Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Рабочее задание

В операционной системе «Windows» под управлением программы «Schematics» собрать схему согласно рис. 2.

Рис. 2. Рабочая схема каскада общий эмиттер

Открыть библиотеку элементов (Draw – GetNewPart) и из нее вытянуть на рабочее поле все требуемые элементы: резисторы – R, конденсаторы – С, источник питания - VDC, источник входного сигнала – VSIN, биполярный транзистор npn -типа – QbreakN, земля – EGND и элемент глобальных имен – Param.

Расположить элементы на рабочем поле, а затем соединить их в соответствии с принципиальной схемой.

Установить параметры резисторов и источника питания в соответствии с рабочим заданием (табл. 1). Емкости конденсаторов: Cр1=5u, Cр2=5u, CE=50u, CH=10n. Сопротивление нагрузки RH={ RH }. Внимание. Фигурные скобки обязательны.

Для синусоидального источника входного сигнала установить: AC=1; DC=0; VOFF=0; VAMPL= { Ampl }; FREQ=1k.

Установить начальные значения для сопротивления нагрузки и амплитуды входного сигнала. Для этого щелкнуть по элементу PARAMETERS и в диалоговом окне установить: Name 1= RH, Value 1=1000 k (это почти холостой ход), Name 2= Ampl, Value 2=100 mv.

Сохранить схему.

Щелкнуть транзистор один раз (он окрасится). Войти в интерфейсный диалог: Edit - Model - Edit instance model (text)... В окне параметров модели транзисторов установить курсор в конце первой строки (после наименования типа транзистора Qbreakn NPN) и ввести через пробел параметр транзистора в виде: BF=<коэффициент усиления b>, где <коэффициент усиления b> – конкретное число, определяемое по табл. 1. Затем корректно (ОК) выйти из режима редактирования.

Определить режим схемы по постоянному току и сравнить с результатами лабораторной работы № 4.

Установить режим расчета схемы по постоянному току (Analysis – Setup – Bias Point Detail).

Запустить программу расчета PSpice (F11).

Определить напряжение на коллекторе, базе и эмиттере транзистора, нажав на пиктограмму .

Для определения токов нажать на пиктограмму .

Таблица 2

Подав на вход синусоидальный сигнал с частотой f =1кГц и амплитудой U_m =100мВ, проверить работоспособность усилителя. Определить коэффициент усиления K_{u хх}. Сравнить с расчетом.

Установить режим расчета схемы во временной области (Analysis – Setup – Transient...) с параметрами: PrintStep=20us; Final Time=5ms.

Установить на входе и выходе схемы маркеры для вывода осциллограмм напряжения ();

Запустить программу расчета PSpice (). В выплывшем окне программы Probe с помощью электронных курсоров определить амплитуду входного и выходного синусоидального сигнала. Курсоры доступны после нажатия на пиктограмму , и их можно перемещать левой или правой кнопками мыши. В окошке Probe Cursor первая колонка цифр - для оси абсцисс (X), вторая колонка для оси ординат (Y). Для более точных измерений любой элемент графика можно увеличить с помощью окна, доступного после команд View - Area. Размеры окна регулируются при нажатой левой кнопки мыши. Для возвращения в программу Schematics нужно закрыть окна программ Probe и PSpice. Коэффициент усиления каскада в режиме холостого хода (RL = 1000 k) определяется как отношение амплитуд неискаженного выходного сигнала к входному ().

Увеличивая амплитуду входного сигнала до 1В, наблюдать за изменением амплитуды и формы выходного сигнала. Для этого можно воспользоваться глобальным параметром Ampl и повторять п.3 рабочего задания. Однако лучше автоматизировать этот процесс. Для этого:

Установить (Analysis - Setup) режим PARAMETRIC со следующими параметрами: Global Parameter; Linear; Name = AMPL; Start Value = 100mV; End Value = 1V; Increment = 100mV.

Произвести расчет схемы (F11) и получить набор графиков входного синусоидального напряжения и выходного сигнала. При запросе системы о выборе графика для вывода на экран "нажать" кнопку OK. В левой нижней части экрана расположены цветные идентификаторы для каждого из графиков. При активизации электронных курсоров перенос курсора с одного графика на другой производится щелчком кнопки мыши на выбранном идентификаторе. Определить как положительные, так и отрицательные максимальные значения выходного напряжения.

Таблица 3

, В
, В
, В

Результаты свести в таблицу и построить зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного сигнала U _вых(U _вх) – амплитудную характеристику. Определить динамический диапазон входного сигнала.

Снять частотную характеристику усилителя и определить коэффициент усиления усилителя в полосе пропускания K_{u хх} и граничные частоты усиления f _н и f _в.

Отключить режимы PARAMETRIC и TRANSIENT. Установить режим анализа по переменному току (AC Sweep) с параметрами: Decade, Pts/Decade = 101, Start Freq = 10, End Freq = 1 Meg.

Отключить маркер входного сигнала, а к выходу схемы подключить специальный маркер для измерения коэффициента передачи в децибелах (Markers - Mark Advanced – Vdb). В этом случае выходной сигнал равен коэффициенту усиления, т.к. U _вх=1В. Однако коэффициенту усиления в этом случае измеряется в децибелах: K (дБ)= 20Lg(U _вых/ U _вх).

Запустить схему на расчет и получить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилителя.

С помощью электронных курсоров определить коэффициент усиления в области средних частот, а на уровне –3дБ определить граничные частоты.

Таблица 4

Определить входное сопротивление каскада R _вх, сравнить с расчетом.

Для определения входного сопротивления необходимо нанести (Trace – Add) график зависимости входного сопротивления от частоты (остальные графики удалить). Это можно сделать, записав в командной строке окна Trace Expression выражение: V(V1:+)/I(V1), где V1 – условное обозначение источника входного сигнала.

Определить входное сопротивление в области средних частот и сравнить с расчетом.

Меняя сопротивление нагрузки в диапазоне 0,1…10 кОм, построить график K_u (R _н). Определить выходное сопротивление усилителя.

Установить режим PARAMETRIC с параметрами: Name =RL; Decade; Start Value =100; End Value =10k; Pts/Decade =2.

Запустить схему на расчет и получить семейство амплитудно-частотных характеристик усилителя.

В области средних частот определить коэффициент усиления для всех значений нагрузки и затем построить график K _u(R _н).

Выходное сопротивление усилителя можно определить из соотношения или с помощью графика K _u(R _н) по уровню 0,5 K _{u хх}.

Таблица 5