APD_Variant_9 / АПД 1

МИНИСТЕРСТВОО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионально образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра ЭПЭО

Институт ЭНИН

Отчет по лабораторной работе №1

по дисциплине «Методы и средства автоматизации профессиональной деятельности»

«Программа «Electronics Workbench» для имитационного моделирования электронных схем»

Вариант 9

Выполнила:

студент гр.5А10

Шубина Н.В.

Проверил:

ассистент

Паюк Л.А.

Томск,2013

Тема работы: ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ В ПРОГРАММЕ «ELECTRONICS WORKBENCH».

Цель работы : получение практических навыков исследование динамики, статики и частотных характеристик электронных схем в программе EWB.

Раздел 1: «ИССЛЕДОВАНИЕ ВАХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ»

Таблица 1

Вариант	Диод	Стабилитрон
9	1N4152	1N4730A

Построение ВАХ диода

Для снятия вольт-амперных характеристик (ВАХ) нелинейных полупроводниковых элементов, в том числе диодов и стабилитронов, в EWB можно использовать либо источник тока, либо источник ЭДС.

Для снятия прямой ветви ВАХ диода используем схему с источником ЭДС. На рис. 1 представлена схема.

Рис 1. - Схема, позволяющая снять ВАХ диода построенная на основе источника ЭДС.

Таблица 2.

U(V)	I(mA)
0	0
1	0,3706
2	1,337
3	2,323
4	3,314
5	4,307
6	5,302

Рис.2 – прямая ветвь ВАХ диода

Для снятия обратной ветви ВАХ диода используем схему с источником тока. На рис. 3 представлена схема.

Рис 3. - Схема, позволяющая снять ВАХ диода построенная на основе источника тока.

Таблица 3.

I(A)	U(mV)
0	0
-0,5	-815,8
-1	-833,8
-1,5	-844,2
-2	-851,7
-2,5	-851,7

Рис.4 – обратная ветвь ВАХ диода

Построение ВАХ стабилитрона

Аналогично можно снимать ВАХ стабилитронов .

Таблица 4.

U(V)	I(mA)
0	0
0,1	0,1
0,2	0,2
0,3	0,301
0,5	2,735
0,6	33,32

Рис.5 - Прямая ветвь ВАХ стабилитрона

Таблица 5.

I(A)	U(mV)
0	0
-1	-833,8
-2	-851,7
-4	-869,6
-6	-880,1
-10	-893,3

Рис. 6 - Обратная ветвь ВАХ стабилитрона

Вывод: в результате проведения измерений установили , что вольтамперная характеристика диода и стабилитрона в прямой ветви примерно совпадают, так как при прохождении тока в прямой ветви они обладают одинаковыми свойствами и выполняют одинаковую функцию.

Раздел 2: «Исследование ВАХ биполярных транзисторов»

Таблица 6

Вариант	Тип транзистора
9	BD243

Для снятия вольт-амперных характеристик биполярного транзистора в EWB предлагается схема, представленная рис.7

Рис.7 – Схема предназначенная для снятия вольт-амперных характеристик биполярного транзистора

Таблица 7

		Uкэ, В
		0,1	0,3	0,5	1	2	3
Iб1=5 мА	Iкэ, А	0,1934	0,6926	0,6948	0,6983	0,7052	0,7122
Iб1=10 мА	Iкэ, А	0,3174	1,209	1,213	1,219	1,231	1,243
Iб1=20 мА	Iкэ, А	0,4981	2,006	2,013	2,023	2,044	2,064

Рис. 8 - Семейство кривых ВАХ транзистора

Вывод: смещение входных статических характеристик вверх в выбранной системе координат при увеличении абсолютного значения напряжения на коллекторе связано с уменьшением общего количества не основных носителей заряда в базе и, следовательно, с уменьшением количества рекомбинирующих носителей. Поэтому уменьшается составляющая тока базы, обусловленная рекомбинацией, при постоянном напряжении между базой и эмиттером.

Раздел 2: «Исследование усилителя переменного тока на транзисторе»

Вариант для исследования данного усилителя берем из раздела 2.

В связи с некорректной работой транзистора BD243 преподаватель заменил его на 2N2222.

Рис. 9 - Схема усилителя переменного тока (УПТ)

Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика (ЛАЧХ), амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ) УПТ, индицируемые инструментом Bode Plotter в «Electronics Workbench».

Рис.10 - ЛАЧХ усилителя переменного тока

Рис. 11 - АЧХ усилителя переменного тока

Рис.12 - ФЧХ усилителя переменного тока.

Построение ЛАЧХ, АЧХ и ФЧХ УПТ в Excel.

Рис.13 - ЛАЧХ усилителя переменного тока

Рис. 14 - АЧХ усилителя переменного тока.

Рис.15 - ФЧХ усилителя переменного тока.

Осциллограмма входного и выходного сигналов УПТ

Рис.16- Осциллограмма входного и выходного сигналов УПТ

• Методика определения фазы выходного сигнала УПТ с применением осциллографа на примере сигнала с частотой

• Методика определения коэффициента усиления по напряжению УПТ (о. е.) с применением осциллографа на примере сигнала с частотой .

• Методика определения коэффициента усиления по напряжению УПТ (дБ) с применением осциллографа на примере сигнала с частотой .

Таблица 8

Измерительный прибор	Параметры усилителя	Частоты, кГц
		fнижн =0,1874	fср = 257,6	fверхн = 69440
Анализатор частотных характеристик	Ku, o.e.	11,2	122	8,18
	Lu, дб	20,98	41,73	18,26
	φ, град	-106,5	-179,8	-315,2
Осциллограф	Ku, o.e.	11,4	103,8	5,16
	Lu, дб	21,34	40,32	14,25
	φ, град	-100,8	-184,1	-320,65

Вывод:Параметры усилителя, найденные с помощью Bode Plotter и Oscilloscope примерно совпадают. Небольшая погрешность обусловлена дискретностью числовых величин в «Electronics Workbench», а также округлением промежуточных результатов.