ТУ – София,Филиал Пловдив

Изготвили: факN; гр.Тонка Танчева

342 855; 32б

Светла Райкова342 867; 32б

К у р с о в а з а д а ч а

Тема: Анализ на Генераторна схема и активен филтър със PSpice

Дата: Проверил:

/гл.ас. Василева/

I. Изследване на генераторна схема

1. Функционални възможности. Принцип на действие.

Генераторите са източници на незатихващи трептения с определана честота и амплитуда. Блоковата схема е показан на графиката.Тя съдржа активен нелинеен елемент съврзан с избирателна система, определьящ честотата на трептенията.

Активният елемент се управлява чрез веригата за обратна вързка: външна и вътрешна. Вътрешната обратна вързка съществува винаги и управлението по нея се извършва при двуполюсните активни елементи а понякога при високи честоти и при триполюсните (транзистори, лампи). При транзисторните и ламповите генератори основно се използува вънишната обратна вързка.

Към активния елемент и избирателната система се включват източникът за захранване и товарът. Мощноста от източника за захранване се предава чрез активния елемент към избирателната система. Процесът на компенсиране на загубите за получаване на незатихващи трептения се управлява по веригата за обратна вързка. Амплитудата и честотата на трептенията в генератора се определят от режима на активния елемент параметрите на избирателната система, обратната вързка и товара.

RC генераторите могат да се използват в честотната област от няколко десетици килохерци до няколку мегахерци, в чиято основа се използват апериодични усилватели с честотно зависима обратна вързка, кото определя честотата на трептенията.

RC генератори с избиратилна честотоопределяща верига, която оше се наричат генератори от мостов тип. В зависимост от екстремума на коефициентът на предаване на ОВ те се разделят на генератори с максимум или минимум на коефициента на предаване за квазирезонансната честота.

Представител на RC генераторите с максимален коефициент на предаване и нулево дефазиране във веригата на обратната бързка за квазирезонансната честота с генераторът с мост на Вин.

Мостът на Вин е образуван од импеднасите и , включени към

неинвертиращия вход на усилвателя, и резисторите и свързани към инвертиращия вход. Мостът е балансиран ако се изполнва

условието . = . . Усилвателя е обхванат от честотно зависима

положителна ОВ въведена чрез импедансите:

c която се възбужда трептенията в системата и от честотно независимата ООВ, реализирана чрез и , с която се подобряват качествените показатели на генератора. Квазирезонансната честота се получава от формулата

При симетричен мост на Вин, за кото = = и = = и при липса на ООВ за квазирезонансната честота се получава:

При въвеждане на нелинейна ООВ общия коефициент на ОВ, който зависи от честотата, така и от амплитудата на трептенията. Това позволява установения режим на работа да настъпи, докато амплитудата на трептенията се намира в линейната част на характеристиките на активния елемент.

Генераторна схема за анализ:

2.

Спецификаци на елементите.

Позиция Наименование Кол.Резистори

R1,R2R3R4

15.8k21k200k

211

R5 10k 1Диоди

D1,D2 D2N4148 2Батерии

V1,V2 15V 2

OУИС1 uA741 1

ИС1 Кондензатори 1

C1,C2 0.01uF 2

3. Теоретично иследване на генераторна схема с Pspice3.1.Постояннотоково изследване - работна точка

Отиваме в Setup Маркираме Bais Point Detail След това в Аnalysis Examine Output

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

* Schematics Version 9.2* Sun Dec 02 23:37:44 2007

** Analysis setup **.OP .STMLIB "Schematic2.stl"

* From [PSPICE NETLIST] section of C:\Program Files\Orcad\PSpice\PSpice.ini:.lib "nom.lib"

.INC "Schematic2.net"

**** INCLUDING Schematic2.net ***** Schematics Netlist *

V_V1 V+ 0 15VD_D1 $N_0001 out D1N4148 X_U1 $N_0002 $N_0003 V+ V- out uA741V_V2 0 V- 15VR_R1 0 $N_0002 15.8k R_R2 $N_0002 $N_0006 15.8k C_C2 $N_0006 out 0.01u R_R3 $N_0003 out 21k R_R4 $N_0003 $N_0001 200k R_R5 0 $N_0003 10k D_D2 out $N_0001 D1N4148 C_C1 0 $N_0002 0.01u

**** RESUMING Schematic2.cir ****.PROBE V(*) I(*) W(*) D(*) NOISE(*)

.END**** 12/02/07 23:37:47 ********* PSpice 9.2 (Mar 2000) ******** ID# 1 ********

* C:\Program Files\Orcad\tes\Schematic2.sch

**** Diode MODEL PARAMETERS

******************************************************************************

D1N4148 X_U1.dx X_U1.dy IS 2.682000E-09 800.000000E-18 800.000000E-18 N 1.836 ISR 1.565000E-09 IKF .04417 BV 100 IBV 100.000000E-06 RS .5664 1 1.000000E-03 TT 11.540000E-09 CJO 4.000000E-12 10.000000E-12 VJ .5

M .3333

**** 12/02/07 23:37:47 ********* PSpice 9.2 (Mar 2000) ******** ID# 1 ********

* C:\Program Files\Orcad\tes\Schematic2.sch

**** BJT MODEL PARAMETERS

****************************************************************************** X_U1.qx NPN IS 800.000000E-18 BF 93.75 NF 1 BR 1 NR 1 CN 2.42 D .87

**** 12/02/07 23:37:47 ********* PSpice 9.2 (Mar 2000) ******** ID# 1 ********

* C:\Program Files\Orcad\tes\Schematic2.sch

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

******************************************************************************

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( V+) 15.0000 ( V-) -15.0000 ( out) -.0022 (X_U1.6) 204.6E-09 (X_U1.7) -.0022 (X_U1.8) -.0022 (X_U1.9) 0.0000 ($N_0001) -.0013 ($N_0002) -.0013 ($N_0003) -.0012 ($N_0006) -.0013 (X_U1.10) -.6089 (X_U1.11) 14.9600 (X_U1.12) 14.9600 (X_U1.13) -.5950 (X_U1.14) -.5951 (X_U1.53) 14.0000 (X_U1.54) -14.0000 (X_U1.90)-44.28E-06 (X_U1.91) 40.0000 (X_U1.92) -40.0000 (X_U1.99) 0.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT

V_V1 -1.667E-03 V_V2 -1.667E-03 X_U1.vb 2.046E-12 X_U1.vc 1.400E-11 X_U1.ve 1.455E-11 X_U1.vlim -4.428E-08 X_U1.vlp -4.000E-11 X_U1.vln -4.000E-11

TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E-02 WATTS

**** 12/02/07 23:37:47 ********* PSpice 9.2 (Mar 2000) ******** ID# 1 ********

* C:\Program Files\Orcad\tes\Schematic2.sch

**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

********************************************************************************** VOLTAGE-CONTROLLED CURRENT SOURCES

NAME X_U1.ga X_U1.gcm I-SOURCE -3.632E-09 -3.630E-09

**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES

NAME X_U1.egnd V-SOURCE 0.000E+00I-SOURCE 1.475E-10

**** CURRENT-CONTROLLED CURRENT SOURCES

NAME X_U1.fb I-SOURCE 2.163E-05

**** CURRENT-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES

NAME X_U1.hlim V-SOURCE -4.428E-05I-SOURCE 8.857E-17

**** DIODES

NAME D_D1 D_D2 X_U1.dc X_U1.de X_U1.dlp MODEL D1N4148 D1N4148 X_U1.dy X_U1.dy X_U1.dx ID 7.84E-11 -7.70E-11 -1.40E-11 -1.40E-11 -4.00E-11 VD 8.95E-04 -8.95E-04 -1.40E+01 -1.40E+01 -4.00E+01 REQ 1.13E+07 1.17E+07 1.00E+12 1.00E+12 1.00E+12 CAP 4.00E-12 4.00E-12 2.58E-12 2.58E-12 0.00E+00

NAME X_U1.dln X_U1.dp MODEL X_U1.dx X_U1.dx ID -4.00E-11 -3.00E-11 VD -4.00E+01 -3.00E+01 REQ 1.00E+12 1.00E+12 CAP 0.00E+00 0.00E+00

**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS

NAME X_U1.q1 X_U1.q2 MODEL X_U1.qx X_U1.qx IB 7.98E-08 7.97E-08 IC 7.48E-06 7.48E-06 VBE 5.94E-01 5.94E-01 VBC -1.50E+01 -1.50E+01 VCE 1.56E+01 1.56E+01

BETADC 9.38E+01 9.38E+01 GM 2.89E-04 2.89E-04 RPI 3.24E+05 3.24E+05 RX 0.00E+00 0.00E+00 RO 1.00E+12 1.00E+12 CBE 0.00E+00 0.00E+00 CBC 0.00E+00 0.00E+00 CJS 0.00E+00 0.00E+00 BETAAC 9.38E+01 9.38E+01 CBX/CBX2 0.00E+00 0.00E+00 FT/FT2 4.60E+15 4.60E+15 JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME .02

3.2. Изследване на честотната характеристика на селективната обратна вързка на схемата.3.2.1 Включване на допълнителен генератор и задаване на подходящи променливотокови съставки – амплитуда и фаза както на схемата

V3 ACMAG=1V AVPHASE=0

3.2.2 Честотен интервал

f = 10Hz – 50kHz

3.2.3 Графично представяне на АЧХ и ФЧХ

От Analysis Setup AC SweepМаркираме Decade

Pts/Decade – 100 Start Freq – 10Hz End Freq – 50kHz

3.2.4 Oпределяне на характерната честотаf0 = 1kHz

3.3.Изследване във времевата област 3.3.1.Избор на режим на изследване с еднократно изчисляване на работната точка.3.3.3.Графично представяне на изходното напрежение.Възбуждане на схемата: В C1 се изменя IC=0.1VСлед това се отива в менюто Analysis Setup Transient

Print Step – 0.2ms Final Time – 0.1s– 0.2us Step Celling

Маркираме Skip Initial Transient Solution (Пропускане на начален постояннотоков анализ за определяне на начални условия).

3.3.2.Определяне на времевия интервалОт Trace Eval Goal FunctionИ се извиква конмадата Period(V(OUT))

3.3.4Определяне на коефициента на нелинейни изкривявания.От Analysis Setup TransientМаркираме Enable Foruier

Center Freq – 1kHz Number of harmonics – 9 Output var – V(OUT)

Резултатите се виждат в изходния файл:

FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(out)

DC COMPONENT = -3.972051E-03

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 1.000E+03 9.783E-01 1.000E+00 -6.029E+01 0.000E+00 2 2.000E+03 1.942E-03 1.985E-03 1.377E+02 2.583E+02 3 3.000E+03 9.194E-03 9.398E-03 1.309E+02 3.118E+02 4 4.000E+03 5.111E-04 5.224E-04 1.620E+02 4.032E+02 5 5.000E+03 1.665E-03 1.702E-03 2.700E+01 3.285E+02 6 6.000E+03 3.752E-04 3.835E-04 1.766E+02 5.384E+02 7 7.000E+03 7.099E-04 7.257E-04 -1.242E+02 2.979E+02 8 8.000E+03 2.641E-04 2.700E-04 1.769E+02 6.592E+02

9 9.000E+03 3.676E-04 3.757E-04 1.623E+02 7.049E+02

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 9.814206E-01 PERCENT

JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME 61.11

II. Честотен анализ на активен филтър

Схема за изследване:

1.Да се снеме АЧХ на филтъра в честотния обхват 40Hz до 40kHz и да се определят:

1.1.Усилването в ленатата на пропускане

Лентата на пропускане е от 40Нz до 10кНz а усливането е –6 dB

1.2.Честотата на среза ( при кото усилването спада с 3dB спрямо това в лентата на пропускане)

Fсрез = 10kHz1.3.Стръмноста на спада на честотната характеристика на интервала след честотата на среза.

Се определя като на АЧХ [ dB/Oct ] се определя като разликата от коефициентите на предаване в dB за 2 честоти в склона като 2та честота е двапъти кратна на първата честота

S = A(при 20kHz) – A(при 10kHz) = (-18.794) - (-3.195) = - 15.599dB