МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра БТС
отчет
по лабораторной работе №1
по дисциплине «САПРиКМТ»
Тема: Сборка и моделирование электронных схем в САПР Micro-Cap
Студент гр. 7501 |
|
Исаков А.О. |
Преподаватель |
|
Боброва Ю.О. |
Санкт-Петербург
2020
Цель работы.
Знакомство с основными возможностями Micro-Cap
Основные теоретические положения.
Меню Analysis содержит команды запуска различных режимов моделирования:
Transient... – режим анализа переходных процессов (временной анализ).
Используемый нами в режиме Transient Analysis релаксационный генератор является примером самых простых генераторов прямоугольных импульсов. Суть работы схемы, следующая: заряжать конденсатор через резистор (или источник тока), а затем, когда напряжение достигнет некоторого порогового значения, быстро его разряжать и начинать цикл сначала.
При подаче питания выходной сигнал ОУ уходит в положительное насыщение (на выходе устанавливается положительное напряжение питания). Конденсатор начинает заряжаться до напряжения UПИТ+ с постоянной времени τ = RC.
Когда напряжение на конденсаторе достигнет половины напряжения источника питания, ОУ переключает свой выход в состояние отрицательного насыщения и конденсатор начинает разряжаться до UПИТ– с той же самой постоянной времени. Этот цикл повторяется бесконечно, с периодом Т=2,2 RC, который не зависит от напряжения источника питания.
AC... – режим анализа частотных характеристик (частотный анализ).
Частоту среза определяют из соотношения:
DC ... – режим анализа передаточных функций по постоянному току.
В режиме DC рассчитываются передаточные характеристики по постоянному току.
К входам цепи подключаются один или два независимых источника постоянного напряжения или тока. В качестве выходного сигнала может рассматриваться разность узловых потенциалов или ток через ветвь, в которую включен резистор.
При расчете режима DC - программа закорачивает индуктивности, исключает из схемы конденсаторы и затем рассчитывает режим по постоянному току при нескольких значениях входных сигналов.
Dynamic DC – расчет режима по постоянному току и его динамическое отображение на схеме.
Dynamic AC – расчет по переменному току напряжений, токов и фазового сдвига и динамическое отображение этих значений на схеме. В диалоговом окне задаются значения частоты и температуры.
Transfer Function... – расчет передаточных функций по постоянному току, а также входного и выходного сопротивления.
Обработка полученных результатов
Рисунок 1 – Простой ФВЧ первого порядка, крутизна 20 дБ на декаду
Рисунок 2 – Частотные характеристики фильтра верхних частот
Частоту среза определяют из соотношения:
Где f – частота в Герцах, C – емкость в Фарадах, R – сопротивление в Омах.
Рисунок 3 – Релаксационный генератор
Рисунок 4 – Выходные сигналы релаксационного генератора (синий – вход, красный – выход) при диапазоне 2 секунды
Рисунок 5 – Выходные сигналы релаксационного генератора (синий – вход, красный – выход) при диапазоне 10 секунд
Рисунок 6 – Результаты анализа ПП после установки начальных условий на конденсаторе схемы, диапазон 2 секунды
Рисунок 7 – Схема для измерения ВАХ диода D1
Рисунок 8 - ВАХ исследуемого диода
Выводы
В работе были рассмотрены три варианта анализа схем: DC (расчет передаточных характеристик по постоянному току), AC (частотный анализ) и Transient Analysis (анализ ПП во временной области).
При работе с DC мы
устанавливали величину шага изменения
дифференциального сопротивления диода
D1, в разделе Stepping,
от 500m до 2 с шагом (Step
Value) 200m.
Важно отметить, что до момента достижения
барьерного напряжения
ток через диод не идет, и на графике ВАХ
мы видим прямую линию.
При работе с релаксационным генератором суть работы заключалась в том, чтобы заряжать конденсатор до определенного значения и резко разряжать, начиная цикл заново. Главной особенностью выполнения анализа переходных процессов было задание начальных параметров на конденсаторе IC = 10, тем самым мы даем конденсатору время на стабилизацию работы (в противном случае мы наблюдаем экспоненциальный переходный процесс).
Рассматривая частотные характеристики фильтра ВЧ, отметили, что спад на 20 дБ происходит в районе 0.707 от максимального значения, как и ожидалось. Также оказалось, что на AC анализ влияет только амплитуда генератора sin сигнала, частота же значения не имеет, если источник установлен на входе системы.