Практикум содержит 4 лабораторные работы. Аудиторная (установочная) часть каждой
жүктеу/скачать 1.43 Mb. Pdf көрінісі
|
| Задание 2. Построение ВАХ диода в прямом включении
2.1 Во всех программах моделирования (симуляции) электронных схем наряду с прочими обязательно имеется три основных вида анализа. Это анализ по постоянному току (DC), в котором моделируются различные взаимные зависимости токов, напряжений, их производных и т.п.; анализ переходных процессов (Transient), в котором моделируются зависимости различных величин от времени, а также малосигнальный анализ по переменному току (АС), в котором моделируются зависимости различных параметров от частоты, находятся коэффициенты передачи, входные и выходные импедансы схем. Анализ переходных процессов используется также для нахождения рабочей точки (Operational Point) элементов. Кроме того, на основании данных этого анализа выполняется Фурье-анализ сигналов, определяются их спектральные характеристики. При малосигнальном анализе все элементы описываются своими упрощенными линейными моделями, параметры которых определяются вблизи рабочих точек, которые в свою очередь, определяются с помощью других видов анализа. В этом задании производится построение зависимости напряжения на прямо-смещенном p-n переходе диода от тока через диод, исследование температурной зависимости этой ВАХ и построение зависимости дифференциального сопротивления диода от величины тока диода. 2.2 Анализ DC включается через меню Analysis или по нажатию комбинации клавиш ALT-3. После его активизации появляется диалоговое окно задания параметров анализа (рис. 2). Можно строить зависимости от двух переменных (параметрические семейства). Есть две строки окон для задания параметров переменных: Variable 1 и Variable 2. В этом задании будет одна независимая переменная – ток источника ID. Имя источника выбирается из списка в окне Name. Диапазон изменения тока задается в следующем окне Range в формате: максимальное значение, минимальное значение, шаг изменения. В этом примере задано изменение тока от 1 мкА до 100 мА с шагом 10 мкА. Температура анализа 25°С. Масштабирование графика автоматическое – поставлена метка в окошко Auto Scale Ranges. Внизу окна – таблица параметров графиков. Числа в колонке Р показывают в каком порядке по вертикали выводятся графики. Если в этом поле нет числа, как во второй строке таблицы, то график не выводится на экран. Если в нескольких строках одинаковые числа в этой колонке, то все соответствующие им кривые выводятся на одном графике. 5 Рис. 2. Окно задания параметров построения ВАХ диода в логарифмическом масштабе Внизу окна – таблица параметров графиков. Числа в колонке Р показывают в каком порядке по вертикали выводятся графики. Если в этом поле нет числа, как во второй строке таблицы, то график не выводится на экран. Если в нескольких строках одинаковые числа в этой колонке, то все соответствующие им кривые выводятся на одном графике. По оси Х откладывается выбранная нами переменная 1 – ток источника ID, что обозначается как DCINPUT1. Поскольку диапазон изменения тока очень большой, то график строится в логарифмическом масштабе по оси Х. Для этого нажимается левая кнопка в строке (показана синим). Правее ее кнопка для задания формата масштаба по оси Y. По оси Y откладывается напряжение в точке DD, то есть напряжение на диоде. Это указывается в колонке Y Expression таблицы. Напряжение на диоде изменяется слабо – логарифмически, поэтому масштаб линейный. Еще правее кнопка выбора цвета графика. Пользовательские масштабы по осям задаются в правых колонках таблицы: X Range и Y Range. Был выбран автоматический способ масштабирования, поэтому эти поля не заполняются, числа туда вводятся автоматически. После заполнения всех полей диалогового окна нажимается кнопка Run. Должен появиться график ВАХ диода, похожий на рис. 2. Возврат из окна графика в окно задания параметров анализа (при любом виде анализа) – по нажатию F9. Возврат из окна графика в окно схемного редактора – по нажатию F3. Рис. 3. ВАХ диода в прямом включении 6 2.3 Следующий график ВАХ (рис. 4) строится аналогично, но в меньшем диапазоне изменения тока источника (от 1 мА до 20 мА с шагом 100 мкА), поэтому масштабы по обеим осям линейные. Главное отличие от предыдущего графика в том, что ВАХ диода строится для 3-х значений температуры (-50°С, 25°С, 100°С). Эти данные вводятся в окно области задания температурных параметров в виде списка (List). Масштабы графиков задаются не автоматически (убирается метка из окна Auto Scale Ranges), а вручную вводятся в окна X Range и Y Range, как показано на рис. 4. Рис. 4. Окно задания параметров построения ВАХ диода при 3-х значениях температуры 2.4 Следующий график (рис. 5) показывает зависимость дифференциального сопротивления диода, то есть dV D /dI D от величины тока через диод. Для нахождения производной используется встроенная функция DD(x), где х – переменная, изменяющаяся по оси Х. Список встроенных функций можно увидеть, если кликнуть на заголовок колонки Y Expression. Диапазон токов на графике от 0,5 мА до 3 мА, но для вычисления производной диапазон переменной 1 установлен от 0,4 мА до 3 мА. Он зависит от выбранного шага изменения переменной. Рис. 5. Зависимость дифференциального сопротивления диода от протекающего через него тока |