|
|
Задачи по схемотехнике. Методические указания для лабораторного практикума Новосибирск 2014 удк 681.(076)
Часть этой потребляемой мощности рассеивается на коллекторе:
Pк = P0 - P. (П8.7)
В режиме «А» наибольшая мощность рассеивается на коллекторе при отсутствии сигнала, то есть в режиме покоя:
 (П8.8)
Предварительные трансформаторные каскады должны обеспечивать получение максимального коэффициента усиления по мощности Kм. Условием получения максимального коэффициента усиления по мощности является согласование на выходе транзистора, то есть равенство выходного сопротивления транзистора входному сопротивлению трансформатора:
 (П8.9)
Для того чтобы обеспечить согласование, а тем самым и максимальный коэффициент усиления по мощности, коэффициент трансформации должен удовлетворять соотношению:
 (П8.10)
Следует иметь в виду, что выходная мощность в этом случае не максимальна.
Условие получения максимальной выходной мощности (Rвх тр=Rк опт) и условие получения максимального коэффициента усиления по мощности (Rвх тр = Rвых э) не совпадают, и значения nопт отличается от nсогл.
iк0
Рисунок П8.1. Выходные характеристики транзистора
Коэффициент усиления по мощности равен отношению мощности, выделяемой в нагрузке, к мощности, поступающей на вход транзистора
 , (П8.11)
где  ,  .
Из-за внутренней обратной связи входное сопротивление транзистора Rвх.УЭ зависит от величины сопротивления нагрузки переменному коллекторному току Rк
и, следовательно, от n. Однако изменения входного сопротивления сравнительно невелики и при расчетах можно полагать Rвх.УЭ = const .
Частотные искажения в трансформаторной каскаде обуславливаются не только транзистором (на высоких частотах) и элементами Сэ, Ср (на низких частотах), как это было в резистивном каскаде, но, и трансформатором.
Частотные искажения, возникающие за счет трансформатора в области низких частот, можно рассчитать по формуле:
 , (П8.12)
где  . (П8.13)
На верхних частотах искажения могут возникать за счет индуктивности рассеивания. Они определяются по формуле
 (П8.14)
Значение Rк
можно определить по формуле (П8.2).
П9 ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ В РЕЖИМЕ «В»
Значения мощностей Рн, P0, 2Рк и коэффициента полезного действия ŋвых.ц могут быть определены по известным формулам.
Колебательная мощность Р
, отдаваемая выходными транзисторами в нагрузку:
Р
=  (П9.1)
Мощность, потребляемая выходными транзисторами от источника питания:
 (П9.2)
Мощность, рассеиваемая на выходных транзисторах:
2Pк = P0 - P
(П9.3)
Мощность, рассеиваемая на одном транзисторе:
 (П9.4)
Коэффициент полезного действия выходной цепи
 (П9.5)
Для выполнения расчета нужно знать тип выходных транзисторов, Еп, Rн, Umк. Тип выходных транзисторов, значения Еп и Rн приведены в исходных данных.
Значение Umк можно определить следующим образом. На семействе выходных характеристик транзистора данного типа следует построить нагрузочную прямую (рисунок П.8.2):
 , (П9.6)
где величина напряжения Uост определяется как напряжение на коллекторе, при котором выходные характеристики становятся нелинейными и круто изменяются вниз.
Следует отметить, что найденные значения Рн, P0, 2Рк и вых.ц соответствуют полной «раскачке» выходного каскада, то есть случаю, когда на выходной каскад подано максимальное напряжение, при котором транзисторы выходного каскада еще не перегружаются.
При расчете Рн, P0, 2Рк и вых.ц на основе экспериментальных данных мощность сигнала на нагрузке может быть определена как
 . (П9.7)
Колебательная мощность на выходе транзисторов из-за наличия дополнительных сопротивлений несколько больше, чем мощность на нагрузке, примерно на 10 %:
Р
= 1,1 Рн . (П9.8)
Мощность, потребляемая от источника питания
 . (П9.9)
Мощность, рассеиваемую на двух или одном транзисторе и величину вых.ц можно определить по формулам П9.3 – П9.5.
Семейство выходных статических характеристик транзисторов П214А, П214Б приведены на рисунке П9.1.
Рис. П9.1. Семейство выходных характеристик транзистора П214А-П214Б
Рисунок П9.2. Построение нагрузочной прямой двухтактного каскада в режиме «В»
П10 ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ
ELECTRONICS WORKBENCH
Для операций с компонентами на общем поле Electronics Workbench выделены две области: поля компонентов и поля инструментов (рисунок П10.1).
 
Рисунок П10.1 – Общее поле Electronics Workbench
В правом верхнем углу расположена пиктограмма выключателя схемы, нажав на которую можно запустить или остановить процесс моделирования работы схемы. Немного ниже находится кнопка паузы, нажав на которую можно приостановить процесс моделирования.
Панель компонентов состоит из пиктограмм полей компонентов в виде их условных изображений.
Щелчком мыши на одной из одиннадцати пиктограмм полей компонентов можно открыть соответствующее поле. Расположение элементов в полях ориентировано на частоту использования компонента. В качестве примера на рисунке П10.2 открыто поле источников компонентов (Sources).
В библиотеки элементов программы Electronics Workbench входят аналоговые и цифро-аналоговые компоненты.
Все компоненты можно условно разбить на следующие группы:
базовые компоненты,
источники,
линейные компоненты,
ключи,
нелинейные компоненты,
индикаторы,
логические компоненты,
узлы комбинационного типа,
узлы последовательного типа,
гибридные компоненты.
Рисунок П10.2 – Источники Electronics Workbench
Приведем описания некоторых элементов из перечисленных выше групп:
● Соединительный узел
Узел применяется для соединения проводников и создания контрольных точек. К каждому узлу может присоединяться не более четырех проводников.
После того как схема собрана, можно вставить дополнительные узлы для подключения приборов.
 Заземление
Компонент «заземление» имеет нулевое напряжение и таким образом обеспечивает исходную точку для отсчета потенциалов.
Не все схемы нуждаются в заземлении для моделирования, однако, любая схема содержащая:
операционный усилитель,
трансформатор,
управляемый источник,
осциллограф,
должна быть обязательно заземлена, иначе приборы не будут производить измерения или их показания окажутся неправильными.
 Источник постоянного напряжения
Все источники в Electronics Workbench идеальные. Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю, поэтому его выходное напряжение не зависит от нагрузки. Идеальный источник тока имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление, поэтому его ток не зависит от сопротивления нагрузки.
ЭДС источника постоянного напряжения или батареи измеряется в Вольтах и задается произвольными величинами (от мкВ до кВ).
 Источник переменного напряжения
Действующее значение (root-mean-square-RMS) напряжения источника измеряется в Вольтах и задается производными величинами (от мкВ до кВ). Имеется возможность установки частоты и начальной фазы.
Действующее значение напряжения VRMS, вырабатываемое источником переменного синусоидального напряжения, связано с его амплитудными значениями VРЕАК следующим соотношением (1.1):
, t j (10.1)
 Резистор
Сопротивление резистора измеряется в Омах и задается производными величинами (от Ом до МОм).
 Конденсатор
Емкость конденсатора измеряется в Фарадах и задается производными величинами (от пФ до Ф).
 Катушка индуктивности
Индуктивность катушки (дросселя) измеряется в Генри и задается производными величинами (от мкГн до Гн).
Для изменения величины пассивных компонентов (или модели транзисторов и интегральных микросхем) необходимо выполнить одну из следующих операций:
Дважды щелкнуть левой кнопки мыши на изображении компонента схемы. При этом открывается окно параметров компонента, пример которого показан на рисунке П10.3.
Рисунок П10.3 – Окно изменения параметров резистора.
Щелкнуть правой кнопки мыши на изображении компонента и при появлении окна контекстного меню выбрать опцию ComponentProperties (свойства компонента). При этом также открывается окно параметров компонента (рис. П10.3).
Для изменения величины компонента в линейке меню выбирается опция Value (величина). Далее, в соответствующих ячейках меняется значение и единица измерения компонента. При выборе опции Label можно указать обозначение элемента, которое будет явно указано на схеме.
Ключ, управляемый клавишей
Ключи могут быть замкнуты или разомкнуты при помощи управляющих клавиш на клавиатуре. В выключенном состоянии они представляют собой бесконечно большое сопротивление, во включенном состоянии их сопротивление равно нулю. Имя управляющей клавиши можно ввести с клавиатуры в диалоговом окне, появляющемся после двойного щелчка мышью на изображении ключа.
Используемые клавиши:
буквы от A до Z,
цифры от 0 до 9,
клавиша Enter на клавиатуре,
клавиша пробел [Space].
|
|
|
Скачать 6.82 Mb.