Машинные методы анализа электронных схем с активными элементами

Министерство образования Российской Федерации

Красноярский государственный технический университет

Кафедра: “Приборостроения”

ОАП РЭУ

Курсовая работа

Машинные методы анализа электронных схем с активными элементами

Вариант 12

Выполнил: студент гр. Р 59-4

Сапа С.Н.

Проверил: преподаватель

Сарафанов А.В.

Красноярск 2001 г.

Содержание:

Стр.

1.  Задание на курсовое проектирование ……………………………………………………………………………………….  3

2.  Исходные данные ………………………………………………………………………...……………..  4

3.  Задание 1 ……………………………………………………………………………………….  5

4.  Задание 2 ……………………………………………………………………………………….  6

5.  Задание 3 ……………………………………………………………………………………….  8

6.  Задание 4 ……………………………………………………………………………………….  10

7.  Задание 5 ……………………………………………………………………………………….  12

8.  Задание 6 ……………………………………………………………………………………….  12

9.  Задание 7 ……………………………………………………………………………………….  13

10. Задание 8 ……………………………………………………………………………………….  14

11. Задание 9 ……………………………………………………………………………………….  15

12. Задание 10 ………………………………………………………………………………..….…..  16

13.  Список используемой литературы …………………………………………………………………………….…………  17

Задание:

1)  Выбрать линейные высокочастотные модели многополюсников используемых в заданной схеме. Получить общую схему устройства.

2)  Сформировать с помощью топологического метода переменных состояния математическую модель схемы:

A22 dX/dt=A21*Iрез+В21*Х+В22*Хвозд

А11*Iрез=В11*Х+В12*Хвозд

Произвести устранение из вектора воздействия управляемых источников.

3)  Сформировать не менее трех эквивалентных схем анализируемого устройства для различных диапазонов частот. Считать, что нагрузкой устройства является транзисторный каскад, аналогичный используемому в анализируемой схеме. Найти границы применимости каждой из полученной эквивалентных схем и указать элементы, которые определяют эти границы.

4)  Найти рабочие точки полупроводниковых элементов, рассчитать цепи питания транзисторов, определить параметры используемых моделей многополюсников. При необходимости номиналы резисторов, стоящих в цепях коллекторов, и величины напряжения питания транзисторных каскадов могут быть изменены, для обеспечения требуемого режима.

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.

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

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

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.

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

Данные:

R1     – 100 Ом

R2     –  370 Ом

R3     –  1000 Ом

R4     –  22000 Ом

R5     –  9500  Ом

R6     –  910 Ом

R7     –  100 Ом

C1     –   15 нФ

C2     –   100 нФ

C3     –   15 мкФ

L1     –   1 мкГн

DA1 –    574УД1А

VT1  –    КТ375A

1)  Выбрать линейные высокочастотные модели многополюсников используемых в заданной схеме. Получить общую схему устройства.

Высокочастотная, мало сигнальная П – образная модель транзистор (Рис 1.1):

Rб’б – сопротивление базы

Rб’э – сопротивление прямо смещенного эмиттерного перехода

Rб’к – сопротивление обратносмещенного коллекторного перехода

Cб’э и Cб’к – емкости эмитеерного и коллекторного переходов соответственно.

Источник тока представляет усилительные свойства транзистора

Рис1.1

Операционный усилитель представляется в виде Рис 1.2

Рис 1.2

Сделав замены транзистора и операционного усилителя эквивалентными схемами получим общую эквивалентную схему Рис 1.3

 Рис 1.3

2)  Сформировать с помощью топологического метода переменных состояния математическую модель схемы:

A22 dX/dt=A21*Iрез+В21*Х+В22*Хвозд

А11*Iрез=В11*Х+В12*Хвозд

 Произвести устранение из вектора воздействия управляемых источников

Для формирования ММС составим граф – схему для эквивалентной схемы изображенной на      Рис 1.3

Рис 2.1

Сформируем матрицу главных сечений:

Получим математическую модель схемы:

3)      Сформировать не менее трех эквивалентных схем анализируемого устройства для различных диапазонов частот. Считать, что нагрузкой устройства является транзисторный каскад, аналогичный используемому в анализируемой схеме. Найти границы применимости каждой из полученной эквивалентных схем и указать элементы, которые определяют эти границы.

Для оценки элементов зададим условие, что реактивный элемент эквивалентен разрыву если его сопротивление не менее чем в 100 раз больше сопротивления сравниваемого: резистора, каскада и т.д.И эквивалентен перемычке, если его сопротивление в 100 или меньше раз меньше.

1.  С1 сравниваем  с R=R4                                                                         3.      C3  сравниваем с R=R13

                                              

 2.   C2 сравниваем с R=R4

Эквивалентная схема №1

Эквивалентная схема №2

Эквивалентная схема №3

)Найти рабочие точки полупроводниковых элементов, рассчитать цепи питания транзисторов, определить параметры используемых моделей многополюсников. При необходимости номиналы резисторов, стоящих в цепях коллекторов, и величины напряжения питания транзисторных каскадов могут быть изменены, для обеспечения требуемого режима.