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

71364. Corel Draw 9.0 Преобразование формы объектов. Специальные эффекты 357.5 KB
  Инструмент Форма выделяет контур объекта и представляет его как совокупность отрезков прямых и кривых линий соединенных опорными точками узлами. Перемещение узлов меняет форму объекта воспользуйтесь контекстным меню Преобразовать в кривые.
71365. Служба доменних імен (DNS) 457 KB
  Завдання на роботу Провести настроювання первинного сервера DNS для зони згідно варіанту завдання. Визначити резервний DNS-сервер для створеної зони. Виконати процедуру передачі інформації про зону. Створити обернену зону, для локального IP 10.18.51.1.
71366. Передача поштових повідомлень. Протокол SMTP 216 KB
  Налаштувати поштовий сервер на базі MTA Postfix для обробки повідомлень для домену згідно варіанту завдання. Використовувати базові засоби запобігання пересилання небажаних повідомлень, включити підтримку «чорних списків» і синонімів поштових скриньок.
71367. Побудова VPN сервера 1.42 MB
  Коли з на реальній машині підключається VPN з’єднання доступ до Інтернету за замовченням йде через нього, так як віртуальна машина отримує Інтернет через NAT з реальної машини, перевірити працездатність роздачі Інтернету неможливо, бо відбувається замкнуте коло.
71370. Протокол передачі файлів FTP 404.5 KB
  Встановити і настроїти сервер FTP на базі vsftpd. Забезпечити можливість підключення згідно з варіантом. Анонімного користувача. У домашньому каталозі анонімного користувача створити 2 каталоги: pub і incoming. Каталог pub доступний тільки для читання, каталог incoming доступний для читання і запису.
71371. Мережева файлова система NFS 1.38 MB
  Завдання на роботу: Настроїти сервер NFS. Забезпечити можливість монтування файлових систем згідно з варіантом. Перевірити роботу NFS сервера підключивши до нього клієнт.
71372. Спільні ресурси мережі Microsoft Windows. Протоколи NetBIOS/SMB і додаток Samba 881.89 KB
  Завдання на роботу Встановити і налаштувати сервер Samba. Забезпечити можливість підключення поділюваних ресурсів згідно варіанту. Перевірити працездатність Samba сервера.