ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
.pdf
Рис. 22.Окнопараметррезистовра
Рис. 23.Окновыбораэлементов
Кромеанализавовременнойобласти, |
Multisim позволяетвыполнять |
|
дополнительныевидыанализа |
.Вкачествепримдляданнсхемыраойжно |
|
привестиполучениеАЧХФЧХ |
RC – цепи.Прирасчетенавходсхемыб |
у- |
детподавсигналр злтьсячастотыипрчн изводитьсярасчетйамплит |
|
у- |
|
61 |
|
дыифазывыходсиг.Принэтомаланужноогозадачальнуютьиконе |
|
ч- |
||
нуюч астоты,накоторыхбудетпроизведенанализ. |
|
|
||
Дляпроведенияанализанужноостработуновцепи,..восполть |
|
ь- |
||
зоватьсяпер |
еключателемпитаниявыпомлнитьеа юду |
|
Simulate / |
|
Analyses / AC Analysis,послечегобудетвыведеноокнопараметрованализа |
|
|||
(ри с. 24)Принеобходимости. можноизм |
енитьнекоторыеизпарам: тров |
|
||
Start frequency (начастота),льная |
Stop frequency (коне чнаячастота), |
Sweep |
||
type (типгоризонтальнойосинаграфике), |
Number of points per decade (кол и- |
|||
чествоточнадек), аду |
Vertical scale (масштабповертикали). |
|
||
Дляанализа |
RC – цепи удобноустановик личествоисследуемыхь |
о- |
||
чекравным100дляполучбог ееадкогографикания,типгоризонтальной оси – декадами,верт икальной - логарифмическийдиапазчастот10Гцтн до10КГц.
Рис. 24.Устпановкараметровмоделирчастобластивантнойя
Далеенеобходимоуказатьимяузласхемы,дляк стторох ятсяго |
а- |
рактерист.Для(того,чтобыузнатьимяузлакисхемы,можвменюо |
Op- |
62
tions/Preference назакладке |
Circuit установитьлогическийфл |
аг «Show node |
|
names»). |
|
|
|
|
Затемназакладке |
«Output variables» надоввеститребуемоеимя |
|
(рис. |
25). |
|
|
Рис. 25.ПараметрыанализаAC Frequency
Рис. 26.АЧХиФЧХинтегрирующейRC |
- цепи |
63
ДляполученияграфиковАЧХФЧХнужнонажатькнопку |
|
|
|
Simulate в |
||
окне параметрованализа,послечегобудетыведеноокнорезультатов |
|
|
|
|||
(рис. 26). Послепостроенияграфиковормированнуюсхемунеобходимо |
|
|
|
|||
сохранитьвотдельномфа |
|
йле. |
|
|
|
|
|
3.8.2. МоделированиедифференцирующейRC |
|
– цепи |
|||
Длямоделирования |
дифференцирующейRC |
–цепиможновосп |
ользо- |
|||
ватьсяужег |
отовымфайломсхемыинтегрирующейце,опивышесанно. |
|
|
|
||
Дляэтогонеобходимоз |
агрузэтотфайлипоменятьрасположениевсхеме |
|
|
|||
резистораконденсат.Приэтомбудобнопользоватьсяетракомандой |
|
|
|
|
||
Rotate (Вращать) |
,которая |
доступнапри |
ажатииправкнопкоймышина |
|
||
соответствующемэлементеипередвэлементовипржением |
|
|
|
оводовпутем |
||
выбораипереконприосатнктовлевойжатойклавимыши. е |
|
|
|
|
||
Видсоз |
даннойсхемыприведеннарис. |
27. |
|
|
||
Рис. 27.ДифференцирующаяRC - цепь
64
Сдифференцирующе |
йRC |
– цепьюпродтежвидыеанализалать,что |
||
былиоп с |
анывпункте3.8.1 |
|
.Нарис. |
28 показансигналвыходецепипри( |
уменьшенииномикондаламкФенсатора1 отключенномканале |
|
А ос- |
||
циллографа),нарис. |
29 - АЧХиФЧХсхемы. |
|||
Рис. 28.Сигнал |
выходедифференцирующейRC |
– цепи |
Рис. 29.АЧХиФЧХдифференцирующейRC |
– цепи |
65
Послевнесенияизменеилиокоработнсхемуийчанияможносохр |
|
а- |
|
нить,воспол |
ьзовавшиськомендойю |
|
File/Save,еслинужносохранитьв |
томжефайле,либо |
File/Save As, |
еслину |
жносохранитьсхемуподдр гим |
именемиливдругомкаталоге. |
|
|
|
Результанализасхем,р ссмотренныхтывп.п. 3и.38необх..81..2., |
|
о- |
|
димозафиксироватьотчете.Требов |
аниякоформлениюотчетовприведены |
||
вп. 3.8.3. |
В соответствииэтимитребд ваниямилжны |
|
выполнятьсяотчеты |
повсемработамлабопрактикумааторного.
3.Требования8.3к.оформлениюотчетов
1. |
Отчетофовредакторемляется |
MS Word. |
|
|
2. |
Отчетдолжсод:енржать |
|
|
|
|
1. |
полноеназваниелабораторнойработы |
; |
|
|
2. |
фамилиюстуде,факультет,номертагруппы |
; |
|
|
3. |
номерва иа |
нтазадания,исходвсоответствииныевар |
и- |
|
|
антом; |
|
|
|
4. |
всеиспользуемыеврабф ,пострмулыте г ,афикиоенные |
и- |
|
|
|
сунки,содержащиекопииэкрана |
(формулыиграфикимогут |
|
|
|
бытьскопииздругихедов)акторовны |
. |
|
3. |
Структураотчетаполнсоостьютветствуетпунк |
тамзадания. |
4. |
Всеформприводятсяулыказаниизмеренийед численнымиц |
|
|
значениямиисходныхда |
нныхиполученныхрезультатов. |
5.Всеграфикикартпривснкиоясняющидятсянадпися. ми
6.Схемыдлякажд,провработегоеденнисслед, охраняютсягования
вотдельномфайле*. ms7.
66
|
|
|
|
|
|
|
3.Пр8.4. имерныйварианттиповогоотчета |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(франализагмент |
|
|
нтегрирующей RC – цепи) |
|||||||
Лабораторабота№1Моделирование. работыная |
|
|
|
|
|
|
RC цепей. |
|
|||||||||
Иванов..Факультет, И,группаИ433. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Вариант№1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Исходдан: ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Видвходногосигнала: |
|
|
синусоидальный,пилообразный,прямоугол |
ьный.Всесигналы |
||||||||||||
|
самплитуд10ВчасткГц3. отой |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Резистор R1=10Ом; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Конденсатор C1=10мкФ. |
|
|
|
|
||||||||||||
1. Моделированиеинтегрирующей |
|
|
|
|
|
|
RC цепи |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
XSC1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
B |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
R1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
10Ohm_5% |
|
|
C1 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
XFG1 |
|
|
10uF |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Рис. Схема1.интегрирующей |
RC цепи |
|
|
Рис. Вре2. менныедиаграммывхо |
дногои |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выходсигного |
алов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Навходесхемысинусоидальныйсигнал. |
|
Рис3Временные. диаграммывходного |
Рис. Временные4. диаграммывходного |
выходсигналогов |
выходного сигналов |
Навходесхемыпилообрсигн. алзный |
Навходесхемыпрямоугосигна. льный |
3.9. Лабораторнаяработа№1.
Исследованиеполупрди дниковых
|
3.Электронно9.1. |
-дырочныйпереход( |
p-n переход) |
|
||
|
Комбинациядвухполупрслразнымводникевтипомпроводвых |
|
и- |
|||
мости( |
р – дырочнойи |
п – |
электронной)обладаетвыпрямляющимисво |
й- |
||
ствами:онагораздолучшепропускаетводномнаправлении,чемдр |
|
|
у- |
|||
гом.Полярнсоонапряжения, тбольшимветствующаяокам,называется |
|
|
|
|||
прямой,аменьшим |
– обратной.Обычнопользуютсятермпрямоеинами |
|
б- |
|||
ратное напряжение,прямойобратныйток.Поверхность,покот рой |
|
|
н- |
|||
тактируют р – и n – слои,называетсяметаллургграницей,прилегческой |
|
а- |
||||
ющаякнейобластьобъемныхзарядов |
|
|
– электронно-дырочнымпереходом |
|
||
или |
|
|
|
|
|
|
p – n переходом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.Сту9.2.иплавныеенчатыер |
-nпереходы |
|
||
|
Электронно-дырочныепереходыклассифицируютпорезкостимета |
|
л- |
|||
лургическойграницысоотношениюудельныхсопротислое. влений |
|
|
|
|||
|
Ступереходаминчатыи |
|
(коэффициентплавностиперехода |
m=0.5, |
||
в Multisim имеетобозначМ)называютпереходысниеид |
|
альнойграницей, |
||||
пооднусторонукот |
оройнаходятсядырки,подругую |
— электроны.Такие |
|
|||
перехонаибпрдоанализалястылеепоэтомувсер альныепереходы |
|
|
|
|
||
стараются,есливозможно,рассматриватькакступенчатые. |
|
|
|
|
||
|
Плавнымипереходами |
|
(m=0,333)называютта |
кие,укоторыхвобл |
а- |
|
стиметаллургическграниконодцытипанпримесиогпостацияй |
|
|
|
е- |
||
пенноуменьшается,другоготипа |
|
— растет.Самаметаллургическаягран |
и- |
|||
цавэтомслучаесоответствуетравенствуконценприм.Всрацийесей |
|
|
|
е- |
||
альные р – n – переходы — плавные,степихприближениянькступенчатым
68
зависитоградиентаэффективконцентрацииой |
|
врайонеметаллургической |
|||
границы. |
|
|
|
|
|
3.Симметричные9.3.,несимметричныеодносторонние |
|
|
-nпереходы |
||
Пос отношконцентрацийпримесейв ию |
|
|
р – и n – слояхпереходы |
||
делятсянасимм,несимметричные |
|
|
односторонние. |
Симметрич- |
|
ныепереходы |
укотонцентрациирыхпримеспримерноодинаковы,ней |
|
|
|
|
типичныдляполупроводниктехники.Основноераспримеютстранениевой |
|
|
|
||
несиммпереходытричные |
,укоторых |
нцентрациипримесейнеодинак |
о- |
||
вы.Вслучаерезкойасимметрии,когдаконцентрациипр значит(месей, |
|
|
|
|
|
основныхсителей)различаютсянаодин |
|
– двапорядкаиболее,переходы |
|
||
называют односторонними. |
|
|
|
||
|
3.Вольтампернаяхарактеристика9.4. |
|
-nперехода |
||
Вольтампехарактеристиканая |
-n-переходаописвыражением:вается |
|
|||
|
|
I = I0 [exp(U /Ut )−1] |
(1) |
||
где I — токчерезпереходпринапряжении |
|
U , I0 — теплток( войк |
|||
насыщения) |
, U t — темпотенциалературныйпе, еходаавныйприкомна |
|
|
т- |
|
нойтемперат |
уре 26 мВ. |
|
|
|
|
|
|
3.П9.р5обои. |
-nперехода |
|
|
Есликперехподключитьбрдунатнпряжение,топриопределе |
|
|
н- |
||
номегозначениипереходпробивается.Этоявлениеназываютпробоем.Р |
|
|
|
аз- |
|
личаюттривпробояда: |
|
туннельньй,лавинныйтепловой |
|
.Первыедва |
|
связаныувеличенинапряжэлектричполямнностивпер,аескогоходе |
|
|
|
|
|
третий — сувеличенрассеиваемоймощн,соответственно,ститемп |
|
|
е- |
||
ратуры. |
|
|
|
|
|
Воснове туннельногопробоя |
лежиттунне |
льныйэффект,..прос« |
а- |
||
69
чивание»эле |
ктронсквозьпотенциальныйнкийбарьерперехода. |
|
|
|
||
Воснове |
лавиннпробояго |
лежитразмножение« »носителейвсильном |
|
|
||
электрическполе,действующм областиперехода.Электдым, каон |
|
|
|
|
||
ускоренныеполемнадлинесвоб |
|
|
одногопробега,могутразорватьоднуизк |
|
о- |
|
валентныхсвязейполупр.Врезультатеоводникабразуетсяноваяпараэле |
|
|
|
к- |
||
трон-дырка,ипроцеповторяеужесучастся |
|
иемновыхносите |
лей.Прид |
о- |
||
статочнобольшойнапряженностиполя,когдаисходнаяпараносителейв |
|
|
|
|
||
среднемпорбоднойждаетлееновойпары,ионизацияприобретаетлави |
|
|
|
н- |
||
ныйхарак тер,подобносамостоятразрядувгаз.Приэетльномубудетк |
|
|
|
|
||
ограничиватьсятольковнешнимсопротивлением.Явлениепробоянаходит |
|
|
|
|
||
практическоемен |
ениевстабилитронах |
— приборах,предназначенных |
|
|||
длястабилизациинапряжения. |
|
|
|
|
||
Воснове |
тепробоялвго |
лежитсаморазогревперехпри дат |
|
е- |
||
канииобрат |
ноготока.Сростомтемпеобраттокирезковозрастныеуры |
|
|
|
а- |
|
ют,соответствеувеличивамощ,рассеиваемаяннооспереходет:сяь |
|
|
|
это |
||
вызываетдополнительныйросттемпера..Какправи, епурыловой |
|
|
|
|
||
пробойможетначатьсялишьогда,кобратныйгдатокужеприд стбрел |
|
|
|
а- |
||
точнобольшуювеличинурезульлавинилитуатенпрнельного. боя |
|
|
|
|
||
|
|
3.Емкости9.6р. |
-nперехода |
|
|
|
Емкостьпе |
реходаприняторазнадселявеставляющие: ь |
|
барьерную |
|||
емкость,отражающуюперерз рядовспределениепереходе, |
|
|
диффузи- |
|||
оннуюемкость |
|
,отражающуюперераспрносителейвбазе.Такоед ление |
|
|
|
|
разделе,вобщем,усл,оноиеудобновпрактике, скольк |
|
|
усоо |
т- |
||
ношениеобеихмкостейразличноприизмененполярностипр ложенного |
|
|
|
|||
напряжения.Припрямомглавнуюрольжениииграютизбыточные |
|
|
|
а- |
||
рядывбазеи,соответствендиффузионная, емк.Приобрстьтномпр |
|
|
|
я- |
||
женииизбыточныезарядывбаземаглав |
|
|
нуюрольиграбарьернаят |
|
м- |
|
кость.Обеемкостинелинейны:диффузионнаяемкзависитотпрямогость |
|
|
|
|
||
70