Основы проектирования и моделирования радиоэлектронных устройств в среде MICRO-CAP VIII, страница 15

15. Подключите к входу схемы импульсный источник, который должен генерировать прямоугольные импульсы такой амплитуды, чтобы гарантировать работу каскада в линейном режиме.

16. Подберите длительность входного импульса такой, чтобы напряжение на выходе успело нарасти до установившегося значения.

17. Определите время установления.

18. Увеличьте длительность входного импульса, чтобы спад плоской вершины выходного импульса был не менее 20 %.

19. Измените номиналы элементов схемы (см. замечание к пункту 11) таким образом, чтобы время установления уменьшилось в 1,5 раза, а спад (при той же длительности импульса) на 10 %.

20. Сохраните файл CASCAD.CIR с установленными в окне Анализ переходных характеристик параметрами как CASCAD_TR.CIR.

3.4. Пример анализа переходных характеристик усилительного каскада

Принципиальная схема исследуемого каскада приведена на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Принципиальная схема исследуемого каскада

Согласно п. 13 методических указаний установим частоту синусоидального источника сигнала 1 кГц (период – 1 мс) и амплитуду 50 мВ. Чтобы на экране наблюдалось два периода сигнала, установим в строке Диапазон времени 2 мс и в окне X Range максимальное значение также 2 мс. Получим временные диаграммы, приведенные на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Временные диаграммы входного и выходного напряжения каскада при его работе в нелинейном режиме (перегрузка!)

Из диаграмм следует, что при  амплитуде входного сигнала 50 мВ каскад будет работать в нелинейном режиме (при гармоническом входном воздействии форма выходного напряжения  отличается от гармонической). Уменьшая амплитуду входного сигнала до 10 мВ, добиваемся совпадений форм входного и выходного сигнала (рис. 3.8). Такой режим работы называется линейным.

Рис. 3.8. Временные диаграммы входного и выходного напряжения каскада при его работе в линейном режиме

Заменяем гармонический источник сигнала на импульсный. Форма импульсов – прямоугольная, амплитуда – 10 мВ. Осталось решить вопрос о длительности входных импульсов.  Как уже отмечалось в разделе 3.2, различают переходные искажения в области малых и больших времен (см. рис. 3.4). Как правило, и на одной временной диаграмме трудно качественно оценить  и время установление t_уи спад плоской вершины импульса Δ. Поэтому для их оценки строят две временные диаграммы: в области малых и больших времен с разным масштабом по оси времени.

Область малых времен

Область малых времен связана с поведением схемы в области верхних частот (3.1). Анализ частотных свойств исследуемого каскада позволил получить значение верхней частоты среза, равное 3,3 МГц. Из (3.1) следует, что

Значит, длительность входных импульсов должна быть больше 0,106 мкс, чтобы за время действия импульса напряжение на выходе успело нарасти до установившегося значения. Возьмем длительность импульса 0,5 мкс, период следования 1 мкс. Установим в строке Диапазон времени 0,5 мкс и в окне X Range максимальное значение также 0,5 мкс. Получим временные диаграммы (рис. 3.9), по которым достаточно точно можно определить время установления.

Рис. 3.9. Временные диаграммы входного и выходного напряжения каскада при оценке переходных искажений в области малых времен

Область больших времен

Область больших времен связана с поведение схемы в области нижних частот (3.1). Нижняя частота среза исследуемого каскада равна 200 Гц. Зададимся величиной спада 20 %. Тогда из (3.1) получим

Рис. 3.10. Временные диаграммы входного и выходного напряжения каскада при оценке переходных искажений в области больших времён

Возьмем длительность импульса 200 мкс, период – 1 мс. Установим в строке Диапазон времени 400 мкс и в окне X Range максимальное значение также 400 мкс. Получим временные диаграммы (рис 3.10), по которым достаточно точно можно определить спад плоской вершины импульса Δ.

3.5. Форма отчетности

Лабораторная работа должна содержать:

·  титульный лист;

·  задание;

·  распечатки чертежей исследуемых схем;