ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.05.2024
Просмотров: 46
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
определяется в границах 3…6 дБ [17].
Если по условиям задания
заданное, то повышают количество звеньев n= 5, и вычисления повторяются сначала.
Соответственно, необходимая избирательность реализуется при:
n= 3; ΔfСР=7,38 кГц.
В справочной литературе, чаще всего, приводятся h–характеристики транзисторов, но для последующих вычислений лучше всего преобразовать данные транзистора ГТ-310А вg– характеристики.
;
;
.
12. Для вычисления компонентов звеньев и характеристик каскада с ФЗИ определяют показатель номинального характеристического сопротивления фильтра ρ0 = 20 кОм.
13. Далее рассчитывается коэффициент трансформации для первого контура ФЗИ:
,
соответственно,
14. Рассчитывается коэффициент трансформации для последнего контура ФЗИ:
.
соответственно,
Если
, то для согласования фильтра с коллекторной цепью параллельно входу фильтра аккумулируют шунтирующий резистор с проводимостью:
;
.
Определяется по ГОСТ
- 30 кОм типа МЛТ-0,125.
15. Вычисляем компоненты, формирующие звенья фильтра:
;
;
;
;
;
;
, где КСВ = 0,8 – коэффициент связи (определяется в границах 0,7…0,9).
16. Далее устанавливается графически коэффициент передачи ФСИ для n= 3 и η = 0,13, КПФ = 0,76·0,9.
17. Вычисляется коэффициент усиления каскада, нагруженного на ФСИ [18]:
.
18. Вычисление компонентов температурной стабилизации рабочей точки усилительного каскада с фильтром.
а) вычисляется сопротивление резистора в цепи эмиттера R3 , выбрав IК0 ≈IЭ:
, гдеUR3= (0,15 - 0,2)EК;
.
Определяется по ГОСТ R3= 2,2 кОм типа МЛТ-0,125.
б) рассчитывается сопротивление резистора R1в цепи делителя:
.
В данном случае определяется
и напряжении на резисторе R2:
;
.
Выбираем по ГОСТ R1= 33 кОм типа МЛТ-0,125.
В) рассчитываем сопротивление резистора R2:
.
Определяем по ГОСТ R2= 8,2 кОм типа МЛТ-0,125.
Г) рассчитываем емкость блокировочного конденсатора:
;
.
Определяем по ГОСТ С3= 1 мкФ типа К50-6 на напряжение 20 В.
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ РАДИОЧАСТОТЫ
Micro-Cap (МС) – система компьютерного моделирования аналоговых и цифровых схем, в чьем фундаменте заложена технология SPICE. Разработчиком MC является американская организация Spectrum Software, созданная в 1980 г.
Программа схемотехнического моделирования Micro-CAP обладает комфортным интерфейсом и устанавливает довольно скромные требования к программно-аппаратным средствам компьютера. Но функционал данной системы компьютерного моделирования довольно обширен. Micro-CAP дает возможность анализировать не только аналоговые и цифровые устройства, но и осуществлять смешанное моделирование аналого-цифровых электронных устройств [19]. Специалисты способны в нестандартной ситуации формировать индивидуальные макромодели, упрощающие имитационное моделирование без утраты значимых данных о поведении системы.
Ключевые опции системы компьютерного моделирования Micro-CAP 9:
1. Возможности графического редактора схем;
2. Моделирование;
3. Синтез аналоговых фильтров;
4. Образование новых моделей компонентов;
5. Ключевые опции обработки результатов анализа.
Дополнительные возможности, присутствующие в Micro-CAP 9:
– Use Last Path – в диалоговом окне Paths меню File есть опция Use Last Path, дающая возможность запомнить и применить последний путь для файлов данных в процессе нескольких сессий взаимодействия с программой;
– Noise Units – присутствует единица измерения шумов V/Sqrt(Hz), применяющаяся при создании графиков входного (Inoise) и выходного (Onoise) шумов;
– Dynamic Auto Run – добавление слайдера в исследуемую схему теперь не инициирует автоматический перезапуск анализа и пр.
От младших представителей своего семейства MicroCap 9.0 отличается развитыми моделями электронных элементов различных уровней сложности, а также присутствием модели магнитного сердечника. Данный факт практически приравнивает его по опциям схемотехнического моделирования к интегрированным пакетам DESIGNLAB, ORCAD, PCAD2002 – экспертным средствам анализа и проектирования электронных устройств, требующим существенных компьютерных ресурсов и довольно трудоемких в эксплуатации [19].
Моделирование спроектированного УНЧ осуществлялось при помощи программы схемотехнического моделирования Micro-CAP 9.
Начальная стадия моделирования представляет собой непосредственный набор схемы проектируемого устройства. В данном случае в базе компонентов находим нужные и переносим их на рабочую область. Компоненты присутствуют в меню «Компоненты», где они разделены по категориям (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 Меню «Компоненты»
При вставке компонента на рабочую область в образовавшемся окне вписываем полученные при вычислениях соответствующие показатели (для конденсатора – емкость, для резистора – сопротивление и пр.).
Затем набранные компоненты соединяются друг с другом ортогональными проводниками, чей выбор реализуется на панели инструментов [20].
Рисунок 4.2 Панель инструментов МС
Рисунок 4.3 Схема УНЧ, реализованная в Micro-CAP 9
Далее необходимо реализовать анализ АЧХ. В данном случае нужно выбрать меню «Анализ» на панели инструментов, далее «Частотный анализ (АС)». В возникшее окно вводят соответствующие характеристики (рисунок 4.4).
Рисунок 4.4 Установка частотного анализа
Результатом действий является АЧХ проектируемого устройства, т.е. усилителя напряжения низкой частоты.
Рисунок 4.5 Реальная АЧХ проектируемого УНЧ
По итогам анализа этой схемы на ЭВМ был получен определенный график амплитудно-частотной характеристики усилителя низких частот.
Как видно из графика коэффициент усиления равен 76,8 дБ, что удовлетворяет заявленному и не превышает погрешность более чем в 5%.
Погрешности моделирования вычисляются следующим образом:
1) Погрешность коэффициента усиления:
где
-относительная погрешность коэффициента усиления, %;
- абсолютная погрешность этого же, В;
- коэффициент усиления, образованный при моделировании, В;
- расчетный показатель коэффициента усиления, В.
2) Погрешность нижней частоты среза
где
- относительная погрешность нижней частоты среза, %;
- абсолютная погрешность этого же, Гц;
- нижняя частота среза, образованная при моделировании, Гц;
- определенный показатель нижней частоты среза, Гц.
Если по условиям задания
заданное, то повышают количество звеньев n= 5, и вычисления повторяются сначала.Соответственно, необходимая избирательность реализуется при:
n= 3; ΔfСР=7,38 кГц.
В справочной литературе, чаще всего, приводятся h–характеристики транзисторов, но для последующих вычислений лучше всего преобразовать данные транзистора ГТ-310А вg– характеристики.
; ; .12. Для вычисления компонентов звеньев и характеристик каскада с ФЗИ определяют показатель номинального характеристического сопротивления фильтра ρ0 = 20 кОм.
13. Далее рассчитывается коэффициент трансформации для первого контура ФЗИ:
,соответственно,
14. Рассчитывается коэффициент трансформации для последнего контура ФЗИ:
.
соответственно,
Если
, то для согласования фильтра с коллекторной цепью параллельно входу фильтра аккумулируют шунтирующий резистор с проводимостью: ; .Определяется по ГОСТ
- 30 кОм типа МЛТ-0,125.
15. Вычисляем компоненты, формирующие звенья фильтра:
; ; ; ; ; ; , где КСВ = 0,8 – коэффициент связи (определяется в границах 0,7…0,9).16. Далее устанавливается графически коэффициент передачи ФСИ для n= 3 и η = 0,13, КПФ = 0,76·0,9.
17. Вычисляется коэффициент усиления каскада, нагруженного на ФСИ [18]:
.18. Вычисление компонентов температурной стабилизации рабочей точки усилительного каскада с фильтром.
а) вычисляется сопротивление резистора в цепи эмиттера R3 , выбрав IК0 ≈IЭ:
, гдеUR3= (0,15 - 0,2)EК; .Определяется по ГОСТ R3= 2,2 кОм типа МЛТ-0,125.
б) рассчитывается сопротивление резистора R1в цепи делителя:
.В данном случае определяется
и напряжении на резисторе R2: ; .Выбираем по ГОСТ R1= 33 кОм типа МЛТ-0,125.
В) рассчитываем сопротивление резистора R2:
.Определяем по ГОСТ R2= 8,2 кОм типа МЛТ-0,125.
Г) рассчитываем емкость блокировочного конденсатора:
; .Определяем по ГОСТ С3= 1 мкФ типа К50-6 на напряжение 20 В.
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ РАДИОЧАСТОТЫ
Micro-Cap (МС) – система компьютерного моделирования аналоговых и цифровых схем, в чьем фундаменте заложена технология SPICE. Разработчиком MC является американская организация Spectrum Software, созданная в 1980 г.
Программа схемотехнического моделирования Micro-CAP обладает комфортным интерфейсом и устанавливает довольно скромные требования к программно-аппаратным средствам компьютера. Но функционал данной системы компьютерного моделирования довольно обширен. Micro-CAP дает возможность анализировать не только аналоговые и цифровые устройства, но и осуществлять смешанное моделирование аналого-цифровых электронных устройств [19]. Специалисты способны в нестандартной ситуации формировать индивидуальные макромодели, упрощающие имитационное моделирование без утраты значимых данных о поведении системы.
Ключевые опции системы компьютерного моделирования Micro-CAP 9:
1. Возможности графического редактора схем;
2. Моделирование;
3. Синтез аналоговых фильтров;
4. Образование новых моделей компонентов;
5. Ключевые опции обработки результатов анализа.
Дополнительные возможности, присутствующие в Micro-CAP 9:
– Use Last Path – в диалоговом окне Paths меню File есть опция Use Last Path, дающая возможность запомнить и применить последний путь для файлов данных в процессе нескольких сессий взаимодействия с программой;
– Noise Units – присутствует единица измерения шумов V/Sqrt(Hz), применяющаяся при создании графиков входного (Inoise) и выходного (Onoise) шумов;
– Dynamic Auto Run – добавление слайдера в исследуемую схему теперь не инициирует автоматический перезапуск анализа и пр.
От младших представителей своего семейства MicroCap 9.0 отличается развитыми моделями электронных элементов различных уровней сложности, а также присутствием модели магнитного сердечника. Данный факт практически приравнивает его по опциям схемотехнического моделирования к интегрированным пакетам DESIGNLAB, ORCAD, PCAD2002 – экспертным средствам анализа и проектирования электронных устройств, требующим существенных компьютерных ресурсов и довольно трудоемких в эксплуатации [19].
Моделирование спроектированного УНЧ осуществлялось при помощи программы схемотехнического моделирования Micro-CAP 9.
Начальная стадия моделирования представляет собой непосредственный набор схемы проектируемого устройства. В данном случае в базе компонентов находим нужные и переносим их на рабочую область. Компоненты присутствуют в меню «Компоненты», где они разделены по категориям (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 Меню «Компоненты»
При вставке компонента на рабочую область в образовавшемся окне вписываем полученные при вычислениях соответствующие показатели (для конденсатора – емкость, для резистора – сопротивление и пр.).
Затем набранные компоненты соединяются друг с другом ортогональными проводниками, чей выбор реализуется на панели инструментов [20].
Рисунок 4.2 Панель инструментов МС
Рисунок 4.3 Схема УНЧ, реализованная в Micro-CAP 9
Далее необходимо реализовать анализ АЧХ. В данном случае нужно выбрать меню «Анализ» на панели инструментов, далее «Частотный анализ (АС)». В возникшее окно вводят соответствующие характеристики (рисунок 4.4).
Рисунок 4.4 Установка частотного анализа
Результатом действий является АЧХ проектируемого устройства, т.е. усилителя напряжения низкой частоты.
Рисунок 4.5 Реальная АЧХ проектируемого УНЧ
По итогам анализа этой схемы на ЭВМ был получен определенный график амплитудно-частотной характеристики усилителя низких частот.
Как видно из графика коэффициент усиления равен 76,8 дБ, что удовлетворяет заявленному и не превышает погрешность более чем в 5%.
Погрешности моделирования вычисляются следующим образом:
1) Погрешность коэффициента усиления:
где
-относительная погрешность коэффициента усиления, %; - абсолютная погрешность этого же, В;
- коэффициент усиления, образованный при моделировании, В; - расчетный показатель коэффициента усиления, В. 2) Погрешность нижней частоты среза
где
- относительная погрешность нижней частоты среза, %; - абсолютная погрешность этого же, Гц; - нижняя частота среза, образованная при моделировании, Гц; - определенный показатель нижней частоты среза, Гц.