Лабораторная работа 6 двухтактный бестрансформаторный

• Название: Лабораторная работа 6 двухтактный бестрансформаторный
• Дата: 22.04.2023
• Размер: 2.68 Mb.
• Имя файла: Laboratornaya_rabota_16 (1).docx
• Тип: Исследование; #1082099
• страница: 4 из 8

Transient Analysis Limits → Stepping, войдем в подменю (рис.6.3.1). Ис-

пользуя линейки прокрутки выберем в качестве варьируемого параметра амплитуду А компонента V5 (рис.6.24)

a)



б) Рис.6.24

Функциональные возможности кнопок и надписей подменю (рис.6.3.1)описаны ранее при определении оптимального значения сопротивления ОС R9 _опт. Для выбранных значений пределов и шага изменения амплитуды входного сигнала А, нажав ОК, а затем в окне результатов пиктограмму (рис.6.3.23) (Run), получим се- мейство кривых (рис.6.25)



Рис.6.25

Выбрав подменю (рис.6.3.20)в окне результатов можно легко выделить значения амплитуды на входе, с которой возникает режим ограничения коллекторного то- ка одного из транзисторов (I _к1), а затем, перейдя на другое семейство кривых, (I _к2). Опре- делив таким образом значение амплитуды (А _опт), соответствующей линейному работы транзисторов (отсутствие ограничения коллекторного тока), измените значение амплиту- ды в описании генератора гармонических колебаний (GIN). Для значения амплитуды А_опт повторите эксперимент (рис.6.15, 6.16) по вычислению коэффициента гармоник напряже- ния на выходе усилителя мощности (файл 6.3.1) при оптимальном сопротивлении ОС (R9 _опт) и оптимальной амплитуде входного сигнала (А _опт). Результаты вычислений внесите в таблицу 3.

2.2.5 Температурная стабилизация режимов транзисторов оконечного каскада

Проводится сравнительная оценка изменения коллекторного тока одного из плеч вы- ходного каскада при изменении температуры окружающей среды и возможность ее уменьшения. Последовательное включение диодов D1 и D2 в исходной схеме (рис.6.26,а) заменено параллельным соединением резистора R15 и конденсатора С12 (рис.6.26,б), обеспечивающее одинаковое напряжение смещения на транзисторах Q1 и Q4, Q2 и Q5. Величина тока в цепочке R 15 и C12 и падение напряжения на ней равны значениям тока и напряжения на последовательном включении диодов.



Рис.6.26

Подбор сопротивления резистора R15 позволяет обеспечить практически равные коллек- торные токи транзисторов Q4 и Q5 (рис.6.27) для равных сопротивлений нагрузки (R10 = R14) и сопротивлений ОС (R9 = R13 =77 Ом).

Рис.6.27

Равенство режимов транзисторов оконечного каскада по постоянному току в обеих схемах обеспечивает идентичность начальных условий эксперимента.
Температурнаязависимостьрежимовтранзисторовпопостоянномутоку
Проводится анализ влияния температуры внешней среды на сопротивление последова- тельного включения диодов (D1 и D2, рис.6.26,а) и цепочки смещения (R15,С12), а так же на величину коллекторных токов в исходной рабочей точке (ИРТ) транзисторов Q1  Q6. Последовательным выполнением команд Analysis → DC…. → DC Analysis Limits → Run входят в режим анализа обеих схем по постоянному току. Условия анализа задаются в подменю (рис.6.3.24) (рис.6.28)

Рис.6.28

В подменю (рис.6.3.24)содержатся кнопки, позволяющие

(рис.6.2.11)- добавлять новые зависимости к числу уже выводимых на экран

монитора, (рис.6.2.12)- удалять активизированную курсором строку из числа выводимых на экран,

(рис.6.2.59)- увеличивать площадь, отводимую под текстовую информацию, в окне, активизированном курсором,

(рис.6.2.60)- осуществлять варьирование выбранного в подменю

(рис.6.3.1) параметра,

(рис.6.2.61)- изменять представление выводимых на экран характеристик (тип,

формат, цвет и др.),

(рис.6.2.16)- обращение к файлу помощи.

Описание варьируемых параметров приводится в рамке Sweep

(рис.6.3.25)

В качестве варьируемого параметра (Variable 1) выбирается с помощью линейки про- крутки температура (ТЕМР — Name), которая изменяется с автоматическим выбором ша- га (Method — Auto) в пределах каждого подинтервала в 5 градусов, в интервале значений (Range -40,70). Используя линейку прокрутки можно выбрать другие способы изменения температуры (Method — по логарифмическому закону -Log, с автоматическим выбором шага – Auto, в соответствии со списком — List). Изменение температуры с автоматиче-

ским выбором шага сопровождается указанием о допустимой точности решения нели- нейных уравнений (максимальная ошибка не более, например, 5%, указывается в рамке Maximum Change %).

При вариации температуры значение других параметров (например, V5 — Variable 2)

не изменяется (None).

Неактивированное окно Range в рамке Temperature исключает возможность задания какого-либо другого способа изменения температуры (в окне Method) кроме, указанного в рамке Sweep.

Полученные результаты могут выводиться на экран монитора без сохранения результа- тов в памяти (при выборе с помощью линейки прокрутки режима Normal) в строке Run Options. Возможно использование режимов Save (сохранение полученных результатов в файле) или хранение в оперативной памяти с последующим использованием их качестве начальных условий (Retriеve). Метка в строке Accumulate Plots позволяет хранить не- сколько графиков.

Моделирование может проводиться для заданных пользователем значений пределов по оси абсцисс и ординат для графиков, выводимых на экран монитора или с автоматическим выбором граничных значений (метка в строке Auto Scale Ranges).

Как следует из рис.6.28, по оси абсцисс будет откладываться температура в градусах Цельсия, а по оси ординат – сопротивление последовательной цепочки диодов r _д и парал- лельной цепочки R15,C12, а также значения токов в ИРТ коллекторов транзисторов вы- ходных каскадов – I _к1, I _к2, I _к4, I _к5,.

Назначение кнопок (Run, Add и др.) не отличается от применяемых, например, в под- меню Analysis_Limits'>AC Analysis Limits (рис.6.13).

Результаты анализа приведены на рис.6.29

Рис.6.29

Равенство режимов транзисторов в ИРТ при температуре T =27^оC подтверждается ра- венством сопротивлений цепочки диодов и параллельной цепочки R15,C12.
Коллекторныйтоквыходногокаскадаспараметрическойстабилизациейибезстаби- лизации
Для сравнения влияния температуры на коллекторный ток идентичных транзисторов в одном плече выходного каскада и подбора закона изменения сопротивления терморези- стора проведем анализ токов I _к01 и I _к04. Для получения зависимостей в одной системе ко-

ординат войдем в подменю Analysis → DC…. → DC Analysis Limits → Run и укажем пределы анализ (рис.6.30)

Рис.6.30

На экран монитора будем выводить температурные зависимости токов коллекторов, нор- мированные для температуры t = 27^оС. Результаты моделирования представлены на рис.6.31. Расчет предваряет анализ режимов работы транзисторов по постоянному току (Analysis → Dynamic DC…→ Dynamic DC Limits → OK, рис.6.26, 6.27).

Рис.6.31

Сравнение зависимостей I _к01 и I_к04 показывает значительно меньшее изменение тока коллектора I _к01 при изменении температуры. Оцените абсолютную величину изменения токов коллектора I _к01 и I_к04 при изменении температуры от -40 ^о С до +70 ^о С. Вычислите I _к01 — I _{к01 ном} или I _к04 — I _{к04 ном} , где I _{к01 ном} (I _{к04 ном}) значение коллекторного тока соот-

ветствующего транзистора (Q1 или Q4) при температуре t = 27 ^оС и результаты внесите в таблицу 4.

Таблица 4

Параметр Сопро- тивление	Стаб. элем.	Iк01 -I к01ном (Iк04 -I к04ном)	Температура, о С
			-40	-20	0	20	40	60	70
R9=77 Ом	r д
	R15
	Rt
R9=Rопт	r д
	R15
	Rt

Используя метод равномерного линейного приближения (см. разд.7) получим уравнение прямой (б): I_к04 = 0,00853t -0,023, соединяющую середины хорд кривой I_к04 и, соответст- вующей наилучшему линейному приближению _(рис.6.31).
Температурнаястабилизацияоконечногокаскадасприменениемтерморезистора
Угол наклона прямой, соответствующей наилучшему линейному приближению, опреде- ляет значение температурного коэффициента ТС1 резистора, включаемого между базами транзисторов Q4 и Q5. Описание модели терморезистора (рис.6.32) в основном совпадает с описанием обычного резистора (рис.6.5). Назначение кнопок, описание атрибутов и др. рассмотрены ранее при вводе схемы усилителя мощности.

В этом случае не ограничиваются указанием атрибутов резистора (PART, RESISTANCE), а включают описание

Рис.6.32

параметров, задающих температурную и (или) частотную зависимость величины сопро- тивления. Это происходит при описании атрибута MODEL. В этом случае можно описать MODEL в строке задания атрибута VALUE в формате [ТС=[]]. Если ограни- читься указанием имени модели (например, Rt), то температурные факторы вводятся в подсвеченных окнах текстового файла

(рис.6.3.26) вво-

дятся параметры резистора, где

(рис.6.3.27)-масштабный коэффициент спектральной плотности шума. Ре- дактирование коэффициента и его сохранение проводится только для конкретной схемы. Сохраняется в текстовом файле описания модели резистора,

(рис.6.3.28)- масштабный множитель сопротивления. Отредактированное значение и описание сохраняется в текстовом файле,

(рис.6.3.29)- линейный температурный коэффициент. Отредактированное значение сохраняется в текстовом файле описания модели,

(рис.6.3.30)- квадратичный температурный коэффициент. Отредактиро- ванное значение сохраняется в текстовом файле описания модели,

(рис.6.3.31)- экспоненциальный температурный коэффициент сопротив- ления. Отредактированное значение сохраняется в текстовом файле описания модели.

Номинальное значение сопротивления резистора, задаваемое в окне атрибутов RESIS- TANCE составляет величину, определенную для номинальной температуры (по умолча- нию t = 27^оС) и режима транзисторов по постоянному току при вычислении напряжений в узлах и токов в ветвях схемы (рис.6.26). Параметр модели резистора ТС1 – линейный тем- пературный коэффициент часто задается в справочном листке резистора как миллионные доли на ^оС (ppm/degree C). Для преобразования этого справочного параметра в ТС1 необ- ходимо его деление на 10⁶. Для гипотетического резистора R15, который должен обладать температурной зависимостью его сопротивления (Rt), противоположной характеру изме- нения току коллектора значение ТС1= -8,53е-3. Схема усилителя мощности с включенным “терморезистором Rt ” имеет вид (рис.6.33,б)

Рис.6.33

Последовательно выполнив команды Analysis → Dynamic DC…→ Dynamic DC Lim- its → OK, получим результаты анализа схемы усилителя на постоянном токе (рис.6.36). Сравнивая значения напряжений в узлах и токов в ветвях схемы (рис.6.28,6.29) и схемы, с введенным терморезистором (рис.6.34), убеждаемся, что режим по постоянному току не изменился.



a)




б) Рис.6.34

Сравнивая значения напряжений в узлах и токов в ветвях схемы (рис.6.26,6.27) и схемы, с введенным терморезистором (рис.6.34), убеждаемся, что режим по постоянному току не изменился.

Сравним характер изменения сопротивления диодов r _д (рис.6.36,а) и сопротивления терморезистора Rt (рис.6.36,б) при изменении температуры. Для этого последовательно выполним, находясь в окне схем Analysis → DC…. → DC Analysis Limits → Run. Нахо- дясь в подменю DC Analysis Limits, зададим пределы и вид кривых, выводимых на экран монитора (ис.6.35)



Рис.6.35

Температурная зависимость сопротивлений r _д и Rt представлена на рис.6.36




Рис.6.36

Повторим расчет по постоянному току коллекторных токов транзисторов Q1 и Q4, за- дав условия анализа в подменю (рис.6.37).



Рис.6.37

Результаты расчета температурной зависимости коллекторных токов транзисторов Q1 и

Q4 приведены на рис.6.38.

Рис.6.38

Вычислите I _к01 — I _{к01 ном} или I _к04 — I _{к04 ном} , где I _{к01 ном} (I _{к04 ном}) значение кол- лекторного тока соответствующего транзистора (Q1 или Q4) при температуре t = 27 ^оС и результаты внесите в таблицу 4. Повторите расчет для оптимального значения сопротив- ления ОС R9 = R _опт, вычисленного в п.2.2.4 и результаты внесите в таблицу 4.