2 ПРактическая часть. Моделирование

В задании на курсовую работу рассматриваются схемы ГПН на биполярном и полевом транзисторах.

Рассмотрим ГПН с зарядным резистором и ГПН со стабилизатором тока. Схема смоделирована в пакете разработки электрических схем Multisim 10.1 и представлена на рис. 8

Рис. 8 – схема ГПН

1. Посредством построенной в Multisim схемы ГПН с зарядным транзистором исследовано зависимости амплитуды и линейности выходного напряжения ГПН от напряжения питания + Ucc для идеального транзистора.

Результаты исследования зависимости амплитуды Авых от + Ucc представлены в табл. 1, по которым построен график на рис. 9.

Таблица 1 - Таблица результатов моделирования

Ucc, В	1,0	2,0	3,5	5,0	6,0	6,4	7,0
амплитуда	0,6103	1,2320	2,1752	3,2068	3,8874	3,9456	4,3340

Продолжение таблицы 1 - Таблица результатов моделирования

Ucc, В	10,0	12,0	18,0	25,0	35,0
амплитуда	5,7162	5,7267	5,7266	5,7269	5,7289

Рис. 9 – график зависимости амплитуды выходного сигнала от напряжения питания для схемы с идеальным биполярным транзистором

Проанализировав результаты исследования и полученный график можно сделать вывод, что зависимость амплитуды ярко выражена только от напряжения питания до 10 В, затем значения амплитуды равны 5,72В вне зависимости от подаваемого напряжения питания более 10 В, так как амплитуда достигла своего возможного максимального значения.

Зависимость линейности выходного напряжения ГПН от напряжения питания изображена на полученных осциллограммах, что представленны на рис.10, рис.11, рис.12, рис. 13.

Рис. 10 – осциллограмма выходного сигнала ГПН при Uсс= 2 В

Рис. 11 – осциллограмма выходного сигнала ГПН при Uсс= 5В

Рис. 12 – осциллограмма выходного сигнала ГПН при Uсс= 50В

Рис. 13 – осциллограмма выходного сигнала ГПН при Uсс= 100В

Проанализировав осциллограммы можно сделать вывод, что линейность выходных сигналов не имеет прямой зависимости от напряжения питания Uсс.

2. Посредством построенной в Multisim схемы ГПН со стабилизатором исследовано зависимости амплитуды выходного сигнала ГПН Авых от напряжения питания Ucc и напряжения отсечки полевого транзистора.

Результаты исследования зависимости амплитуды Авых от Ucc для идеального транзистора представлены в табл. 2, по которой построен график на рис. 15.

Таблица 2 – Таблица результатов моделирования

Ucc, В	1,0	2,0	2,4	2,6	3,0	4,0	5,0	10,0	20,0
Авых, В	0,5351	0,9360	1,0173	1,0360	1,0467	1,0468	1,0468	1,0468	1,0468

Рис. 15 – график зависимости амплитуды выходного сигнала от напряжения питания для схемы с идеальным полевым транзистором

Проанализировав результаты исследования и построенный по ним график можно сделать выводы, что амплитуда, достигнув своего максимального значения 1,047В при Uсс=3В, перестает зависеть от напряжения питания больших значений.

Были проведены такие же исследования, используя реальный транзистор NDF9406, содержащийся в разделах библиотеки EWB. Результаты исследования зависимости амплитуды Авых от Ucc для идеального транзистора представлены в табл. 3, по которой построен график на рис. 16.

Таблица 3 - Таблица результатов моделирования

+Uсс	1,0	2,0	2,4	2,6	3,0	4,0	5,0
Авых	0,6	1,2376	1,4942	1,5968	1,7680	1,9613	1,9635

Продолжение таблицы 3 - Таблица результатов моделирования

+Uсс	6,0	7,0	10,0	20,0
Авых	1,9639	1,9633	1,9659	1,9696

Рис.16 - график зависимости амплитуды выходного сигнала от напряжения питания для схемы с полевым транзистором NDF9406

Проанализировав результаты исследования и построенный по ним график можно сделать выводы, что амплитуда, достигнув своего максимального значения 1,96В при Uсс=4В, перестает зависеть от напряжения питания больших значений. Порог зависимости для реального транзистора NDF9406 выше, чем для идеального.

Результаты исследования зависимости амплитуды Авых от напряжения отсечки полевого транзистора VTO для идеального транзистора представлены в табл. 4, по которой построен график на рис. 17.

Таблица 4 - Таблица результатов моделирования

VTO	0,0	-0,5	-0,75	-1	-1,5	-2	-2,25
амплитуда	1,0468	0,1151	0,2242	0,3641	0,6764	1,0202	1,2627

Продолжение таблицы 4 - Таблица результатов моделирования

VTO	-2,5	-2,75	-4,0	-6,0	-8,0	-9,0	-10,0
амплитуда	1,4125	1,6338	2,5823	4,2435	5,7349	5,7356	5,7324

Рис.17 - график зависимости амплитуды выходного сигнала от напряжения отсечки для схемы с идеальным полевым транзистором

Исследуя график, следует отметить, что на интервале [0;-2) амплитуда выходного сигнала резко уменьшается, затем увеличивается до тех пор, пока не достигает своего максимального значения = 5,735 В при напряжении отсечки -8 В. При больших значениях напряжения отсечки – амплитуда не изменяется.

Были проведены такие же исследования, используя реальный транзистор NDF9406, содержащийся в разделах библиотеки Multisim. Результаты исследования зависимости амплитуды Авых от напряжения отсечки полевого транзистора для реального транзистора представлены в табл. 5, по которой построен график на рис. 18.

Таблица 5 - Таблица результатов моделирования

VTO,В	0,0	-0,5	-0,75	-1,0	-1,5	-2,0	-2,25	-2,5
Авых,В	1,6985	0,3102	0,5277	0,7532	1,2191	1,6985	1,9652	2,2078

Продолжение таблицы 5 - Таблица результатов моделирования

VTO,В	-2,75	-4,0	-6,0	-8,0	-10,0	-20,0
Авых,В	2,4472	3,6909	5,5107	5,6905	5,7230	5,7230

Рис. 18 - график зависимости амплитуды выходного сигнала от напряжения отсечки для схемы с полевым транзистором NDF9406

Исследуя график, следует отметить, что на интервале [0;-2) амплитуда выходного сигнала резко уменьшается, затем при напряжении отсечки -2В амплитуда становится равной значению при напряжении отсечки 0В и увеличивается до тех пор, пока не достигает своего максимального значения = 5,7 В при напряжении отсечки -8 В. При больших значениях – амплитуда не изменяется.

Сравнительная характеристика проведенных иследований показала, что зависимости амплитуды выходного сигнала от напряжения отсечки для идеального и реального транзисторов практически идентичны.

3. Посредством построенной в Multisim схемы ГПН исследовано разностный сигнал, осциллограмма представлена на рис. 20.

Рис. 19 – схема ГПН

Рис. 20 – сравнение осциллограмм идеальной и реальной пилы и разностного сигнала

ВЫВОДЫ

В работе были рассмотрены и изучены основные характеристики, параметры и принципы построения генераторов пилообразного напряжения: ГПН с зарядным транзистором и ГПН со стабилизатором тока. В пакете разработки электрических схем Multisim были реализованы данные схемы. При построении использовались компоненты отечественного производства. С помощью моделирования этих схем была выполнена основанная задача работы – исследование следующих зависимостей: амплитуды выходного сигнала от напряжения питания для обеих схем, амплитуды выходного сигнала от напряжения отсечки для схемы, содержащей полевой транзистор. Также было проведено измерение разностного сигнала для схемы с зарядным транзистором. На основе проведенного анализа были сделаны соответствующие выводы, что приведены в практической части работы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. – Москва «Мир», 1981.- 512с.

2. А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко. Аналоговые интегральные схемы: Справочник/.-2-е изд., перераб. и доп.-Мн.: Беларусь, 1994.-382 с.

3. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.

4. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем.- Киев: Вища школа, 1983. – 242с.