Лаба 1 / Лаба_1

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.

Врежиме DC рассчитываются передаточные характеристики по

2

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.

3

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:

1= 2

Где f – частота в Герцах, C – емкость в Фарадах, R – сопротивление в Омах.

1= 2 100 103 10−6 ≈ 1,6

4

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

5

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

6

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 б (≈ 500 ) 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.

7