Тип транзистора
|
2 (полевой с каналом n-типа)
|
Тип коррекции
|
0 (внутренняя коррекция)
|
+Vpwr
|
15
|
-Vpwr
|
–15
|
+Vout
|
13
|
-Vout
|
–13
|
+Sr
|
0.5e6
|
-Sr
|
0.5e6
|
Pd
|
0.21
|
Cc
|
30e–12
|
Ib
|
500e–9
|
Av-dc
|
50e3
|
f-OdB
|
1e6
|
CMRR
|
31.62e3
|
Phi
|
60
|
Ro-dc
|
100
|
Ro-ac
|
50
|
Ios
|
3. АЧХ операционного
усилителя
Коэффициент усиления (К)
равен отношению приращения выходного напряжения (тока) к вызвавшему это
приращение входному напряжению (току) при отсутствии обратной связи. [2]
Вход (+) (т.е. прямой или
неинвертирующий вход) операционного усилителя соединяется с узлом 0 цепи). [2]
Коэффициент усиления
операционного усилителя, для данной схемы измерения определяется выражением
K=V(2)/V(1) (1)
Задание на моделирование
имеет вид:
*A4H
.lib
C:\PSpice\k140ud8.mod
V1 1 0 ac .1v
sin(0 1 1000)
V2 6 0 dc 15v
V3 0 7 dc 15v
X1 0 1 6 7 2
k157ud2
.ac dec 10 1 10meg
.probe
.end
Получается следующий
график
Рис.2. АЧХ операционного
усилителя К140УД8
4. Генерация
гармонических колебаний
Для исследования режима
генерирования колебаний RC-
автогенератора с мостом Вина используется среда Pspice.
С1, С2
выбираем равными 16*10-6, из формулы:
. (2)
выводим R:
(3)
Подставляем значения f, с в уравнение (3):
Задание на моделирование
имеет вид:
*Generator
.lib С:\PSpice\k140ud8.mod
x1 3 1 6 5 4
k157ud2
c1 0 3 16u
c2 3 2 16u
r1 1 0 3.1k
r2 1 4 8k
r3 3 0 348
r4 2 4 348
v1 6 0 dc 15v
v2 0 5 dc 15v
.tran 100m 2s
0 uic
.probe
.end
Получается следующая
осциллограмма:
5.
Получение спектра генерируемых колебаний
Вывод спектра колебания на экран осуществляется по следующему
алгоритму:
1. Запустить задание на
моделирование.
2. Войти в меню X_axis.
3. Выбрать пункт Fourier. [2]
График спектра
генерируемых колебаний будет выглядеть следующим образом:
Рис.4 Спектр колебаний для ОУ К140УД8
Из спектра видно, что
кроме первой гармоники, имеется еще две, на других частотах.
Для
исследования влияния температур на частоту генерации колебаний, необходимо в
заданию на моделирование добавить строку, учитывающую диапазон рабочих
температур, в частности: .temp
-43 48 и запустить задание на моделирование. [2]
*Generator
.lib
C:\PSpice\k140ud8.mod
x1 3 1 6 5 4
k140ud8
c1 0 3 16u
c2 3 2 16u
r1 1 0 3.1k
r2 1 4 8k
r3 3 0 348
r4 2 4 348
v1 6 0 dc 15v
v2 0 5 dc 15v
.tran 100m 2s
0 uic
.temp -43 48
.probe
.end
Графики выходных
сигналов, с учетом влияния температур:
Спектры
колебаний для операционного усилителя К140УД8 с учетом температур выглядят
следующим образом:
Рис. 8 Спектр колебаний при температуре 480С
7. Влияние обратной
связи на генерацию колебаний
Для исследования влияния
величины отрицательной обратной связи на генерацию колебаний необходимо в схеме
изменить величину сопротивления, например R1, таким образом, чтобы баланс амплитуд не выполнялся:
*Generator
.lib
D:\PSpice\k157ud2.mod
x1 3 1 6 5 4
k157ud2
c1 0 3 20u
c2 3 2 20u
r1 1 0 6.1k
r2 1 4 12k
r3 3 0 0.25k
r4 2 4 0.25k
v1 6 0 dc 15v
v2 0 5 dc 15v
.tran 100m 2s
0 uic
.probe
.end
Рис.9 Влияние обратной
связи на генерацию колебаний
Из полученного графика видно, что при уменьшении коэффициента
обратной связи, генерация становится хуже.
В проделанном курсовом
проекте смоделировали RC –
автогенератор с мостом вина, используя операционный усилитель К140УД8.
Для обеспечения
незатухающих колебаний, усилитель должен быть охвачен достаточной положительной
обратной связью, т.е. должен быть выполнен баланс амплитуд и баланс фаз.
Сняв АЧХ операционного
усилителя, с помощью программы PSpice,
удалось увидеть, что коэффициент усиления ОУ имеет максимальное значение равное
72*103 на частоте 1герц.
Спектральный анализ
показал, что наличие гармони в выходном сигнале относительно невелико, чему
способствует наличие отрицательной обратной связи.
Затухающее колебание
происходят в результате того, что условие баланса амплитуд не выполняется. При
уменьшение коэффициента обратной связи, генерация становится хуже.
1. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники: Учеб. Пособие для
студентов вузов по спец. «Констр. и производство радиоаппаратуры».- М.: Высш.
шк., 1988.-464 с.: ил.
2. Мушта А.И., Балашов Ю.С., Новожилов О.П. Схемотехническое
моделирование аналоговых устройств.: Учебное пособие. 2003. -144с.
3. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие
для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.
– 488 с.: ил.