ЛР_№1_Расчет_схем_на_постоянном_токе. Лабораторная работа 1. Расчет схем на постоянном токе Цель работы знакомство с приемами формирования изображений схем на экране мо нитора и расчетом схем на постоянном токе
 Скачать 0.61 Mb.
|
|
3. Лабораторная работа №1. Расчет схем на постоянном токе Цель работы – знакомство с приемами формирования изображений схем на экране мо- нитора и расчетом схем на постоянном токе. Исходные данные, задаваемые преподавателем: тип транзистора, например 2N2222; положение исходной рабочей точки, определяемое разностью потенциалов между выходны- ми зажимами транзистора, например U вых0 =15 В и значением тока, протекающего через эти зажимы, например I вых0 =30 мА. Порядок выполнения работы 1. Создать простейшую схему резистивного делителя с подключенным источником ЭДС. Для этого с помощью команд Component\Analog Primitives\Waveform\Battery, Component\Analog Primitives\Passive Components\Resistor, Component\Analog Primi- tives\Connectors\Ground разместить на рабочем поле изображения источника ЭДС, двух по- следовательно соединенных резисторов и точки заземления. В полях для ввода параметров задать значения напряжения источника 10 В, резисторов по 1 кОм. Соединить их проводни- ками так, чтобы получилась схема, изображенная на рисунке 3.1. С помощью команды Op- tions\View\Node Numbers включить отображение номеров узлов. Рисунок 3.1. Схема резистивного делителя напряжения 2. С помощью команды Analysis\Transfer Function вызвать окно параметров расчета передаточных функций. В этом окне задать имя входного источника сигнала V1, выражение для выходной величины v(2) – напряжение на 2 узле схемы, нажать клавишу Calculate. В по- лях Transfer Function, Input Impedance и Output Impedance показаны результаты расчета ко- эффициента передачи, входного импеданса со стороны источника, выходного импеданса со стороны 2 узла схемы (рисунок 3.2). Рисунок 3.2. Расчет передаточной функции С помощью команды Analysis\DC… вызвать окно задания параметров расчета схемы на постоянном токе и задать имя входного источника V1 и диапазон изменения его напряже- ния 10, 0, 0.5, что означает изменение напряжения источника от 0 до 10 В с шагом 0,5 В. В поле Y Expression задать измеряемую величину, например ток через резистор R2 – i(R2), как изображено на рисунке 3.3. Рисунок 3.3. Задание параметров расчета на постоянном токе Нажав клавишу Run, выполнить расчет и вывести на экран график зависимости тока через резистор от напряжения источника. В результате расчета получается прямая линия, а максимальное значение тока, соответствующее напряжению источника 10 В, равно 5 мА. Ко- ординаты точки графика можно прочитать путем нажатия левой клавиши мыши на соответ- ствующей точке графика. Таким образом можно строить графики статических вольт-амперных характеристик, в том числе и нелинейных элементов. Полезное свойство программы – возможность отобра- жать распределение потенциалов и токов непосредственно на принципиальной схеме. Для этого необходимо воспользоваться командами Options\View\Node Voltages (States) и Options\View\Current ( рисунок 3.4). Рисунок 3.4. Отображение распределения токов и напряжений на схеме. 3. Создать схему для расчета статических ВАХ транзистора (рисунок 3.5). Рисунок 3.5. Схема для измерения ВАХ транзистора Для размещения на схеме транзистора 2N2222 воспользоваться командой Compo- nent\Analog Primitives\Active Devices\NPN. В окне параметров модели транзистора уже указа- ны значения, соответствующие типу прибора (рисунок 3.6). Рисунок 3.6. Окно ввода параметров транзистора Менять их не рекомендуется. Следует также заметить, что выходные ВАХ, а также ряд других характеристик транзистора можно построить непосредственно из этого окна, нажав кнопку Plot. Однако большую гибкость обеспечивает задание входной и выходной величины вручную. Для этого командой Analysis\DC… следует вызвать окно задание параметров расче- та на постоянном токе и указать имя источника, напряжение которого следует варьировать, диапазон изменения напряжения, имя зависимой величины и диапазоны величин для отобра- жения на графике (рисунок 3.7). Рисунок 3.7. Задание параметров расчета на постоянном токе Для построения входной ВАХ в качестве варьируемого источника следует указать ис- точник ЭДС в цепи базы V1, в качестве зависимой величины ток базы транзистора ib(q1), диапазон изменения напряжения базового источника 0…0,8 В. Результат расчета входной ВАХ представлен на рисунке 3.8. Рисунок 3.8. Входная ВАХ транзистора Если задать в качестве зависимой величины ток коллектора, то будет построен график передаточной характеристики транзистора – зависимости тока коллектора от напряжения ба- за-эмиттер. Для построения выходной ВАХ необходимо зафиксировать напряжение источника в цепи базы на уровне, соответствующем требуемому току коллектора. Из передаточной харак- теристики видно, что для обеспечения тока коллектора, например, 30 мА к базе относительно эмиттера необходимо приложить напряжение 0,75 В. В качестве источника с изменяемым в процессе расчета напряжением необходимо указать V2, а диапазон его изменения 0,1…15 В. Результат расчета приведен на рисунке 3.9. Рисунок 3.9. Выходная ВАХ транзистора Из рисунка, в частности виден конечный наклон выходной ВАХ в области больших коллекторных напряжений, вызванный эффектом Эрли. Аналогичным образом могут быть рассчитаны другие характеристики статического режима. Другие виды анализа рассмотрены в следующих лабораторных работах, предназна- ченных для самостоятельного выполнения. |