Контрольная работа
«Моделированиеэлектрических цепей с нелинейными элементами»
Введение
Цельработы:приобретение навыков графического ввода, редактирования и анализапринципиальных схем в среде Micro-CAP.
Выполнениеработы
1. Моделирование схем срезистивным НЭСоберём схему с резистивным НЭ. (рис. 1)
/>
Рис. 1
Выбереммодель диода 1S2460.В режиме DCAnalysis зададим параметры для первой варьируемойпеременной: Method – Auto, Name – V1, Range – 2. В качественезависимой переменной укажем напряжение на аноде диода V(1), а в окне XExpressionзададим переменную I(D1). Построим ВАХ. (график1)
/>
График 1
Зададим диапазонизмерения температуры –40…+70 С0и включив линейную шкалу изменениятемпературы, повторим моделирование в режиме DC. (график 2)
/>
График 2
Заменим диод D1 в схеме на стабилитрон,подсоединив его катодом к плюсу источника (встречное включение). В открывшемсяокне задания параметров моделирования диода установим, следующие значения: BV = 3 В, RS = 4 Ом. Построим ВАХстабилитрона, задав пределы изменения напряжения источника V1 в пределах 0…4 В. Измеритьнапряжение стабилизации (пробоя). (график 3)
/>
График 3
Соберём схемудифференцирующей RC-цепи. Установим следующие параметры генератора V1: амплитуда импульса –10 В, начало переднего фронта – 0,1 мкс, длительность импульса TИ = 5R1C1, период повторения T = 2TИ. (рис. 2)
/>
Рис. 2
В режиме Transientпостроим графики функций:V(1), V(R1), V(3). (график 4)
/>
График 4
Поменяем полярность включения диода и повторимпредыдущий пункт.
/>
График 5
Соберём однопериодныйвыпрямитель переменного тока (рис. 3), подключив к электрической цепигенератор SineSource. Выберем модель генератора – GENERAL и зададим следующие параметры длямоделирования:
F = 1 кГц; A =10 В; DC =0; PH = 0; RS = 1 Ом; RP = 0; TAU = 0.
/>
Рис. 3
Построим графики V(1), V(R1) и I(D1), задав максимальноевремя моделирования 10 мс. Измерим величину пульсаций выходного сигнала в концепереходного процесса. (график 6)
/>
График 6
Проведём многовариантный анализ схемы, задавизменение величины резистора R1 в пределах 10…150 Ом с шагом 100 Ом. (график 7)
/>
График 7
Соберём следующую схему (рис. 4)
/>
Рис. 4
Проведём анализ схемы в режиме Transient, построив графики V(1), V(2), V(3) в одном графическомокне, а график I(D2)– в другом. (график 8)
/>
График 8
Заменим в схеме источник переменного напряженияна источник постоянного напряжения, установив величину напряжения источника 10 В. Проведёманализ схемы в режиме постоянного тока (режим DynamicDC) при V1 = 10 В. Определимзначения узловых потенциалов, токов в ветвях схемы и мощностей, рассеиваемых наэлементах схемы. (рис. 5)
/>
Рис. 5
2. Исследованиехарактеристик транзистора
Исследуем вольтамперную характеристикутранзистора, для чего соберём схему (рис. 6), установив следующиепараметры моделирования: I1 = 1 мА, V1 = 5 В. В качестве транзистора Q1 выбрав модель 2N2368.
/>
Рис. 6
Включим режим DCи в строке Variable1 зададим имя первойварьируемой переменной – V1 с диапазоном изменения 0…5 В. Для второй переменной (Variable1)укажем имя I1 с диапазоном изменения0…5 мА и с шагом 0,5 мА. Установим линейный метод варьирования обеихпеременных. (график 9)
/>
График 9
Соберём схему транзисторного усилителя (рис. 7).В качестве источника входного сигнала V1 использован источник SineSource, выберем модельгенератора – «1МГц» и зададим амплитуду синусоидального сигнала 0,1 В.
/>
Рис. 7
Используя режим Transient построим графикивходного (V(V1)) и выходного (Vc(Q1)) напряжений. (график10)
/>
График 10
В режиме многовариантного анализа познакомимся сработой усилителя, установив вариацию входного напряжения в диапазоне 0.1…0.6 Вс шагом 0.3 В. (график 11)
/>
График 11
Построим амплитудно-частотную и фазочастотнуюхарактеристики усилителя, установив в режиме AC диапазон изменениячастоты 1…100 МГц. (график 12)
/>
График 12
Проведём анализ режима схемы по постоянному току.(рис. 8)
/>
Рис. 8
Вывод
резистивный нелинейный частотный постоянный
На данной контрольнойработе мы приобрели навыки графического ввода, редактирования и анализапринципиальных схем в режимах анализа переходных процессов(Transient), частотногоанализа (АС) ианализа врежиме постоянного тока (DynamicDC. Познакомились схарактеристиками транзистора в среде программы MICRO-CAP.