Машинные методы анализа электронных схем с активными элементами, страница 2

          Для нахождения элементов данной эквивалентной схемы используем данные из справочника по транзисторам . Используем справочные данные

Рис 4.1

b =10…100

и входные и выходные характеристики транзистора(Рис 4.2).

Рис 4.2

Находим рабочую точку, для этого строим нагрузочную прямую на выходной характеристике. Где Еп=12 В (изменил Еп из-за данных выходных характеристик), а на оси тока Iк=Еп/Rн=55  мА,.

Рабочая точка:

Iк=20 мА                           Uкэ=8 В

Iб=44 мА                           Uбэ=0.98 В

Для этой рабочей точки рассчитаем параметры нашей эквивалентной схемы:

Входное и выходное сопротивление каскада без учета базового делителя:

Rвх=Rб’б+Rб’э+(β+1)*Rэ=48334 Ом

Rвых=(Rб’э+Rб’б+RГ)/(β+1)=3.65 Ом

Рассчитаем сопротивления делителя, обеспечивающего данный режим работы транзистора. Для этого возмем Iд>>Iбо

Еп=12 В

Iко=20 мА

Iэ=Iко*((β-1)/β)=0.0194 А

U1=Iэ*R12+Uбо=3.54 B

R1=U1/Iбд=5057.1 Ом

U2=Eп-U1=6.64

R2=U2/Iбд=9228.5 Ом

Рис 4.3

Для операционного усилителя все параметры для его эквивалентной схемы берем из справочника

Rвх=10 ГОм     Rвых=200 Ом       Кu=100000

5)  Найти параметры анализа исходной схемы: минимальную и максимальную частоты анализа, шаг интегрирования, конечное время анализа.

6)       Ввести в библиотеку стандартных элементов основные найденные параметры моделей. Определить с помощью ЭВМ режим работы схемы по постоянному току. При анализе использовать для полупроводниковых элементов цепи питания с параметрами, рассчитанными в п. 4. Для обеспечения требуемых режимов работы полупроводниковых элементов разместить в схеме разделительные емкости. Номиналы этих элементов выбрать достаточно большими для устранения их влияния на частотные временные характеристики схемы.

Введем в схему дополнительно разделительную емкость на вход транзисторного каскада с номиналом 1 мФ

Определяем с помощью ЭВМ режим работы схемы по постоянному току.

   Узлы

1. 1В                                      10.    11.68 В
2. 92.30 мB                           11.    11.68 В
3. 92.289 мВ                         12.    12В
4. 15.27 мВ                           13.    0
5. 0
6. 15.27 мВ
7. 0
8. 10.22В
9. 11.66В

7)  Произвести с помощью ЭВМ анализ схемы в частотной и временной областях. Привести в табличном виде параметры всех используемых библиотечных элементов.

На рис 7.1 показан анализ схемы в частотной области. На Рис 7.2 изображен график во временной области.

                                                                                                      Рис7.1

Рис 7.2

Параметры используемых библиотечных элементов.

Транзистор

Элемент	fг, мГц	Ск, пФ	Iк,мА	Uкэ,В	Uбэ,В
КТ375А	250	5	20…100	40	60

Операционный усилитель

Элемент	Кус	Rвх, мОм	Rвых, Ом
574УД1А		104	200

8)  Проанализировать полученную частотную и временную характеристики на их взаимное соответствие, а также на их соответствие эквивалентным схемам, полученным в п. 3.

Проанализировав полученные в пункте 7 характеристики получил следующие выводы:

АЧХи ФЧХ- на низких частотах завал характеристик из-за разделительных емкостей, из-за них же появляется завал в характеристиках на верхних частотах, Резонанс в цепи на высоких частотах из за колебательного контура RLC (L23, C7, C8, R12).Спад на характеристике на средних частотах обусловлен емкостями С5 и С6.

АЧХ и ФЧХ полученных эквивалентных схем совпадают с характеристиками натуральной схемы.

Переходная характеристика имеет синусоидальный затухающий вид, показывающая переходной процесс в колебательном контуре L23, C7, C8, R12.

		АЧХ и ФЧХ 1-эквивалентной схемы
			АЧХ и ФЧХ 2-эквивалентной схемы
				АЧХ и ФЧХ 3-эквивалентной схемы
	АЧХ и ФЧХ 6-эквивалентной схемы

 

9)         С помощью метода малых отклонений произвести анализ чувствительности частотной или временной характеристики по отношению к параметрам элементов схемы, включая коэффициенты усиления операционного усилителя и транзистора. Расчеты сделать для одной точки характеристики, обозначить выбор этой точки, найти элементы с  максимальной чувствительностью.

Так как схема представляет собой некоторый усилитель, представляет интерес поведение схемы в полосе частот когда усиление не меняется т. е. нет никаких изменений, выбрасов, провалов на АЧХ. Я рассмотрел схему на частоте 1370 Гц, где усиление равно -54.350 Дб. Отклонение от номиналов элементов +5% -  -5%.

10)       Произвести анализ результатов, полученных в каждом пункте. Сделат выводы по работе.

Анализ результатов:

1)  При выполнении первого пункта мы использовали линейные модели многополюсников.

2)  В этом пункте произвели расчет Математической модели схемы и устранение из нее управляемых источников

3)       Разработанные эквивалентные схемы в этом пункте практически полностью показывают поведение данной схемы на разных диапазонах частот. Полученные АЧХ эквивалентных схем практически совпадают с поведением АЧХ общей схемы.

4)       Здесь рассчитали эквивалентные схемы четырехполюсников предварительно определив рабочую точку

5)       В этом пункте были рассчитаны параметры анализа данной схемы.

6)       Произвели анализ схемы по постоянному току. Для задания требуемого режима работы использовали делитель рассчитанный в четвертом пункте.

7)       Произвели анализ схемы в частотной и временной областях.

Вывод:

В этой работе ознакомился с формированием математических моделей схем, с нелинейными элементами, с помощью топологического метода переменных состояний, а также с анализом на ЭВМ схемы