Лабораторная работа № 2

Моделирование усилителей на транзисторах

при помощи программы PSpice:

Анализ амплитудно-частотной и переходной характеристик

Цель работы: изучение анализа амплитудно-частотных характеристик, и временного анализа программы PSpice, построение переходной характеристики электрической цепи.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

Для выполнения настоящей работы необходимо изучить анализ амплитудно-частотных характеристик (AC sweep) программы PSpice, а так же построение переходной характеристики электрической цепи, в настоящем пособии это следующие параграфы:

1.2.4. Анализ амплитудно-частотных характеристик (AC sweep) (стр.26 – 30).

1.2.3. Построение переходной характеристики (стр.22 – 26).

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

Провести моделирование усилителя на транзисторах. Построить АЧХ и переходную характеристику усилителя.

Варианты схем усилителей для исследования указывает преподаватель. Схемы усилителей показаны на рис.35.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1. Нарисовать схему усилителя в Shematics. Транзисторы находятся в библиотеке EVAL (для PSpice 8.0), их название (поле Name) совпадает с маркой транзистора, в поле описания Description отображается тип транзистора, например, NPN transistor.

Соедините с выводом питания источник постоянного напряжения (VDC) и задайте его постоянное напряжение (параметр DC) равное напряжению питания.

К входу необходимо соединить источник сигнала. Для построения АЧХ и переходной характеристики удобно использовать один и тот же источник VPULSE. При построении АЧХ PSpice будет считать его синусоидальным, при построении переходной характеристики (при временном анализе) он будет считаться импульсным.

Построить АЧХ усилителя

Задать анализ АЧХ (AC Sweep) (стр.26 – 30). Параметры источника входного сигнала следует задать согласно требованиям анализа АЧХ к схеме (нужно задать параметр АС (стр.26 – 27). При использовании источника сигнала VPULSE необходимо также задать параметры V 1 и V 2. Хотя эти параметры не участвуют при расчете АЧХ, однако, PSpice требует их наличие. Можно задать V 1 = 0; V 2 = 1. Параметры анализа (начальную и конечную частоту) следует задать такими, чтобы построить полную частотную характеристику.

Построить АЧХ усилителя на выходе схемы. По АЧХ в зависимости от ее вида определить нижнюю, верхнюю, центральную частоту, полосу пропускания, а также коэффициент передачи.

Коэффициент передачи определяется по максимуму на оси Y АЧХ. Нижняя и верхняя граничные частоты определяются как координата X точки, находящейся на уровне 0,707 от максимума по оси Y.

В отчете следует нарисовать график АЧХ, указать какие были заданы параметры для ее получения и параметры, полученные из графика АЧХ.

Построить переходную характеристику

Построение переходной характеристики (ПХ) проводится согласно методике, изложенной в пункте 1.2.3. настоящего пособия (стр.22 – 26). При построении ПХ необходимо задать параметры источника входного сигнала V 1, V 2, TD, TR, TF, PW, PER. После этого проводится временной анализ.

Необходимо построить ПХ на выходе схемы. По переходной характеристике определить постоянную времени цепи t. Для ее нахождения необходимо найти по графику временной отрезок от начала переходного процесса до времени, за которое сигнал достигнет уровня 0,63 от |Umax| (|Umax| - максимальное значение напряжения по модулю) для ПХ вида 20 b (см. рис 20) или 0,37 от |Umax| для ПХ вида 20 d (учтите,что Ваша ПХ может быть инвертирована). Для ПХ вида 20 f постоянная времени t определяется по огибающей на уровне 0,37 от ее максимального значения.

В отчете необходимо привести расчет параметров входного сигнала, график ПХ и определенную по графику постоянную времени t. Сделать вывод как изменилась форма сигнала на выходе усилителя по отношению к входному сигналу.

ВАРИАНТЫ СХЕМ УСИЛИТЕЛЕЙ

Вариант 1