3.8 Температурный анализ

По рисункам определили для каждой температуры время переднего и заднего фронта. Полученные результаты занесли в таблицу 3.

Таблица 3. Зависимость времени переднего и заднего фронта сигнала от температуры.

t, °C	, мс	, мс	Fmax
-35	1,331	1,145	23,757
-20	1,634	1,155	21,091
-5	1,472	1,098	22,889
10	1,567	1,155	21,61
25	1,496	1,243	21,476
40	2214	1,423	0,0266
55	5,018	1,105	9,607

По полученным в таблице значениям длин переднего и заднего фронтов определили скважность импульсов F_max по формуле:

,

где К_з – коэффициент запаса, который для выполнения задания приняли равным 1,7. в результате расчетов получили значения скважности для трех различных температур. По полученным в таблице 3 величинам построили графики зависимостей длительностей фронтов от температуры и скважности от температуры. Полученные зависимости приведены на рисунках 3.8.1 – 3.8.3.

Рисунок 3.8.1. Зависимость длительности переднего фронта от температуры.

Рисунок 3.8.2. Зависимость длительности заднего фронта от температуры.

Рисунок 3.8.3. Зависимость скважности импульсов от температуры.

Из температурного анализа, проведенного в этом пункте, можно сделать вывод, что исследуемый усилительный каскад с точки зрения установления в режим стабильности эффективнее всего использовать при высоких температурах, так как именно при этой температуре длительность переходного процесса самая малая из всех рассмотренных случаев. Следовательно, именно при таких температурах усилительный каскад быстрее всего переходит в стабильное состояние после возбуждения, значит, и работать схема при этой температуре будет быстрее, а, следовательно, будет тратиться меньше энергии для питания усилителя, и элементы, из которых он состоит, будут нагреваться медленнее и на меньшую величину.

4. Анализ уровня входного сопротивления. Температурный анализ

Для проведения анализа зависимости входного сопротивления усилителя от температуры изменили схему усилительного каскада: в схеме сразу после источника питающего переменного напряжения последовательно подключили резистор малого сопротивления, равного 0,001 Ом. Измененная схема приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема усилительного каскада для проведения температурного анализа входного сопротивления усилителя.

Для исследования зависимости входного сопротивления от частоты использовали “Частотный анализ”. Для проведения анализа установили диапазон частот, в котором будет проводиться исследование. Окно “Установки частотного анализа” с приведенными выше параметрами указано на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Окно “Limits” для получения зависимости входного сопротивления от температуры.

После заполнения окна “Установки частотного анализа” запустили анализ, в результате которого получили семейство характеристик. Полученное семейство характеристик приведено на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2. Семейство зависимостей входного сопротивления от частоты при различных температурах.

Из полученного рисунка путем увеличения области максимумов определили максимальные значения входного сопротивления при различных температурах и соответствующие этим значениям частоты. Увеличенный фрагмент рисунка 4.2 с дополнительными построениями приведен на рисунке 4.3 и 4.4.

Рисунок 4.3. Увеличенный фрагмент зависимости входного сопротивления от частоты при -35°С, -25°С, -5°С, 10°С, 25°С.

Рисунок 4.4. Увеличенный фрагмент зависимости входного сопротивления от частоты при 40°С, 55°С.

Полученные в результате расчетов значения сопротивлений и температур свели в таблицу 4.

Таблица 4. Зависимость входного сопротивления усилителя от температуры.

t,0C	-35	-20	-5	10	25	40	55
Rвх, кОм	1,999805	1,99981	1,999694	1,99932	1,998232	1,960931	1,692582

По результатам, полученным в ходе эксперимента, построили зависимость входного сопротивления от температуры. Полученная зависимость изображена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5. Зависимость входного сопротивления от температуры.

Из полученной зависимости можно сделать вывод, что при увеличении температуры входное сопротивление каскада нелинейно уменьшается, что является положительной характеристикой усилительного каскада, так как при увеличении входного сопротивления на нем будет рассеиваться меньше мощности, и, следовательно, величина полезной мощности, подаваемой в каскад, будет увеличиваться, и каскад будет работать более эффективно. С точки зрения максимальной полезной мощности необходимо, чтобы температура в усилителе была максимальна, тогда входное сопротивление также будет максимально.