Обчислення передаточної функції ланцюгів та аналіз частотних характеристик. Еквівалентна схема ланцюга за змінним струмом. Метод вузлових потенціалів. Можливості програми схемотехнічного моделювання Micro-Cap 7. Аналіз кіл активних компонентів.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”

КАФедра електронних приладів і пристроїв

ЗВІТ

про виконання лабораторної роботи № 3

з курсу: “Аналіз та розрахунок електронних схем ”

Тема роботи:АНАЛІЗ ЛАНЦЮГІВ З АКТИВНИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ

Виконали:

Соверченко Д.

Бабич Є.

Гринько І.

Київ 2010

Мета роботи:

опанувати методику обчислення передаточної функції ланцюгів та аналізу частотних характеристик на її основі.

Робоче завдання:

1. Вибрати з таблиці варіант схеми для аналізу.

2. Використовуючи сімейства характеристик транзистора, отримані в лабораторній роботі №1, розрахувати h-параметри транзистора і накреслити схему заміщення транизистора.

3. Накреслити еквівалентну схему ланцюга за змінним струмом, використовуючи модель транзистора на основі h-параметрів.

4. Скласти матричні рівняння ланцюга.

5. Виходячи з матричних рівнянь обчислити передаточну функцію ланцюга.

6. Побудувати карту полюсів та нулів.

7. На основі аналізу карти полюсів та нулів побудувати ескізи АЧХ та ФЧХ.

8. Побудувати графіки АЧХ та ФЧХ, обчислених за передаточною функцією.

9. Провести моделювання в MicroCap, визначити імпульсну характеристику та частотні характеристики ланцюга.

10. Порівняти результати, зробити висновки.

№ варіанту	Схема	Параметри
4	Рис1	C1=0.05, C2=0.0022



Рис 1.

Нехай задано транзистор з такими h-параметрами:

h11к= 2кОм

h12к= 0.97

h21к= 32

h22к=10-6См

Повна еквівалентна схема має вигляд:

Для аналізу будемо використовувати метод вузлових потенціалів, тому еквівалентну схему транзистора представимо через джерело напруги, кероване напругою. Для цього встановимо залежність Uэк від Uбк. З урахуванням емітерного опору:

Звідси маємо:

отже

Транзистор працює як повторювач вхідної напруги за рахунок від'ємного зворотного зв'язку з коефіцієнтом рівним одиниці. Тому його можна замінити ідеальним джерелом напруги, яке керується напругою.

Для спрощення аналізу схеми, яка має три реактивні компоненти і має передаточну функцію третього порядку можна врахувати той факт, що конденсатор використовується як роздільний конденсатор по постійному струму і впливає на частотні характеристики схеми при дуже низьких частотах. При цьому конденсатори , враховуючи їх величини, не впливають на характеристики схеми (мають великий опір). І навпаки, на середніх та високих частотах, частотні характеристики залежать тільки від конденсаторів , і не залежать від . Тому, для спрощення аналізу, його можна виконати роздільно, для низьких та високих частот.



Еквівалентна схема для низьких частот U3=U2

Передавальна характеристика:

Перехідна характеристика:

Передавальна характеристика:

>> t=0:10^(-3): 0.1;

>> g=(2/3*exp(-100/3*t)); hold on; grid on; title('Графік передавальної характеристики'); xlabel('вісь часу,сек'); ylabel('напруга,В'); plot(t,g)



Імпульсна характеристика:

>> t=0:10^(-3): 0.1;

>> h=(-200/9*exp(-100/3*t)); hold on; grid on; title('Графік імпульсної функції'); xlabel('вісь часу,сек'); ylabel('напруга,В'); plot(t,h)



AЧX



>> f=0:10^(-3):16; o=2*pi*f;

>>a=(o.*2./sqrt(9*o.^2+10^4));hold on; grid on; title('Графік АЧХ'); xlabel('частота, Гц'); ylabel ('Амплітуда, В');plot(o, a)

Карта нулів і полюсів

Zero z=0

Pole

>> h=tf([2/3 0],[1 100/3]); sgrid; hold on; pzmap(h)



Еквівалентна схема для високих частот U3=U2

Передавальна характеристика:

>>p = [1.1*10^(-8) 55.5*10^(-5) 1.5]; z = roots(p)

z =

-4.7589e+004

-2.8654e+003



>>A=[1 1 1; 50.4544*10^3 2.8654*10^3 4.7589*10^4; 13.6361*10^7 0 0]

>>B=[0 0 1]

ans = -6.4069e-002 2.2360e-005 -7.8033e-009

t=0:10^(-6): 10^(-3);

>> g=(-6.4069*10^(-2)+2.2360*10^(-5)*exp(-4.7589*10^4*t)-7.8033*10^(-9)*exp(-2.8654*10^3*t)); hold on; grid on; title('Графік передавальної характеристики'); xlabel('вісь часу,сек'); ylabel('напруга,В'); plot(t,g)



>>A=[1 1; 2.8654*10^3 4.7589*10^4]

>>B=[0 1]

ans = -6.4069e-002 2.2360e-005

Карта нулів і полюсів

Zero

Pole

>> h=tf([0 0 1],[1.1*10^(-8) 55.5*10^(-5) 1.5]); sgrid; hold on; pzmap(h)



Імпульсна характеристика:

t=0:10^(-6): 10^(-3);

>> h=(-6.4069*10^(-2)*exp(-4.7589*10^4*t)+ 2.2360*10^(-5)*exp(-2.8654*10^3*t)); hold on; grid on; title('Графік імпульсної характеристики'); xlabel('вісь часу,сек'); ylabel('напруга,В'); plot(t,h)

\

АЧХ

>> f=0:10^(-3):100; o=2*pi*f;

>>a=(1./sqrt((1.1*10^(-8)*o.^2+1.5).^2+(55.5*10^(-5)*o).^2));hold on; grid on; title('Графік АЧХ'); xlabel('частота, Гц'); ylabel ('Амплітуда, В');plot(o, a)

ланцюг частотний схема струм

Висновок

У ході роботи ми мали змогу закріпити навички аналізу кіл активних компонентів. Також ознайомились з можливостями програми схемотехнічного моделювання Micro-Cap 7 стосовно моделювання (аналізу) кіл активних компонентів. Проведенні аналітичні (за допомогою системи MatLab) та експериментальні (в середовищі MicroCap) дослідження показали схожі результати, однак присутні і деякі розбіжності, що обумовлені похибками обчислювального процесу.

Размещено на Allbest.ru

...