Добавил:
Developer Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторные практикумы / 2 Схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемных устройств

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
25.01.2024
Размер:
18.99 Mб
Скачать

Рис.7.3

Масштабный коэффициент может содержать и другие дополнительные символы, которые программа игнорирует. То есть величина емкости в 5 пФ может быть введена:

5 PF или 5 Р или 5Е-12. Дробные значения, например сопротивления 4,3 кОм, задаются как 4.3к.

В ниспадающем меню (рис.7.2.6) (рис.7.3) так же можно

FREQ – вводить информацию о законе изменения сопротивления при изменении частоты (FREQ, используется при анализе только в частотной области).

MODEL — ввести дополнительное нестандартное обозначение компонента (например, RMODEL), COST – коэффициент, отражающий стоимость резистора из общей стоимости узла (схемы, устройства).

POWER — указать, какая часть мощности (например, 0,7) рассеивается на компоненте, от общей мощности, потребляемой узлом, в соответствие с документом на разработку устройства (техническим заданием),

SHAPEGROUP – указывать массив условно графических обозначений (УГО), к которому принадлежит компонент (обычно принимается по умолчанию) и

PACKADE — тип корпуса, из ранее введенного списка корпусов (типо-размеров). Последние из указанных параметров обычно используются в программе PCAD при

разработке топологии печатной платы и оценке стоимости устройства (если это предполагается в задании). Подтверждением окончания ввода любого компонента является нажатие кнопки OK. Если какие-либо сведения введены неверно, то нажатие кнопки Cancel ,отменяет всю введенную информацию о компоненте.

Другие активированные кнопки подменю (рис.7.2.6) позволяют:

(рис.7.2.7) — изменять размеры, цвет и шрифт комментариев, при описании атрибутов компонента (обычно применяется по умолчанию),

(рис.7.2.8) — добавлять к перечню характеристик компонента (PART, RESISTANCE и др.) дополнительные характеристики по желанию пользователя,

(рис.7.2.9) — удалять любую из приведенных характеристик (активируется при размещении курсора не какую-либо строку характеристик в окне компонента),

(рис.7.2.10) — отображать в диалоговом режиме способ получения заданного значения ,например, величины сопротивления резистора (принимается по умолчанию).

(рис.7.2.11) — выводить на экран монитора УГО компонента,

440

(рис.7.2.12) — переход в файл помощи (комментарии к описанию компонентов и их характеристик в подменю (рис.7.2.6)).

(рис.7.2.13) — переход в главное меню файла помощи,

(рис.7.2.14) — отображать в открывающемся диалоговом окне возможность получения выбранной величины, например, величины сопротивления резистора, как эталонного.

Строка

(рис.7.2.15) 5указывает на потенциально возможный вывод на экран дисплея значений токов (рис.7.2.16), мощностей (рис.7.2.17) и температуры (рис.7.2.18), при которых они получены. При этом существует возможность коррекции цвета надписей, выводимых на экран. Активизация левой кнопкой мыши других окошек на строке (рис.7.2.19) позволит помечать точками концы компонента (рис.7.2.20) , включенного в схему, присваивать им названия (рис.7.2.21)или номера

(рис.7.2.22) .

Активизация (по умолчанию) режима

(рис.7.2.23)- реализует возможность включения в процесс моделирования выбранного компонента,

(рис.7.2.24)- обеспечивает подсветку компонента

Ввод конденсатора

Последовательность ввода конденсаторов и его параметров аналогична вводу резисторов: выбор на строке основных компонентов условно-графического обозначения конден-

сатора (рис.7.2) , что при установке его в принципиальную схему и нажатии левой кнопки мыши, переводит в подменю задания параметров конденсатора (рис.7.4)

Рис.7.4

Рис.7.5

Назначение кнопок в подменю (рис.7.2.25), как и используемые надписи, ничем не отличаются от функций, описанных для резисторов. Параметры, задаваемые в левом окне подменю, учитывают особенности описываемого компонента. Так после задания или подтверждения, предлагаемого

(рис.7.2.26)- позиционного обозначения, и (рис.7.2.27)- величины емкости (в данном случае 7 пФ),

а также может быть задана:

441

(рис.7.2.28)- функциональная зависимость величины заряда в конденсаторе от приложенного к нему напряжения,

(рис.7.2.29)- зависимость величины емкости от частоты воздействия, а так же другие характеристики конденсатора, описываемые аналогично в процессе ввода резистора.

Если учитываются частотные или нелинейные свойства величины емкости от приложенного напряжения, частоты, температуры и т.д., что указывается в строке

(рис.7.2.30) в форме некоторого выражения, то эти сведения вносятся в библиотеку, принадлежащую описываемой схеме, и используются при моделировании. В этом случае активизируются окна (рис.7.5) и указываются необходимые дополнительные сведения (подробнее об их назначении и возможностях можно ознакомиться, обратившись к файлу помощи).

Ввод транзистора

Биполярный транзистор с n-р-n типа КT316В (позиционное обозначение биполярного транзистора, например Q2, для любого типа проводимости в МС9) вводится при обращении к команде Components, находясь в окне схем, с последующим выбором Analog Primitives→ Active Devices→ NPN (рис.7.6) и переходом в подменю

(рис.7.2.31) (рис.7.7) задания параметров модели после установки условно графического обозначения (УГО) модели в выбранное место окна схем и нажатии на левую кнопку мыши.

Рис.7.6

Рис.7.7

PART – позиционное обозначение компонента (Q2),

VALUE — характеристика, определяющая его активный режим (может пропускаться), MODEL – используемый транзистор –КТ316B.

Если параметры транзистора были ранее введены в библиотеку, то программа обраща-

ется к файлу (рис.7.2.32) и они высвечиваются в окнах параметров транзистора.

При отсутствии в списке, предлагаемом в активированном окне справа, транзистора J2P307B, параметры модели транзистора необходимо ввести в подсвеченных окнах

(рис.7.2.33), вместо параметров, представленных в окнах, предварительно нажав кнопку New (рис.7.7):

.MODEL 2T316B NPN (Is=3.49f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=102 Bf=74.97 Ne=1.483 Ise=44.72f Ikf=.1322 Xtb=1.5 Var=55 Br=.2866 Nc=2 Isc=447f Ikr=.254 Rb=66.7 Rc=7.33 Cjc=3.934p Vjc=.65 Mjc=.33 Fc=.5 Cje=1.16p Vje=.69 Mje=.33 Tr=65.92n Tf=94.42p Itf=.15 Vtf=15 Xtf=2)

442

Остальные параметры модели принимаются по умолчанию. Смысловое значение вводимых параметров и аналитические выражения, учитывающие их зависимость от приложенного напряжения (тока), описаны в [4].

Ввод параметров источника гармонического сигнала

Для ввода источника гармонического сигнала необходимо, находясь в окне схем (рис.7.2), необходимо последовательно активизировать меню Component → Analog Primitives → Waveform Sources → Sine Source.

Рис.7.8

Находясь в подменю (рис.7.2.34), описываем модель генератора гармонических сигналов, обладающей присвоенной ей позиционным обозначением PART V3, и, выбранным типом модели MODEL 1MHz (в правом окне подменю). В качестве источника сигнала выбран из библиотеки МС9 стандартный генератор гармонического напряжения с частотой 1 МГц, поскольку при анализе в частотной области (АС…) амплитуда напряжения автоматически выбирается А = 1 В. При этом величина параметра F не имеет значения т.к. анализ проводится в области частот, пределы которой задаются в под-

меню (рис.7.2.35). Параметры модели F, A, DC и т.д. вводятся в соответствии с рис.7.8.

Если создается новый источник, то список компонентов заносится в текстовый файл

после активизации

строки MODEL, нажатия кнопки

(рис.7.2.36), присвоения на-

звания

модели

генератора

синусоидальных сигналов

на выпадающем меню

 

 

(рис.7.2.34) и заполнения окошек, определяющих параметры генера-

тора. Параметры генератора задают, указывая в окне

 

F — значение частоты генератора гармонических сигналов (в герцах, используется

только при анализе во временной области),

 

А

— величину амплитуды

сигнала (в вольтах, используется только при анализе во

временной области),

 

 

DC — значение постоянной составляющей (в вольтах),

 

PH — значение начальной фазы сигнала (в градусах) ,

RS — величину внутреннего сопротивления источника сигналов (в Омах),

RP — период повторения моделируемого процесса (если процесс затухающий, при указанной величине постоянной времени TAU, сек.),

TAU – постоянная времени затухания переходного процесса. Если параметры генератора были ранее введены, то требуемый генератор выбирают активизацией соответст-

вующей строки в правом окне подменю (рис.7.2.34).

Как видно из рис.7.8 источник ЭДС по значению внутреннего сопротивления близок к идеальному (RS = 0,001 Ом).

443

В последующем, при работе с этим файлом и повторном обращении к меню Component на закладке Analog Primitives появляется укороченный список компонентов, применявшихся ранее.

Ввод батареи источника питания

Питание обоих каскадов усилителя осуществляется от одного источника ЭДС V2. Величина напряжения источников питания равна 12В. Подключение источника питания (ба-

тареи) в схему после выбора его пиктограммы (рис.7.2.37) в строке главного меню и задания параметров (рис.7.9) должно проводиться с учетом места подключения и типа проводимости транзистора.

Рис.7.9

Ввод соединительных линий

Соединительные линии между элементами схемы прочерчивают, используя кнопку ввода ортогональных проводников Wire Mode (изображение линии) на панели инстру – ментов (рис.7.2).

Ввод автотрансформатора

Ввод индуктивностей, обладающих взаимоиндукцией, осуществляется при последовательном выполнении в главном окне команд (рис.7.10.):

Модель

сердечника

Рис.7.10

Рис.7.11

444

Выбор строки с компонентом К и помещение его в любом месте окна схем осуществ-

ляет переход в подменю (рис.7.2.38) (рис.7.11), позволяющего задавать параметры трансформатора (автотрансформатора). В простейшем случае трансформатор не обладает сердечником (воздушный автотрансформатор).

Назначение кнопок в подменю (рис.7.2.38), как и используемые надписи, ничем не отличаются от функций, описанных для резисторов. Параметры, задаваемые в левом окне подменю, учитывают особенности описываемого компонента. Так после задания или подтверждения, предлагаемого

(рис.7.2.39)- позиционного обозначения, и

(рис.7.2.40) — перечисления компонентов (катушек индуктивности), объединенных взаимоиндукцией, (рис.7.2.41)- величины связи между катушками индуктивности,

(рис.7.2.42) автоматически указывает на конструкцию трансформатора без сердечника, если не выбрана из библиотеки в правом окне подменю или не введена новая модель (пользователя).

Выбор параметров сердечника, обладающего нелинейной зависимостью B=f(H), из предлагаемого перечня или создание новой модели, требует знания геометрических размеров и его конфигурации, параметров материала, из которого изготовлен сердечник и другие характеристики. Требования, предъявляемые к параметрам модели сердечника, их описание можно найти в файле помощи МС9 или в [4].

Ввод “земли”

Завершается ввод принципиальной схемы подключением к общей шине “электрической земле“ условно-графического обозначения “земли”, используя строку основных компонентов (рис.7.2) окна схем.

Удаление (коррекция) компонентов принципиальной схемы

При необходимости коррекции некоторых элементов принципиальной схемы необходимо вначале удалить соответствующий элемент (компонент, линию ), нажав левой кноп -

кой мыши стрелку

(рис.7.2.43)-“изменение режима “ окна главного меню, активизиро-

вать режим (Select

Mode) редактирования элементов или компонентов схемы. Затем,

поведя курсор к компоненту, нажать левую кнопку мыши. При этом подсвечивается, обычно зеленым цветом, компонент или соответствующий текст на принципиальной схеме и затем, войдя в меню EDIT, выбирают CUT и удаляют необходимые атрибуты. Возникающие трудности при удалении компонентов или вводе новых устраняются обращением к программе HELP главного меню.

4.2.2 Установление режима работы транзистора по постоянному току

Закончив ввод компонентов принципиальной схемы и, проверив значение каждого из

них, нажатием кнопки (рис.7.2.44)Node Numbers (номера узлов, рис.7.2) в окне схем определяют узлы, которые будут использоваться для расчета коэффициента усиления каскада по напряжению и другие показатели. Свойства исследуемой схемы по постоянному току зависят в основном от наиболее нестабильного компонента – транзистора смесителя.

Последовательно выполнив . (рис.7.2.45) войдем в режим анализа узла преобразователя частоты по постоянному току. На выпадающем подме-

ню (рис.7.2.46) (рис.7.12,а)

445

а)

б)

Рис.7.12

активирована кнопка (рис.7.2.47) «Напряжения в узлах», что позволяет рассчитывать напряжения в узлах схемы для выбранной в строке (рис.7.2.48)температуры 27оС (или списка значений).

Выбор режима Place Text (установка метки) позволяет отражать на цветной панели экрана монитора, одновременно с величиной напряжения в узлах, значения температуры, при которой они определены, а так же позиционные обозначения компонентов.

Для получения значений постоянных токов в цепях принципиальной схемы необхо-

димо активировать кнопку (рис.7.2.49) в подменю

(рис.7.2.46) (рис.7.12,б).

Активизация кнопки (рис.7.2.50), позволяет выводить на экран значения мощности постоянной составляющей, выделяющейся на резисторах. Значение (в процентах), указан-

ное в окне строки (рис.7.2.51), указывает на возможность ступенчатого изменения величины сопротивления выбранного резистора или источника питания на 10% от номинального значения, заменой постоянных резисторов на переменные. Это происходит при использовании на клавиатуре кнопки Up Arrow или Down Arrow , при условии предварительной активизации выбранного компонента, при нажатии

на пиктограмму (рис.7.2.43)- “изменение режима “ в окне схем (рис.7.2).

Убедитесь в соответствии режима транзистора Q1, указанному в приложении, и при необходимости проведите коррекцию, варьируя значения резисторов в цепи базы и эмиттера. При этом нумерация узлов принципиальной схемы 7.1 может отличаться от, приведенной на рис.7.13, что не требует редактирования. Однако это следует учесть при анализе свойств усилителя в частотной или временной области.

446

Примечание: при правильном вводе значений компонентов принципиальной схемы усилителя промежуточной частоты, в том числе параметров транзисторов, режимы работы транзисторов по постоянному току не должны отличаться более чем на 1%, от приведенных на рис.7.12.

4.2.3 Настройка контура в нагрузке ПрЧ на промежуточную частоту

После достижения значений постоянных составляющих тока стока Ic0 = 1 мА, а напряжения U кэ0 = 3,6 В биполярного транзистора Q1 (рис.7.12) настраиваем колебательный контур в нагрузке ПрЧ на промежуточную частоту fпр = 465 кГц. Для этого используем вспомогательную схему (рис.7.13). В качестве источника гармонического сигнала V1 используем генератор (1 MHZ) из библиотеки МС9 с параметрами, описанными в подменю

(рис.7.2.34).

Рис.7.13

Настройку контура в резонанс осуществляем, изменяя значение емкости контура С8. Анализ в частотной области для некоторого значения емкости С8 проводим, находясь в окне схем, и последовательно выполнив: Analysis →AC…→ AC Analysis Limits. В подменю AC Analysis Limits (рис.7.14) задается следующая информация:

Frequency range — значения верхней и нижней границы частотного интервала и способ определения верхней частоты подинтервала. При линейном законе

разбиения частотного интервала (рис.7.2.52) число

подинтервалов определяется строкой Number of

Points (рис.7.2.53) . Используя линейку прокрутки можно установить автоматический выбор шага, определяемый точностью

интегрирования в процентах на каждом шаге интегрирования (указывается в строке Maximum Change %),

Number of Points — количество точек в заданном частотном интервале, в котором производится расчет частотных характеристик и полученные значения

447

Рис.7.14

 

выводятся в форме таблицы (если активирована кнопка

(рис.7.2.54)),

Теmperature–диапазон изменения температур (может задаваться одно значение, при котором проводится анализ),

Maximum Change %–максимально допустимое приращение функции на интервале шага по частоте (учитывается только при автоматическом выборе шага– активизация процедуры Auto Scale Ranges),

Noise Input–имя источника шума, подключенного ко входу усилителя,

Noise Output–номер (а) выходных зажимов, где вычисляется спектральная плотность напряжения шума,

Run Options–определяет способ хранения полученных результатов: Normalрезультаты расчетов не сохраняются, Save-результаты сохраняются на жестком диске,

Retrieve–использование результатов расчета, хранящегося на жестком диске, для вывода на экран монитора,

State Variables – задание начальных условий интегрирования

На экран монитора, в соответствии с рис.7.14, выводится частотная зависимость коэффициента усиления по напряжению (V(15)/V(6), YExpression). Область частот (XExpression -F), в которой проводится анализ, определяется форматом: максимальное значение выводимой переменной, ее минимальное значение и шаг сетки значений.

Аналогично задаются условия при выводе на экран монитора значений коэффициента усиления. Характер изменения значений по оси абсцисс и оси ординат – линейный, что

выбирается нажатием двух левых крайних кнопок (рис.7.2.55) в каждой строке выводимых значений. Вход в режим анализа частотных свойств ПрЧ производится нажа-

тием кнопки (рис.7.2.56). На графике АЧХ каскада по напряжению определите максимальный коэффициент усиления и резонансную частоту. Для этого на нижней стро-

ке окна результатов активизируйте пиктограмму (рис.7.2.57) (Peak). При отличии значения резонансной частоты от fпр = 465 кГц более чем на ± 1 кГц необходимо провести ее

448

коррекцию, используя режим вариации какого-либо компонента контура (емкости конденсатора С7). Для этого, находясь в окне результатов, выполните команду АС…и на вы-

падающем подменю

(рис.7.2.35)

нажмите на кнопку

(рис.7.2.58) (аналогичный переход можно обеспечить нажатием на «горячий ключ» F11).

Используя закладки подменю (рис.7.2.59), с помощью линейки прокрутки активизируйте строку С8 (рис.7.15)

Рис.7.15

Выбрав с помощью линейки прокрутки в качестве варьируемого компонента конденсатор С8, указываем способ и пределы изменения (рис.7.15) значения емкости конденсатора С8.

Значение емкости конденсатора С8

(рис.7.2.60)

изменяется от 194пФ

(рис.7.2.61) до

(рис.7.2.62) пФ

с шагом

(рис.7.2.63) 1 пФ. Нажатием кнопки Yes в рамке (рис.7.2.64) подтверждается режим пошагового изменения величиныС7. Способ изменения величины емкости в

пределах одного шага – линейный (рис.7.2.65). При этом в качест-

ве изменяемого параметра выбран компонент (рис.7.2.66), хотя может быть выбрана модель какого-либо компонента (например, какой-

либо параметр транзистора) или – внешняя температура. Подменю (рис.7.2.59) дает возможность одновременного изменения всех выбранных параметров

(помечено точкой (рис.7.2.67)) или поочередного – в каждом

449