Основы проектирования и моделирования радиоэлектронных устройств в среде MICRO-CAP VIII, страница 12

4.  Какие характеристики схемы могут быть получены в режиме DC?

5.  Возможен ли DC анализ для нелинейных схем?

6.  Как следует подготовить схему для анализа в режиме DC?

7.  Как учитываются свойства емкостей и индуктивностей схемы при DC анализе?

8.  Для чего используется режим Probe?

9.  Как выделить фрагмент графика для рассмотрения в увеличенном масштабе?

10.  Каков смысл опции Stepping? Для чего его можно использовать?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

АНАЛИЗ ЧАСТОТНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ СХЕМ

3.1. Краткие теоретические сведения

При аналитическом описании электронных цепей широко используются функции комплексной переменной p = d + jw, получившие название функций цепей. Они представляют собой отношение лапласовых преобразований (изображений) реакции цепи (выходной переменной) и возбуждающего воздействия (входной переменной):

.

Если входная и выходная переменные оцениваются на разных парах полюсов (узлов) цепи, то такая функция цепи называется передаточной функцией (ПФ) и обозначается как K(p).

Модуль передаточной функции называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), а ее аргумент – фазочастотной характеристикой (ФЧХ).

АЧХ строится в прямоугольной декартовой системе координат, где по горизонтальной оси откладывается частота в логарифмическом масштабе, а по вертикальной – абсолютное или выраженное в децибелах нормированное значение модуля ПФ. Чаще всего нормирование производится по максимальному значению модуля ПФ (рис. 3.1).

 

Рис. 3.1. Реальная АЧХ полосового фильтра

Под полосой пропускания Df понимают область частот, в которой АЧХ оказывается выше определенного уровня (обычно это уровень 0,707 или –3 дБ от максимального значения). В случае нормированной АЧХ максимальное значение равно единице (рис. 3.1). Наоборот, если АЧХ в какой-то полосе частот меньше уровня 0,707 (– 3 дБ), то эту полосу называют полосой задержания.

Значение частоты на границе полосы пропускания называют частотой среза.

Фильтры – это устройства, целенаправленным образом изменяющие спектры сигналов.

По виду АЧХ фильтры подразделяются на несколько типов (рис. 3.2).

 

                                а                                                б

 

                                в                                                 г

Рис. 3.2. Идеальные АЧХ основных типов частотноизбирательных фильтров:

а – фильтр нижних частот (ФНЧ); б – фильтр верхних частот (ФВЧ); в – полосовой фильтр (ПФ); г – заграж-                              дающий фильтр (ЗФ)

2,МГц

0,707

Рис. 3.1. Реальная АЧХ полосового фильтра

Df

Фильтры с идеальными АЧХ (рис. 3.2) физически не реализуемы. Для реальных АЧХ (см. рис. 3.1) характерно непостоянство коэффициента передачи как в полосе пропускания, так и в полосе задержания, а также плавность перехода от одной полосы к другой.

Предлагаемая для исследования активная схема (см. рис. 1.2) представляет собой резисторный каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. АЧХ такого каскада (рис. 3.3) имеет четко выраженное деление на три частотных диапазона: область нижних, средних и верхних частот.

 

Рис. 3.3. Нормированная АЧХ резисторного каскада:

K₀ – коэффициент передачи в области средних частот

На поведение АЧХ в области нижних частот влияют разделительные конденсаторы C_Р1 и С_Р2, а также конденсатор в цепи эмиттера C_Э. Если эти конденсаторы вносят небольшие искажения, то их влияние на АЧХ можно рассматривать независимо друг от друга, т.е. изучая влияние одного конденсатора, другие полагаем равными бесконечности. Перемножая или складывая полученные АЧХ, можно построить результирующую АЧХ в области нижних частот. Сложение АЧХ производится в том случае, если по оси ординат откладывается нормированное усиление в децибелах.