Компьютерный анализ RC-автогенератора на операционных усилителях с трехзвенным RC-фильтром

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ГОУВПО «ВГТУ»)

Кафедра радиоэлектронных устройств и систем

Специальность 210201-Проектирование и технология радиоэлектонных средств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по теме: «Компьютерный анализ RC-автогенератора на операционных усилителях с трехзвенным RC - фильтром»

по дисциплине: «Схемотехника и ЭС»

Воронеж 2006

Техническое задание

Номер варианта N=25

Частота генерации f=37.5

Структура RC автогенератора - автогенератор с трехзвенным RC фильтром в цепи обратной связи выполнен на операционном усилителе.

Тип операционного усилителя задать с помощью таблици

Таблица параметров для операционного усилителя.

	K574ud1
Тип транзистора	0
Тип коррекции	0
+Vpwr	15
-Vpwr	-15
+Vout	10
-Vout	-10
+Sr	50e6
-Sr	50e6
Pd	0.24
Cc	20e-12
Ib	500e-12
Av-dc	50e3
f-OdB	10e6
CMRR	10e3
Phi	60
Ro-dc	100
Ro-ac	50
Ios	20e-3

Создать модель операционного усилителя.

Провести анализ АЧХ операционного усилителя.

Исследовать режим генерации колебаний RC автогенератора.

Провести спектральный анализ генерируемых колебаний.

Температура окружающей среды от -50°С до +55°С.

Провести анализ влияния температуры на форму и спектральный состав генерируемых колебаний [1].

Содержание

Введение

1. Схема измерения автогенератора на ОУ с трехзвенным RC-фильтром

2. Некоторые положения схемотехнического моделирования аналоговых устройств

3. Создание модели операционного усилителя

4. Анализ АЧХ операционного усилителя

5. Генерация гармонических колебаний

6. Спектр генерируемых колебаний

7. Колебания автогенератора при различных значениях температуры

8. Влияние величины ООС на генерацию колебаний

Заключение

Библиографический список

Введение

К аналоговым устройствам относятся функциональные электронные узлы, предназначенные для выполнения различных операций и преобразований над аналоговыми сигналами.

В структурном отношении аналоговое устройство можно представить виде: двухполюсника (имеющего два выходных зажима, к которым подключается нагрузка); четырехполюсника (к входным зажимам которого подключается источник сигналов, а к выходным - нагрузка); шестиполюсника (имеющего две пары входных зажимов, к которым подключаются источники сигналов, и одну пару выходных зажимов, к которым подключается нагрузка).

Интенсивное применение и развитие методов и техники цифровой обработки информации обусловлено высокой точностью, идеальной воспроизводимостью результатов, возможностью построения устройств на единой технологической основе, их малыми габаритами, высокой надежностью и рядом других достоинств.

Наиболее распространенным аналоговым устройством является автогенератор. Автогенератор гармонических колебаний преобразует постоянное напряжение источника питания в колебания. Принцип построения автогенераторов основан на использовании положительной обратной связи в резонансных усилителях. Формально автогенератор можно отнести к четырехполюсному устройству [2].

В настоящее время аналоговые устройства находят весьма широкое применение.

1. Схема измерения автогенератора на ОУ с трехзвенным RC-фильтром

2. Некоторые положения схемотехнического моделирования аналоговых устройств

Назначение и возможности программы PSpice.

Программа PSpice предназначена для проведения следующих видов анализа: режимов работы устройства по постоянному току как при фиксированных значениях, так и при вариации параметров источников постоянного напряжения ,тока и других параметров; чувствительности характеристик цепи к вариации параметров компонентов в статистическом режиме; малосигнальных передаточных функций в «рабочей точке»; частотных характеристик линеаризованной цепи при воздействии нескольких сигналов; спектральной плотности внутреннего шума; переходных процессов при воздействии сигналов различной формы. Она также позволяет проводить спектральный анализ и статистическое моделирование по методу Монте-Карло, моделировать устройства сопряжения аналоговых и цифровых устройств, смешанные аналогово-цивровые устройства.

Состав пакета PSpice.

В состав пакета PSpice входят:

•непосредственно программа моделирования PSpice;

•программа идентификации параметров ММ полупроводниковых компонентов Parts;

•редактор входных сигналов StmEd, позволяющий посмотреть на экране форму сигналов и отредактировать их описания;

•графический процессор Probe,предназначенный для графической обработки и представления результатов моделирования;

•управляющая оболочка Control Shell, позволяющая осуществлять запуск отдельных программ пакета, просмотр результатов анализа в выходном файле, текстовое редактирование входного файла, подключение внешних текстовых редакторов принципиальных схем, вызов списка ошибок в выходном файле и справочного руководства о правилах работы с программой, использование встроенного калькулятора.

Запуск программы графической обработки результатов моделирования Probe

Программа графической обработки результатов моделирования Probe вызывается командой

>probe [<имя файла результатов>]

или автоматически из управляющей оболочки, если соответствующая директива установлена во входном файле с помощью команд меню Probe/Run Probe/, после чего появиться запрос имени входного файла.

Требования, указанные в квадратных скобках, являются не обязательными.

Символы в верхнем и нижнем регистрах не различаются. В программе определенно, что W=VA. На графиках можно вывести не только значения отдельных переменных, но и выражения [1].

компьютерный автогенератор спектральный колебание

3. Создание модели операционного усилителя

Запуск задания на моделирование, составленного на входном языке в среде PSpise, осуществляется по следующему алгоритму:

1.Запуск управляющей оболочки PS.exe;

2.Вход в меню FILES;

3.Команда CURRENT FILE и ввод имени файла;

4. Вход в меню FILES;

5.Команда EDIT и набор текста задания;

6.Вход в меню ANALYSIS;

7.Команды RUN PSPICE, TRANSIENT ANALYSIS (при анализе переходных процессов) или AC SWEP (при анализе в частотном диапазоне), ADD TRACE;

8.Нажать F4;

9.Выбрать нужный параметр (напряжение или ток) и дважды нажать ENTER.

Далее создаем саму модель.

Модель создается в программе Parts. Программа Parts вызывается запуском файла PARTS.EXE. Для выбора пункта меню нужно либо нажать клавишу с цифрой, соответствующей номеру выбираемого пункта, либо навести курсор мыши на выбираемый пункт меню и нажать левую клавишу мыши.

После запуска программы необходимо выбрать в начальном меню режим Oerational Amplifier (операционный усилитель). Затем на запрос:

Device part number (or name) [номер устройства(или имя)] ввести тип операционного усилителя.(При вводе рекомендуется использовать латинский алфавит).Нажать клавишу Enter.

После, из списка:

0)Bipolar, NPN input (биполярный типа NPN)

1)Bipolar, PNP input (биполярный типа PNP)

2)JEET, n-channel input (полевой с каналом n-типа)

3)JEET. p-channel input (полевой с каналом p-типа)

В соответствии с номером варианта и таблице выбираем

0)Bipolar, NPN input (биполярный типа NPN)

В следующем запросе программы:

0)Internally compensated{внутренняя коррекция}

1)Externally compensated{внешняя коррекция}

В соответствии с номером варианта и таблице выбираем

0)Internally compensated{внутренняя коррекция}

В программе Parts имеется возможность редактировать следующие зависимости:

1.Large Signal Swing{большой размах сигнала}

2.Open Loop Gain{открытое петлевое усиление}

3. Open Loop Phase{открытая петлевая фаза}

4.Maximum Output Swing{максимальный выходной размах}

Для получения модели ОУ, в связи с особенностями программы Parts, данные необходимо вводить в следующем порядке:2,1,3,4.

Далее нужно ввести Device_data{данные устройства из таблицы}.

Model Parameters(параметры модели) оставить неизменными.

После редактирования зависимостей 2,1,3,4 выйти из программы создания модели операционного усилителя. Для этого выбрать пункт Exit меню и нажать Enter [1].

4. Анализ АЧХ операционного усилителя

Коэффициент усиления операционного усилителя равен отношению приращения выходного напряжения (тока) к вызвавшему это приращение входному напряжению (току) при отсутствии обратной связи. Коэффициент усиления изменяется в пределах от 10³ до 10⁷.

Для снятия АЧХ используется схема измерения амплитудно-частотной характеристики операционного усилителя.

Вход (+) (т.е. прямой или неинвертирующий вход) операционного усилителя соединён с узлом 0 цепи.

Коэффициент ОУ для данной схемы измерения определяется выражением

K=V(2)/V(1).

Задание на моделирование с использованием ОУ k574ud1 для снятия АЧХ

*OU bez obratnoi sviazi*

lib d:\den_ps\k574ud1.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 k574ud1

ac dec 10 1 10meg

probe

end

Задание на моделирование для снятия выходного сигнала RC-автогенератора АЧХ

*Opergenerator*

lib d:\den_ps\k574ud1.mod

X1 0 1 6 7 4 k574ud1

C1 1 2 10u

C2 2 3 10u

C3 3 4 10u

R1 1 0 64

R2 2 0 64

R3 3 0 64

V1 6 0 dc 15v

V2 0 7 dc 15v

tran 10u 1.5s 0 uic

probe

end

5. Генерация гармонических колебаний

6. Спектр генерируемых колебаний

Задание на моделирование для анализа влияния температуры на форму генерируемых колебаний

*Opergenerator*

lib d:\den_ps\k574ud1.mod

X1 0 1 6 7 4 k574ud1

C1 1 2 10u

C2 2 3 10u

C3 3 4 10u

R1 1 0 64

R2 2 0 64

R3 3 0 64

V1 6 0 dc 15v

V2 0 7 dc 15v

temp -50 +55

tran 10u 0.5s 0 uic

probe

end

7. Колебания автогенератора при различных значениях температуры

Задание на моделирование для исследования влияния величины ООС на генерацию колебаний

*Opergenerator*

.lib d:\den_ps\k574ud1.mod

X1 0 5 6 7 4 k574ud1

C1 1 2 10u

C2 2 3 10u

C3 3 4 10u

R1 1 0 64

R2 2 0 64

R3 3 0 64

R4 5 1 220

R5 4 5 6k

V1 6 0 dc 15v

V2 0 7 dc 15v

tran 10u 0.5s 0 uic

probe

end

8. Влияние величины ООС на генерацию колебаний

Заключение

В данном курсовом проекте мы должны были исследовать RC - автогенераторов на операционных усилителях с трехзвенной RC - цепью. Я использовал операционный усилитель К574УД1. С помощью программы PARTS я создал модель операционного усилителя. А за тем с помощью программы PSPISE: снял анализ АЧХ, за тем генерацию гармонических колебаний, исследовал спектр генерируемых колебаний, исследовал влияние температуры на форму и спектральный состав генерируемых колебаний, а так же влияние величины отрицательной обратной связи на генерацию колебаний.

Библиографический список

1. А.И.Муштта, Ю.С.Балашов, О.П.Новожилов:”Исследование аналоговых электронных устройств с использованием персональных ЭВМ”.

2. О.П.Новожилов: ”Основы цифровой техники”.

Размещено на Allbest.ru

...