4.4. Методика автоматизированного проектирование rc-автогенераторов на операционных усилителях

Схема автогенератора на операционном усилителе с фазосдвигающей RС-цепьюв виде трёхзвенногоRC-фильтра представлена на рис. 4.17.

При вводе этой схемы использовались компоненты следующих библиотек:

• analog.slb– пассивные компоненты (С,R);

• opamp.slb– операционный усилитель (U1);

Рис. 4.17. Схема автогенератора с трёхзвенной RC-цепью

• port.slb– узел с нулевым потенциалом, коммутационная клемма (AGND,buble);

• source.slb– источник постоянного напряжения (VDC).

Для устойчивого запуска автогенератора атрибутам конденсаторов «.IC» (initialconditions– начальные условия) присвоены значения «0.1V». При расчёте переходного процесса использование этих атрибутов обеспечивает установку на конденсаторе напряжения 0,1 В в начальный момент времени.

Для анализа формы генерируемых колебанийпроизводится вывод зависимости напряжения на выходе операционного усилителяU1 от времени. Установка маркера напряжений ускоряет эту процедуру.

Режим временного анализа назначается в конфигурационном окне AnalysisSetup. Выбирается разделTransientи в нём задаются параметры директивы (рис. 4.18).

В результате расчёта получается временная диаграмма (рис. 4.19). Из диаграммы видно, что имеет место стабильный режим генерации. Форма генерируемых колебаний близка к гармонической.

Рис. 4.18. Окна выбора режима и задания параметров моделирования

Рис. 4.19. Временная диаграмма напряжения на выходе ОУ

Использование быстрого преобразования Фурье даёт возможность

рассчитать спектральный состав генерируемых колебаний (рис. 4.20). Выполнение преобразования производится по команде Fourier, вызываемой из менюTraceпосле завершения расчёта переходного процесса.

Рис. 4.20 Спектральная диаграмма генерируемых колебаний

Оценка влияния температуры на частоту генерируемых колебанийпроизводится путём расчёта спектра. Вариация температуры производиться по директивеTemperatureв конфигурационном окнеAnalysisSetup(рис. 4.21). Здесь указывается список значений температуры в градусах Цельсия, для которых требуется выполнить расчёт временных характеристик.

Рис. 4.21. Окно задания вариации температуры

На рис. 4.22 приведены спектральные диаграммы для температур -60 и +70 °С.

а)

б)

Рис. 4.22. Диаграмма зависимости частоты генерируемых колебаний от температуры а) при -60, б) при +70 градусах Цельсия

Для исследования влияния величины положительной обратной связиследует изменить, например, величину сопротивленияR5 так, чтобы баланс амплитуд не выполнялся. В качестве примера выполнен расчёт переходного процесса на при значении сопротивления 20 кОм (рис. 4.23).

Схема измерения RC-автогенератора с мостом Вина на операционном усилителе представлена на рис. 4.5. При вводе этой схемы использовались компоненты следующих библиотек:

-analog.slb– пассивные компоненты (С,R);

-opamp.slb– операционный усилитель (U1);

Рис. 4.23. Временная диаграмма затухающего колебания

- port.slb– узел с нулевым потенциалом, коммутационная клемма (AGND,buble);

-source.slb– источник постоянного напряжения (VDC).

Для устойчивого запуска автогенератора атрибутам конденсаторов «.IC» (initialconditions– начальные условия) присвоены значения «0.1V». При расчёте переходного процесса использование этих атрибутов обеспечивает установку на конденсаторе напряжения 0,1 В в начальный момент времени.

Для анализа формы генерируемых колебанийпроизводится вывод зависимости напряжения на выходе операционного усилителяU1 от времени. Установка маркера напряжений ускоряет эту процедуру.

Режим временного анализа назначается в конфигурационном окне AnalysisSetup. Выбирается разделTransientи в нём задаются параметры директивы (рис. 4.24).

Рис. 4.24. Окна выбора режима и задания

параметров моделирования

В результате расчёта получается временная диаграмма (рис. 4.25). Из диаграммы видно, что в начале имеет место переходной процесс, после которого устанавливается стабильный режим генерации. Форма генерируемых колебаний близка к гармонической.

Рис. 4.25 Временная диаграмма напряжения на выходе ОУ

Использование быстрого преобразования Фурье даёт возможность рассчитать спектральный состав генерируемых колебаний (рис. 4.26). Выполнение преобразования производится по команде Fourier, вызываемой из менюTraceпосле завершения расчёта переходного процесса.

Рис. 4.26. Спектральная диаграмма генерируемых колебаний

Оценка влияния температуры на частоту генерируемых колебанийпроизводится путём расчёта спектра. Вариация температуры производиться по директивеTemperatureв конфигурационном окнеAnalysisSetup(рис. 4.27). Здесь указывается список значений температуры в градусах Цельсия, для которых требуется выполнить расчёт временных характеристик.

Рис. 4.27. Окно задания вариации температуры

На рис. 4.28 приведены спектральные диаграммы для температур -60 и 70 °С.

Для исследования влияния величины положительной обратной связиследует изменить величину сопротивленияR1 так, чтобы баланс амплитуд не выполнялся. В качестве примера выполнен расчёт переходного процесса на при значении сопротивления 13 кОм (рис. 4.29).

Рис. 4.28. Диаграмма зависимости частоты генерируемых колебаний от температуры при -60 и 70 градусах Цельсия

Рис. 4.29. Временная диаграмма затухающего

колебания