Library elements used

Для забезпечення повної симетрії використані однакові транзистори (модель 57). але штучно задана їх різна структура. Рис.1 та таблиця 1 отримані за допомогою команд UTIL (U). 1:NETLIST і P:PRINT CIRCUIT

1.2.Аналіз пристроїв за постійним струмом, карта напруг

Для аналізу пристроїв за постійним струмом будемо використо­вувати пакет DC. Цей пакет може також використовуватись для отримання необхідної карти напруг. Основною ознакою правильно забезпеченого режиму у випадку двотактного каскаду є симетрія напруги відносно його середньої точки (вузол 3). Постійна напруга у цій точці, відносно точки з нульовим потенціалом (вузол 0), повинна дорівнювати половині напруги джерела живлення. Послідовно забезпечуючи зміну напруги на вузлах 1 і 4 в межах 0 - -10,0 В, дослідним характер зміни напруги на вузлі 3, рис.2 і 3.Аналіз отриманих результатів показує, що напруга на вузлі 3 буде дорівнювати -5 В, тобто половині напруги джерела живлення, при напрузі на вузлі 1 орієнтовно -5.6 В і відповідно на вузлі 4 -4.4 В. До речі.слід звернути увагу, що таке дослідження подільника у базових колах транзисторів. Значення цихпопередньо може бути зроблене при довільно обраних значеннях резисторів подільника у базових колах транзисторів. Значення цих резисторів за результатами аналізу можуть бути відповідно скориговані з

Рисунок2

метою забезпечення необхідної напруги і струму. Зрозуміло також, що. обираючи відповідні забезпечення необхідної напруги і струму.

Зрозуміло також, що. обираючи відповідні межі зміни напруг на вказаних вузлах, е можливість визначити вказані напруги з необхідною точністю. На рис.4 наведено зображення каскаду з картою напруг, що забезпечується при обраних номіналах. Можна бачити, що баланс досягається при напругах на вузлах 1 і 4 відповідно -5.57 В і -4.43 В.

Р
исунок 3

Рисунок.4

Для отримання результатів у вигляді рис.4 необхідно використовувати послідовність команд UTIL (U). 5:SHOW VOLTAGE. Нагадаємо, що роздрукувати вузлові потенціали можна лише у випадку попереднього проведення аналізу перехідних процесів і запису результатів за допомогою команди 5:SAVE VALUES.

1.3.Аналіз пристроїв за змінним струмом

Для аналізу пристроїв за змінним струмом доцільно використовувати пакет АС. Цей пакет може бути використаний для дослідження АЧХ, ФЧХ та характеристики ГЧЗ схеми. З цією метою задаються необхідні межі аналізу, так, частотний діапазон обраний у межах 10.0 Гц- 100.0 кГц. Рівень підсилення GАIN задається на підставі аналізу можливого коефіцієнта підсилення каскаду, у конкретному випадку відомо , що коефіцієнт передачі двотактного каскаду за схемою емітерного повторювача повинен наближатися до одиниці (О Дб),що підтверджується отриманими результатами, рис.5. Зрозуміло, що, коригуючи номінали елементів схеми, є можливість змінювати деякі з показників. Так. наприклад, всі вказані характеристики залежать від значень розділових ємностей. При обраних значеннях коефіцієнт частотних спотворень на частоті 100 Гц складає 6 Дб. Якщо збільшити номінали розділових ємностей, то є можливість зменшити частотні спотворення. У випадку аналізу смуги проникання каскаду необхідно додатково включати у схему паразитні ємності. Якщо цього не зробити, то отримана смуга не буде відповідати реальній

Рисунок 5

Отримані результати дають також можливість, у випадку необхідності, оцінити фазові спотворення, а також груповий час затримки (ГЧЗ).

1.4.Аналіз перехідних характеристик

Аналіз перехідної характеристики каскаду може бути зроблений за

Рисунок 6

допомогою пакету TRАNSIENT. В цьому випадку параметри вхідного сигналу задаються через параметри генератора синусоїдального сигналу (модель 1), Згідно з таб.1, обрані такі параметри вхідного сигналу: частота - 1000 Гц; амплітуда - 0.3 В. Дослідим залежність U(t) на вузлах б і 5, рис.6.

Аналіз отриманих результатів показує, що при обраних режимах має місце деяке спотворення форми сигналу на виході каскаду (вузол 5). Ці спотворення знаходять своє відображення у різному рівні додатної і від'ємної напівхвилі вихідного сигналу. Для подальшого аналізу сигналу з відповідного вузла він повинен бути завантажений у спеціальний файл за допомогою команди DUMP NODE WAVEFORM TO USER FILE (Y/N).

1.5.Аналіз спектрального складу сигналу та визначення

коефіцієнта нелінійних спотворень

Для кількісного аналізу спектрального складу сигналів і визначення коефіцієнта нелінійних спотворень необхідно використовувати пакет FOURIER. Як зразок, проведемо аналіз спектру вхідного і вихідного сигналів досліджуваного каскаду. Результати цього аналізу наведені в таблицях.2 і 3. йналіз проведений по 8 гармоніках і показує, що коефіцієнт нелінійних спотворень вхідного сигналу (вузол б) складає 0.0089Х, а вихідного (вузол 5) -3.048%. Результати у цьому випадку можуть бути подані як у табличній формі, так і у графічній, рис.7 і 8 При використанні пакета FOURIER слід мати на увазі, що час моделювання (SIМULАTION TIМE) повиннен точно відповідати тривалості одного періоду сигналу. У протилежному випадку будуть отримані спотворені результати.

Таблиця 2

Spectrum Software Micro-Cap II

Date 06-18-1996 Time 15;57:ЗЄ

Fourier coefficients of waveform #1

Fourier statistics

Total harmonic distortion (%).......................................................................... 0.008908

Ddd harmonic distrotion (%)......................................................................... 0.005111

Even harmonic distortion (%)......................................................................... 0.007296

Sum of harmonics 2...N .................................................................... 0.000062

Sum of harmonics ^2.. 2...N …………………………............................. 0.000000

Square root of sum of harmonicsy^2 2…N ................................................... 0.000026

Sum of odd harmonics 3...N …………………………............................. 0.000024

Sum of odd harmonics^2 3...N ..................................................................... 0.000000

Sum of even harmonics 2...N …………………………............................ 0.000037

Sum of even harmonics^2 2...N …………………………............................ 0.000000

Average AC power of waveform into a 1 ohm load(Watts)………………..... 0.146468

qverage ftC power of waveform into a 50 ohm load(wattsi............................. 0.002929

Average AC power of waveform into a 600 ohm load(watts)..........................0.000244

Average AC power of odd harmonics into a 1 ohm load(watts)……………. 0.000007

Average AС power of even harmonics into a 1 ohm load(Watts)………….... 0.000011

Таблиця 3

Spectrum Software Micro-Cap II

Date 06-18-1996 Time 15:45:25

Fourier coefficients of waveform #0

Fourier statistics

Total harmonic distortion (%).......................................................................... 3.048378

Ddd harmonic distrotion (%)......................................................................... 1.740139

Even harmonic distortion (%)......................................................................... 2.502904

Sum of harmonics 2...N .................................................................... 0.019884

Sum of harmonics ^2.. 2...N ……………………………..........................0.000071

Square root of sum of harmonicsy^2 2…N ................................................... 0.008400

Sum of odd harmonics 3...N …………………………............................. 0.007831

Sum of odd harmonics^2 3...N ..................................................................... 0.000023

Sum of even harmonics 2...N …………………………............................ 0.012053

Sum of even harmonics^2 2...N …………………………............................ 0.000048

Average AC power of waveform into a 1 ohm load(Watts)………………..... 0.137847

qverage ftC power of waveform into a 50 ohm load(wattsi............................. 0.002757

Average AC power of waveform into a 600 ohm load(watts)......................... 0.000230

Average AC power of odd harmonics into a 1 ohm load(watts)……………. 0.002398

Average AС power of even harmonics into a 1 ohm load(Watts)…………….0.003449

Рисунок 7

Рисунок 8

2. Контрольні запитання та завдання до практичних занять

2.1.Які обмеження має система Micro-Gap II?

2.2.Як скласти схему пристрою, що аналізується?

2.3.Як працювати з бібліотекою компонентів?

2.4.Як вивести на принтер схему і перелік елементів?

2.5.Які задачі можуть бути розв'язані за допомогою пакетів системи?

2.6.Проаналізуйте параметри моделей уніполярного і біполярного транзисторів, за допомогою пакета DC визначить форму їх характерис­тик та бажане положення робочої точки у підсилювальному каскаді.

2.7.Проведіть розрахунок підсилювального каскаду на уніполярно­му транзисторі та отримайте карту напруг, що відповідає режиму нор­мального функціонування.

2.8.Проведіть розрахунок каскаду на біполярному транзисторі 1 отримайте необхідну карту напруг,

2.9.Дослідіть підсилювальні і частотні властивості розроблених підсилювальних каскадів. Шляхом корекції їх номіналів спробуйте до­сягнути кращих показників.

2.10.За допомогою пакетів TRАNSIENT і FOURIER визначить рівні нелінійних спотворень у розроблених каскадах в режимах "малого" та "великого" сигналів. Зафіксуйте рівні сигналів, що відповідають вказаним режимам.

2.11.За допомогою пакета АC дослідіть схему підсилювача-корек­тора, підсилювача запису (відтворення) магнітофона. Зробіть висновки про відповідність отриманих характеристик вимогам стандартів.

2.12.Дослідіть схему багатосмугового регулятора тембру (еква­лайзера). Визначить його основні показники.

2.13.Дослідіть характеристики активних фільтрів (Бесселя. Баттерворта, Чебишева, Кауера). Зробіть висновки щодо відповідності отри­маних результатів вимогам до цих фільтрів.