распечатанная из программ ряда МС или нарисованная вручную в соответствии с ГОСТ.

4.АЧХ и сквозная АЧХ (в dB).

5.Графики напряжений, токов и спектров, отмеченных в тексте описания работы.

6.Таблицы 3.1 – 3.7 результатов работы.

7.Выводы по работе.

25

2.2. Варианты для самостоятельного исследования студентами магистратуры

2.2.1. Исследование УМЗЧ с ООС на БТ

2.2.1.1. Электрическая принципиальная схема исследуемого УМЗЧ

Электрическая принципиальная схема предлагаемого для исследования усилителя представлена на Рис. 2.20. Необходимо собрать эту схему в окне графического отображения схем и ввести параметры компонентов схемы. Эта схема отличается от схемы Рис. 2.3 тем, что в ней введена цепь параллельной ООС по постоянному току за счёт R1 и параллельной ООС по переменному току за счёт цепочки R4, C4. Режимы работы по постоянному току УЭ практически совпадают. Это позволяет оценить влияние на технические показатели усилителя введения ООС.

Рис. 2.37

2.2.1.2.Определение постоянных напряжений, токов и мощностей УМЗЧ

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.2, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.37. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.10, Табл. 2.11 и Табл. 2.12.

Таблица 2.10

Постоянные напряжения в усилителе Рис. 2.37

26

Таблица 2.11

Постоянные токи в усилителе Рис. 2.37

Таблица 2.12

Мощности элементов усилителя Рис. 2.37

2.2.1.3. Определение коэффициентов усиления и граничных частот УМЗЧ

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.3, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.37. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.13 и Табл. 2.14.

Таблица 2.13

Коэффициенты усиления УМЗЧ Рис. 2.37

Таблица 2.14

Граничные частоты УМЗЧ Рис. 2.37

2.2.1.4.Определение переменных напряжений и токов в схеме УМЗЧ

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.4, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.37. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.13а.

27

2.2.1.5. Определение мощностей в схеме УМЗЧ

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.5, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.37. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.14а.

2.2.1.6.Определение КПД УМЗЧ и его зависимости от

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.6, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.37. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.14а.

2.2.1.7. Определение гармонических составляющих и Кг

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.7, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.37. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.15.

Таблица 2.15

Гармонические составляющие и Кг УМЗЧ Рис. 2.37

2.2.1.8. Определение выходного сопротивления УМЗЧ и его коэффициента демпфирования

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.8, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.37. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.16.

Таблица 2.16

Параметры УМЗЧ по схеме Рис. 2.37

2.2.1.9. Домашняя подготовка

Смотри пункт 2.1.9.

2.2.1.10. Контрольные вопросы

Смотри пункт 2.1.10.

28

2.2.1.11. Содержание отчёта

Смотри пункт 2.1.11.

2.2.2. Исследование УМЗЧ на БТ с ООС и «ВД»

2.2.2.1. Электрическая принципиальная схема исследуемого УМЗЧ

Электрическая принципиальная схема предлагаемого для исследования усилителя представлена на Рис. 2.38. Необходимо собрать эту схему в окне графического отображения схем и ввести параметры компонентов схемы. Эта схема отличается от схемы Рис. 2.37 тем, что в ней введена цепь с вольтодобавочной ёмкостью С3 за счёт специального подключения резисторов R2 и Rn [6]. Оставлены цепи параллельной ООС по постоянному току за счёт R1 и параллельной ООС по переменному току за счёт цепочки R4, C4. Режимы

Рис. 2.38

работы по постоянному току УЭ схемы Рис. 2.38 практически совпадают с режимами работы УЭ схем Рис. 2.3 и Рис. 2.37. Это позволяет проверить влияние на технические показатели усилителя введения вольто-добавочной ёмкости С3.

2.2.2.2. Определение постоянных напряжений и токов в схеме УМЗЧ

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.2, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.38. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.17, Табл. 2.18 и Табл. 2.19.

29

Таблица 2.17

Постоянные напряжения в усилителе Рис. 2.38

2.2.2.3. Определение коэффициентов усиления и граничных частот УМЗЧ

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.3, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.38. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.20 и Табл. 2.21.

Таблица 2.20

Коэффициенты усиления УМЗЧ Рис. 2.38

Таблица 2.21

Граничные частоты УМЗЧ Рис. 2.38

2.2.2.4.Определение переменных напряжений и токов в схеме УМЗЧ

Следует полностью повторить все пункты исследований раздела 2.1.4, но применительно к схеме УМЗЧ Рис. 2.38. Следует также заполнить полученными параметрами Табл. 2.22.

30