Лабораторная работа №3. Исследование шумовых и температурных свойств усилительного каскада

Ввод и подготовка схемы

Порядок выполнения работы и рекомендации

Ввод и подготовка схемы

1.Загрузить графический редактор схем – программный модуль OrCAD Capture (CIS).

2.Создать проект (Analog or Mixed-Signal Circuit Project) и средства-

ми Capture ввести схему, соответствующую своему варианту, в ЭВМ. Источник входного сигнала – VAC, источник питания – VDC.

3.Обозначить входы и выходы схемы.

Источники подсоединить с помощью контактов питания VCC из библиотеки CAPSYM.OLB. Команда Place>Power…, соответствующая пиктограмма панели инструментов (рис. 75) или клавиша F на клавиатуре. В открывшемся окне Place Power выбрать элемент VCC (контакт питания) и присвоить имя. Контактам присвоить индивидуальные имена, например: in (вход) и supply (питание).

Обозначить выход схемы как out.12

Отличие схемы усилительного каскада от схемы, использованной в лабораторной работе №2, заключается в добавочном сопротивлении, имитирующем внутреннее сопротивление источника сигнала.

Обратить внимание на то, что вход каскада – это точка узел между внутренним сопротивлением и разделительным конденсатором.

Рис. 75. Добавление контактов VCC

Имена контактов автоматически закрепляются как псевдонимы цепей, к которым подключены.

	Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС	80
	Лабораторный практикум

Лабораторная работа №3. Исследование шумовых и температурных свойств усилительного каскада

Анализ шумов

Анализ шумов

4.Создать новый профиль моделирования.3

5.Выбрать тип анализа AC Sweep, настроить параметры для съема АЧХ.

Вразделе окна Noise Analysis установить флажок Enabled (разрешить анализ шумов). В поле Output Voltage (выходное напряжение – для какой точки схемы произвести анализ шумов) указать напряжение на выходе каскада. В поле I/V Source (источник, для которого вычисляется эквивалентный входной шум) указать обозначение входного источника. Пример показан на рис. 76.

Рис. 76. Настройка анализа шумов

6.Запустить симуляцию.2

7.Построить АЧХ каскада по напряжению. Открыть окно Add Traces.

Встроку Trace Expression ввести выражения для коэффициентов передачи по напряжению.

8. Построить и сохранить зависимость напряжения шумов каскада от частоты.

8.а. Создать и выбрать вторую ось координат Y.15

8.б. Открыть окно Add Traces 7 и в строку Trace Expressions ввести выражение V(ONOISE) (рис. 77).

V(ONOISE), от out noise – спектральное распределение шумового напряжения в той точке схеме, которая при предварительной установке была указано как выход.

Обозначение ONOISE относится к полной мощности выходного шума, NTOT(ONOISE) – спектральная плотность мощности выходного шума, име-

ет размерностьВ2 Гц, соответственно V ONOISE

NTOT ONOISE ,

измеряется в В Гц .

	Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС	81
	Лабораторный практикум

Лабораторная работа №3. Исследование шумовых и температурных свойств усилительного каскада

Анализ шумов

8.в. Сохранить графики характеристик в заготовке отчета5. Пример АЧХ

изависимости напряжения шумов каскада показан на рис. 78.

Рис. 77. Ввод выражения для спектра шумового напряжения на выходе

Убрать ненужные переменные из раздела Simulation Output Variables окна Add Traces можно сняв соответствующие флажки групп переменных в средней части окна (рис. 77).

Рис. 78. АЧХ и зависимость напряжения шумов на выходе каскада от частоты

9.Построить зависимость отношения сигнал/шум от частоты в децибелах. Открыть окно Add Traces. В строку Trace Expressions ввести выраже-

ние DB(V(OUT)/V(ONOISE)).

Вычисление децибел в программе Probe происходит с помощью функции DB(имя переменной), DB – от английского decibel – децибел.

10.Сохранить графики характеристик в заготовке отчета.5

	Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС	82
	Лабораторный практикум

Лабораторная работа №3. Исследование шумовых и температурных свойств усилительного каскада

Анализ шумов

11. Построить спектральные плотности шумов для различных источников шума в схеме. Пример на рис. 79.

11.а. В PSpice создать новое окно.14

11.б. Открыть окно Add Traces.7 В строку Trace Expressions ввести выражения для спектральных плотностей NFIB(Q1) NRB(Q1) NRC(Q1) NRE(Q1) NSIB(Q1) NSIC(Q1).

11.в. Изменить масштаб оси Y на логарифмический.16

11.г. Удалить графики, имеющие только нулевые или близкие к нулю

(порядка 10 30 ) значения.

Многие модели транзисторов не имеют коэффициентов для расчета фликер-шума.

11.д. Сохранить графики шумов транзистора в заготовке отчета.

11.е. В PSpice создать новое окно.14

11.ж. Открыть окно Add Traces.7 В строку Trace Expressions ввести выражения для спектральных плотностей, всех резисторов и суммарного шума транзистора, например, NTOT(Rb) NTOT(Rk) NTOT(Rn) NTOT(Rvn).

Емкости и индуктивности в PSpice не имеют шумовых моделей.

Рис. 79. Спектральные плотности шумов а – шумы транзистора, б – шумы резисторов и суммарный шум транзистора

	Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС	83
	Лабораторный практикум