Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Моделювання підсилювача на біполярному транзисторі.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра ТРР
Інформація про роботу
Рік:
2007
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Основи автоматизації проектування РЕА
Група:
РТ-32
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет (Львівська політехніка(
Кафедра ТРР
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни ( Основи автоматизації проектування РЕА(
на тему:
(Моделювання підсилювача на біполярному транзисторі(
Варіант№31
Виконав:
студент гр. РТ-32
Прийняв:
Саноцький Ю.В.
Львів – 2007
План
Вступ………………………………………………………………………………3
Початкові дані…………………………………………………………………….4
Аналіз в режимі постійного струму……………………………………………..5
Заступна схема підсилювача в режимі постійного струму………………..6
Визначення напруг, струмів та диференціальних провідностей компонентів……………………………………………………………………6
Складання вектора вузлових струмів……………………………………….7
Складання матриці вузлових диференціальних провідностей ……………7
Розроблення та описання програми статичного аналізу…………………..9
Результати статичного аналізу ……………………………………………..10
Аналіз частотних характеристик в режимі малого сигналу…………………..11
Лінеаризація нелінійної універсальної моделі біполярного транзистора……...11
Заступна малосигнальна схема підсилювача……………………………..11
Складання вектора еквівалентних вузлових незалежних джерел струму.12
Складання матриці вузлових комплексних провідностей ……………….12
Розроблення та описання програми частотного аналізу …………………14
Результати частотного аналізу…………………………………………….15
Моделювання підсилювача за допомогою ПМК Micro-CAP 8………………16
Висновки………………………………………………………………………17
Додатки………………………………………………………………………..18
Література……………………………………………………………………..22
Проектування новітніх складних радіоелектронних пристроїв (РЕП) є неможливим без застосування засобів автоматизованого проектування. Автоматизоване схемотехнічне проектування РЕП дозволяє повністю або частково замінити макетування комп'ютерним моделюванням, що забезпечує зменшення терміну затрат проектування, а також відкриває принципово нові можливості дослідження схем, які недоступні при традиційних підходах. З огляду на це вивчення методів та засобів комп'ютерного моделювання РЕП є важливим аспектом підготовки сучасного радіоінженера.
Основні завдання, які студент повинен виконати під час виконання курсової роботи – розроблення програм аналізу транзисторного підсилювача в режимі постійного струму та малого сигналу із застосуванням сучасних методів формування і аналізу математичних моделей, а також моделювання заданого кола при параметрів компонентів за допомогою розроблених програм і програмно-методичного варіації комплексу (ПМК) Micro-CAP III.
Початкові дані
Рис. 1.1 Принципова електрична схема транзисторного підсилювача
Дані для розрахунку:
Br=0.3 - коефіцієнт передачі струму в інверсному режимі
Bf=75 - коефіцієнт передачі струму в нормальному режимі
Is=3E-15 - струм насичення р-n переходу
Cjc=4E-12 - барєрна ємність колекторного переходу
Cje=1.2E-12 - барєрна ємність емітерного переходу
Vjc=0.65 - контактна різниця потенціалів колекторного переходу
Vje= 0.7 - контактна різниця потенціалів емітерного переходу
Mjc=0.33 - коефіцієнт зміни ємності колекторного переходу
Mje=0.35 - коефіцієнт зміни ємності емітерного переходу
Tf=94E-12 - час перенесення заряду в нормальному режимі
Tr=66E-9 - час перенесення заряду в інверсному режимі
Аналіз в режимі постійного струму
Рис. 2.1 Універсальна модель Еберса-Молла біполярного транзистора
N-p-n типу
Для того щоб провести статичний аналіз замінюємо транзистор універсальною моделлю Еберса-Молла, відкидаємо реактивні елементи та послідовно пронумеровуємо вузли.
Рис. 2.2 Заступна схема підсилювача для аналізу по постійному струму
Визначення напруг, струмів та диференціальних провідностей компо-нентів
Записуємо компонентні рівняння напруг та струмів на кожному з елементів, прийнявши умовні додатні напрями струмів та напруг та замінивши джерело напруги на еквівалентне джерело струму. Визначаємо струми , напруги та диференціальні провідності, де напруга виражена через вузлові потенціали.
Ijs=18E+3 A
YS=1E+03 Cм
2.3 Складання вектора вузлових струмів
Запишемо систему нелінійних алгебричних рівнянь для кожного з вузлів
2.4 Складання матриці вузлових диференціальних провідностей
Запишемо в загальному вигляді диференціальні провідності кожного з компонентів, що потрібно для складання матриці провідностей:
1/R=gR ─ провідність резистора.
Is/φt*exp ((φm- φ1)/ φt) =gd - провідність діода, де φt- температурний потенціал.
Is/φt*exp ((Ube)/ φt) =gcc - провідність керованого джерела струму
Is/φt*exp ((Ube)/ φt) =gec - провідність керованого джерела струму
Запишемо матрицю диференціальних провідностей
Розроблення та описання програми статичного аналізу
2.6 Результати статичного аналізу
Ввівши початкові наближення для розв’язку системи
отримаємо розв’язок системи нелінійних рівнянь тобто отримаємо результат статичного аналізу (струми в кожному з вузлів підсилювача):
Запишемо відповідно струми на опорі бази, колектора та емітера транзистора:
Аналіз частотних характеристик в режимі малого сигналу
3.1 Лінеаризація нелінійної універсальної моделі біполярного транзистора
Рис. 3.1 Універсальна модель Еберса-Молла біполярного транзистора
N-p-n типу для режиму малого сигналу
Проведемо аналіз підсилювача в режимі малого сигналу. Для цього замінимо транзистор малосигнальною моделлю і відкинемо (як сказано в методичних вказівках) відповідні елементи.
Рис. 3.2 Заступна малосигнальна схема підсилювача
Розрахуємо параметри транзистора використавши результат статичного аналізу.
Ube0=0.697 B
Ubc0=8.142 B
Gmf=Is/φt*exp (Ube0/ φt) =0.058 Cм
Rpi=Bf/gmf=1.3Е+3 Oм
CPI=gmf*Tf+Cje (Ube0) =7.484Е-12 Ф
Cmu=Cjc (Ubc0) =4.494Е-11 Ф
Перетворивши джерело напруги на еквівалентне джерело струму отримаємо:
YIN=1Cм
IJIN=0.001 A
3.4 Складання матриці вузлових комплексних провідностей
Виходячи з виразів наведених вище запишемо загальну матрицю комплексних провідностей:
Розроблення та описання програми частотного аналізу
3.6 Результати частотного аналізу
За допомогою програми MathCad проведемо частотний аналіз підсилювача тобто визначимо коефіцієнт передачі (АЧХ та ФЧХ) та напруги в окремих вузлах схеми підсилювача кожному з вузлів підсилювача в заданому діапазоні частот.
Зобразимо АЧХ і ФЧХ
4. Моделювання підсилювача за допомогою ПМК Micro-CAP 6
Змоделюємо підсилювач за допомогою програми Micro-Cap 6 і порівняємо розрахункові дані з даними, які видасть ця програма.
В результаті аналізу бачимо, що розраховані дані збігаються з даними які видала програма. Це означає, що завдання статичного аналізу підсилювача виконане правильно. Результат малосигнального аналізу наведемо графічно:
Рис. 4.1 АЧХ та ФЧХ підсилювача
Чисельні результати аналізу програми наведено в додатку (ст.15)
Висновок:
Під час виконання курсової роботи було розроблено програму аналізу транзисторного підсилювача в режимі постійного струму та малого сигналу із застосуванням сучасних методів формування і аналізу математичних моделей. Крім того було здійснено порівняння розрахункових даних з даними розробленими за допомогою програмного забезпечення Micro-Cap 6.Також було визначено основні параметри підсюлювача, такі як АЧХ та ФЧХ, пораховано напруги та струми у кожному з вузлів підсилювача і смугу пропускання для даної схеми яка виявилась рівною 10 МГц. Точність збігу програмних та розрахункових даних складає 5Е-3, що є непоганим показником.Необхідно відмітити, що програма Micro-Cap 6 дозволяє дозволяє здійснити весь аналіз за короткий термін, тобто вона дає можливість зекономити багато часу на розрахунках.Враховуючи також високу точність вимірювання і зручність в користуванні можна підсумувати, що за допомогою даної програми доцільно і вигідно проводити автоматизоване проектування радіоелектронних пристроїв,що було і зроблено в даній роботі.
Додаток
Micro-Cap Evaluation 6.2.1
AC Analysis
Frequency Range 10E5, 10
Number of Points 51
Temperature Linear 27
Maximum Change % 5
Noise Input NONE
Noise Output 2
Run Options Normal
State Variables Zero
Frequency Step Log
Operating Point On
DC Operating Point Voltages
Node Voltage Node Voltage Node Voltage
1 855.42m 2 0.00 3 9.04
4 151.36m 5 18.00
Bipolar Junction Transistors
Q1
Model Q74
IB 19.93u
IC 1.49m
VBE 704.06m
VBC -8.18
VCE 8.89
BETADC 74.98
GM 57.76m
RPI 1.30K
RX 70.00
RO 999.63G
CPI 6.63p
CMU 1.80p
CBX 0.00
CJS 1.26p
BETAAC 74.98
Power Terms:
PD 13.29m
PS 0.00
Pin Currents:
Ib 19.93u
Ic 1.49m
Ie -1.51m
Is 0.00
Resistor Devices
R1 R3 R4 RH
Power Terms:
PD 56.29u 229.08u 1.47m 13.39m 1.00E-097
Pin Currents:
Ir -65.80u -1.51m 85.72u -1.49m 0.00
Capacitor Devices
C2
Power Terms:
PS 0.00
Pin Currents:
Ic 0.00
Sine Source Devices
V2
Model 0
Power Terms:
PG 0.00
Pin Currents:
ISource 0.00
SPICE Source Devices
V1
Power Terms:
PG 28.43m
Pin Currents:
ISource -1.58m
F v (3)/v (2) ph (v (3)/v (2))
(KHz) (Degrees)
0.010 15.252 N/A
0.013 18.670 -112.627
0.016 22.548 -117.688
0.020 26.747 -123.449
0.025 31.029 -129.749
0.032 35.092 -136.315
0.040 38.660 -142.813
0.050 41.563 -148.925
0.063 43.770 -154.420
0.079 45.358 -159.182
0.100 46.454 -163.195
0.126 47.188 -166.510
0.158 47.669 -169.212
0.200 47.980 -171.394
0.251 48.180 -173.146
0.316 48.307 -174.547
0.398 48.388 -175.665
0.501 48.439 -176.556
0.631 48.471 -177.265
0.794 48.492 -177.830
1.000 48.504 -178.279
1.259 48.513 -178.637
1.585 48.518 -178.923
1.995 48.521 -179.151
2.512 48.523 -179.334
3.162 48.524 -179.481
3.981 48.525 -179.601
5.012 48.526 -179.700
6.310 48.526 -179.783
7.943 48.526 -179.854
10.000 48.526 -179.917
12.589 48.526 -179.976
15.849 48.526 -180.034
19.953 48.526 -180.093
25.119 48.526 -180.157
31.623 48.526 -180.230
39.811 48.526 -180.315
50.119 48.525 -180.417
63.096 48.524 -180.541
79.433 48.523 -180.693
100.000 48.521 -180.883
125.893 48.517 -181.120
158.489 48.512 -181.416
199.526 48.503 -181.788
251.189 48.490 -182.254
316.228 48.469 -182.840
398.107 48.435 -183.576
501.187 48.381 -184.501
630.957 48.297 -185.661
794.328 48.164 -187.116
1000.000 47.956 -188.934
Список літератури
1. Автоматизация схемотехнического проектирования: Учебн. пос. для вузов Ильин В.Н. , Фролкин В.Т. , Бутко А.И. , и др.; под ред. В.Н. Ильина. – М. : Радио и связь . 1987- 368с.
2 . Глориозов Е.Л. , Ссорин В.Г. , Сыпчук П.П. , Введение в автоматизацию схемотехнического проектирования . – М .: Сов. радио, 1976. -234 с.
3 . Разевиг В.Д. Моделирование аналоговых электронных устройств на персональных ЭВМ. – М.: Изд-во МЭИ, 1993. -152 с.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора