Учебка / Фриск том 1
.pdf
580 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ
Режим работы транзистора Q1 по постоянному токy Iêî1 = 1 мА, а транзистора
Q2 — Iêî2 = 3 мА, и напряжения Uêý0, примерно 5—7 В, обеспечивается R3 и R4, а также R8 и R10, соответственно. Напряжение Uáý0 задается делителями
R1, R2 и R6, R7 для транзисторов Q1 и Q2, соответственно. Стабилизация режима работы транзисторов по постоянному току обеспечивается резисторами R3 и R8 за счет отрицательной обратной связи. Параметры контуров и транзисторов для указанных рабочих режимов представлены в приложении.
При необходимости коррекции некоторых элементов принципиальной схемы необходимо вначале удалить соответствующий элемент (компонент), нажав левой кнопкой мыши стрелку в третьей строчке окна главного меню, активизировать режим Select Mode редактирования элементов или компонентов схемы. Затем, подведя курсор к компоненту, щелкнуть левой кнопкой мыши. При этом подсвечивается, обычно зеленым цветом, компонент или соответствующий текст на принципиальной схеме и затем, войдя в режим EDIT, выбирают CUT и удаляют необходимые атрибуты. Трудности при удалении элементов или вводе новых, а также другие вопросы, возникающие в процессе моделирования, устраняются при обращении к программе HELP главного меню.
Применяемые в принципиальной схеме наиболее часто встречающиеся компоненты (конденсаторы, резисторы, индуктивности) размещены на второй строчке меню главного окна. Выбрав курсором необходимый компонент, активизируют пиктограмму левой кнопкой мыши. Установив курсор в нужном месте окна редактора схем, нажимают левую кнопку мыши. При отпускании левой кнопки местоположение компонента фиксируется, и в ниспадающем меню (рис. 16.3) появляется название компонента и предложение присвоить ему позиционное обозначение PART (предлагаемое обозначение может быть изменено на любое при активизации указанной строки левой кнопкой мыши).
Перемещение компонента на экране производится при нажатой левой кнопке, а при необходимости изменить положение компонента щелкают правой кнопкой при нажатой левой кнопке.
Затем указывается величина VALUE компонента. Присвоенное компоненту обозначение и величина будут изображаться в главном окне при вводе принципиальной схемы, если подсвеченный параметр помечен галочкой SHOW (рис. 16.3). При вводе значения параметров допускается использование масштабных коэффициентов:
Значение |
6 |
3 |
–3 |
–6 |
–9 |
–12 |
–15 |
|
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Префикс |
MEG |
K |
M |
U |
N |
P |
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Степ.форма |
10E+6 |
10E+3 |
10E-3 |
10E-6 |
10E-9 |
10E-12 |
10E-15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масштабный коэффициент может содержать и другие дополнительные символы, которые программа игнорирует. То есть величина емкости в 5 пФ может быть введена: 5 PF или 5 Р или 5Е-12. В ниспадающем меню может вводиться информация о мощности, рассеиваемой на компоненте, типе кор-
Лабораторная работа ¹ 16 |
581 |
|
|
Ðèñ. 16.3
пуса, стоимости, что необходимо для дальнейшего использования в программе PCAD при разработке топологии печатной платы и оценке стоимости устройства (если это предполагается в задании). Подтверждением окончания ввода любого компонента является нажатие клавиши OK. Если какие-либо сведения введены неверно, то нажатие кнопки Cancel отменяет всю введенную о компоненте информацию.
Транзистор типа NPN, который выбирается пиктограммой на второй строчке главного меню, устанавливается в схему, как описывалось ранее, и затем на ниспадающем меню выбираются: PART позиционное обозначение компонента, его тип VALUE и MODEL — используемый транзистор КТ316D (рис. 16.4).
Поскольку в библиотеке транзисторов, предлагаемых в активированном окне справа, нет транзистора КТ 316D, то необходимо ввести параметры модели транзистора в подсвеченных окнах числового массива Source: Local text area of C:\MC8DEMO\DATA\VRLCAM, предварительно нажав кнопку New (рис. 16.4) (вместо представленных на рисунке):
IS = 3.306F, BF = 153.6, VAF = 86.3, IKF = 2.47, ISE = 3.306F, NE = 1.36,
BR = 3.375, |
VAR = 40, IKR = 0.85, |
ISC = 33.2F, NC = 2, |
RB = 23.2, |
RC = 1.345, CJE = 30.64P, VJE = 0.69, MJE = 0.33, CJC = 18.71P, VJC = 0.69, |
|||
MJC = 0.31, |
FC = 0.5, TF = 267.9P, |
XTF = 2, VTF = 65, |
ITF = 0.785, |
TR = 58.87N, EG = 1.11, XTB = 1.5, XTI = 3. |
|
||
582 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ
Ðèñ. 16.4
Модель генератора гармонических сигналов выбирается на панели компонентов главного окна, присваивая обозначение PART (V1) и тип модели MODEL SG. Параметры модели F, A, DC и т. д. вводятся в соответствии с рис. 16.5.
Величина напряжения источника питания V2 принимается равной 12В. Подключение его в схему должно проводиться с учетом типа проводимости транзистора.
Соединительные линии между элементами схемы прочерчивают, используя кнопку ввода ортогональных проводников Wire Mode на панели инструментов (рис. 16.6).
Ввод индуктивности осуществляется входом в режим Component окна схем с последующим выбором на закладке Analog Primitives, затем Passive Components и Inductor (рис. 16.7).
Повторный ввод индуктивности упрощается и осуществляется выбором команды Component во второй строке меню главного окна и на выпадающем
584 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ
Ðèñ. 16.7
подменю строки Inductor или нажатием на пиктограмму обозначения индуктивности на строке компонентов окна схем.
Удаление неверно проведенных линий проводится аналогично удалению компонентов.
Подключением общей электрической «земли» завершается ввод принципиальной схемы. Условное обозначение «земли» находится на панели компонентов. Затем проводится нумерация узлов нажатием кнопки Node Numbers на панели инструментов (рис. 16.6). Следует заметить, что принятые обозна- чения компонентов, как и их величина, будут отображены на принципиальной схеме вместе с компонентами только при активизации кнопок Grid Text и Attribute Text панели инструментов.
Перед выполнением экспериментальной части задания к лабораторной работе необходимо обеспечить режимы работы транзисторов по постоянному току. Для этого, выбрав команду Analysis строки команд окна схем, на закладке активизируют строку Dynamic DC (рис. 16.8).
На выпадающем подменю Dynamic DC Limits (рис. 16.9) подсвеченные пиктограммы позволяют:
•отображать на экране монитора сведения (вид анализа, значение температуры, при которой проводится анализ);
•указывать обозначения компонентов;
•указывать номера узлов;
586 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ
• указывать значения постоянных напряжений в узлах.
Активизацией пиктограммы «токи в ветвях» (рис. 16.9), можно получить значения постоянных токов экране монитора вместо выведенных на экран значений напряжений (устраняются повторным нажатием на пиктограмму «напряжения в узлах»).
Анализ может быть проведен для некоторого списка значений температур (Temperature List), если он указывается в строке, и шага изменения величины сопротивления резистора в процентах (Slider Percentage Step Size) при каждом нажатии на кнопку Up Arrow (увеличение) и Down Arrow (уменьшение).
Значения постоянных составляющих коллекторных токов Iko1, Iko2 должны составлять 1 + |0,05| mA и 3 + |0,05| mA, соответственно. Уточнить значения постоянных составляющих коллекторных токов транзисторов и, если есть необходимость, добиться указанных значений, изменяя величины сопротивлений соответствующего делителя, эмиттерного, коллекторного сопротивлений (при правильно собранной и содержащей указанные элементы принципиальная схема рис. 16.2 обеспечивает указанные режимы работы транзисторов). Завершив коррекцию элементов принципиальной схемы усилителя и активизировав пиктограмму Currents левой кнопкой «мыши» в меню панели инструментов окна схем, удалите значения постоянных токов в цепях усилителя, чтобы не загромождать схему дополнительной информацией.
Для выполнения п. 3.1 необходимо принципиальную схему резонансного усилителя изменить, оставив только второй каскад. На его вход подключаем источник гармонического сигнала SG. Это можно сделать, используя кнопку Select Mode главного меню (нажав на левую кнопку «мыши», обвести рамкой элементы принципиальной схемы рис. 16.2 Q1 и С1, а затем перетащить вместе c частью соединительных линий на вход второго каскада; аналогичный результат можно получить удалением компонента V1 и повторным вводом уже при включении его в новом месте схемы). Элементы схемы первого каскада, не участвующие в эксперименте, закорачиваем, чтобы исключить влияние на исследуемый каскад. В результате принципиальная схема усилителя (рис. 16.2) примет вид (рис. 16.10).
Следует обратить внимание на то, что проведенные изменения принципиальной схемы могут привести к изменению нумерации узлов (рис. 16.2), что необходимо учесть при выборе пределов анализа подменю АС команд Analysis меню главного окна. Переключатели S1 и S2 позволяют устанавливать (с некоторой точностью) рассчитанные или указанные в задании значе- ния коэффициентов включения в контур m выходной проводимости транзистора Q2 (g22) или сопротивления нагрузки R11 (n на рис. 16.10). Выбранный коэффициент включения получают перемещением соединительной линии между соответствующим отводом катушки индуктивности и переключателем S1 или S2. Перемещение соединительной линии осуществляется курсором в режиме Select Mode и нажатой левой кнопке «мыши». Установив требуемые значения коэффициентов включения m и n, входят в Analysis и затем, в ниспадающем меню в режим анализа частотных свойств АС. В подменю AC Limits Analysis нажимают кнопку Run (рис. 16.11) и получают АЧХ второго каскада (рис. 16.12).
Лабораторная работа ¹ 16 |
587 |
|
|
Ðèñ. 16.10
Ðèñ. 16.11
В соответствие с рисунком 16.11 на экран выводится только одна частотная характеристика. Можно задавать и предъявление на экран, например, еще зависимости входного напряжения о частоты, указав, соответственно, в колонке Р цифру 2 (тогда будет изображен отдельный график в своей системе координат) или цифру 1 (тогда будет изображено два графика в одной системе координат). В колонке XExpression указывается частота F (ось Х-ов), в колон-
588 Глава вторая. Описание лабораторных работ по ОС и РПрУ
Ðèñ. 16.12
ке YExpression указываются узлы в которых будет определяться напряжение (или отношение напряжений в каких-то узлах и др.). В последующих колонках указываются в формате с фиксированной запятой: верхнее значение, нижнее и шаг, с которым предъявляется информация о частоте (по оси Х) или амплитуде (по оси Y).
На рис. 16.12 показан возможный вариант частотной характеристики второго каскада (для указанных на рис. 16.11 значений компонентов и коэффициентов включения). Для точной оценки значения резонансной частоты и вели- чины максимума коэффициента усиления на панели инструментов выбирают пиктограмму Peak (рис. 16.12), определяя значение максимума коэффициента усиления и соответствующей ему частоты.
Если при этом для выбранных значений m и n резонансная частота отли- чается от 465 кГц более, чем на |0,1| кГц, необходимо, изменяя С8 (рис. 16.10), обеспечить допустимую величину отклонения. Процедуру подбора нужного значения С8 можно существенно облегчить, используя в подменю AC Analysis Limits кнопку Stepping. Кнопкой раскрытия окна в строке Step What, пользуясь линейкой прокрутки, активизируем строку С8. Нажатием на нее переходим в режим пошагового изменения выбранного компонента С8 (рис. 16.13).
Изменение емкости С8 в выбранном примере (рис. 16.14), происходит от 341,4 пФ (From) до 343 пФ (То) с шагом 0,2 пФ (Step Value). Закон изменения шага в процессе анализа выбирается линейным (помечая точкой Linear в рам-
Лабораторная работа ¹ 16 |
589 |
|
|
Ðèñ. 16.13
Ðèñ. 16.14
ке Method). Профессиональная версия МС8 позволяет варьировать одновременно двадцатью параметрами, описывающими компоненты и модели. Версия МС8/demo допускает вариацию лишь одного параметра компонента или модели, что помечается точкой в рамке Parameter Type (выбирается Component).
В рамке Change (изменение) выбирается (помечается точкой) способ изменения шага при вариации параметра элементов: только во вложенных циклах программы (Step variables in nested loops) или всех подлежащих изменению параметров одновременно (Step all variables simultaneously). В первом случае существует возможность независимого выбора шага для каждого параметра. Во втором случае необходимо изменять варьируемые параметры с одинаковым шагом, что ограничивает анализ всего одним возможным вариантом.