Рисунок 3 – Скриншот диалогового окна задания параметров моделирования
в режиме AC

В режиме моделирования АС производится расчет малосигнальных частотных характеристик исследуемой цепи. Чаще всего в данном режиме проводят расчет коэффициента передачи цепи в виде амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и фазочастотной характеристики (ФЧХ) группового времени запаздывания (ГВЗ) – данная характеристика показывает скорость изменения ФЧХ (для линейной зависимости фазы от частоты график ГВЗ представляет собой прямую линию); зависимости входного и выходного сопротивлений от частоты, а также шумовые характеристики схемы (шумовое напряжение VNOISE или шумовой ток INOISE).

Очень полезна возможность проведения многовариантного анализа при вариации любого параметра компонента схемы или его модели. Для этого в диалоговом окне задания параметров AC Analysis Limits нажатием на кнопку Stepping… (F11) или специальную на пиктограмму открывают диалоговое окно Stepping для задания варьируемых параметров (рисунок 4).


Рисунок 4 – Скриншот диалогового окна Stepping для ввода параметров вариации модели
Сначала в графе Parameter Type выбирают тип варьируемого параметра:

− Component – значение параметра компонента схемы;

− Model – параметр математической модели компонента;

− Symbolic – значение параметра, определенного по директиве .define.

Затем в строке Step What указывают имя варьируемого компонента, на последующих строках – пределы его изменений, а в области Step It устанавливают флажок в положение Yes.

Режим анализа переходных процессов (режим Transient) запускается при выборе команды системного меню Analysis > Transient (Alt+1). В данном режиме производится анализ переходных процессов при воздействии на схему сигналов различной формы. Анализ переходных процессов позволяет наглядно проследить и исследовать физические процессы, происходящие в схеме (от начального до установившегося значения). Он основан на численном решении системы

---

дифференциальных или конечно-разностных уравнений, как правило, с автоматически меняющимся шагом во времени.

В качестве расчетных переменных принимаются напряжение в узлах (либо между двумя узлами), ток, текущий через ветвь между двумя узлами, мощность или энергия в заданной ветви схемы.

Перед началом моделирования необходимо задать входной источник (или источники) сигнала.

При входе в режим анализа переходных процессов на экран выводится диалоговое окно Transient Analysis Limits для задания параметров моделирования (рисунок 5). Данное диалоговое окно также можно вызвать нажатием на специальную кнопку или клавишу F9.


Рисунок 5 – Скриншот диалогового окна задания параметров моделирования
в режиме Transient
После выполнения команды Run (F2) начинается моделирование схемы, и в процессе получения результатов на экран выводятся графики заданных функций. После нажатия на клавишу Р (Pause) в нижней части графического окна справа от обозначения каждой переменной выводятся их текущие численные значения. Этот способ удобен для контроля моделирования медленно протекающих процессов, диапазон изменения которых заранее не известен (так что текущие результаты могут быть не видны на экране). Однако моделирование при этом значительно замедляется, поэтому после просмотра наиболее интересного фрагмента данных следует выключить этот режим повторным нажатием клавиши Р.

3. Постановка задачи

Вариант №14

1. 
   Ввести в графическом редакторе Micro-CAP схему усилительного каскада, принципиальная схема которого представлена на рисунке 6.
   

Рисунок 6 – Схема усилительного каскада на транзисторе 2N2222Z

2. 
   Выполнить анализ усилительного каскада по переменному току (режим АС) Исследовать влияние отдельных элементов схемы на частотные характеристики, используя процедуру Stepping. По графикам качественно оценить влияние варьируемых элементов на АЧХ и ФЧХ каскада.
   

Варьируемые элементы схемы – и

---

.

3. 
   Получить вид переходных процессов на входе и выходе каскада (режим Transient) при подключении ко входу источника синусоидального напряжения с параметрами:
   

• 
  частота F = 5 кГц;
  
• 
  амплитуда сигнала A = 0,01 В;
  
• 
  уровень постоянной составляющей DC = 0 В;
  
• 
  внутреннее сопротивление источника RG = 1 кОм.
  

4. 
   Построить переходные процессы на входе и выходе каскада (режим Transient) при подключении к входу усилителя источника импульсных сигналов. Исследовать влияние заданных варьируемых элементов схемы на форму переходного процесса, используя процедуру Stepping.
   

Параметры источника импульсных сигналов приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Параметры источника импульсных сигналов STEP

Задержка начала импуль-сов (мкс)	Длитель-ность передне-го фронта (мкс)	Длитель-ность пло-ской верши-ны импульса (мкс)	Длитель-ность задне-го фронта (мкс)	Период повторения импульсов (мкс)	Амплитуда импульсного сигнала (В)
1,5	0,4	4	0,3	10	0,05

4. Ход выполнения работы

Согласно заданию №1, в графическом редакторе Micro-Cap 12 введена схема усилительного каскада (рисунок 7).



Рисунок 7 – Скриншот схемы усилительного каскада на транзисторе 2N2222Z

Согласно заданию №2, произведен анализ усилительного каскада по переменному току (режим AC).

Для этого выполнены следующие шаги:

1. 
   сочетанием клавиш Alt+2 открыто диалоговое окно AC Analysis Limits;
   
2. 
   в данном диалоговом окне указаны параметры проведения анализа X Expression (переменная частоты F), Y Expression (модуль передаточной функции в децибелах – для АЧХ, фаза передаточной функции по напряжению между узлами «Output» и «Input» – для ФЧХ), максимальное и минимальное значение переменной X на графике X_Range, а также максимальное и минимальное значение переменной Y на графике Y_Range, как показано на рисунке 8;
   

---

Рисунок 8 – Скриншот диалогового окна AC Analysis Limits с заданными параметрами расчета частотных характеристик

3. 
   нажатием на кнопку Run диалогового окна AC Analysis Limits запущено моделирование.
   

Результаты анализа усилительного каскада по переменному току представлены на рисунке 9.



Рисунок 9 – Графики АЧХ и ФЧХ усилительного каскада

Далее исследовано влияние отдельных элементов схемы и на частотные характеристики.

Для этого использована процедура Stepping:

1. 
   в диалоговом окне AC Analysis Limits выбрана опция Stepping…;
   
2. 
   в строке Step What выбраны имена варьируемых параметров схемы (в данном случае и ), как показано на рисунках 10 – 11;
   
3. 
   указаны начальные и конечные значения варьируемых параметров, а также шаг их изменения;
   
4. 
   выбран тип варьируемых параметров (в данном случае для обоих параметров указан тип Component – значение параметра компонента схемы);
   
5. 
   в разделе Step It флажок переведен в положение Yes;
   
6. 
   подтверждены вышеописанные изменения нажатием на кнопку «ОК» диалогового окна Stepping;
   
7. 
   нажатием на кнопку Run в разделе AC главного меню программы запущен процесс моделирования.
   

Рисунок 10 – Скриншот диалогового окна Stepping с указанными параметрами проведения многовариантного анализа при вариации
элемента схемы



Рисунок 11 – Скриншот диалогового окна Stepping с указанными параметрами проведения многовариантного анализа при вариации
элемента схемы

Результаты проведения многовариантного анализа частотных характеристик усилительного каскада при вариации элементов схемы

---

и приведены на рисунках 12 – 13. Построенные графики позволяют оценить влияние варьируемых элементов схемы на АЧХ и ФЧХ усилительного каскада. По графику АЧХ усилителя можно определить максимальное значение коэффициента усиления, полосу пропускания (нижняя и верхняя граничные частоты полосы пропускания обычно измеряются на уровне –3 дБ от максимального значения АЧХ), а также неравномерность АЧХ в заданной полосе частот. По графику ФЧХ усилителя определяется нелинейность фазы в заданном интервале частот (отклонение от линейной зависимости).



Рисунок 12 – Влияние элемента схемы на усилительный каскад



Рисунок 13 – Влияние элемента схемы на усилительный каскад

Согласно заданию №3, получен вид переходных процессов на входе и выходе каскада (режим Transient) при подключении к входу источника синусоидального напряжения с параметрами:

• 
  частота F = 5кГц;
  
• 
  амплитуда сигнала А = 0,01 В;
  
• 
  уровень постоянной составляющей DC = 0 В;
  
• 
  внутреннее сопротивление источника RG = 1 кОм.
  

Для этого проделаны следующие шаги:

1. 
   к входу усилительного каскада подключен источник синусоидального напряжения V1 с вышеперечисленными параметрами, как показано на рисунке 14;
   

Рисунок 14 – Скриншот подключения источника синусоидального напряжения к входу усилительного каскада

2. 
   сочетанием клавиш Alt+1 открыто диалоговое окно Transient Analysis Limits (рисунок 15);
   

Рисунок 15 – Скриншот диалогового окна Transient Analysis Limits с заданными параметрами расчета переходных процессов на входе и выходе каскада

3. 
   в данном диалоговом окне указаны параметры проведения анализа X Expression (переменная времени T), Y Expression (входные напряжения и V(Input), напряжение на выходе каскада V(Output), ток коллектора транзистора ), максимальное и минимальное значение переменной X на графике X_Range, а также максимальное и минимальное значение переменной Y на графике Y_Range;
   
4. 
   нажатием на кнопку Run диалогового окна Transient Analysis Limits запущено моделирование.
   

---

Смотрите также файлы

• Плюсы и минусы Интернета.doc

• Прошло времени 11 мин. 11 сек.doc

• Тема Преступления против государственной власти, интересов государственной службы и службы в органах местного самоуправления. Часть 2 Решите задачу.docx

• Практическая работа 1 Тема Развитие школьных команд технологии межпредметного сотрудничества и функциональная грамотность в мкоу Тандовская сош с. Тандо.docx

• Правила оформления приходных и расходных ордеров. Оформление и порядок выдачи наличных денежных средств под отчет. Порядок ведения кассовой книги. Учет движения денежных средств в кассе.docx