Pobierz instrukcję w postaci pliku PDF
Transkrypt
Pobierz instrukcję w postaci pliku PDF
POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Elektroniki i Telekomunikacji Katedra Systemów Telekomunikacyjnych i Optoelektroniki Zespół Elektronicznych Systemów Pomiarowych LABORATORIUM KOMPUTEROWEGO WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA Instrukcja do ćwiczenia 1: Analiza stałoprądowa DC 1. Cel ćwiczenia: • • • • zapoznanie z możliwościami analizy stałoprądowej DC w programach symulacyjnych SPICE i APLAC, symulacja układu dzielnika rezystancyjnego, symulacja charakterystyk statycznych diody półprzewodnikowej, symulacja charakterystyk statycznych tranzystora bipolarnego. 2. Przebieg ćwiczenia 2.1. Program SPICE - Symulacja charakterystyk statycznych tranzystora bipolarnego Q2N3904 Rys. 1. Schemat układu do badania charakterystyk statycznych tranzystora bipolarnego a) Obliczanie napięć i prądów w układzie • • • • przeprowadzić analizę typu Bias Point układu dla UBE = 0,6V, UCE = 10V, wyświetlić wartości napięć i prądów, wyświetlić zawartość pliku netlisty, zinterpretować oznaczenia węzłów i elementów układu, wyświetlić zawartość pliku wyjściowego, zinterpretować informacje o przebiegu analizy i parametrach modelu tranzystora. b) Badanie charakterystyki wejściowej • • • wyznaczyć charakterystykę wejściową IB = f(UBE), przy UCE=const, dla następujących warunków: zmiany napięcia UBE od 0 do 0,8V (krok 0,01V), wartość napięcia UCE = 10V, odczytać wartość napięcia UBE dla prądów IB = 10uA; 20uA; 30uA, sprawdzić wpływ temperatury (0, 27, 50, 70°C) na kształt i p ołożenie badanych charakterystyk. c) Badanie charakterystyki wyjściowej • • • • wyznaczyć charakterystykę wyjściową IC = f(UCE), przy IB=const, dla następujących warunków: zmiany napięcia UCE od 0 do 10V (krok 0,1V), IB = 10uA, 20uA, 30uA, (wartość prądu IB ustalić za pomocą wartości napięcia UBE korzystając z wyników symulacji z punktu b), na podstawie otrzymanej rodziny charakterystyk (tzw. charakterystyki kolektorowe tranzystora) obliczyć współczynnik wzmocnienia prądowego (beta) tranzystora, porównać wartość współczynnika β (beta) z wartością parametru BF modelu tranzystora, wyznaczyć wartość prądu bazy IB dla IC = 10mA, zmienić wartość parametru BF = 100, 250, 500 w modelu tranzystora (przejść do edycji parametrów modelu tranzystora), Rys. 2. Schemat wzmacniacza tranzystorowego z prądowym zasilaniem bazy • • • • • • obliczyć wartości rezystorów R1, R2 tak aby ustalić stałoprądowy punkt pracy tranzystora: napięcie UCE = 5V, prąd kolektora IC = 10mA, prąd IB wyznaczyć na podstawie analizy charakterystyk kolektorowych z punktu c), dokonując pomiarów napięcia i prądu sprawdzić poprawność ustawienia punku pracy tranzystora, sprawdzić wpływ zmian wartości R1, R2, beta na ustalony punkt pracy: zmiana wartości R1 o +/- 10%, zmiana wartości R2 o +/- 10%, zmiana wartości współczynnika wzmocnienia β (beta) 100, 200, 400, sprawdzić wpływ zmian temperatury otoczenia w zakresie od -20°C do +70°C na ustalon ą wartość punktu pracy tranzystora, powtórzyć symulacje wyznaczania charakterystyk kolektorowych tranzystora. 2.2. Program APLAC - analiza stałoprądowa DC szczegółowy opis w skrypcie "Symulacja układów elektronicznych w środowisku APLAC" a) Symulacja układu dzielnika napięciowego (str.8, Przykład 1) Circuit Diagram Analyze Text [...] (E) [DC...] (E) Prezentacja wynikow P1 Analyze DC Print S "Napiecie w punkcie P1 = " REAL Vdc(P1) LF R1 1k Uzas (E) P2 DC = 5 R2 1k Rys. 3. Program do analizy DC układu dzielnika rezystancyjnego • • przeprowadzić analizę DC układu dzielnika napięciowego dla następujących danych UZAS = 5V; R1 = R2 =1k (str.14, rys.3.3.), wyświetlić i zapisać do pliku wynik symulacji (str.17-18). b) Charakterystyka diody półprzewodnikowej (str.23, Przykład 2) Circuit Diagram Sweep Sweep [...] ["Charakterystyk...] ["Charakterystyk...] (E) (E) (E) BAV10 A P1 Sweep "Charakterystyka diody - kierunek przewodzenia" DC LOOP 500 AplacVar Uwe LIN 0 2 X "U" "V" 0 1 Y "I" "mA" 0 10m P2 Display + Uzas DC={Uwe} R 100 X "Ud" Vdc(P1)-Vdc(P2) Y "Id" Idc(A) EndSweep Sweep "Charakterystyka diody - kierunek zaporowy" DC LOOP 500 AplacVar Uwe LIN -200 0 X "U" "V" -200 0 Y "I" "mA" -9m 3m Display + X "Ud" Vdc(P1)-Vdc(P2) Y "Id" Idc(A) EndSweep Rys. 4. Program symulacyjny do wyznaczania charakterystyki diody • wyznaczyć charakterystykę diody półprzewodnikowej BAV10 w kierunku przewodzenia i w kierunku zaporowym (str.24-25, rys 4.5. i 4.7), 3. Zadania dodatkowe • • • • • obliczyć wartości elementów układu wzmacniacza z potencjometrycznym zasilaniem bazy, punkt pracy przyjąć jak przy analizie wzmacniacza z prądowym zasilaniem bazy, przeprowadzić analizę punktu pracy wzmacniacza tranzystorowego z potencjometrycznym zasilaniem bazy w programach SPICE i APLAC, porównać wyniki symulacji obu programów, porównać stabilność punktu pracy obu wzmacniaczy przy zmianach temperatury w zakresie 20°C do +70°C. 4. Pytania sprawdzające • • • • Jaka jest różnica pomiędzy analizą Bias Point a analizą stałoprądową DC? Względem których wielkości (zmiennych) można przeprowadzić analizę DC? Jakie informacje zawiera plik netlisty? Jakie dodatkowe informacje zawiera plik wyjściowy? 5. Sprawozdanie Powinno zawierać: • • • • wszystkie schematy symulowanych układów, wyniki symulacji, odpowiedzi na pytania zawarte w instrukcji, wnioski.