Пример и порядок выполнения заданий на моделирование резонансного усилителя

Усилители находят широкое применение в радиоэлект­ронной аппаратуре. Одной из важнейших характеристик усилителей является амплитудно-частотная характерис­тика (АЧХ), показывающая значение коэффициента уси­ления на конкретной частоте. Для резонансных уси­лителей с нагрузкой в виде колебательного контура АЧХ имеет вид колокола. Рассматриваемый ниже пример резо­нансного усилителя демонстрирует такой тип АЧХ.

Методика моделирования резонансных усилителей в режиме анализа частотных характеристик заключается в экспериментальном определении номиналов элементов, обеспечивающих требуемую избирательность и коэффициент усиления в заданной полосе частот, т. е. АЧХ соот­ветствующей формы. Для этого после графического ввода элементов схемы, задания источника входного сигнала и директив моделирования выполняют моделирование, затем, в случае необходимости, корректируют номина­лы элементов схемы, выполняя повторно моделирование и анализ полученной АЧХ.

Следует отметить, что в режиме анализа частотных характеристик частота источника сигнала автоматически изменяется в диапазоне, указанном пользователем при задании директив моделирования. Поэтому, если на вхо­де схемы пользователь установит маркер, вместе с АЧХ усилителя на графике будет отображаться горизонтальная линия, соответствующая изменяющейся частоте источника сигнала (независимо от значения, установленного в ат­рибуте источника сигнала FREQ).

После исследования АЧХ резонансного усилителя к входу схемы подключается источник сигнала с несущей частотой, равной резонансной частоте контура, и схема исследуется в режиме анализа переходных процессов. По временному представлению выходного сигнала проекти­ровщик определяет, не вносит ли усилитель искажений в сигнал. В результате форма выходного сигнала после завершения переходных процессов должна в точности со­ответствовать форме входного сигнала с учетом коэффи­циента усиления.

На этом этапе моделирование схемы считается закон­ченным, после чего переходят к разработке печатной пла­ты для физического моделирования (сборки) схемы.

Для получения навыков работы в системе DesignLab выполните моделирование характеристик резонансного усилителя в режимах частотного анализа (AS Sweep) и ис­следования переходных процессов (Transient) в соответс­твии со следующими указаниями.

Исследование амплитудно-частотной характеристики резонансного усилителя

1. Выполните графический ввод схемы усилителя в со­ответствии с примером, приведенным на рис. 2-5 и в таб­лицах 2-1, 2-2. В качестве источника сигнала используйте компонент VSIN, параметры которого также установите в соответствии с заданием. Для питания схемы по посто­янному току используйте компонент VDC. Расположите на входе и выходе схемы маркеры для измерения напря­жения, используя команду Markers/Mark Voltage.

Таблица 2-1.

Значения атрибутов источника сигнала (VSIN)

VSIN	DC	АС	VOFF	VAMPL	FREQ	TD	DF	PHASE
	1	1	0	0,01	3,14 meg	0	0	0

Рис. 2-5. Схема резонансного усилителя

Таблица 4.2.

Значения атрибутов источника постоянного напря­жения (VDC) и модель транзистора

VT1	модель	VDC	DC
	Q2N2222		+12 V

2. Задайте необходимые параметры директивы анализа частотных характеристик схемы (Analysis Setup/AC Sweep): количество точек графика (Total Pts.), начальное (Start Freq.) и конечное (End Freq.) значения полосы частот. За­крыв окно Analysis Setup, запустите режим моделирования командой Analysis/Simulate или нажатием клавиши F11.

3. По построенному в окне программы Probe графи­ку определите коэффициент усиления и ширину полосы пропускания усилителя, используя команды управления курсором. Для этого необходимо активизировать кнопку Toggle Display of cursor, расположенную на панели инс­трументов программы Probe.

4. Измените произвольно значения номиналов емкос­ти или индуктивности в контуре, выполните моделирование и оцените изменение полосы пропускания усилителя. В каталоге схем размещен файл p5.sch для проверки пра­вильности ввода представленной схемы резонансного уси­лителя и задания параметров директив моделирования.