3.3. Алгоритм выполнения работы

Компьютерная лабораторная работа выполняется в следующей последовательности.

1. Запуск компьютерной лабораторной работы.

– Откройте файл Blokirovanie.cir двойным щелчком на его имени.

– Окно программы представлено на рисунке 3.

Рис. 3. Окно программы

2. Выбор модели транзистора в соответствии с вариантом (варианты даны в конце описания алгоритма).

– Откройте окно с параметрами транзистора двойным щелчком на элементе VT1. На экране появится окно NPN:NPN Transistor, изображенное на рисунке 4.

– Из перечня доступных моделей транзистора выберите модель, указанную в варианте.

Рис. 4. Окно NPN:NPN Transistor. Обведён перечень доступных моделей транзистора

– Нажмите на кнопку «ДА».

– Повторите пункт 3 для VT2.

3. Введение параметров полезного входного сигнала.

– Откройте окно свойств источника напряжения двойным щелчком на элементе E1. На экране появится окно Sine Source, изображенное на рисунке 5;

– поменяйте значения амплитуды полезного сигнала и его частоты в окошках A и F на значения, соответствующие вашему варианту;

Рис. 5. Окно Sine Source. Обведены окошки A и F

– нажмите кнопку «ДА».

Параметры источника напряжения Е4 поменяются автоматически.

4. Запуск анализа переходных процессов.

– В горизонтальном меню выберите пункт «анализ» и из выпадающего списка выберите «анализ переходных процессов (Transient)…». Появится окно «Установки анализа переходных процессов», изображенное на рисунке 6.

– Установите значения диапазона времени симуляции, равного 3–5 периодам входного сигнала, и максимального шага по времени в соответствующих областях окна.

Рис. 6. Окно Sine Source. Обведены области окна для задания диапазона времени симуляции и максимального шага по времени

Диапазон времени рассчитывается по формуле , где F_с – частота полезного сигнала (задаётся вариантом). Максимальный шаг по времени берётся из соотношения .

Затем нажмите на кнопку «запустить». При необходимости перейдите на вкладку К_ус(t). При этом окно программы должно выглядеть так, как показано на рисунке 7.

Рис. 7. Окно программы после запуска симуляции

Прямая на графике отражает зависимость коэффициента усиления от времени.

5. Нахождение оптимального напряжения смещения.

– Установите значение источника напряжения Е2 в положение 0 с помощью движка компонента Е2, находящегося в правом верхнем углу экрана. Двигать ползунок можно с помощью мышки или клавишами ↑ ↓.

– Изменяя значение Е2 от 0 до 15 В, получите 20 значений коэффициента усиления с помощью графиков временной зависимости.

– По полученным результатам постройте график зависимости коэффициента усиления от напряжения смещения, учитывая, что U_см = Е2/10.

– По графику зависимости К_ус(U_см) определите значение Е2, при котором К_ус максимальный.

– Перейдите на вкладку Blokirovanie.cir.

– Задайте оптимальное значение Е2. Для этого дважды щёлкните по его текущему значению. В появившееся окошко (рис. 8) введите оптимальное значение напряжения Е2 вместо текущего. Нажмите клавишу Enter.

Рис. 8. Процесс задания значения напряжения Е2

– Аналогично задайте то же значение для источника напряжения Е6.

6. Получение временных диаграмм входного и выходного напря­жения.

– Перейдите на вкладку «Анализ переходных процессов Transient analysis», на вкладку «Uвх(t) и Uвых(t)». Временные диаграммы имеют вид, представленный на рисунке 9.

Рис. 9. Временные диаграммы Uвх(t) и Uвых(t)

7. Задание частоты помехи.

– Выйдите из анализа переходных процессов (клавиша F3).

– Запустите частотный анализ из пункта горизонтального меню «Анализ».

– В появившемся окне «Установки частотного анализа (АС)» нажмите кнопку «Запустить». В окне программы появится график АЧХ, имеющий вид, представленный на рисунке 10.

– Определите полосу пропускания усилителя.

– Выйдите из частотного анализа (клавиша F3).

– Откройте окно с параметрами помехи двойным щелчком на элементе Е5. На экране появится окно Voltage Source, представленное на рисунке 11.

– В окошко «частота» введите значение частоты помехи вместо текущего значения.

Рис. 10. График АЧХ

Рис 11. Окно Voltage Source. Обведено окошко «частота»

Частота помехи должна находиться за полосой пропускания.

– Нажмите кнопку «Да».

8. Получение зависимости степени блокирования от величины помехи, определение оптимального диапазона.

– Откройте окно «Установки анализа переходных процессов» (анализ → анализ переходных процессов (Transient)…).

– В этом окне нажмите кнопку «Stepping…».

– В появившемся окне Stepping (рис. 12) поместите точку в положение «Да».

Рис. 12. Окно Stepping

– Нажмите кнопку «Да».

– Запустите симуляцию (клавиша F2).

– Перейдите на вкладку «График зависимости степени блокирования от величины помехи».

– По полученному графику (рис. 13) определите диапазон оптимального режима, при котором коэффициент блокирования отличается от единицы не более чем на 20 процентов.

Числовые значения параметров компонентов представляются в виде:

– действительных чисел с фиксированным десятичным знаком (в качестве десятичного знака в программе МС5 используется точка). Например, сопротивление 2,5 кОм записывается как 2500, а емкость 1мкФ как – 0,000001;

– действительных чисел с плавающим десятичным знаком – научная нотация. Например, емкость 1мкФ может быть записана как 1Е-6;

– действительных чисел с плавающим десятичным знаком – инженерная нотация, согласно которой различные степени 10 обозначаются следующими суффиксами:

F – фемто – 10^-15

Р – пико – 10^-12

N – нано – 10^-9

U – микро – 10^-6

М – милли – 10^-3

К – кило – 10³

MEG – мега – 10⁶

G – гига – 10⁹

Т – тера – 10¹².

Рис. 13. График зависимости степени блокирования от величины помехи

Для экономии места на графиках малая буква «m» обозначает 10^-3, большая буква «М» – 10⁶.

При этом большие и малые буквы не различаются. Например, сопротивление 1.5 МОМ может быть записано как 1.5MEG, 1,5 meg или 1500К. Сами единицы измерения, как правило, не пишутся, но для большей наглядности после стандартных суффиксов разрешается помещать любые символы, которые при интерпретации чисел не будут приниматься во внимание. Пример: емкость 1мкФ – 1uF. Пробелы между числом и буквенным суффиксом не допускаются.

Варианты выполнения лабораторной работы «Исследование блокирования усилительного каскада аппаратуры ВЧ связи по ЛЭП»

Вариант	Транзистор	Частота сигнала	Амплитуда сигнала
1	PZT43	100KГц	1мВ
2	PZT43	200KГц	3мВ
3	PZT43	300KГц	5мВ
4	Q2T939A	400KГц	1мВ
5	Q2T939A	700KГц	3мВ
6	Q2T939A	1MГц	5мВ
7	Q2T3117A	100KГц	1мВ
8	Q2T3117A	150KГц	3мВ
9	Q2T3117A	200KГц	5мВ
10	SMBT42	100KГц	1мВ
11	SMBT42	200KГц	3мВ
12	SMBT42	300KГц	5мВ
13	SMBT4124	500KГц	1мВ
14	SMBT4124	600KГц	3мВ
15	SMBT4124	700KГц	5мВ
16	SXTA42	200KГц	1мВ
17	SXTA42	300KГц	3мВ
18	SXTA42	400KГц	5мВ

Таблица коэффициентов аппроксимации для бригад

Транзистор Коэф-ты полинома	2П902А(0)	2П902А(3)	2П902А(4)	2П905А (119)	2П905А (262)
Ао	0,006142	-0,001587	-0,011267	20,4528	11,66922
А1	3,273095	3,823071	-12,379772	4,49494	17,54482
А2	-18,470661	32,573904	70,938123	-4,8734	-3,74492
А3	33,080675	-45,752478	-80,49797	3,47221	-11,9849
А4	-22,796924	29,2067	44,752314	-0,5367	3,06862
А5	7,751751	-9,7981646	-13,428291	-1,2054	5,03544
А6	-1,306098	1,6619265	2,0795065	0,24368	-0,78614
А7	0,087205	-0,1121833	-0,1303833	0,01424	-0,83426