36714

Исследование схем усилителей в программной среде PSpice

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Усилитель собран на биполярном транзисторе, который нагружен на двухконтурный полосовой LC-фильтр. Этот фильтр настроен на частоту 36 МГц и имеет характеристическое сопротивление 100 Ом. Фильтр состоит из двух параллельных контуров

Русский

2014-03-20

190 KB

1 чел.

Лабораторная  работа  №2

Исследование схем усилителей в программной среде PSpice

Цель работы: подбор элементов схемы и исследование характеристик схемы усилителя с помощью программной среды PSpice.

Выполнение работы

Рассмотрим на примере процесс исследования основных характеристик схем усилителей.

На рис.2.1 приведена принципиальная схема транзисторного полосового усилителя.

Рис.2.1

Усилитель собран на биполярном транзисторе, который нагружен на двухконтурный полосовой LC-фильтр. Этот фильтр настроен на частоту 36 МГц и имеет характеристическое сопротивление 100 Ом. Фильтр состоит из двух параллельных контуров L1-C4, L2-C6 с емкостной связью С5. Связь фильтра с транзистором непосредственная через разделительный конденсатор С3, а с нагрузкой RLOAD - c помощью согласующего высокочастотного трансформатора L2-L3, обмотки которого имеют коэффициент связи 0,8. Резисторы RK1, RK2 имитируют потери в контурах (в реальной схеме усилителя они отсутствуют). Усилитель питается от источника постоянного напряжения 6В. Ко входу должен быть подключен источник гармонического сигнала.

Задание на моделирование занесено в файл usil.cir.

FILTER

RG IN 10 1K

R1 2 1 MRES 4.5K

R2 1 0 MRES 1.3K

R3 2 3 100

R4 4 0 MRES 200

RK1 5 0 2.31K

RK2 6 0 2.31K

RLOAD 9 0 100

C1 IN 1 1000PF

C2 4 0 3300PF

C3 5 3 50NF

C4 5 0 241.4PF

C5 6 5 44.5PF

C6 6 0 243PF

L1 5 0 0.0692U

L2 6 0 0.0692U

L3 0 9 0.0108U

K1 L2 L3 0.8

Q1 3 1 4 Q2T630D

VS 2 0 DC 6V

VIN 10 0 AC 1 SIN (0 0.05V 36MEG)

.LIB VNOM.LIB

.TEMP -37 27 67

.MODEL MOD1 NPN BF=50 VAF=50 IS=1E-12 RB=100 + CJC=.5PF TF=.6NS

.MODEL MRES RES (R=1 DEV=20% TC1=0.01)

.DC VS 0.5 20.5 5

.TF V(3) VS

.SENS VBE (Q1)

.AC LIN 41 16MEG 56MEG

.NOISE V(9) VIN

.MC 5 AC V(9) YMAX

.TRAN/OP 5ns 1us

.FOUR 36MEG V(9)

.PRINT DC V(1,4) I(R3) IB(Q1)

.PLOT AC VM(9) VP(9)

.PROBE V(3) V(6) V(9)

.END

В первой строке указан заголовок задания. Затем идет описание схемы усилителя. На вход подключен источник напряжения VIN, ЭДС которого в режиме АС равна 1В., а в режиме TRAN имеет вид гармонического сигнала с частотой 36 МГц и амплитудой 0,05В. Резисторы R1, R2, R4 описываются по директиве .MODEL моделью с именем MRES, параметры которой перечислены в круглых скобках (они имеют линейный температурный коэффициент сопротивления ТС1=0,01, разброс сопротивлений имеет относительное среднеквадратичное отклонение DEV=20%). Директива .LIB указывает, что параметры модели биполярного транзистора находятся в файле vnom.lib. По директиве .TEMP устанавливается список температур, при которых будет проводиться анализ характеристик усилителя. По директиве .DC определяется режим расчета по постоянному току при вариации напряжения источника питания VS от 0,5 до20,5 В с шагом 5В. Малосигнальная передаточная функция dV (3)/dVS рассчитываются по директиве .TF. Далее по директиве .SENS рассчитывается чувствительность  постоянного напряжения база-эмиттер транзистора VBE(Q1) к изменению параметров всех компонентов схемы. По директиве .AC и .NOUSE производится расчет частотных характеристик и уровня шума в диапазоне частот 16 до 56 МГц (всего 41 точка по частоте). После этого по директиве .TRAN рассчитываются переходные процессы на интервале времени от 0 до 1 мкс (шаг интегрирования устанавливается автоматически) с шагом вывода данных в файл, равным 5 нс. После этого директива .FOUR задает спектральный анализ по Фурье напряжения на нагрузке V(9) (частота первой гармоники установлена равной 36 МГц). Директива .MC задает статический анализ в режиме АС модуля напряжения V(9): всего проводится пять статических испыианий при случайных значениях сопротивлений R1, R2, R4, которые имеют ненулевое значение отклонений .DEV.

Перечень переменных, выводимых в файл usil.out в виде таблиц и графиков, приводится в директивах .PRINT и .PLOT.

В качестве примера на рис.2.2 указан график семейства АЧХ напряжений V(6) в узле 6 при вариации температуры.

Рис.2.2


Задание к лабораторной работе

Составьте описание Вашего варианта схемы усилителя, получите расчетную оценку коэффициента усиления усилителя с обратной связью.

С использованием программной среды PSpice Выполните подбор элементов схемы с целью получения рассчитанного коэффициента усиления.

Получите результаты расчетов в виде таблицы и частотную характеристику усилителя.

Рис.2.4

Рис.2.5

Таблица 2.1

Вари-

ант

N

рис.

R*

1

2

3

4

5

Источник

1

2.4

10

250

250

-

-

-

независимый источник синусоидальной формы

2

2.5

100

250

250

250

50

50

независимый источник синусоидальной формы

3

2.4

10

250

250

-

-

-

независимый источник импульсной формы

4

2.5

100

250

250

250

50

50

независимый источник импульсной формы

продолжение таблицы 2.1

Вари-

ант

N

рис.

R*

1

2

3

4

5

Источник

5

2.4

11

250

250

-

-

-

независимый источник синусоидальной формы

6

2.5

110

250

250

250

50

50

независимый источник синусоидальной формы

7

2.4

11

250

250

-

-

-

независимый источник импульсной формы

8

2.5

110

250

250

250

50

50

независимый источник импульсной формы

9

2.4

12

250

250

-

-

-

независимый источник синусоидальной формы

10

2.5

120

250

250

250

50

50

независимый источник синусоидальной формы

11

2.4

12

250

250

-

-

-

независимый источник импульсной формы

12

2.5

120

250

250

250

50

50

независимый источник импульсной формы

13

2.4

13

250

250

-

-

-

независимый источник синусоидальной формы

14

2.5

130

250

250

250

50

50

независимый источник синусоидальной формы

15

2.4

13

250

250

-

-

-

независимый источник импульсной формы

16

2.5

130

250

250

250

50

50

независимый источник импульсной формы

17

2.4

14

250

250

-

-

-

независимый источник синусоидальной формы

18

2.5

140

250

250

250

50

50

независимый источник синусоидальной формы

19

2.4

14

250

250

-

-

-

независимый источник импульсной формы

20

2.5

140

250

250

250

50

50

независимый источник импульсной формы

РЕКОМЕНДУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА

.Забродин Ю.С. Промышленная электроника. Учебник для вузов М.: Высшая школа, 1982. - 486 с.

Шопен Л.Б. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. Учебник для вузов. 2-е изд. перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1988. - 563 с.

Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С.Найвельт, К.Б.Мазель, Ч.И.Хусаинов и др.; Под ред. Г.С. Найвельта.- М.: Радио и связь, 1985 - 576 с.,ил.

Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1972- 512 с, ил.

Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: в 4-х выпусках. Вып. 2: Модели компонентов аналоговых устройств- М.: Радио и связь, 1992,- 64 с.

Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: в 4-х выпусках. Вып. 3: Моделирование аналоговых устройств- М.: Радио и связь, 1992,- 120 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30479. Трехмерные и динамические метафоры в визуализации программного обеспечения параллельных и распределенных вычислений 42 KB
  Существенным недостатком современных систем отладки параллельных и распределенных вычислений является отсутствие отображения динамики программных процессов. Причем каких-либо вариантов представления последовательности кода
30480. GESTURE-BASED INTERFACE: TECHNOLOGY AND APPLICATION 35.5 KB
  Recently gesture-based interfaces are becoming more widely used. There are many advantages of gesture-based interfaces such as small learning time, wide availability (if they done properly), and, in some cases, the lack of manipulators, which is important for mobile devices
30481. ФИЗИОЛОГИЯ СПИННОГО МОЗГА И ГОЛОВНОГО МОЗГА. НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ВЕГЕТАТИВНЫХ ФУНКЦИЙ 53.89 KB
  Объем функций, осуществляемых спинным мозгом, чрезвычайно велик. В нем находят центры всех двигательных рефлексов (за исключением мускулатуры головы), всех рефлексов мочеполовой системы и прямой кишки, рефлексов, обеспечивающих терморегуляцию, регулирующих метаболизм тканей
30482. Страхова послуга та особливості її реалізації 277 KB
  В умовах розвитку ринкових відносин, зростання конкуренції великого значення набувають питання забезпечення функціонування субєктів господарювання від наявних і потенційних загроз, створення дієвої системи захисту їх від впливу можливих негативних факторів.
30483. МОДЕЛИ ПЛАСТОВ И ПРОЦЕССОВ РАЗРАБОТКИ 1.99 MB
  Под моделью в широком научном смысле этого слова понимают реально или мысленно созданную структуру, воспроизводящую или отражающую изучаемый объект. Название модель происходит от латинского слова modulus, что означает «мера, образец»
30484. Физиология сенсорных систем. Физиология зрительной, слуховой и вестибулярной сенсорных систем 31.17 KB
  Живой организм постоянно подвержен воздействиям внешней среды. В самом живом организме тоже постоянно происходят изменения. И его существование невозможно, если он не будет получать постоянно информацию о всех изменениях во внешней и внутренней среде и во всех частях тела.
30485. Интерфейс на основе жестов для манипулирования трёхмерными виртуальными объектами и его применение в системах научной визуализации 43.5 KB
  Развитие вычислительных систем позволяют проводить моделирование сложных физических процессов со всё большей точностью. Однако увеличение объема вычисляемых данных приводит к усложнению обработки полученных сведений...
30486. Физиология кожной, двигательной, висцеральной, вкусовой и обонятельной сенсорных систем 43.01 KB
  Теории кожной чувствительности многочисленны и во многом противоречивы. Наиболее распространенным является представление о наличии специфических рецепторов для 4 основных видов кожной чувствительности: тактильной, тепловой
30487. Краткие обзоры программных средств 85.5 KB
  В настоящее время на этапах разведки и разработки месторождений нефти и газа все более широкое применение получают компьютерные технологии комплексной интерпретации всей геолого-геофизической информации с целью построения цифровых геолого-промысловых моделей месторождений.